杨宇[1]2004年在《计算机辅助软件故障树建模与分析研究》文中指出在软件安全领域，软件故障树分析法是一种重要的软件危害分析方法，但是，软件故障树的建模和分析是非常繁琐费时的，因此，本文将计算机辅助技术引入软件故障树的建模和分析之中，提出了软件故障树的自动建模和快速分析算法。本文的主要内容如下： 1)详细介绍了软件故障树的建模和分析方法：在对建模方法的介绍中，说明了建模的准备工作，给出了C/C++语言的失效模式模板，并对建模的回溯法进行了讨论；在对分析方法的介绍中，给出定性和定量分析的意义，指出了关于定量分析的争议，并介绍了两个经典的分析方法，最后，还给出了一个建模和分析的示例。 2)通过对最弱前置条件的介绍，探讨了软件故障树分析法的基本原理和本质，然后通过与软件测试、程序正确性证明以及其它分析方法的比较，总结得出了软件故障树分析法的优点和缺点。 3)提出了软件故障树的自动建模算法，该算法的前半部分借鉴了编译器的前端技术，包括基于状态转换图的词法分析，适合自顶向下分析的文法的构造，递归下降的语法分析以及语法制导的语法树生成，算法的后半部分则包括基于广度遍历的语法树扩展和基于深度遍历的故障树生成。 4)提出了软件故障树的快速分析算法，该算法包括基于贪心策略的故障树逻辑简化，基于深度遍历的故障树模块划分以及基于扩展割集矩阵的模块求解和模块结果合成，此外，还给出了割集矩阵的数据结构，并展示了算法的初步测试结果。
王超[2]2016年在《基于故障树的核电厂图示化诊断系统的研究与开发》文中研究指明核电作为一种高效、清洁的能源,在我国能源格局中的占有率将会越来越高,核电厂对安全性的要求也将更加严格。经过研究发现,人为的误操作在核电事故的起因中占据很大的比例。在核电厂已经装备的数字化仪控系统和实时数据监控系统的基础上,设计开发一套协助核电厂操纵员对事故作出正确判断和决策的诊断系统显得尤为重要。故障树分析法作为复杂系统可靠性分析的有力工具,可以为诊断系统的开发提供分析依据。数字化仪控系统作为保证核电厂安全稳定运行的关键部分,是核电厂可靠性分析不可或缺的一环。本文针对CPR1000核电厂的数字化仪控系统,对安全级过程控制机柜系统(即KCS系统)进行故障分析,并建立数学模型。为减轻建模分析的工作量,本文通过对Visio的二次开发,运用VC++言ActiveX控件技术,并利用该数学模型算法,开发了故障树建模分析软件,实现对故障树图的自动生成及定量分析。本文提出图示化设计理念,使操纵员通过图示化诊断系统对故障源及故障路径有更加直观的理解。图示化诊断系统主要分为交互界面、后台程序以及知识库叁个部分。交互界面采用HTML5+CSS3的技术手段,完成对画面的程序绘制。后台推理程序采用JavaScript开发语言,并通过编写算法实现对数据的分析与推理。知识库采用MySQL数据库,数据库和后台的数据通信通过构建PHP框架来完成,并以产生式规则的表达方式,利用故障树分析结果与报警手册等资料完成知识的整理与编写。故障树图以列表的形式嵌入诊断系统中,再将核电厂KNS实时接入该系统中,当出现异常信号时,与之对应的故障图置顶显示,并给出故障路径及相关建议决策信息,从而完成对实时数据信号图示化诊断的功能。为增强图示化诊断系统的动态性能,本文还结合了动态故障树理念,建立了动态故障树的数学模型,对基于静态故障树的诊断系统进行了深度开发与功能扩展,使诊断画面可以根据实时故障进行动态展开,并且可以计算出不同故障状态下的发生概率,能使核电厂操纵员更加有效的对发生的故障做出响应。本文采用的图示化诊断系统的技术手段具有很强的扩展性,可以用于整个核电厂的数字化仪控系统的故障诊断,降低人为误操作的概率。
徐嘉文[3]2016年在《概率安全分析协同建模关键技术研究与实现》文中研究说明核能是解决当今世界能源问题的一种有效能源类型,确保核安全是核能发展的首要课题,高效准确的核能安全分析技术能够帮助提高核电设施的安全性,概率安全分析(Probability Safety Analysis:PSA)作为核能安全分析的主要方法之一,在核电站安全分析中具有不可替代的作用。PSA的分析对象是核电站的安全分析模型,主要包括故障树(Fault Tree:FT)和事件树(Event Tree:ET),模型的正确性和完整性决定了PSA结果的有效性,核电站作为代表性的大型复杂系统,其PSA模型的规模和复杂度均较大,需要借助高效新型模型建立技术来完成模型的建立和管理。在充分调研目前国内外PSA工具软件和技术之后,发现目前的PSA工具软件在建模环节上存在模型文件格式相互独立,数据和逻辑兼容性较差,无法进行多PSA软件协同建模,绝大部分仍然采用第一代PSA软件工具的单机版工作模式,处理超大规模复杂模型的时候人员负担大与耗费时间长等问题。协同建模技术,包括多软件工具的协同和多人员的工作组协同建模等,能够较好地解决上述问题。针对目前PSA软件工具模型处理方面的问题,本论文拟研究一套完整的创新型概率安全协同建模方法技术,并基于该方法技术完成实际PSA软件模块设计开发。论文针对实际PSA工作中的协同建模需求,立足于协同技术和PSA模型技术的结合点,对PSA协同建模的关键方法和技术进行了系统研究。包括新型PSA模型存储方式、多PSA软件协同建模、PSA模型工程协同使用、PSA软件新型架构设计和多客户端网络协同PSA建模。在中科院核能安全技术研究所·FDS团队前期开发的PSA软件平台基础上,本文的主要工作和贡献之处在于：(1)提出了一种全新的PSA模型文件跨平台协同交互方法,该方法在逻辑数据分离存储机制的基础上,自动识别解析多种主流PSA模型文件信息编码并快速重建故障树和事件树逻辑结构,最终建立了完整的可视化PSA模型,在提高了PSA模型文件的兼容性和通用性同时解决了PSA模型的跨平台协同建模问题；(2)提出了一种创新性的单机架构PSA软件协同建模方法,针对多个PSA模型工程协同使用中的模型冲突问题设计了数据冲突控制和复杂图形逻辑结构合并算法,确保了多个PSA模型工程合并后在图形逻辑和具体数据上的完整性和正确性,解决了目前大型复杂PSA模型更新和子模型协同建模等问题;(3)提出了一种新型多人多计算机在线并行PSA协同建模方法,该方法创新性地将传统单机架构的PSA软件与新型C/S网络架构相结合,通过多用户多角色权限管理机制和PSA在线协同控制算法将PSA建模与多人多计算机在线并行协同建模相结合,解决了传统PSA建模方式并行度低、冗余时间长、总体效率低的问题。此外,基于上述方法研发了相应的PSA模型处理模块。模型作为PSA方法的基础,发展的创新性PSA协同建模技术能够有效提高PSA模型建立和处理的效率,改进现有的工作流程和方式,确保PSA模型的有效性和正确性,促进PSA方法和软件工具在核电站设计和运行中的深入应用。本文中的协同建模方法和软件模块在实际核电站的PSA分析中得到了成功应用,所建立模型正确可靠,大幅缩短了模型的建立和处理时间,为下一步分析计算提供了完备的模型基础。
孟艳梅[4]2010年在《计算机故障诊断仪的设计与实现》文中进行了进一步梳理随着计算机技术和相关的网络应用设备的飞速发展,对设备的维护和维修已经成为一项必不可少的重要工作。对于野外条件下的计算机设备的维护和抢修至关重要,因此本文的研制对象及相关技术的研究和制作将在野外抢修方面发挥巨大作用,本文也正是针对该种应用需求产生。设计小型化、抗扰性强、通用性能好的计算机设备维修仪器是本文实现的目标。本文充分利用ARM处理器在嵌入式设备应用开发方面的强势,采用计算机故障诊断树的应用技术,完成了对野外作业环境下计算机及网络应用设备的故障诊断应用系统的设计和实现。系统的研制开发是在通用嵌入式操作系统的开发技术基础上,通过对计算机故障诊断仪的设计分析,设计并构建了系统硬件平台；利用MOBILE5在自主设计的硬件平台上,通过运用Bootloader的设计实现方法、OAL层的结构开发方法,实现了对触摸屏交互功能、故障诊断嵌入软件和辅助软件的功能设计,最终完成了计算机设备的快速故障诊断、定位、网络测试、性能检测、数据恢复和资料查询等功能,实现了维修和抢修平台的构建。本文一方面旨在解决基于高速、低扰和高稳定性的基础上对系统的硬件时序电路、控制电路和状态辅助电路的构成设计和工作逻辑问题；另一方面解决了系统的功能应用问题,实现系统软件控制和硬件器件间的良好应用。
刘嘉伟[5]2007年在《面向业务的信息安全风险评估量化模型研究》文中研究说明随着国民经济和社会发展对基础信息网络和重要信息系统的依赖性越来越大,信息安全保障也越来越受到业内人士的关注。而风险评估作为信息安全管理的一个重要环节,对保障企事业的基础信息系统安全有着非常重要的作用。目前国外的信息安全风险评估模型和标准,实施代价昂贵、评估周期长,难以在国内推广;而国内对于风险评估才刚刚起步,缺乏系统的理论、方法和完善的工具软件,尚无有效的风险量化模型算法和支撑软件,对扫描工具和专家经验有太大的依赖性,评估结果偏重技术或者管理层面,难以把两者有效结合。为解决这个问题,本文以2005年国际草案《信息安全风险评估指南》为背景,参照其评估流程和计算思想,给出了一套具有可操作性的,面向业务的信息安全风险评估量化模型。论文的主要工作:通过对被评估系统进行层次化分解建立面向业务的系统特征描述模型,将系统中涉及的各种因素(信息环境、信息载体和信息)进行抽象化地描述,并根据系统具体的业务流程进行层次量化分析,结合信息资产价值量的评价实现对系统可能存在的种种风险的评估。其中面向业务的系统特征描述模型是实现管理和技术结合的关键,它将系统组织管理部分纳入了被评估的范畴,建立层次化模型,将管理层面与技术层面的评估结合起来,并采用现实的攻击事件作为威胁统计的数据源,并在量化评估中将威胁与脆弱性关联起来,排除了无关脆弱性及威胁对风险值的误导作用,工作量大大减小,而评估结果更为准确,具有易操作性和通用性。
王超, 冷杉, 常青, 陈卫华, 江辉[6]2014年在《反应堆保护系统可靠性分析辅助软件》文中研究指明针对某核电厂某型数字化仪表控制系统(DCS)的反应堆保护系统(RPS),分析其RPS功能和结构,提出图形化自动建模的需求。根据需求设计开发专用的可靠性分析辅助软件,能实现对RPS安全功能可靠性分析过程的图形化组态,可创建、修改和保存组态图,并具有组态方案自动分析、故障树信息自动生成和导出等功能。
王洪鹏[7]2010年在《基于UML的嵌入式软件可靠性和安全性研究》文中提出随着嵌入式产品在安全相关领域的应用的发展,人们逐渐认识到嵌入式软件可靠性和安全性的重要性。嵌入式软件可靠性和安全性的研究是一门涉及软件工程、软件测试、可靠性工程、嵌入式软件设计、通信技术的综合学科。目前随着航天、军工和核电事业的发展,软件可靠性和功能安全的研究正得到突飞猛进的发展。但目前对于嵌入式软件可靠性和安全性的研究还比较少,主要还集中在获得软件测试的失效数据和构建嵌入式软件可靠性模型,对嵌入式软件进行可靠性增长测试和可靠性验证测试。但是由于嵌入式软件的可靠性要求比较高,且代码量比较少,很难获得大量的软件失效数据。所以想要提高和验证嵌入式软件可靠性和安全性单单采用基于软件可靠性模型的可靠性增长测试和可靠性验证测试是不够的。可靠性和安全性的提高是伴随着合理的工程管理和充分的测试,必须覆盖嵌入式软件的实际使用情况。本文首先结合软件工程的思想和IEC 61508功能安全规范,根据IEC 61508功能安全规范给出的措施建议,选取适当的措施用于软件系统设计,采用半形式化方法的统一标准建模语言,和Rational Rose辅助系统设计工具,描述软件系统的结构,构建软件系统模型,以此描述软件规范,以提高嵌入式软件的可靠性和安全性。其次,为了解决半形式化的描述不能被运用于软件测试,提出采用可测性约束语言OCL约束嵌入式软件的系统模型,并根据MARKOV链算法,构建嵌入式软件的MARKOV链使用模型,在此基础上生成软件的测试用例。研究了对嵌入式软件的系统模型添加可测性描述,构建使用模型及其转移矩阵以及生成测试用例的方法。最后针对智能HART压力变送器的软件,采用UML建立软件系统的模型,然后这对变送功能和HART信息接收功能,构建这些用例的使用模型,并计算了HART信息接收用例的测试覆盖率以及提出产生测试用例的方法。
张涛[8]2007年在《非法计算故障的检测技术研究》文中研究表明随着计算机软件的不断普及，如何提高安全关键软件的安全性成为了一个重要课题。非法计算是常见的一类引起计算机程序崩溃的严重错误，降低非法计算故障的发生率能够显着提高软件的性能和安全性，因此，如何定位非法计算故障并查找原因是当今故障诊断领域的研究热点。通过人们的研究，已经有了很多成熟的方法，程序静态分析和故障树就是其中比较重要的方法。其中，程序静态分析能够查找出可能出现故障的语句，而故障树则擅长于通过故障现象来推导故障产生的原因。如何将这两者结合起来，以获得良好的故障定位和故障原因诊断效果，是一个值得进一步研究的课题。本文将程序静态分析和故障树结合起来，将程序静态分析和故障树方法看作是诊断程序错误的两个不同阶段，作为前一阶段的程序静态分析所输出的错误语句表正好可以作为后一阶段故障树分析法的输入，这样既能够定位故障，又可以通过故障树分析方法推导故障发生的源头，在此基础上，将故障树分析法与区间运算结合起来，使之更适合非法计算故障的建树。本文的主要内容如下：1．提出了将程序静态分析方法与故障树分析方法结合在一起进行非法计算故障定位和故障诊断的方法，其中程序静态分析过程所得到的输出作为故障树分析法的输入，故障树分析过程的输出即为导致故障发生的故障源；2．介绍了程序静态分析技术在非法计算故障诊断过程中的使用方法，提出了在C／C++语言中的非法计算故障模型，同时给出了在抽象语法树中如何抽取所需要的非法计算信息的方法，设计了变量表的数据结构，使其记录变量变化的过程，描述了作为程序静态分析过程结果输出的格式；3．以程序静态分析结果作为顶事件集合，在传统的故障树构造方法基础上，结合非法计算判定规则构造非法计算故障树，提出了通过区间运算对需要建模的故障树进行组合的方法；4．以非法计算故障树的最小割集为依据，采用变量约束和区间运算找到导致非法计算故障发生的真正源头。
朱晖[9]2012年在《基于故障树的农商行IT项目风险分析研究》文中指出系统故障树分析，简称FTA (Fault Tree Analysis)，即用故障树的形式进行分析的方法，用于确定哪些组成部分的故障模式或外层事件或它们的组合，可能导致产品一种已给定的故障模式[21]。它是项目风险管理中常用的一种分析方法，也是目前国内外公认的评价复杂系统可靠性与安全性的一种实用方法。故障树分析技术的研究和应用，对故障诊断与排除、故障预防都有十分重要的意义。论文从国内外研究项目风险管理的理论与实践出发，结合某省级农商行IT系统项目管理实际，讨论了故障树分析系统的理论、步骤、特点，对最小割集计算及运行原理进行了较深入的分析。故障树的实现方法研究主要包括叁个部分：故障树的输入、故障树的分析和故障树的输出。故障树的输入部分主要包括对故障树的建造，建立故障树的数学模型等,故障树的分析主要包括对故障树进行定性分析和定量分析，其中定性分析以求最小割集和最小径集为主,故障树的输出部分主要是利用Microsoft Officevisio工具绘制故障树图形。本论文以农商行软硬件系统故障及功能模块作为顶事件，分析引起上述顶事件发生的相关事件，通过两个不同角度的建树过程，把故障事件分而治之，得到系统更加全面的风险信息，以便改进设计，改进运行和维修方案，设计出符合自身项目特点的风险分析过程模型，达到全面、准确的确定系统固有或潜在的各种故障原因，为项目风险管理研究提供一定的理论价值和实用价值的目的。
韩炜[10]2002年在《非相似容错计算机系统设计及其验证技术研究》文中研究说明容错计算机可分为相似余度和非相似余度两种形式。相似余度计算机是将一个版本的软件拷贝到各个相同的计算机中,由于软件是同一个版本的拷贝,而版本中的软件故障又难以避免,所以软件复制的同时,也复制了软件中的故障。在某种触发条件下,就可能导致所有余度都出现相同的错误结果。 NVFT是笔者主持研究的我国第一台非相似余度容错计算机系统。本文结合工程背景,在国内首次对采用相异性设计原理实现的非相似余度容错计算机(NVFT)所涉及到的技术及专题进行了系统的研究和探索。所做的研究工作包括:非相似余度计算机系统设计、硬件设计、软件设计,非相似余度计算机的同步/异步设计、通讯设计、软件版本之间交叉表决点、交叉表决向量及监控表决算法的设计研究。最后进行了NVFT的可靠性分析工作,介绍了在验证和测试容错系统过程中非常重要的故障注入器和飞行试验。 NVFT设计采用的相异性设计基本原理是设置多个不同的设计小组,按照同一个规范,分别独立地进行各个余度软硬件的设计、开发、测试和验证。 一般的相异性设计有两种方式实现,即N版本编程和恢复块技术。本文在多机容错系统结构基础上,独到地提出一种新的NR容错计算机结构,并进行了一定的分析,在NVFT中进行了初步的尝试。 规范设计重要的是保证其正确性和完整性。在非相似余度计算机的规范中,需要明确规定实现相异性编程所需的交叉表决点、交叉表决向量等要求。 非相似容错系统运行方式可以为同步方式,也可以是异步运行方式。本文详细地分析了这两种运行方式的特点。本文提出了一种时标机制,完成了在异步条件下通道之间的输入变量的比较和监控。 交叉表决是非相似余度计算机系统的关键设计之一,例如交叉表决点和表决向量的设置。交叉表决设计体现在我们开发的面向飞行控制的软件中。 对非相似容错系统的可靠性和性能分析是本文研究的中的重点之一,本论文提出了用故障树和马尔可夫过程对NVFT系统的可靠性进行了分析的思路。根据我们试验的数据,得到了NVFT系统的可靠性指标。 故障注入是研究容错系统的一个有力工具。软件故障注入是比较难于实现。本文提出了一种新的思路,在硬件故障注入器基础上,实现软件的故障注入。这对于实现容错软件的验证有着重要的意义。
参考文献：
[1]. 计算机辅助软件故障树建模与分析研究[D]. 杨宇. 合肥工业大学. 2004
[2]. 基于故障树的核电厂图示化诊断系统的研究与开发[D]. 王超. 东南大学. 2016
[3]. 概率安全分析协同建模关键技术研究与实现[D]. 徐嘉文. 中国科学技术大学. 2016
[4]. 计算机故障诊断仪的设计与实现[D]. 孟艳梅. 东北大学. 2010
[5]. 面向业务的信息安全风险评估量化模型研究[D]. 刘嘉伟. 重庆大学. 2007
[6]. 反应堆保护系统可靠性分析辅助软件[J]. 王超, 冷杉, 常青, 陈卫华, 江辉. 核动力工程. 2014
[7]. 基于UML的嵌入式软件可靠性和安全性研究[D]. 王洪鹏. 华东理工大学. 2010
[8]. 非法计算故障的检测技术研究[D]. 张涛. 华中师范大学. 2007
[9]. 基于故障树的农商行IT项目风险分析研究[D]. 朱晖. 湖南大学. 2012
[10]. 非相似容错计算机系统设计及其验证技术研究[D]. 韩炜. 西北工业大学. 2002
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