[发明专利]超导磁体运行监控系统及设计方法

权利要求书

1.一种超导磁体运行监控系统，其特征在于，所述系统包括：放置在真空杜瓦内的超导磁体，所述超导磁体连接有子系统和电源，所述真空杜瓦与分子泵机组经波纹管连接，所述波纹管上设有电磁真空阀，所述子系统、所述电源、所述电磁真空阀以及所述分子泵机组均与监控主机连接；

所述监控主机内运行有系统软件，所述软件系统架构的上层为用户控制界面、中间层包括设备控制模块、底层包括所述子系统、所述电源、所述电磁真空阀、所述真空杜瓦以及所述分子泵机组在软件层面映射得到的子系统控制模块、电源控制模块、电磁阀控制模块、真空机组控制模块以及分子泵控制模块。

2.如权利要求1所述的超导磁体运行监控系统，其特征在于，所述子系统包括失超探测系统、数据采集系统和低温制冷机，所述失超探测系统和数据采集系统分别经线缆与所述超导磁体连接，所述低温制冷机经冷却氦气进出管与所述超导磁体连接，所述电源经电流引线与所述超导磁体连接；

所述子系统控制模块包括失超探测保护模块、数据采集控制模块和制冷控制模块。

3.如权利要求1所述的超导磁体运行监控系统，其特征在于，所述系统软件的中间层和底层之间设有消息队列模块，所述消息队列模块用于将所述中间层中模块发送的消息指令解析成对所述底层中设备模块的操作指令。

4.如权利要求2所述的超导磁体运行监控系统，其特征在于，所述中间层还包括数据采集模块、故障诊断模块和操作日志模块。

5.如权利要求4所述的超导磁体运行监控系统，其特征在于，所述控制模块包括：

第一控制单元，用于发送指令至所述电磁阀控制模块，以使所述电磁阀控制模块控制所述电磁真空阀打开；

第二控制单元，用于发送指令至所述真空机组控制模块，以使所述真空机组控制模块控制打开机械泵；

参数获取单元，用于获取所述真空杜瓦的真空度参数；

第三控制单元，用于根据所述真空度参数，发送指令至所述分子泵控制模块，以使所述分子泵控制模块控制打开所述分子泵机组；

第四控制单元，用于发送指令至所述制冷控制模块，以使所述制冷控制模块控制打开所述低温制冷机。

6.如权利要求5所述的超导磁体运行监控系统，其特征在于，所述真空度参数的计算公式为：

Pvc(t₂)＝δt*d(Pv(t₁))/dt+Pv(t₁)

其中，δt＝t₂-t₁，Pv(t₁)为t₁时刻的杜瓦真空度，d(Pv(t₁))/dt为真空度变化速率，Pvc(t₂)为t₂时刻的杜瓦真空度计算值；

所述第三控制单元用于在Pvc(t₂)＝Pv_critical时，发送指令至所述分子泵控制模块，以使所述分子泵控制模块控制打开所述分子泵机组，Pv_critical为正常运行时极限真空度。

7.如权利要求4所述的超导磁体运行监控系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：

第一获取单元，用于利用所述真空机组控制模块获取所述真空杜瓦的真空度；

第二获取单元，用于利用所述制冷控制模块获取所述超导磁体的下端的温度；

所述控制模块还包括：

判断单元，用于用于在所述真空度大于9E-4Pa且所述超导磁体的下端的温度低于5K时，允许进行超导态测试；

第四控制单元，用于发送指令至所述电源控制模块以使所述电源输出电流I；

监测单元，用于监测所述超导磁体端电压，并在所述超导磁体处于非超导状态时，切断所述电源。