EPICS在加速器控制系统中的应用

介绍了当前国内外大型加速器实验室采用的主流控制系统软件开发工具EPICS的总体结构和特点,主要介绍了ASYN结构和特点,以及对使用ASYN软件包建立磁铁电源串口设备支持模块进行的研究,并将其应用于中国工程物理研究院驱动自由电子激光的30 MeV直线加速器磁铁电源控制系统中。同时还具体介绍了磁铁电源控制系统的结构以及系统软件设计,为直线加速器控制系统的建设做好准备工作。使用EPICS开发工具建立的加速器控制系统可以满足实验要求的高可靠性和高稳定性,从而为自由电子激光实验提供高品质束流。

基于EPIC模型的冬小麦生长模拟参数全局敏感性分析

模型参数的敏感性分析是模型本地化、区域化过程中不可或缺的重要环节。局部敏感性分析忽略了参数间的相互耦合作用对模型结果的间接影响,从而导致敏感参数选取具有一定的片面性。该研究以河北衡水冬小麦试验区为研究区,使用全局敏感性分析方法分析EPIC模型在冬小麦产量模拟中的敏感参数。研究表明:收获指数(HI)、生长季峰值点(DLAI)、潜在热量单位(PHU)、最大作物高度(HMX)是影响模型本地化最为关键的参数(总敏感指数>0.1);作物的播种日期、收获日期及种植密度是影响区域尺度的作物产量估计最为敏感参数(总敏感指数>0.1)。研究同时表明全局敏感性分析方法可用于作物生长模型本地化、区域化研究,且优于传统局部敏感性分析方法。

中国北方气候变化对小麦产量的影响--基于EPIC模型的模拟研究

中国的粮食产量在过去的几十年中一直保持着稳定的增长,农业技术在其中起到了重要的作用。但随着全球气候变暖及其导致的气候极端事件的增加,气候变化对作物生长和产量造成了不同的影响。选用美国农业部提出的EPIC(Environmental Policy Integrated Climate)农作物生长模型评价了气候变化对小麦产量的影响。基于EPIC模型,模拟了中国北方80个典型站点的春小麦和冬小麦1961-2005年期间的生长过程,分析了不同作物类型、不同灌溉类型和不同农业区域小麦产量的波动,以及生长季辐射、水分胁迫因子和温度胁迫因子对产量波动的影响。结果表明:在不考虑农业技术因素的条件下,辐射的波动是导致小麦产量波动的主要原因;温度胁迫的降低在一定程度上促进了小麦的增产。

光束线站EPICS数据采集系统研究

上海光源光束线控制系统采用标准软硬件平台开发完成。为实现XBPM测量及电离室等探测器要求的运动控制与信号采集的联动集成,本文用Hytec公司的ADC/DAC模块建立一套VME/IOC的EPICS数据采集系统。经光束线在线测试,该系统完全可应用在XBPM同步光位置诊断、单色器能量控制与探测器信号同步采集等相关用户实验中。

EPIC模型中土壤氮磷运转和作物营养的数学模拟

土壤侵蚀和生产力影响估算模型EPIC是国际上较有影响的水土资源管理和作物生产力评价动力学模型。本文简要介绍了EPIC模型中描述土壤氮磷养分运转与作物氮磷营养的基本原理及其主要数学方程。在作物和土壤微生物等生物因素,热量、降水等气候因素,施肥、灌溉和土壤耕作等管理因素的影响下,农田土壤氮素和磷素不断发生空间运移和形态转化。EPIC模型能够逐日定量描述土壤中氮磷养分的矿化与固定、硝化与反硝化、淋洗与挥发、流失与吸收、矿质磷循环、豆科作物固氮等运移、转化及作物吸收过程的变化速率和数量,揭示出土壤剖面氮磷运移、转化和作物营养的动态变化规律,可供农田土壤管理和作物营养定量评价研究中借鉴。

EPIC模型中农田水分运移与利用的数学模拟

土壤侵蚀和生产力影响估算模型EPIC是目前国际上较有影响的水土资源管理评价动力学模型。介绍了EPIC模型中描述农田降水、径流、渗透、蒸散、吸收和胁迫等水分运移和利用过程的主要数学方程,可供农田水分动态管理与定量评价研究借鉴。

黄土高原地区EPIC模型数据库组建

在简要介绍土壤侵蚀和生产力影响估算模型EPIC的结构和功能基础上,重点论述了组建黄土高原EPIC模型逐日气象要素、土壤剖面理化性状和作物生长参数数据库的方法,并简要介绍了EPIC模型中田间耕作措施参数、肥料特性参数和径流曲线代码的有关情况,为EPIC模型在黄土高原地区的应用奠定了基础。

利用EPIC模型模拟北京春播紫花苜蓿的当年生长

本研究利用EPIC模型对北京顺义地区的春播紫花苜蓿当年生长中的地上部生物量的累积和刈割进行了模拟。结果表明,EPIC模型可以较好的模拟地上生物量累积;在对刈割的模拟中,地上部生物量和产量的模拟结果可以接受,但对于留茬的模拟结果不理想。

EPIC模型中作物生长与产量形成的数学模拟

侵蚀和生产力影响估算模型EPIC是世界上较有影响的水土资源管理和作物生产力评价动力学模型。文章简要介绍了EPIC模型中描述作物生长、产量形成和环境胁迫的主要数学方程,有助于理解EPIC模型模拟作物生长与产量形成的基本原理和基本过程,可供我国作物生长模拟与生产力定量评价研究中借鉴。最后指出了该模型中需要改进之处。

基于EPIC模型的中国典型小麦干旱致灾风险评价

运用EPIC(Environmental Policy Integrated Climate)农作物生长模型模拟了1966—2005年中国典型小麦生长过程,构建了基于水分胁迫的小麦干旱致灾强度指数,对中国小麦干旱致灾强度和风险的时空分布规律进行了定量评价分析。结果表明:小麦干旱致灾强度呈现出从西北干旱区向东南湿润区递减的趋势,且春小麦分布区旱灾致灾强度高于冬小麦分布区;中国农牧交错带是小麦干旱致灾强度较强且波动较大的区域,也是小麦干旱致灾风险较高的区域;1966-2005年春小麦区干旱致灾强度呈现下降趋势,而冬小麦区呈现普遍上升趋势,其中北部和黄淮冬麦上升趋势最为明显。

基于EPICS的硬X微聚焦实验站数据采集系统

上海光源(SSRF)硬X射线微聚焦实验站在EPICS(Experimental Physicsand Industrial Control System)软件环境下建立的控制和数据采集系统已成功用于微束X射线荧光分析、微束透射X射线吸收精细结构(XAFS)和微束荧光XAFS等实验。使用和测试结果表明:该系统用户界面简捷、控制及数据采集的功能完整、可靠性高、能极大提高实验效率。

EPICS控制系统软件开发环境

为了有效地管理大型科学装置控制系统的软件系统EPICS(Expefimental Physics and Industrial Control System)的开发过程,保证系统的可靠性及可维护性,本文对EPICS的开发环境进行了分析,并通过对软件管理方法、账号权限管理及开发过程的研究,提出并建立了一个统一、便捷和可靠的EPICS软件开发平台。

EPIC模型对华北平原冬小麦与夏玉米生长和产量模拟的适用性评价

为验证EPIC模型应用于华北地区农业生产的适用性,利用禹城生态试验站的试验观测数据对该模型参数进行了修订,构建了适合华北平原的模型参数数据库,并分别验证了2003-2005年冬小麦、2004年夏玉米的叶面积指数、生物量和产量模拟的精度与适用性。结果表明,EPIC模型对禹城站冬小麦和夏玉米叶面积指数和地上部生物量的模拟值和实测值随时间的变化趋势大体一致,决定系数均高于0.81;EPIC模型对禹城站2004、2005年冬小麦产量的模拟误差分别为1.61%和-2.56%,对2004夏玉米产量的模拟误差为-2.60%。因此,该模型模拟产量的绝对误差低于2.60%,适用于华北平原冬小麦和夏玉米的产量评估。

土壤水氮动态及作物生长耦合EPIC-Nitrogen2D模型

为计算农业区不同作物生长条件下土壤水氮迁移转化过程,该文基于Erosion/Productivity Impact Calculator（EPIC）作物模型建立了作物根系生长子模块,将其进行有限元数值离散,与土壤氮素迁移转化模型Nitrogen2D耦合,使模型能计算作物生长条件下土壤水氮迁移转化过程。该作物生长模块可计算多种胁迫下作物根系对土壤水分和氮素的动态吸收速率,及作物收获时的生物量和吸氮量。采用武汉大学灌溉排水试验场冬小麦生长条件下土壤水氮试验数据对模型进行了率定,并用于土壤水氮分布和作物生物量预测,土壤含水率、氮素的模拟值与实测值的一致性系数分别为0.86-0.97、0.52-0.98,Nash效率系数为0.59-0.90（含水率）、0.44-0.93（土壤氮素）,说明模拟结果与实测值吻合度较高。同时,分别采用该文的作物生长模块和简单根系吸收模块计算根系吸氮过程,结果显示,简单根系吸收模型会显著高估作物吸氮量,而作物生长模型则由于考虑了根系生长和各环境因子的胁迫作用,计算结果更符合作物实际吸氮过程,计算的根系吸氮量相对均方根误差为3.4%-46%。

EPIC农作物生长模型应用研究进展

侵蚀-土地生产力影响评估模型(erosion-productivity impact calculator,EPIC)是美国农业部研制的水土资源管理和作物生产力评价模型.自20世纪80年代提出以来,EPIC模型经过不断的发展完善,在农田、区域以及全球等不同尺度上的诸多领域有广泛的应用.本文系统地综述了EPIC模型在农作物生长过程中的模拟精度、气候变化对农作物的影响、农业旱灾风险研究等领域的国内外应用研究进展.研究表明:通过研究诸多作物限制因子对作物生长影响的关系,已经很好地改善了EPIC模型的模拟精度,但突发性的环境变化对模拟精度的影响程度还不清楚;气象因子对作物影响的敏感性研究已较为完善,而气候的阶段性转折和极端气候事件对农作物生长影响的研究还有待进一步深入;农业旱灾风险的研究主要是从灌溉制度上对农作物需水的数量和时间进行控制管理,运用EPIC模型从灾害系统的角度研究农业旱灾风险还比较少.根据EPIC模型应用研究的现状,以及国内进行EPIC模型研究的良好数据平台,在全球气候变暖及其可能导致的气候渐变和突变的背景下,提出IPIC模型在以下研究方向有着重要的发展前景:1)气候极端事件对农作物生长影响的研究;2)气候渐变对农作物生长影响的研究;3)全球大气环流模式降尺度后的未来气候情景与EPIC模型的结合应用研究;4)恢复农业旱灾承灾体脆弱性曲线,减轻农业旱灾风险的研究.

EPICS环境下的LINAC控制系统

介绍了一个100M eV直线加速器(L INAC)的控制系统,该系统采用分布式控制体系结构,采用大型分布式控制软件EP ICS作为开发平台。描述了系统的构成、EP ICS的软件结构、控制原理及其在L INAC控制中的应用。

嵌入式上海光源EPICS插入件控制系统

插入件是上海光源重要组成设备之一,其控制系统主要由高精度电机运动控制、位置反馈、校正线圈电源控制、前端轨道反馈及人机界面等部分组成。为实现以上功能并无缝接入上海光源EPICS控制系统,设计了基于EPICS的插入件控制系统。在此基础上,利用嵌入式EPICS技术将所有EPICS组件嵌入到一台嵌入式控制器中。嵌入式EPICS技术简化了系统结构,方便用户操作和后期维护。经测试和在线运行,该系统控制功能完整,反馈控制实时性高,束流的稳定性得到了提高,为试验站稳定供光提供了保证。

EPICS IOC与EtherCAT设备通信的一种方法

Ether CAT(Ethernet Control Automation Technology)是一种用于工业自动化的实时以太网现场总线协议。通过使用OPC(Object Linking and Embedding for Process Control)Gateway驱动程序实现了EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)IOC(Input/Output Controller)与Ether CAT设备的通信,从而使Ether CAT成为加速器控制系统中对实时性要求很高的高速控制系统的一种解决方案。在简要介绍EPICS、Ether CAT、OPC及OPC Gateway的基础上,对使用OPC Gateway驱动程序实现EPICS IOC与Ether CAT设备通信进行了测试。结果表明,EPICS IOC可通过OPC Gateway驱动程序与Ether CAT设备正常通信。

基于EPICS的运动控制系统

介绍了光束线运动控制系统总体设计、MAXv运动控制器在步进和伺服系统中的应用以及基于EPICS的运动控制系统软件,实现了对四刀口狭缝的运动控制,并进行了精度测试和分析。

EPICS在线数据分析软件包研制及应用

介绍了一个基于EPICS Soft IOC和运行数据库模版技术开发的在线数据时频域分析软件包。在上海光源工程直线加速器调束运行中的初步测试结果表明该软件包具有良好的实时性、通用性和可扩展性,现已成为束流测量系统中用于系统调试、性能评估和故障诊断的主要工具之一。