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聚变实验装置设备运行管理通用数智化平台

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成果主要完成人

夏 凡、季小全、杨宗谕、马 瑞、朱晓博、孙 江、李纪元、许钊赫、陈正威、邱若书

项目概况

聚变实验装置一般由供电、磁体、主机、加热、诊断、控制等上百套子系统组成,涉及大量跨学科的协同配合,对这些子系统进行统一管理和运行操作是实现高参数、可重复的等离子体放电的必要前提。但正是由于学科的复杂性,聚变实验装置所涉及的设备、数据、系统和算法有极强的多样性,每个子系统都采取不同的设备与数据管理体系,形成了大量的数据孤岛。在这一状况下,很难高效地调度各子系统协同配合,以应对等离子体复杂的行为特性,实现高参数、可重复的放电实验。 本项目研发了面向聚变实验装置设备运行管理通用数智化平台-CODIS(Control Operation Data Integration System),实现了多个达国内国际领先技术水平的集成控制回路与智能控制模块。相关成果获批发明专利11项,实用新型专利1项,软件著作权34项,注册商标6项,在《Nuclear Fusion》等核心期刊上发表论文20多篇,代码量超过100万行,功能超140余项,总体参数达到国际先进水平。CODIS平台以原创的聚变行业的统一数据信息格式-CDA(CODIS Data Access)为基础,磁约束核聚变装置通用的安全、运行、控制、数据、AI、操作界面等要素以框架的形式高度集成到一个统一的平台上,并配套发展了面向聚变行业的人工智能识别、预测、仿真、控制等相关技术,产生了强烈的协同效应。形成了具有自主特色的先进数字化和信息化技术体系,并提升了聚变装置的控制运行能力。 CODIS平台不仅在西物院的HL-2A、HL-3托卡马克上成功部署运行,也已部署到国内多台聚变实验装置和科研机构,产生了良好的经济社会效益。为国内将来的聚变试验堆和商业聚变堆的操作系统提供了可行的选项。并在核聚变行业之外的民用大装置和国防大装置,例如核物理、加速器和军事装备等多个领域中也具有十分广阔的应用前景。