Technische Universität München Fernsteuerbare und hochgradig automatisierte Kontrollsysteme

Technische Universität München Fernsteuerbare und hochgradig automatisierte Kontrollsysteme für die Aufgaben zukünftiger GGOS-Stationen Alexander Neidhardt (FESG) neidhardt@fs. wettzell. de Martin Ettl (FESG), Matthias Mühlbauer (BKG), Martin Riederer (HS Deggendorf), Christian Plötz (BKG), Pierre Lauber (FESG), Andreas Leidig (FESG), Helge Rottmann (MPIf. R), Hayo Hase (BKG), Walter Alef (MPIf. R), Sergio Sobarzo (Udec), Cristian Herrera (Udec), Ed Himwich (NASA/GSFC/NVI), Reiner Dassing (BKG), Gerhard Kronschnabl (BKG), Erhard Bauernfeind (FESG), Ewald Bielmeier (FESG), Raimund Schatz (FESG), Reinhard Zeitlhöfler (FESG), Walter Schwarz (BKG) Alexander Neidhardt 1 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Global Geodetic Observing System (GGOS) - Interdisziplinarität (S. 23, 262, . . . ) => Klare Strukturen, Eingreifmöglichkeiten, Adaptionen - Mehrere Techniken sind für ein GGOS-Produkt nötig (S. 25) => Vermischung, Optimierung, Vereinheitlichung - Spezifikation: globales Netzwerk von Referenzstationen und Substationen mit guter, globaler Verteilung (S. 224) => remote, technische Beobachtungsstrategien - „Monitor station health“ und schnelle Problembehebung (S. 263) => Monitoring, Kontrollstellen, Fernzugriff, Fernassistenz - von wissenschaftlichem Betrieb hin zu operationellem (S. 283) => Qualitativ hochwertige Steuerungen, Automatisierung, Verlässlichkeit - temporäre Nutzeranforderungen (S. 285) => Flexibilität, flexible Beeinflussung durch Endnutzer - Standards (S. 284, . . . ) => Standardisierung auch von der Messtechnik an. . . Alexander Neidhardt 2 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Eigentlich schon eine typische GGOS-Station. . . Radio Telescope Wettzell Time& Frequency Laser Ranging Telescope Meteo Ringlaser (Large gyroscope) Area of the new Twin Radio Telescope Wettzell Alexander Neidhardt GPS New gravimetry house 3 Gravimetry Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Ideen zu neuen Betriebsstrategien Alexander Neidhardt 4 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Weltweit verteilte Messsysteme un Kommunikationsmöglichkeiten Telearbeit m un ik at io ns ne tz e Verteilung je Station K om RT Wettzell/ Germany TIGO Concepción/Chile GARS O’Higgins/Antarctica Alexander Neidhardt 5 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Neue Betriebsstrategien - Sicherer, passiver Datenzugriff (live monitoring) - Kontrollzugriff durch externe Verantwortliche - Verteilter Zugriff zwischen Observatorien - Beobachtung von verteilten Nachtschichten Verteilte Beob. (shared) Alexander Neidhardt - Prüfen von Systemzuständen überall vom Observatorium - Telearbeit für begleitende Wochenendbeobachtungen - Fernassistenz-/diagnose - Steuerung von entfernten, unzugänglichen Teleskopen Ferngesteuerte Beob. (remote) 6 - Beobachtungen laufen autonom und automatisch (bzw. semi-automatisch) Unbeaufsichtigte Beob. (unattended) Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Neue Betriebsstrategien - Sicherer, passiver Datenzugriff (live monitoring) - Kontrollzugriff durch externe Verantwortliche - Verteilter Zugriff zwischen Observatorien - Beobachtung von verteilten Nachtschichten Verteilte Beob. (shared) - Prüfen von Systemzuständen überall vom Observatorium - Telearbeit für begleitende Wochenendbeobachtungen - Fernassistenz-/diagnose - Steuerung von entfernten, unzugänglichen Teleskopen Ferngesteuerte Beob. (remote) - Beobachtungen laufen autonom und automatisch (bzw. semi-automatisch) Unbeaufsichtigte Beob. (unattended) e. Control* * je System mit gewissen Abwandlungen und nur mit verlässlicher Hardware und geschultem Service-Personal vor Ort Alexander Neidhardt 7 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Neue Betriebsstrategien - Sicherer, passiver Datenzugriff (live monitoring) - Kontrollzugriff durch externe Verantwortliche - Verteilter Zugriff zwischen Observatorien - Beobachtung von verteilten Nachtschichten Verteilte Beob. (shared) - Prüfen von Systemzuständen überall vom Observatorium - Telearbeit für begleitende Wochenendbeobachtungen - Fernassistenz-/diagnose - Steuerung von entfernten, unzugänglichen Teleskopen Ferngesteuerte Beob. (remote) e. Control* - Beobachtungen laufen autonom und automatisch (bzw. semi-automatisch) Unbeaufsichtigte Beob. (unattended) Sys. Mon * je System mit gewissen Abwandlungen und nur mit verlässlicher Hardware und geschultem Service-Personal vor Ort Alexander Neidhardt 8 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Wettzeller Basis für die neuen Beobachtungsstrategien: Verteilte Systeme Alexander Neidhardt 9 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Verteilte Systeme Auf der Basis autonomer Produktions-/Prozesszellen Datenzentren Kuppel Teleskop Laser Kontrollsystem Datenbank Empfänger Operator Alexander Neidhardt Kameras Überwachung 10 Eventtimer Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Verteilte Systeme Auf der Basis autonomer Produktions-/Prozesszellen Zum Vergleich: VLBI (40 m Antenne Yebes) Zu beachten: Generelle Strukturierung => Verteilte Systeme Vicente, P. de; Bolaño, R. ; Barbas, L. : The 40 m OAN radiotelescope control system. Results. 8 th Radio. Net Engineering Workshop. Yebes/Spain 2008 Alexander Neidhardt 11 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Verteilte Systeme Was sind autonome Produktions-/Prozesszellen? (Selbstverwaltung) Simple Log Access or e-shell output e-shell* Fieldsystem Activation Watchdog(Father-) Process Device … Own code Device … FS Shared Memory Device … Memory Request Automatic Safety Device Request SNAP Inject Own code Must be written by user Alexander Neidhardt 12 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Autonome Produktions-/Prozesszellen agieren hierarchisch miteinander slrdbsap Datenbank Datenzentren Verteilte Systeme tcu Teleskop sched domectrl Remote-GUI tru Serial Kuppel Serial Operator Empfänger laserctrl Serial Laser eventtimer Eth. Eventtimer sysmon sensicam PCI Überwachung Alexander Neidhardt 13 LWL Kameras Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Generative Kommunikation Autonome Produktions-/Prozesszellen agieren hierarchisch miteinander Alexander Neidhardt 14 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Wettzeller Basis für die neuen Beobachtungsstrategien: Generative Kommunikation Alexander Neidhardt 15 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Generative Kommunikation Generative Programmierung der Kommunikation Präsentations- und Nutzercode Gerätsteuerungscode Kommunikationscode Generative Programmierung Strikte Trennung der Aufgabenblöcke Alexander Neidhardt 16 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Generative Kommunikation Generative Programmierung der Kommunikation mit idl 2 rpc. pl fsmc. idl Schritt 1: Definition der Schnittstelle in einer IDL-Datei Schritt 2: Aufruf des Generators idl 2 rpc. pl fsmc. idl Schritt 4: Schreiben des Präsentationscodes FS GUI (wx. Widgets) FSconnection code Automatically generated communication code g++ Schritt 5: Übersetzen Schritt 3: Füllen des Codeskeletts für den Gerätecode g++ Command line shell Web Interface Alexander Neidhardt Int ern et Graphical User Interface (GUI) fsmc Client 17 fsmc Server Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Generative Kommunikation Generative Programmierung der Kommunikation mit idl 2 rpc. pl fsmc. idl Schritt 1: Definition der Schnittstelle in einer IDL-Datei Schritt 2: Aufruf des Generators idl 2 rpc. pl fsmc. idl Schritt 4: Schreiben des Präsentationscodes FS GUI (wx. Widgets) FSconnection code Automatically generated communication code g++ Schritt 5: Übersetzen Schritt 3: Füllen des Codeskeletts für den Gerätecode g++ Command line shell Web Interface Alexander Neidhardt fsmc Client Int ern et Graphical User Interface (GUI) autom. SSH 18 fsmc Server Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Wettzeller Basis für die neuen Beobachtungsstrategien: System Monitoring Alexander Neidhardt 19 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München System Monitoring von Zusatzparametern Lokale Sicherheit (Arbeitsschutz) und Stabilität durch Monitoring Schnelle Not-Aus. Aktoren • Aufbau auf gängigen Rechnerarchitekturen mit robusten Bauweisen • Aufbau als modulares, mehrstufiges System • Offenheit bzgl. verschiedener Datenzugangsgeräte und Sensoren • Aufbau als rein passives System zum Monitoren ohne Aktoren • Aufbau auf Linux-Betriebsystemen (evtl. Minimal-Linuxsystem) • Nutzen von Open Source Umsetzungen • Programmierung mit C/C++ • Interne Umsetzung auf der Basis von idl 2 rpc • Herstellerunabhängiges Design Alexander Neidhardt 20 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München System Monitoring von Zusatzparametern Lokale Sicherheit (Arbeitsschutz) und Stabilität durch Monitoring Meteo, WVR, Clock Offsets, … Wissenschaft & Analyse Daten Stromversorgung, Windlasten, Not. Aus, Rack-Temp. , … System Operations. Daten Servo Spannungen, Schleppfehler, … mit hohen Abtastraten Diagnose Alexander Neidhardt 21 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Wettzeller Basis für die neuen Beobachtungsstrategien: Graphische Nutzerinteraktion Alexander Neidhardt 22 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Graphische Nutzerinteraktion - Separation zwischen Darstellung und Logik/Prozessierung - Austauschbarkeit der Darstellungsschicht (Kommando-Shell (ncurses), Graphical User Interface (wx. Widgets), Web-basiert via Browser, Web Service, …) - Fernsteuerbar durch Client-Server-Architektur mit idl 2 rpc-Middleware - Modularität in Fensterbereiche mit zusätzlicher Möglichkeit der Nutzung von Administratorzugängen für jedes Endgerät - Basis für graphische Schnittstelle: wx. Widgets (C++ basiertes Open. Source-Framework für die Entwicklung von Graphical User Interfaces auf verschiednenen Plattformen wie z. B. Linux, Windows, OS/X ) Alexander Neidhardt 23 Webcam Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Graphische Nutzerinteraktion erview Satellite ov lot with sky p Meteo terface n Database i Pico. Eventtimer Status Overview Mode Bar ACU Alexander Neidhardt Domecontrol 24 Auto. Tracker Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Graphische Nutzerinteraktion Schnellansicht bei verteilten Beobachtungen (in Bearbeitung) Overview RTW TTW 1 TTW 2 TIGO O‘Higgins Overview Site Cam State Schedule Source Time Next Last error RTW TTW 1 TTW 2 TIGO O‘Hig Alexander Neidhardt 25 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Und alles zusammen ergibt sich die Basis für e. Control Alexander Neidhardt 26 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München e. Control – Live Demo e-control Graphical User Interface (GUI) Client FS Monitor Client GUI FS Monitor Client Communication Network FS Monitor Server Communication FS Monitor Server Functionality Kommunikation Server Funktionalität FS Monitor FS Device … Alexander Neidhardt 27 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Und was die Zukunft bringt. . . Wettzell ? Japan ? ? ? Concepciòn Tasmania Alexander Neidhardt ? ? O’Higgins 28 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Und die Zukunft bringt. . . 1) Teilnahme am NEXPRES-Projekt (EVN) zur Entwicklung eines Authentifizierungs- und Autorisierungsmechanismus für e-control zusammen mit dem MPIf. R Bonn (eine Mitarbeiter für 3 Jahre) 2) Abschluss der Entwicklungsarbeiten des Kontrollsystems für SLR 3) Produktionsreife des Monitoring Systems 4) Ausbau der unterstützen Hardware 5) Weiterentwicklung der Technologie und erste verteilte Beobachtungen 6) Weitere Anfragen verschiedener Stationen (z. B. SKA): Open source Projektserver => Technische Realisierung von GGOS stationen Alexander Neidhardt 29 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie

Technische Universität München Danke für die Aufmerksamkeit! RTW TTW 1 TIGO SOSW OHIGGINS TTW 2 WLRS Datenzentren Similar to: Hase, Hayo; et. al. : Twin Telescope Wettzell (TTW) – a VLBI 2010 Radio Telescope Project. IVS General Meeting 2008 Ein glücklicher Beobachter in seinem kleinen, privaten Kontrollraum! Alexander Neidhardt 30 Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie