基于嵌入式分布系统的选址设备和选址数据的集成研究

The site survey in west China for the next generation of large telescopes is ongoing. There are many different instruments and data involved in the site survey, like the meteorological acquisition system, DIMM, SDIMM, SBM, water vapor integrator, as well as the data-acquisition backend for these instrument. The control and data acquisition of these instruments are not operated in a unified way but separately, which introduces the inconvenience and errors in these trivial issues, especially in the fixed-point observation which wastes a lot of time and labor on operating several computers to control each instruments. So, it's necessary to integrate all of the instruments and data acquisition system and then to build an automatic observing system..This project will focus on the integration of the instrument controlling and data acquisition, and use the NI-CRIO embedded platform and Ethernet field bus to achieve the target, laying a solid foundation for the eventual realization of the remote control and unmanned automatic observation. All of these will prompt the site survey in west China for the large telescopes and accumulate the experience for future work.

针对我国下一代大型观测设备的西部选址工作正在积极的进行中。在选址中涉及的仪器和数据繁多，像气象数据采集仪、视宁度仪、日晕光度计、水汽积分仪等以及这些仪器采集的相应数据，而这些仪器都是单独的控制系统和数据系统，没有形成整体式的控制和数据库系统。这也给我们选址工作带来了诸多的不便，尤其是在定点观测的时候，我们需要使用多台计算机分别控制不同仪器，工作繁琐，浪费时间和人力。所以我们很有必要把选址仪器和数据进行集成，更重要的这还是实现以后选址中远程控制和无人自动观测的基础。. 本项目将在研究选址设备以及嵌入式分布系统的基础上，利用NI-CRIO嵌入式平台来实现对仪器的控制和数据的采集，并通过以太网现场总线实现整套选址观测控制及数据系统的集成。为最终实现远程控制和无人自动观测打下坚实的基础。从而积极的推动西部选址工作和大型望远镜建设的进程，为以后的野外全自动化工作提供技术和经验上的积累。

作为中国天文学长远发展中的基础性工作，优良台址的发现是我国天文研究工作者长期以来的追求，国内外许多知名天文学家和研究小组一直在进行着不懈的努力。2011年由中国科学院云南天文台牵头成立了中国西部太阳选址队，经过多年的艰苦奋斗和实地的踏勘测量，选出了一些优良的候选址点。与过去的选址不同现在的选址无论是在选址方法和技术还是在选址设备上都有了很大的进步。在现在的选址中我们会使用很多的专业仪器来测试各种选址所需的天文参数和气象参数。如用DIMM和SDIMM来测试大气视宁度，用日晕光度计（SBM）来测试大气的透明和日晕强度，用气象采集仪来采集温度、湿度、风向风速、云量等气象参数，还有水汽积分仪、闪烁仪（Scintillometer）、闪烁仪阵列（SHABAR）等仪器设备。但是这些仪器设备都是单独的控制系统和数据系统，没有形成整体式的控制和数据库系统。这也给我们选址工作带来了诸多的不便，尤其是在定点观测的时候，我们需要使用多台计算机分别控制不同仪器，工作繁琐，浪费时间和人力。更重要的是我们的选址区域都是集中在祖国的西部青藏高原地区，那里海拔高、生活环境恶劣，长期待在这这种高海拔的地方会对人的身体造成一定的伤害这就迫使我们要实现远程控制或无人自动观测系统，而对选址仪器设备和选址数据进行集成是实现远程控制和无人自动观测系统的基础。.本项目首先研究了选址设备的结构和接口以及集成的方法并对分布式嵌入式系统的结构和特点进行了详细的研究。在此基础上，利用NI-CRIO嵌入式平台实现了对选址仪器的控制和数据的采集，最后通过以太网现场总线实现整套选址观测控制的集成。另外我们在昆明总部建立一套选址数据库系统方便野外数据的上传、处理、统一管理。经过三年的努力，系统已基本建设完成。目前已经应用于我们无名山的定点选址工作中，一系列的测试表明本系统的确给我们定点工作带来很多便利。当然也有部分不完善的地方，结题以后也将继续更新完善，最终提供一个更为稳定、可靠、高效的集成控制系统。