施工隧道监控WSN跨层应急通信协议研究

具有实时应急功能的无线传感器网络是解决施工隧道安全运营的有效手段之一。针对施工隧道的环境恶劣、事故多发等特殊应用背景,提出一种紧急状况下多层次跨层联动的应急通信协议,保障网络对突发状况能快速重构。实验结果表明,提出的应急通信方案用于故障恢复和拓扑结构动态变化的网络具有实时性好、可靠性高等特点,适合于施工隧道的监测网络,也可推广到其他有应急需求的网络。     

网络化控制系统瞬时故障恢复和安全控制研究综述

鉴于瞬时故障是导致控制系统事故的主要故障形式,瞬时故障恢复是保证系统安全的重要手段,首先,介绍了当前通过主动冗余和基于系统模型分析进行瞬时故障恢复的方法;然后,综述这些技术在网络化控制系统的通信网络、网络节点、系统层面瞬时故障恢复和安全控制中的应用研究;最后,对网络化控制系统瞬时故障恢复和安全控制方法的发展趋势进行了展望.     

USB OTG通信的瞬时故障恢复研究

以USB OTG通信系统为研究对象,提出一种基于芯片级、节点级和系统级的3层故障恢复方法。芯片级采用复位保护和Flash写保护,节点级应用基于检查点的向后恢复方案,系统级在应用层之上添加安全数据传输层进行综合故障恢复。实验结果表明,该方法能提高系统的瞬时故障恢复能力,保证USB OTG通信的稳定性与可靠性。     

工业无线传感器网络节点通信中的瞬时故障恢复

无线传感器网络在工业领域应用广泛,由于电磁干扰、电源突然中断、软件突发错误等瞬时故障导致系统失效,影响系统安全,其控制和恢复在涉及安全的领域越发得到重视。考虑到瞬时故障在网络的多个层次可能都有发生,提出了一种三层故障处理机制,在芯片级采用硬件逻辑调整、在节点级采用重传和跳频、在系统级采用冗余路由等措施进行故障控制和恢复。实验结果表明,采用三层故障处理机制后,网络的丢包率和端对端的时延有效降低,节点通信的可靠性和安全性得到有效的提高。     

城市轨道交通电力监控系统的不足与未来展望

随着轨道交通的快速发展、运能负荷运日增长,电力设备故障也明显增加,网络化运营逐渐形成的趋势下,传统的电力监控系统采集精度低、综合监控程度不高,无法实现监控、预警及抢修处理的一体化,对于网络化运营的实现具有一定的局限性.展望未来的电力监控系统,可实现高精度的实时电力监控,达到及时发现预警,精确定位故障的目的,具备有效的应急方案,实现网络化安全运营.系统可采集高精度电流、电压、相位数据,通过专业算法对实时监控数据的计算和对比,产生预警信号;通过故障定位算法精确确定故障位置,生成故障事件,进行处理,全程监控事件处理过程,可实现实时建议指导;并且配备预案库及知识库,提供历史经验参考,快速有效的解决电力故障,恢复列车运营,实现高度集中的、可靠的网络化安全运营.     

基于Zabbix的省级气象云监控运维系统

气象云已经成为省级气象业务的重要运行环境,传统的集群监视技术既无法对虚拟机和云应用进行监视,也无法对发生的故障进行告警及自动化处理,当前江西省气象云监控运维面临着巨大挑战.本文基于Zabbix开源系统设计了一种气象云监控运维系统.该系统能够监视物理基础设施层、虚拟化层、应用层.该系统能够将气象云故障通过告警的方式推送给值班人员,并且会自动对常见的故障场景进行应急恢复处理.经过部署测试,该系统运行稳定,极大提高了值班人员的运维效率.     

煤矿监控类系统远程故障分析平台

针对煤矿监控类系统故障处理时效性低、现场维护工作量大、运维成本高等问题,在对故障信息进行统一规范的基础上,设计了一种煤矿监控类系统远程故障分析平台。该平台分为设备层、网络层、系统层和运维层。设备层内置具备故障自诊断能力的故障探针,检测到故障后将关联信息缓存,并上传至网络层。网络层收到设备层传来的故障信息后,先对设备层故障信息进行缓存,再连同网络层产生的故障信息一起打包上传至系统层。系统层部署的故障信息采集软件可通过内存接口、数据库或文本文件等方式从监控类系统上位机软件中获得故障信息,同时支持网络层设备故障信息直接采集,将故障信息缓存后传输至运维层。运维层将接收的故障信息存入故障信息中心库进行分析和推送。该平台可为煤矿监控类系统故障分析提供重要的数据支撑,为煤矿监控类系统运维服务提供有效的技术保障。     

工业以太网通信中瞬时故障处理

为有效处理工业以太网通信中的瞬时故障,提出了一种基于芯片、节点和系统的多层次瞬时故障处理机制.根据工业以太网通信中瞬时故障的特点,从多个层次对瞬时故障的致因进行了分析.在此基础上设计了相应的处理方法,芯片层利用芯片提供的硬件逻辑结合软件技术自动调整芯片工作状态;节点层运用软件看门狗以及软件冗余;系统层定义特殊的帧格式和设置定时器.实验结果表明,多层次瞬时故障处理机制能有效降低网络的丢包率,提高了系统的可靠性.     

电缆隧道监控系统故障定位分析

通过分析电缆隧道监控系统的架构、故障原因,提出了一种以分段方式进行故障定位的方法,快速实现对电缆隧道监控系统监控设备故障的定位,可有效提升调试、运维工作效率,降低工作强度.     

带式输送机远程监控系统设计及测试应用

为解决带式输送机监控系统普遍存在的可靠性低、故障定位精度低以及安装改造成本较高等问题,本文设计了基于B/S架构技术的带式输送机远程监控系统,并搭建网络服务层、远程访问用户层及现场监控层架构,进而制定了故障诊断工作流程和实现方案。试验及应用结果表明,系统能够很好地实现全流程的在线监测、故障精准诊断定位、多账户管理等功能,达到了预期研发目的。     

一种辐射环境下瞬时故障的软件检测方法

空间辐射环境中,大量的宇宙射线经常导致星载计算机出现瞬时故障,这些瞬时故障致使程序执行出现数据错误或者控制流错误。针对瞬时故障导致的程序错误,本文提出了一种软件实现的故障检测算法SITFT,它结合软件复算和标签分析的方法,既可以检测程序运行中的数据错误,又可以有效检测控制流错误。故障注入实验的结果表明,SIT-FT算法在性能开销比源程序增加58%～111%,存储开销增加153%～225%的前提下,使程序执行出现错误结果的情形比源程序减少了49.0%～73.2%。     

运行控制系统集中式容错控制方法

本文针对运行控制系统,建立了运行优化控制过程的双层结构模型.在此基础上,通过建立相应的自适应故障诊断算法,提出了保证在系统有故障和干扰时仍能渐近优化指标的集中式容错控制方法,利用李雅普诺夫稳定性理论分析了自适应故障诊断算法的构建.已证明:该方法通过调整已优化的设定值来保证在回路控制层出现故障时整个运行控制仍可收敛到其原有的优化控制效果.该方法属于非完备容错控制,仿真结果验证了所提方法的有效性.     

0.6米跨超声速风洞安全联锁控制系统研制

0.6米跨超声速风洞控制系统采用基于现场总线和网络的开放式集散系统,具有运行控制设备多、逻辑关系复杂的特点,为保证风洞复杂系统的状态监控和运行安全,研制了安全联锁控制系统。系统硬件包括应用层上位机、中间层PLC、执行层各设备终端,软件采用共享变量服务器SVE统一管理实现通信;通过硬件电路和ProfiNet连接两种方式的结合,实现了对风洞各设备的状态信息检测和控制指令发送;通过对风洞状态监控、安全保护功能进行分析,采用了三级冗余安全关车策略的关键技术和方法。经调试实现了检测与控制所有与风洞运行安全相关的信息和设备,能够在风洞运行出现异常时,抢占控制权限,控制各设备在安全状态下关车,压力控制精度优于0.5%。经实际应用满足了技术上保护风洞设备和参试人员安全的工程应用。     

一种简易的井下巷道冗余节点部署策略

针对井下巷道狭长、通信环境复杂的情况,提出一种非常简单且易于执行的无线传感器网络节点部署策略—基于等腰三角形的冗余节点部署策略。它能够保证巷道至少被三重覆盖,满足了移动节点的定位要求,同时,节点的冗余部署能够在个别节点失效时仍维持数据的稳定传输。实验环境下测试结果表明：此种部署策略能够在不增加过多监测节点的同时,保证网络的低丢包率,并实现对移动节点的定位。     

基于路径跟踪的控制流检测

硬件瞬时故障可以通过修改指令操作码和操作数的方式引发控制流错误,破坏程序的正常执行。针对硬件瞬时故障引起的程序控制流错误,提出一种指令级控制流检测方法,对程序执行路径进行跟踪。故障注入实验结果表明,该方法的平均错误检测率、增加的内存消耗和性能损耗分别为97.8%, 83.2%和52.9%。     

Incipient fault detection with smoothing techniques in statistical process monitoring

In modern industry, detecting incipient faults timely is of vital importance to prevent serious system performance deterioration and ensure optimal process operation. Recently, multivariate statistical process monitoring (MSPM) techniques have been extensively studied and widely applied to modern industrial systems. However, conventional fault detection indices utilized in statistical process monitoring are not sensitive to incipient faults with small magnitude. In this paper, by introducing two representative smoothing techniques, novel incipient fault detection strategies based on a generic fault detection index in MSPM are proposed. Fault detectability for each proposed strategy is analyzed. In addition, the effects of the smoothing parameters on fault detection, including advantages and disadvantages, are also investigated. Finally, case studies on a numerical example and two practical industrial processes are carried out to demonstrate the effectiveness of the proposed incipient fault detection strategies.     

网络数据传输的加解密系统研究

攻击者可以通过各种途径窃取网络上传输的数据。如果数据使用了脆弱的加密方式或者以明文的方式传输,那么数据的安全性和网络软件系统的稳定性将无法得到保障。对于包含敏感数据的网络系统,在设计阶段应该着重思考系统安全保护方案;需要根据系统的特点定制合理的加解密策略,既要确保安全又要兼顾效率;在自主开发的数字校园网络设备监控系统中,应用非对称加密算法和对称加密算法相结合的方案,取得了满意的效果。     

基于嵌套自适应观测器的 连铸结晶器振动位移系统有限时间容错控制

针对连铸结晶器振动位移系统存在伺服电机驱动单元等执行器故障和负载转矩扰动问题, 本文提出一种基于嵌套自适应观测器的有限时间容错策略. 首先, 设计一种嵌套自适应观测器在线估计由执行器故障和负载转矩扰动构成的综合不确定项; 其次, 采用分层设计与终端滑模相结合的方法, 分别对位移子系统和电流环子系统设计全阶滑模控制器(FOSMC)和终端滑模控制器补偿综合不确定项, 并通过引入一阶低通滤波器来提高控制信号的连续性. 理论分析表明, 本文所提容错控制策略能够保证闭环系统所有状态有限时间稳定; 最后, 通过仿真对比研究验证了本文所提控制策略的有效性.     

网络数据中心信息系统安全区域规划设计

为了提高网络数据中心信息系统运行的安全性,保障系统安全区域规划的合理性,文章开展了网络数据中心信息系统安全区域规划方法的设计研究。文章从信息系统感知层、网络层、平台层、应用层四个方面,进行各层级安全需求分析;将系统中网络数据中心信息的安全等级作为基础,根据信息所属的安全域,进行安全区域划分;根据网络数据中心安全整体架构,从出口防护区,安全监测区,安全管理区﹑资源业务区四个方面,进行各安全区域详细规划设计。通过对比实验证明,文章设计的方法在实际应用中可以降低系统运行风险值,从而起到提升网络数据中心信息系统运行安全的效果。     

基于ACP方法的平行手机信令数据分析系统

随着交通拥堵和公共安全问题的日趋严重，传统方案在道路监测和区域监测方面不仅成本高，准确性和可靠性也无法保证，因此无法给用户提供一整套综合全面的出行路线规划及旅游目的地选择等方面的相关指导.本文提出基于ACP方法的平行手机信令数据分析系统，将解决上述问题.本文主要基于ACP方法，包括人工社会、计算实验和平行执行，构建基于手机信令的人工监控场景和实际监控场景.实际监控场景和人工监控场景平行执行，人工监控场景用来模拟和实验复杂的实际监控场景，通过大量计算实验，进行各种模型的训练与评估，通过平行执行不断地更新和优化，实时指导实际监控场景；同时实际监控场景将结果反馈给人工监控场景，对人工监控场景模型进行修正.通过实际监控场景和人工监控场景之间的不断优化，可有效提高手机信令系统的实时性、准确性和可靠性，并最终满足不断增长的实时用户需求，保证用户出行的舒适性及安全性.