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1、第2 9 卷第4 期增刊2 0 0 8 年4 月仪器仪表学报C h i n e s eJ o u m a lo fS c i e n t i 矗cI n s t r u m e n tV b I 2 9N o 4A”2 0 0 8L A M O S T 监控系统集成徐灵哲1 J(1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所南京2 1 0 0 4 2：2 中国科学院研究生院北京1 0 0 0 4 9)摘要国家九五重大科学工程项目。大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜”L A M O S T(L a 曜es b A 佗a M u l t i O b j e c t f i b 盯s p e m s
2、 c o p i cT c l e S c o p e)将于2 0 0 8 年8 月完成。L A M 0 s T 建成后将能同时观测4 0 0 0 颗星的光谱，成为世界上视场最大、光谱观测效率最高的6 m 级口径光学巡天望远镜。L A M 0 s T 望远镜是一个复杂的光机电实体，它的监控系统包含机电监控子系统，温度控制子系统，环境监控子系统，门禁监控子系统，无线远程监控子系统等多个子系统。文章着重描述了各个监控子系统的设计方案，及如何保障望远镜安全正常运行。关键词L A M O S T 监控系统温度采集环境监控无线监控M&CS y s t e mI n t e g r a t i o nf
3、o rL A M O S TT e l e s c o p eL i n g z h eX u l 2(1N m i o 船lA s 溉帆o m i c Q lo b s e n，n t o r i e s7 N 口啊i n gI n s t i t u t e 西A s n 硼o m i c Q t0 p t i c s T e c h n o l o 影，C h i n e s eA c a d e 种l y 可s c i e 眦e s，N Q 哂i n g2 l 0 0 4 22G r 口d u a l es c h o o l 嘭t h ec h i n e s eA c a d e
4、m y 可S c i e 嗽e s，B e 珏i n gio 0 0 4 9、)A b s t r a c tT h eL a 唱es bA 陀aM u 睢O b j e c t 肋e rS p e c t r 0 S c o p i cT e l e s c o p e(L A M O S D，0 n eo ft h e0 n g o j n gn a t i o n a ll a 唱es c i e n t i f i ca n de n g i n e e r i n gp 啊e c t s，i sa p p r o a c h i n gt oi t sk I S ts t a g e
5、a n dt h ef i n a lc o m p l e t i o ni sd u et ot h ee n do f2 0 0 8 T h et e l e S c o p ew i I lb ea b I et oo b s e r v e4 0 0 0c e l e S t i a lo b i e c t ss i m u l t a n e o u s l y t h u sb e c o m et h e、v o r l d sm o s tp o w e r 向lg r o 岫da s t r o n o m i c a lo p t i c 甜s u r v e yi n
6、 蛐r I l m e n tw i t h6 ma p e r t u 陀T h et e l e S c O p ei t S e l fi sac o m p r e h e n s i V eo p t o m e c h a t m n i cS y s t e m T h ep a p 盯h i g h l i g h t st h ei n t e g r a t i o na n da r c h i t e c t u 他o ft h et e l e S c o p e sM C(M o n i t o r i n g&C o n t r 0 1)s y S t e m T
7、 h e 凡n d a m e n t a lf-e a t u 陀s 卸dd e s i g nc o n s i d e r a t i o 舾f o ra l Ii t ss u b s y s t e m ss u c h 嬲t h em e c h a t m n i cM&C，t h e m a la c q u i s i t i o nM&C e n v i r o n m e mM&C。s a f eg u a r dM&Ca n dr e m o t ew i r e l e s sM&Ca 他s p e c i f i c a l l yo u t l i n e d P
8、 a r t i c u l a r l yt h ep a p e rd e s c r j b e st h em e c h a n i s mo ft h eM&Cs y s t e mt h a tg u a m n t e e st h et e l e s c o p em n n i n gs a f-e t y K e yw o r d sL A M O S TM&Cs y s t e mt h e 加a la c q u i s i t i o nM&Ce n v i r o n m e n tc o n t r o lM&Cr e m o t ew i r e l e s
9、 sM&C1 引言大天区面积多日标光纤光谱天文望远镜(L A M O S T)是国家九五重大科学工程项目。其预期目标是建立一架世界上视场晟大、光谱观测效率晟高的6 m 级口径光学巡天望远镜。L A M 0 s T 建成后将能同时观测4 0 0 0 颗星的光谱，而现今世界上在使用的望远镜中最多也只能同时观测儿百颗星的光谱。2 0 0 7 年5 月2 8 日L A M O S T 获得了首条天体光谱，2 0 0 7 年6 月L A M O S T 小系统通过国家验收。目前该项T 程已进入国家天文台兴隆观测站的最后装调阶段，预计2 0 0 8 年8 月完成光机电联调。7 4 7L A M o S T
10、 是一架由我国自主创新的，在技术上非常有挑战性的大趔光学望远镜。拥有多项国际前沿水平的技术创新，如拼接镜面主动光学技术及在一个光学系统中同时采用两块大拼接镜面(3 7 块1-1 米六角形子镜拼接成6 6 7 米6 5 8 米的主镜，每块土镜上有3 4 个力促动器，3 个位移促动器，以及2 4块1 1 米六角形子镜拼接成的5 7 2 米4 4 米反射施密特改正镜，每块改止镜上有3 个位移促动器)；在观测中实时在一块人镜面上同时实现应用拼接和町变形镜面二卜动光学技术；六角形i 叮变形镜面电动控制和波前检测技术：4 0 0 0 根光纤单元在焦面上的精确定位技术；要保证如此众多的光机电实体的安全顺利运
11、转就必须有一个可靠的监控系统。2L A M 0 s T 监控系统介绍【川o s l 临控系统从备个方面保障望远镜的正常运行，土要包含如r 功能：通过传感器寅时采集机械位置和l H 子仪器状态，颅先垃现隐患，即时通过系统报警实叫采集圆顶内温艘场情况，_ I I 据温度场的分布动态调口制冷系统，通风系统平自宙的开肩以保证光路内4 度均匀，提高光谱采集麓章实时累壤州肺外环境硬化，包括雨1，甩力嚣点气压等状忐，根据这些状志及时戈加吲顶，停l L 观洲，住旺单远镜的安全文时斌过说频采集吲顶内井关键-L 帕情况及机架、焦面运转情况。进山圆顶及各舰测审采玎指纹识别技术对每个人鞋立小l 司旧权限，山 t；_
12、M 存人系统c】，非沾尝试二次，系统自动报警。对望远镜的各种芹常情况，均采用系统报警和光线远程报警两种方式，咀确保万尤一失。3 机电监控子系统。】。F _ Lc qo“F。g lIh t w D s l c I u m m n I t or【n gs y s t e m机电j 臣控子系统L 要监控。种情况。种是对机挑兰置接近限位的报警，另种是时z U 予仪器斗常状态的报管，第一种址对叫络状态的舱控。针对第一种情况+L A M 0 s T 在现4 过利。”需婴啦远镜吲T、局脞=_ f|、方似轴、n、再个f镜后的力健动器剌位移促动器的坼同运作。d：所有军涉望远镜本体遥 1 的机触姨置上都安装fJ
13、忙感器。机电雌拄F 系统对传堪器的退川采川一级管删。笫一缀是对止常信4 仅吐屏幂L 品f。第级足当帆槭装置接近限f 神坩，系统麓出警告信息提醒观测助F 沣苣采取必要措施。第二纽是”1 机械装置达到限位时，为丁保护单远镜的安令，机电监控子系士亢直接l 底层艇仆垃指令，使得机械鞋锚1 反向运动。针对第。种十r i 况，当某些电f 仪器跛1|片常时，机电监控丁系统会根据预先设定好的处口流程进行刘断。如粜该情况川小严晕，基本小影响上作，机电崎控r 系统仪仅艇出警告信息向不他#它f 自动作。别如某个位移促动器发乍故障，或某个圯纤头 b 问题，这些淆犹基木小会彬响到望远镜整体的观测效果。枷粜_ I j 现
14、比较严币的状况，例如某”n 机机械装置无法运转，这时机电监控子系统就会发出停止运转命令以保护电机。针对不同故障的处理办法都存储在监控系统的数据库中，可以很方便地进行修改和维护。随着L A M O s T 将来长期的观测，机电监控子系统将会更加智能化和自动化。L A M O S T 下有多个子系统。各个子系统采用的操作系统也不完全相同，有L I N U X 操作系统，W I N D o w S 操作系统，Q N x 操作系统。各子系统之间的通讯采用的是基于1 M P 协议的S o C K E T方式。机电监控子系统会定时向各个子系统发出握手信号，以确保各子系统在线，一旦发现问题，会通过系统报警，
15、通知观测助手进行处理。4 温度监控子系统在观测天体时，望远镜观测室内外的自然环境参数对天体的成像质量有着不可忽视的影响。尤其是环境温度梯度与望远镜周围区域的观测视宁度息息相关幢。而视宁度的变坏将使得天体的像闪烁、跳跃共至扭曲，所以有必要设置温度监控系统来实时采集L A M o S T 围挡通道内的温度并加以控制。温度监控子系统由温度采集、卣叶窗控制、制冷控制、通风控制这儿部分构成一个闭环系统。具体的控制流程如-卜：，1 温度监控子系统定时采集3 0 0 余个温度传感器的返同值，构成一个温度场2 温度监控子系统计算L A M O S T 同挡通道内的温度梯度。如果温度梯度满足要求则返回步骤1，否
16、则到步骤3。3 根据温度梯度的分布，选择百叶窗的开启数量j f l l 位置。4 根据温度梯度的分布，选择制冷空调的开启数量和强度。5 根据温度梯度的分布，选择通风的开启数量和强度。6 运行规定时限后，返回步骤l。5 门禁监控子系统为了保障L A M o S T 的安全，在观测楼和各个重要的入口均需核对指纹方能入内。同时各个重要点均有摄像探头。对权限采用分级处理，即不同的7 4 9指纹可进入的房间是不同的。所有出入房间的信息自动存入监控系统的数据库中，供管理员浏览。当有非授权指纹试图进入房间三次后，门禁监控子系统发出警报信息，并保存该点的摄像画面，以待调查。望远镜的本体内多处也安装了低照度的带
17、光源的可调的摄像头。因为望远镜在拍摄光谱时是不能有外界光源影响的所以这些摄像头在观测时并不工作。但是在特殊情况下，如望远镜的机架出现异常，或调试时，可以由观测助手远程控制打开摄像头进行监视。6 无线远程监控子系统当L A 1 0 S T 正式运行后，对其监控是2 4 小时不问断的。一旦发生紧急情况，如果操作人员不在现场就非常危险。因此需要一种方式能够立刻通知操作人员进行操作。无线远程监控系统会以短信的形式实时把警报信息发送到操作人员的手机上，以便操作人员及时处理。操作人员也可以通过手机短信的方式对望远镜的运转进行控制。采用该种方式具有如下优点H：硬件成本低：只要有一台电脑和一个G S MM o
18、 D 酬就能实现远程无线监控，G S MM o D E M 的价格也不高。能够实现远程移动监控：因为利用的是移动运营商的网络进行通讯所以只要能够打手机的地方都可以进行远程监控维护成本低：控制机房不需要2 4 小时专人值守，移动网络由运营商维护。7 环境监控子系统L A M o S T 环境监控子系统设计的目标是使观测人员可以实时查看当前圆顶外的环境信息，环境监测人员可以轻松的管理监测设备和监测数据，研究人员可以获取历史环境数据进行科学研究并根据外部环境对望远镜的本体进行控制。环境信息数据具有实时性。环境信息包括以下信息数据：L A M O S T 观测楼外视宁度观测基地的气象信息(风速、风向、
19、温度、湿度、大气压、云量、露点、下雨等)观测基地气象预报与气象云图(互联网获取)L A M O S T 规定当外界风速到达5 级时或者下雨、下雪或者露点到达设定值时必须停止跟踪。环第2 9 卷第4 期增刊2 0 0 8 年4 月仪器仪表学报C h i n e S eJ 0 u m a lo fS c i e n t i f i cI n s t r u m e n t、，U 2 9N o 4A p r 2 0 0 8境监控子系统实时采集这些信息和设定值进行比较，如果满足条件，将自动关闭圆顶并发出报警境监控子系统实时采集这些信息和设定值进行比较，1】如果满足条件，将自动关闭圆顶并发出报警信息。8
20、 结束语L A M O S T 监控系统是L A M O S T 望远镜的重要组成部分。为L A M O S T 的安全，顺利地观测起着保驾护航的作用。随着L A M O s T 开始观测，该系统也将逐步完善。相信L A M O S T 监控系统的经验也能为即将建设或再建的其它望远镜提供帮助。7 5 0【2】【3】参考文献苏洪钧，崔向群9 7 天文望远镜及仪器新技术学术交流会论文集庐山：中国天文学会天文仪器与技术专业委员会，1 9 9 7：7 9韩立昌，徐欣圻大型天文望远镜环境温度数据采集系统的设计，计算机工程2 0 0 6，3 2(6)2 8 3 2 8 5徐灵哲，徐欣圻L A M O S T 网络控制系统结构天文学进展，2 0 0 6，2 4(3)2 0 0 屹0 8