JUNO数据获取系统

2020

时间:2021-12-31浏览:275

江门中微子实验计划建造一个有效质量为2 万吨的液体闪烁体中心探测器,含有约15000个光电倍增管;在中心探测器外部还有水屏蔽探测器,含有约1500个光电倍增管,以及顶部径迹探测器。数据获取系统负责从电子学系统获取来自探测器的实验数据,完成数据的在线读出、组装和处理任务,同时进行实时的运行状态和数据质量监测,最后保存到磁盘上,提供给物理分析人员离线使用。数据获取系统需要达到1.6GB/s 的数据读出能力,经在线数据处理后,还需达到200MB/s 的数据存储能力。

2020年,完成在线事例分类和超新星及多信使天文需求的数据流详细设计。根据电子学数据中的时间戳,在第一级数据读出节点上,将各个电子学通道相同时间片的数据组装成时间对齐的数据段,然后将所有读出节点的相同时间片数据段汇总到某一个组装和处理节点并完成相同时间片数据的全局组装。这个全局组装数据包将包含共同运行的所有探测器的数据,同时包括硬件触发和无硬件触发的数据,然后在多个节点上并行调用数据处理算法进行处理。对于无硬件触发的数据,在时间片内首先进行软件触发,形成实际的物理事例并完成事例组装。对于有硬件触发的数据,直接根据触发信息从时间片数据中提取并组装成完整事例。这两种数据都完成事例组装之后,再执行单事例的数据重建等处理,获得事例的能量顶点等信息。然后将这些重建信息集中发送到一个多事例关联处理的节点上,完成最终事例的分类鉴别。分类的结果再发回处理节点,完成特定事例种类的对应数据压缩处理。最后压缩后的数据发送到存储节点完成磁盘存储。关联处理节点可以分别完成不同探测器或不同数据类型的分开或合并处理,超新星多信使等特殊处理还可以进一步产生超新星触发等特殊事件,通过发送消息给数据管理模块,调度原始数据的处理和保存。

 

数据流设计框图

在详细设计的基础上,开始新增数据流功能开发和事例分类算法的集成接口开发。2020年首先开发了一个独立的在线离线算法调度接口及测试程序,用来同时在在线和离线环境调用和测试算法程序,并完成联调和测试。然后开发了基于MC数据的波形数据源,用来模拟电子学产生的所有通道的物理数据。并在现有数据获取软件上初步升级实现了事例分类的全数据流功能。同时开始了离线软件的在线集成开发和调试。

继续联合江门实验共同开发新版通用的数据获取软件,完成如下图所示的基于事件驱动的新读出组件重构,并完成初步的测试,正在开展性能研究和测试。

 

基于事件驱动的新读出组件重构

另外升级了新版本的集成测试软件,软件界面如下图所示,并在广东中山PMT测试现场的4号集装箱测试系统上实现持续取数运行。

 

集成测试软件界面