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.     

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.     

修理工带休假的单部件可修系统的可靠性分析

考虑修理工带有单重休假的单部件可修系统,系统发生故障时可能因修理工的休假而 得不到立即修理,因此系统可处于工作、等待修理和修理三种状态.利用全概率分解技术和拉普 拉斯或拉普拉斯--司梯阶变换工具,讨论了系统的可靠度、瞬时可用度和稳态可用度,以及 (O,t]时间中系统的平均故障次数和稳态故障频度,得到了关于系统的可靠度、瞬时可用度和稳 态可用度,以及(O,t]时间中系统的平均故障次数和稳态故障频度等可靠性指标的重要结果.     

基于TOF测距的无线定位系统瞬时故障分析及处理

无线定位系统在实际应用中常因环境中的电磁干扰及无线传感器网络节点自身软硬件工作状态突变等因素的影响,出现定位不准确或定位数据遗漏等瞬时故障。针对瞬时故障导致的基于TOF测距的无线定位系统定位失效,分别从TOF测距和通信两方面提出故障解决方案。实验结果表明,该方案可以有效地控制瞬时故障导致的系统定位失效,提高了无线定位系统定位有效率和精确度。     

无线隧道施工监控系统瞬时故障恢复控制

隧道施工中采用无线监控技术具有减少网络布线、增加系统灵活性的优点,但是现场施工环境的复杂多变性及传感器节点软硬件不稳定性会导致监控系统瞬时故障而引发安全事故。针对瞬时故障,从保障系统功能出发,建立瞬时故障层次模型,提出了一种多层次故障恢复控制策略,对现场数据监测层、数据传输层、安全防护层、应急响应层四层瞬时故障进行处理。模拟实验表明,该恢复控制策略能提高监控系统对灾害的检测准确率和应急响应动作的执行有效率,有利于保障隧道施工人员安全。     

两种故障时容错实时计算机系统可靠性的分析比较

当容错实时计算机系统中存在潜在故障时,可以分别讨论暂时性故障和永久性故障时系统的可靠性.因为此时系统允许出现瞬时中断.本文以汽车控制系统为例,详细分析了在这两种故障时潜在故障对容错实时计算机系统可靠性的影响,并用MATLAB仿真图对比说明潜在故障恶化系统平均故障前时间.本文也提出了一些改善系统可靠性的方法.     

基于径向基函数神经网络预测器的多传感器故障在线检测和信号恢复的研究

理论研究及大量实践表明:径向基函数神经网络具有较强的函数逼近能力,学习速度优于常用的BP网络.本文利用径向基神经网络构成传感器输出预测器实现了多传感器故障在线检测和信号恢复.文中阐述了预测器的构成及其在线学习算法.通过仿真研究证明:该预测器对传感器输出具有很好的在线预测、跟踪能力.当某传感器发生故障时,在及时准确地发出报警信号的同时,对瞬时故障,能很好地恢复故障期间传感器正常的输出,即消除瞬时故障对系统正常运行的影响;对长期故障,能在故障发生后一定的时间范围内,正确估计出传感器正常输出,以保证系统的正常运行.     

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。     

基于时间序列相似度的无线传感网故障检测算法

针对无线传感网中节点故障率高而导致检测精度低以及能耗大的问题,提出了基于时间序列相似度的无线传感网故障检测算法(FDABTS2).该算法利用节点时间序列进行差值和相似度的计算,剔除一定故障类型的节点,并对瞬时读数故障数据进行修正.当节点为可疑节点时,利用空间相关性,与剩余邻居节点协作完成判定.在仿真环境下,与LEFD、NADST以及传统的DFD故障检测算法相比,检测精度分别提高了13％、17％和25％,误报率分别降低了8.4％、21.4％和25.4％,网络能耗分别降低了2.9％、8％和21.3％,即使在瞬时读数节点故障率高达60％时,误报率也能分别降低1.9％、26.2％和38.2％.实验结果表明,该算法在保证高检测精度的情况下,仍能有效降低能耗,延长网络生命周期.     

实时嵌入式容错系统的关键技术研究

简要回顾了容错技术的发展过程并分析了不同故障模型下系统的客错方式.对于瞬时故障、间歇性故障的容错可采用软件冗余方法,在实时嵌入式系统中采用软件容错时必须考虑任务的可调度性;而永久性故障则采用硬件冗余方法来解决.在此基础上,描述了一种实时双机嵌入式容错系统的模型,研究了构建容错系统需要解决的双机同步、故障检测及仲裁切换等关键问题和相应的解决方法.     

面向瞬态故障的软件容错技术

宇宙射线辐射所导致的瞬态故障一直是航天计算面临的最主要挑战之一.而随着集成电路制造工艺的持续进步,现代处理器的性能在大幅度提高的同时,其可信性也正日益面临着瞬态故障的严重威胁.当前针对瞬态故障的容错技术可大致分为两类:基于硬件实现和基于软件实现.相比较前者,后者由于在实现成本和灵活性等方面的优势而备受关注.本文首先概述...     

自适应重合闸装置的研究

提出了一种不同于现有故障类型判别的思路,利用小波变换理论分析处理线路单相瞬时性故障和永久性故障。在故障发生后,断路器开断前时间段的暂态信号,通过波形识别区分两种故障。所提判据在时间和准确性上要优于传统的基于故障后线路开关开断后故障线路残压幅值的判别法,并经仿真验证了其正确性。     

基于规范变量残差的化工过程微小故障检测与诊断

微小故障因其幅值低而易被噪声和过程扰动所掩盖,并且会随时间慢慢演变成过程中的严重故障.因此,微小故障的检测和诊断变得越来越重要.为了更有效地监测和诊断微小故障,提出了基于规范变量残差的化工过程微小故障检测和诊断方法.首先,对Hankel矩阵执行奇异值分解来获得主元和残差空间并根据过去和未来数据的差异,求得两个不同的规范变量残差d_1, d_2.其次,考虑数据的时间序列特性,提出了基于规范变量残差的两个加权平均统计量W_(D1), W_(D2)及其控制限,进行故障检测;然后,计算出各个统计量的归一化贡献并绘制二维贡献图,进行故障诊断.最后,在连续搅拌釜式反应器(CSTR)过程中进行两种微小故障的应用研究.结果表明,与传统的统计量T~2,Q以及规范变量差异分析(CVDA)中统计量D相比,基于规范变量残差的加权平均统计量W_(D1), W_(D2)不仅能够及时检测到微小故障,而且在故障检测率和诊断率方面,均有不同程度的提高.     

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%。     

基于有限状态机的电梯控制系统故障诊断方法

针对电梯控制系统软故障样本获取困难及产生时间短暂的问题,提出一种基于状态机的故障诊断方法。利用电梯控制开关量和电梯运行模拟量作为状态机的状态特征,在电梯正常运行过程中收集各状态并记录状态转换,以此建立电梯控制系统的规范模型;改进基于有限状态机的被动测试错误检测算法,对待诊断的电梯控制系统进行故障检测/诊断;并不断地确认新的故障情况,完善规范模型。实验结果表明,该方法可以及时检测出未知情况,也可以有效地诊断已知故障,对电梯控制系统瞬间出现的软故障有很好的监督作用。     

基于剩余电流高频分量的配电线路隐性故障检测

配电线路某些常见的隐性故障,如绝缘子电流泄漏、树枝引起的电气故障以及短暂的或间歇性接地故障等,依靠传统的继电保护不能检测出来。随着时间的积累,这些轻微故障可能引发更严重的故障,危及电力系统的安全运行。为了避免这种情况的发生,提出了一种基于离散小波变换的隐性故障特征提取方法来检测配电线路的隐性故障。所提的方法经过电磁仿真软件ATP/EMTP的模拟,结果显示该方法是稳定有效的。     

设备故障诊断中神经网络与证据推理结合的信息融合方法

针对设备故障诊断中存在的处理数据量大、故障类型复杂多变、领域知识难于准确获得、故障识别率低的现状,提出了利用信息融合的思想,将神经网络和证据理论相结合应用于故障诊断的新方法。提高了故障诊断系统的灵活性、故障诊断的效率和准确性。     

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%。     

Kernel support for zero‐loss Internet service restart

Owing to long serving time and huge numbers of clients, Internet services can easily suffer from transient faults. Although restarting a service can solve this problem, information of the on‐line requests will be lost owing to the service restart, which is unacceptable for many commercial or transaction‐based services. In this paper, we propose an approach to achieve the goal of zero‐loss restart for Internet services. Under this approach, a kernel subsystem is responsible for detecting the transient faults, retaining the I/O channels of the service, and managing the service restart flow. In addition, some straightforward modifications to the service should be made to take advantage of the kernel support. To demonstrate the feasibility of our approach, we implemented the subsystem in the Linux kernel. Moreover, we modified a Web server and a CGI program to take advantage of the kernel support. According to the experimental results, our approach incurs little runtime overhead (i.e. less than 3.2%). When the service crashes, it can be restarted quickly (i.e. within 210 μs) with no information loss. Furthermore, the performance impact due to the service crash is small. These results show that the approach can efficiently achieve the goal of zero‐loss restart for Internet services. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.