【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所超強(qiáng)激光科學(xué)與技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合中國科學(xué)院近代物理研究所和蘭州大學(xué)，在激光尾場加速器(LWFA)全流程智能分布式控制系統(tǒng)研發(fā)方面取得關(guān)鍵性工程突破。研究團(tuán)隊(duì)依托國家重大科研儀器設(shè)備“新一代超強(qiáng)超短激光綜合實(shí)驗(yàn)裝置”，完成一套基于EPICS(實(shí)驗(yàn)物理及工業(yè)控制系統(tǒng))架構(gòu)的分布式控制系統(tǒng)全套搭建，并順利通過束流實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。該系統(tǒng)可兼容現(xiàn)場硬件設(shè)備實(shí)時(shí)調(diào)控、高速圖像數(shù)據(jù)流傳輸、多維度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一體化存儲管理等全鏈條功能，實(shí)現(xiàn)LWFA實(shí)驗(yàn)全流程自動化、智能化閉環(huán)管控。相關(guān)成果以“Design and implementation of a control system for the laser wakefield accelerator at the Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics”為題發(fā)表在High Power Laser Science and Engineering上。
 

　　隨著LWFA技術(shù)快速迭代，緊湊型等離子體加速器逐步走向穩(wěn)定化、自動化實(shí)驗(yàn)階段，但現(xiàn)有裝置運(yùn)行高度依賴人工手動調(diào)參，多相機(jī)海量束診圖像傳輸存在帶寬與時(shí)延瓶頸，時(shí)序同步、異構(gòu)數(shù)據(jù)存儲、遠(yuǎn)程協(xié)同監(jiān)控等配套支撐系統(tǒng)存在明顯短板，難以支撐人工智能(AI)驅(qū)動的全自動閉環(huán)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。針對該痛點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)基于EPICS分布式控制框架，完成軟硬件一體化完整控制系統(tǒng)開發(fā)，構(gòu)建分層式硬件架構(gòu)、四層模塊化軟件體系，創(chuàng)新集成RoCEv2高速圖像傳輸、MySQL+InfluxDB+MinIO混合存儲、雙模式可視化界面與全鏈路電子實(shí)驗(yàn)日志模塊。
 

　　系統(tǒng)實(shí)測結(jié)果顯示，自研RoCEv2傳輸方案大幅降低網(wǎng)絡(luò)抖動與CPU協(xié)議棧開銷，時(shí)延中位數(shù)僅為傳統(tǒng)TCP方案的1/10；整套系統(tǒng)可統(tǒng)一管控36臺多型號診斷相機(jī)、激光、真空、氣體靶、束流截面探測器全子系統(tǒng)；混合存儲架構(gòu)單次實(shí)驗(yàn)可穩(wěn)定存儲4TB圖像數(shù)據(jù)且長期運(yùn)行零丟失，支持上萬條EPICS過程變量(PV)微秒級時(shí)序存儲與秒級檢索；Phoebus本地客戶端協(xié)同Vue3網(wǎng)頁遠(yuǎn)程雙可視化方案，可實(shí)現(xiàn)本地精細(xì)設(shè)備調(diào)控、跨場地遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)觀測，配套分級報(bào)警、硬件安全聯(lián)鎖機(jī)制保障裝置長期可靠運(yùn)行，定制化電子日志實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)參數(shù)、圖像、報(bào)警信息全流程溯源關(guān)聯(lián)。
 

　　該系統(tǒng)打通LWFA實(shí)驗(yàn)設(shè)備控制、信號采集、數(shù)據(jù)存儲、狀態(tài)監(jiān)測與實(shí)驗(yàn)歸檔全業(yè)務(wù)鏈路，同時(shí)預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)化AI數(shù)據(jù)交互接口，可支撐無人值守式智能閉環(huán) LWFA 實(shí)驗(yàn)運(yùn)行。相較于傳統(tǒng)分立測控方案，本系統(tǒng)在實(shí)時(shí)響應(yīng)性能、平臺拓展能力、異地協(xié)同操作等方面優(yōu)勢顯著，整套通用架構(gòu)具備良好移植性，可廣泛推廣應(yīng)用于拍瓦級超強(qiáng)激光、同步輻射光源等各類大科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。
 

　　相關(guān)工作得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院基礎(chǔ)研究青年科學(xué)家項(xiàng)目、新基石科學(xué)基金會科學(xué)探索獎(jiǎng)等多項(xiàng)基金支持。
 

　　引用：上海光機(jī)所在激光尾場加速器智能分布式控制系統(tǒng)研制方面取得進(jìn)展 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所 【引用時(shí)間：2026年7月31日】