煤矿应急处置流程的SPN-MC模型及性能分析

为更好地利用信息技术支持煤矿应急管理,提高煤矿应急救援效率和应急管理水平。首先,利用随机Petri网(SPN)对煤矿应急预案流程进行动态离散建模。然后,根据SPN与马尔科夫链(MC)的同构特性分析模型的有效性。最后,以阜新煤尘燃烧事故为例,利用MC及模糊数学的相关理论对模型进行系统性能分析。结果表明,救援、事态控制以及资源分配等信息的反馈环节容易出现堆积现象,对其应加强综合监控管理;专家决策、救援及处置过程与善后处理耗时相对较长,应为系统流程优化的重点。

基于Agent的机坪运行服务SPN建模与仿真

针对机场停机坪服务车辆运行行为的随机性问题,分析服务车辆Agent的结构,采用面向Agent的随机Petri网技术,建立机坪服务车辆Agent运行行为模型,给出服务车辆运行服务平均时间的优化方法。通过CPN tools进行仿真验证,结果显示该模型能够优化服务车辆Agent的平均服务运行时间。

基于3D打印与SPN的飞机备件供应流程建模

将3D打印技术引入飞机备件供应保障,对其可行性进行分析,构建备件供应流程;由于供应过程中各阶段时间的不确定性,在引入3D打印技术前后均采用随机Petri网(Stochastic Petri Net,SPN)建立模型,并采用关联矩阵与状态方程法对模型的有效性进行分析;经分析,建立的模型是合理的。

基于随机Petri网的SPN^2软件建模方法研究

随机Petri网(SPN)在进行系统性能分析时,其状态空间随着系统规模的增大而呈指数性增长,造成系统建模复杂。针对该问题,结合面向对象Petri网理论(OOPN)提出一种SPN2方法,与传统SPN方法相比,SPN2方法可进行分层及面向对象网中网建模,并应用该方法仿真高速列车在移动闭塞区间条件下GSM-R铁路无线通信系统的可靠性。

基于SPN模型的物流采购决策

在电子商务物流管理系统(ELMS)中,针对采购决策存在的供应商选择和订单选择问题,根据ELMS采购流程和多属性决策方法得到供应商选择调度算法,利用基于随机Petri网的多服务器多队列模型实现订单选择策略。性能分析结果表明,该方法能有效减少ELMS系统的响应时间,并提高其吞吐率。

基于层次扩展SPN的网络攻击模型

当前网络攻击模型对于复杂系统的建模能力较差。为此,提出一种基于层次扩展随机Petri网的全网攻击模型。该模型对宏观网络攻击和微观主机攻击具有较好的综合描述能力,适用于网络协同式组合攻击行为的模拟,并能够有效解决网络状态空间爆炸问题。基于该模型,提出一种生成算法,通过对网络粗糙攻击路径的定义,给出挖掘主机结点间潜在的攻击关系算法。经过子网扩展后,利用蚁群算法找出k条最优攻击路径,通过对粗糙攻击路径和精确攻击路径的综合评价,给出网络危险性定量评估方法。

数据网格中存储I/O的SPN建模与性能评价

针对数据网格中存储资源的结构、协议和I/O模式的复杂性问题,分析了存储网络的并行存储I/O请求模型,采用随机Petri网(SPN)建立了SPN并行存储I/O传输的数学模型,描述了系统请求响应时间与系统负载、网络带宽和节点处理能力之间的关系,然后通过排队论进行了并行I/O的性能分析,最后归纳了影响存储网络系统I/O性能的因素,在并行策略和数据组织与分配等方面提出了提高整体存储性能的改进方法.为改进提高数据网格的整体存储I/O性能提供了有效的建模方法和具体的理论依据.

基于SPN-MC模型的城市地铁洪涝灾害应急响应流程效能分析

为进一步提升城市地铁应急响应能力,对洪涝灾害下地铁应急响应流程进行分析,并运用随机Petri网进行模拟,构建地铁洪涝灾害应急响应流程SPN-MC模型,以实际案例为基础,构建4个响应级别的地铁突发事件情景,对各执行主体以及响应环节的效率进行分析。研究结果表明:地铁总体应急响应效率较高,区公安分局等相关部门和现场应急救援指挥部参与应急响应任务最多,并且随着响应级别的提升,应急处置时间延长。

基于SPN的无线闭塞中心切换过程中的故障分析

分析在RBC2(接收无线闭塞中心(RBC))不同时段故障工况下,对RBC切换的影响,选取形式化描述语言随机Petri网(SPN),分别建立RBC2在不同时段故障下RBC的切换模型,采用SPN数学建模,通过SPNP6.0分析RBC故障对切换的影响以及对行车安全和行车效率等方面的影响。分析结果可使人们对实际情况中RBC切换有更真实的认识,并对设备的改进、协议的完善等有一定的借鉴意义。

基于GADSPN的复杂装备危险耦合传递模型

针对装备危险耦合传递随机Petri网(stochastic Petri nets,SPN)模型存在指数分布限制、求解过程复杂的问题,提出广义任意分布SPN(general arbitrary distribution SPN,GADSPN)模型。通过引入熵概率密度函数、矩母函数(moment generating function,MGF)将变迁分布推广至一般任意分布;采用耦合度公式、极大熵模型分别求解GADSPN变迁使能概率及其危险度概率密度函数。基于GADSPN等效MGF性质改进传统SPN模型解析分析能力,提出了装备系统等效危险度、危险状态敏感度、危险路径恶化度等分析参数,并结合SPN模型的状态机、可达图、T-不变量,构建GADSPN分析步骤;最后,通过飞机大表速低空俯冲实例和基于蒙特卡罗与ExSpect平台仿真验证表明,GADSPN模型能充分反映装备危险活动耦合传递随机交互过程,具有较好的求解精度与适用性。

PIM-SM协议的建模与改进

PIM-SM(protocol-independent multicast-densemode)协议是目前Internet首选的域内组播路由协议.影响其广泛应用的一个主要问题是该协议的控制报文负载比较大.为了对协议进行改进和优化,首先需要建立性能模型并进行准确的性能分析.利用随机Petri网(stochastic Petrinet,简称SPN)模型对整个PIM-SM复杂的协议行为进行了建模,并在其SPN模型的基础上,结合路由器的实现,对协议中每种消息消耗的路由器处理负载和占用的网络带宽进行了分析和实验,发现Register消息和Join/Prune消息消耗的路由器处理负载比较多,而Join/Prune消息和Bootstrap消息占用的网络带宽比较大.根据性能分析的结论对PIM-SM协议进行了改进.与原来的协议相比,改进后的协议性能明显提高.

网格服务可管理性模型及策略研究

随着网格技术和应用的不断发展,一些关键领域或业务应用场景要求网格系统提供更好的服务质量(QoS),而具有较高可管理性的服务管理策略可以在提供较高服务质量的同时减小系统的开销.文中提出了网格服务的干扰和可管理性的形式化描述及量化计算方法,并建立了描述干扰发生过程的网格系统随机Petri网(SPN)模型.之后文章对服务管理策略进行了分类研究,并根据SPN模型的仿真计算结果,对各类策略对网格服务的干扰情况的影响以及对网格服务可管理性的量化评价结果进行了比较和分析,为具有高可管理性的策略的设计提供依据.

ETCS-2级列控系统RBC交接协议的形式化分析

RBC(无线闭塞中心)交接协议是影响ETCS-2级欧洲列车运行控制系统的控制精度、效率、可靠性和安全性的主要因素之一。对该协议的形式化分析可为我国CTCS-3级列车运行控制系统的规范制定和系统研发提供参考。随机Petri网语义清晰、语法严谨,并且具有良好的数学理论支撑,与仿真手段相比能够得出更加可信的定量分析结果。本文选择随机Petri网(SPN)这一形式化语言对RBC交接协议进行研究,综合信道突发降质、GSM-R小区切换、链路中断等故障因素,针对两种协议方案分别建立RBC交接失败概率模型,分析列车运行速度、RBC重叠范围对交接成功概率的影响。结果表明基于两个车载电台、切换时能同时与两个RBC通信的RBC交接协议能够更好地保证列车交接过程的安全性,对行车效率的影响比较小。

随机Petri网的坦克综电系统总线性能分析

针对运用解析法对车辆电子系统进行性能建模分析困难这一问题,运用SPN构建基于Petri网的综合电子系统模型。提出了系统的性能分析方法,运用SPNP仿真软件进行系统建模,得出了某型车辆总线性能分析指标。实验结果证明,基于SPN的车辆综合电子系统总线建模的正确性与可行性。

基于随机函数Petri网的系统动力学关联分析模型

针对系统动力学(SD)模型既无法表达延迟具有随机性,又无法描述不同状态之间存在的条件转移,以及随机Petri网(SPN)本身存在计算能力不足等问题,首先,将SPN进行扩展,提出了随机函数Petri网(SFPN)模型;然后,将SFPN与SD相结合,提出了一种SFPN-SD模型。因SFPN模型中的变迁本身能精确描述随机延迟,故解决了SD模型存在的第一个问题;因SFPN模型中的条件弧能表达库所之间的有条件转移,故解决了SD模型存在的第二个问题;最后,在SPN的库所和变迁中定义一些状态变量及其状态转移方程,而状态变量及其状态转移方程就是SD模型中的水平变量、辅助变量、速率变量、水平方程和速率方程的不同解释,状态转移方程可以实现复杂的计算,于是解决了SPN模型的计算能力不足的问题。SFPN-SD模型很好地继承了SD模型的全部特征,同时又将随机Petri网的全部特征融入到SFPN-SD模型中。与SD模型相比,SFPN-SD模型具有系统的状态及其类型的含义更明确、状态演变过程更明确的特点,且其描述的系统变化动态性是通过事件激发的,从而更逼真地描述了复杂系统的自主动态随机演变行为。实例研究表明,SFPN-SD模型比SD模型具有更强、更全面的对复杂系统的描述关联分析与模拟能力。

LEO卫星网络中安全协议的建模与性能分析

在分析低轨(LEO)卫星网络的通信过程和几何特性的基础上,建立LEO卫星网络在全双工通信模式下的随机Petri网(SPN)模型,采用SPNP6.0软件,针对2种安全协议IKE和ISAKMP的野蛮交换模式,以及空间通信协议规范SCPS-SP,分析卫星网络的平均时延并进行了模型仿真。

基于随机Petri网的P2P存储系统可靠性模型和分析

可靠性是可信性研究的基本内涵之一,也是P2P(Peer-to-Peer)存储系统研究的关键。P2P存储系统结点具有高动态特征,结点频繁地上下线给系统的可靠性分析带来困难。结点的暂时离线会增加副本数量,从而导致系统不必要的损耗。较多的副本数量会增加系统的可靠性,但是同时会导致系统的一致性维护成本增加。而较少的副本数量又会导致系统的可靠性显著降低。针对副本的数量和可靠性之间的关系,采用随机Petri建立了P2P存储系统的可靠性模型并加以分析,围绕数据可靠性度量要求和数据副本的数量建立关系模型,从理论上指明研究系统可靠性的目的和基本原则,这可以在系统组建之初帮助优化系统的设计。

基于随机Petri网模型的网络协议性能测试

分析了协议性能测试需要解决的主要问题，并以随机Ｐｅｔｒｉ网为形式化工具，描述了网络协议的服务质量．提出从随机Ｐｅｔｒｉ网模型到ＴＴＣＮ（ｔｒｅｅａｎｄｔａｂｕｌａｒｃｏｍｂｉｎｅｄｎｏｔａｔｉｏｎ）测试集的转换规则。

基于随机Petri网的资源竞争分析

文章以随机Petri网理论为基础,构建了在分布式控制系统中资源竞争环境下的排队网络模型,并通过一个应用实例对模型进行了定量分析;利用该模型对分布式系统设计进行了探讨,其估计算法可以较为全面的分析系统的性能,并能得到更为直观的综合信息。

协同服务中事务处理模型分析方法

提出一种基于随机Petri网的协同服务事务处理模型与分析方法,分析企业协同服务中几个最具代表性的事务处理流程。以电子商务系统中的物流系统为例,分别对加入事务处理前后的流程应用模型进行等价化简,从而得到2类流程模型,并利用随机Petri网的性能评价方法,对比分析加入事务处理前后系统业务响应时间和吞吐量。