SECoP@HMC: A standardized interface for sample environment metadata and control - SECoP integration into experiment control systems

Das Sample Environment Communication Protocol (SECoP) bietet eine generalisierte Möglichkeit zur Steuerung von Messgeräten – mit besonderem Fokus auf Ausstattungen für das Probenumfeld (SE). Darüber hinaus ermöglicht SECoP den Transport von SE-Metadaten auf eine klar definierte Weise.

Im Rahmen des Projekts SECoP@HMC entwickeln und implementieren wir Metadatenstandards für typische SE-Ausrüstungen an Großanlagen (Photonen, Neutronen, hohe Magnetfelder). Ein weiterer Fokus liegt auf der Zuordnung der SECoP-Metadatenstandards zu einem einheitlichen SE-Vokabular für eine standardisierte Metadatenspeicherung. Auf diese Weise wird ein vollständiges, standardisiertes System zur Steuerung von SE-Ausrüstung sowie zur Erfassung und Speicherung von SE-Metadaten verfügbar und in den experimentellen Steuerungssystemen (ECS) der beteiligten Einrichtungen nutzbar sein. Dieser Ansatz kann auch auf andere Forschungsbereiche angewendet werden.

Das Projekt SECoP@HMC ist in vier Arbeitspakete unterteilt:

1. Standards für Sample Environment Metadaten in SECoP (WP1)

2. Standards für die Speicherung von Sample Environment Metadaten (WP2)

3. Implementierung in experimentelle Steuerungssysteme (WP3)

4. Outreach, Dissemination & Training (WP4)

Die Ziele von WP1 und WP2 sind es, die Bereitstellung und Speicherung von Metadaten für SE-Ausrüstung zu standardisieren, um eine FAIR-kompatible Wiederverwendbarkeit und Interoperabilität der Daten zu gewährleisten. WP3 etabliert SECoP als gemeinsamen Standard für die SE-Kommunikation an den beteiligten Zentren, indem das Protokoll in die Experimentsteuerungssysteme integriert wird und so die Integration neuer und benutzerspezifischer SE-Ausrüstung in Experimente erleichtert wird, die ausreichende SE-Metadaten liefern. In WP4 wird die Metadaten- und Experimentsteuerungsgemeinschaft angesprochen, z. B. durch die Organisation von Workshops und die Präsentation von SECoP@HMC auf Konferenzen (siehe z. B. Abbildung 1).

Hintergrund zu SECoP:

SECoP wird in Zusammenarbeit mit der International Society for Sample Environment (ISSE) als internationaler Standard für die Kommunikation zwischen SE-Ausrüstung und ECS entwickelt. Ziel ist es, die Integration von Probenumgebungsgeräten zu erleichtern, die von externen Forschungseinrichtungen und Industrieherstellern bereitgestellt werden.

SECoP ist so konzipiert, dass es:

• einfach,

• inklusiv,

• selbsterklärend ist und

• Metadaten bereitstellt.

Inklusiv bedeutet, dass verschiedene Einrichtungen dieses Protokoll nutzen können, ohne ihre Arbeitsabläufe ändern zu müssen, z. B. keine Treiber komplett neu schreiben oder Hardware auf eine spezifische Weise organisieren und handhaben zu müssen, um die SECoP-Anforderungen zu erfüllen. Einfach bedeutet, dass es leicht zu integrieren und zu nutzen ist – auch für den Nicht-Experten-Programmierer. Selbsterklärend bedeutet, dass SECoP eine vollständige, menschen- und maschinenlesbare Beschreibung der gesamten experimentellen Ausrüstung bereitstellt, einschließlich der Steuerung und der Beschreibung dessen, was die Ausrüstung darstellt. In Bezug auf Metadaten erleichtert SECoP erheblich die Bereitstellung und Strukturierung der mit SE-Ausrüstung verbundenen Metadaten.

Mehrere Implementierungen von SECoP wurden entwickelt und unterstützen die Gestaltung von SECoP-kompatibler Software zur Steuerung der Probenumgebung. Die vollständigen Spezifikationen von SECoP sind auf GitHub verfügbar.

SECoP@HMC ist ein gemeinsames Projekt zwischen den Helmholtz-Zentren HZB, DESY, FZJ, und HZDR in Zusammenarbeit mit dem European Spallation Source (ESS), Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ), TU München sowie dem Paul Scherrer Institut (PSI). Es wird im Rahmen der HMC Projektkohorte gefördert.