Fernsteuerbare und hochgradig automatisierte Kontrollsysteme für die Aufgaben

1. 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 (MPIfR), Hayo Hase (BKG), Walter Alef (MPIfR), 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)

2. 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 ... See: http://maps.google.com/, Download 2010/0217

3. Eigentlich schon eine typische GGOS-Station ... Radio Telescope Wettzell Time& Frequency Laser Ranging Telescope Meteo GPS Ringlaser (Large gyroscope) New gravimetry house Gravimetry Area of the new Twin Radio Telescope Wettzell See: http://maps.google.com/, Download 2010/0217

4. Ideen zu neuen Betriebsstrategien

5. Weltweit verteilte Messsysteme un Kommunikationsmöglichkeiten Telearbeit Verteilung je Station Kommunikationsnetze RT Wettzell/ Germany TT Wettzell/ Germany TIGO Concepción/Chile GARS O’Higgins/Antarctica

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

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

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

9. Wettzeller Basis für die neuen Beobachtungsstrategien: Verteilte Systeme

10. Kuppel Laser Teleskop Datenbank Empfänger Eventtimer Kameras Überwachung Operator Verteilte Systeme Auf der Basis autonomer Produktions-/Prozesszellen Daten- zentren Kontrollsystem

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

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

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

14. Generative Kommunikation Autonome Produktions-/Prozesszellen agieren hierarchisch miteinander

15. Wettzeller Basis für die neuen Beobachtungsstrategien: Generative Kommunikation

16. Generative Kommunikation Generative Programmierung der Kommunikation Präsentations- und Nutzercode Gerätsteuerungscode Kommunikationscode Generative Programmierung Strikte Trennung der Aufgabenblöcke

17. Generative Kommunikation Generative Programmierung der Kommunikation mit idl2rpc.pl fsmc.idl Schritt 1: Definition der Schnittstelle in einer IDL-Datei Schritt 2: Aufruf des Generators idl2rpc.pl idl2rpc.pl fsmc.idl Schritt 4: Schreiben des Präsentations-codes FS GUI (wxWidgets) FS-connection code Schritt 3: Füllen des Codeskeletts für den Gerätecode Automatically generated communication code g++ Schritt 5: Übersetzen g++ Graphical User Interface (GUI) Internet fsmc Server fsmc Client Command line shell Web Interface

18. Generative Kommunikation Generative Programmierung der Kommunikation mit idl2rpc.pl fsmc.idl Schritt 1: Definition der Schnittstelle in einer IDL-Datei Schritt 2: Aufruf des Generators idl2rpc.pl idl2rpc.pl fsmc.idl Schritt 4: Schreiben des Präsentations-codes FS GUI (wxWidgets) FS-connection code Schritt 3: Füllen des Codeskeletts für den Gerätecode Automatically generated communication code g++ Schritt 5: Übersetzen g++ Graphical User Interface (GUI) Internet fsmc Server autom. SSH fsmc Client Command line shell Web Interface

19. Wettzeller Basis für die neuen Beobachtungsstrategien: System Monitoring

20. 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 idl2rpc • Herstellerunabhängiges Design

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

22. Wettzeller Basis für die neuen Beobachtungsstrategien: Graphische Nutzerinteraktion

23. Graphische Nutzerinteraktion - Separation zwischen Darstellung und Logik/Prozessierung - Austauschbarkeit der Darstellungsschicht (Kommando-Shell (ncurses), Graphical User Interface (wxWidgets), Web-basiert via Browser, Web Service, …) - Fernsteuerbar durch Client-Server-Architektur mit idl2rpc-Middleware - Modularität in Fenster- bereiche mit zusätzlicher Möglichkeit der Nutzung von Administratorzu- gängen für jedes Endgerät - Basis für graphische Schnittstelle: wxWidgets (C++ basiertes Open- Source-Framework für die Entwicklung von Graphical User Interfaces auf verschiednenen Plattformen wie z.B. Linux, Windows, OS/X ) Webcam

24. Graphische Nutzerinteraktion Satellite overview with sky plot Meteo Database interface Pico-Eventtimer Status Overview Mode Bar Auto- Tracker Dome- control ACU

25. Graphische Nutzerinteraktion Schnellansicht bei verteilten Beobachtungen (in Bearbeitung) Overview RTW TTW1 TTW2 TIGO O‘Higgins Overview SiteCamStateScheduleTimeLast error SourceNext RTW TTW1 TTW2 TIGO O‘Hig

26. Und alles zusammen ergibt sich die Basis für eControl

27. eControl – Live Demo Graphical User Interface (GUI) Client FS Monitor Client GUI FS Monitor Client Communication e-control Network Kommunikation FS Monitor Server Communication Server Funktionalität FS Monitor Server Functionality FS Monitor FS Device … Device … Device …

28. Und was die Zukunft bringt ... Wettzell ? Japan ? ? ? ? Concepciòn ? Tasmania O’Higgins

29. Und die Zukunft bringt ... 1) Teilnahme am NEXPRES-Projekt (EVN) zur Entwicklung eines Authentifizierungs- und Autorisierungsmechanismus für e-control zusammen mit dem MPIfR 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

30. RTW OHIGGINS TTW1 TTW2 SOSW WLRS Datenzentren TIGO Danke für die Aufmerksamkeit! Similar to: Hase, Hayo; et. al.: Twin Telescope Wettzell (TTW) – a VLBI2010 Radio Telescope Project. IVS General Meeting 2008 Ein glücklicher Beobachter in seinem kleinen, privaten Kontrollraum!