合理设计安全仪表功能回路的冗余架构

安全仪表功能(SIF)回路的冗余架构应满足安全和误停车率的要求。结合安全完整性等级(SIL)验证工作的经验,对影响SIF冗余架构设计的标准及各种规定的强制约束和影响SIF回路冗余架构设计的因素,如:安全失效因子、平均失效率及误停车率、共因失效及检验测试时间间隔、仪表测量及制造原理、仪表故障模式对架构降级的约束等,进行了工程分析,给出了合理的冗余架构设计原则。合理的冗余架构设计,应当兼顾SIF回路中的各个部件,并非冗余仪表越多越好,也并非越少越好,在经济条件允许的前提下,合理性是在满足安全及减少误停车率之间平衡的结果。

基于冗余架构的校园网多出口系统的设计与实现

针对校园网出口拥塞与故障日益增多的现状,设计并实现了一个万兆全冗余架构的校园网多出口系统。重点介绍了冗余架构校园网多出口系统的设计与实现。该系统采用冗余架构,高可靠无单点故障,提供了一个安全快速的对外接入网络平台,实现了校园网多出口链路的动态负载均衡,提高了用户的上网速度。

基于三模冗余架构的航天器FPGA可靠性设计

为提高航天器FPGA设备的可靠性,提出基于三模冗余架构的航天器FPGA可靠性设计;根据FPGA架构的基础连接原理,设计处理单元、配置单元、射频单元与双闭环电路组织,完成航天器FPGA的拓扑结构研究;在此基础上,连接总线通信串口,按照数据缓存的队列请求,控制总线状态机的既定化状态,完成航天器FPGA结构的传输转换;分别调试关键器件FPGA、复位航天芯片、整星联合三项,实现三模冗余架构的特性分析,完成基于三模冗余架构的航天器FPGA设计;实验检测结果表明,随着设备航行时间的增加,MPPT、SPPT指标的最大数值均占比70%以上,航天器FPGA的高可靠属性得以有效保持。

可变冗余架构四余度飞管计算机技术研究

飞管计算机作为空天飞机关键电子产品,全程参与飞行器的飞行控制.针对其强实时性、高可靠性、抗辐照、长寿命的特点,提出了一种结合自检测(BIT)技术、当班表决技术的可变冗余架构四余度计算机技术,可以通过故障检测、自恢复、当班权控制、多模表决等技术实现不同的冗余架构管理.结合工程实践,从飞管计算机的系统架构出发,分析了两种四余度架构模式;通过自检测技术快速进行故障检测和定位,进而利用当班表决实现四余度的升降级管理与重构.通过建立可靠性模型进行分析,四模并联模式5年(约4.5万小时)的可靠度高达0.995.该技术已成功应用于某天地往返飞行器.

基于COTS的宇航计算单元冗余架构可靠性研究

随着商业航天的发展,为了能以更低成本使宇航计算单元得到应用,需要结合设计成本、预期寿命、实时性和系统复杂度等因素,对不同计算单元冗余架构的可靠性进行评估;目前在基于高性能商用货架(COTS,commercial off-the-shelf)器件的宇航计算单元研究多满足于工程应用,缺乏关于对不同架构可靠性的对比;首先,针对几种不同冗余计算单元冗余架构,简单介绍具体的拓扑结构和工作方式;其次,根据工作方式给出了他们的故障状态转移图;最后,根据上述几种架构,运用马尔可夫模型理论,对这些计算单元结构进行可靠性建模,在考虑失效率和维修率两个参数对系统可靠性影响的情况下,并以一个虚拟的长时期任务为背景对各结构的可靠性指标进行了评价;仿真结果为更低成本基于COTS器件制造宇航计算单元提供了设计支撑。

空间计算机冗余架构可靠性分析比较

采用冗余架构,是改善和提升空间计算机可靠性的一个重要途径。目前在工程中对不同架构可靠性的对比,尤其是相对复杂的架构,多仅限于形式上的粗略分析,缺乏定量比较。对6种典型空间计算机冗余架构(双机冷备、双机热备、TMR、动态重构TMR、2+1三机、四机)分别建立马尔可夫链数学模型,推导出上述各冗余架构可靠度的计算公式,并以一个虚拟的5年期任务为背景,对这些架构的可靠度进行了仿真计算、分析和比较。仿真结果表明:具有冷备资源的冗余方案可获得相对高的系统可靠性;让故障节点具有从故障中恢复正常功能的能力和短的修复时间,能大幅提升系统可靠性。

模块化逆变电源冗余架构可靠性影响研究

本文研究模块化逆变电源单模块可靠性水平,模块化颗粒度以及任务目标对逆变电源可靠性的影响。简化建立模块化逆变电源任务可靠性模型,针对未开展模块化、4个逆变模块、8个逆变模块的逆变电源任务可靠性进行对比分析,发现当逆变模块故障率较高时,模块化设计可能不会取得预期效果。

可用于自动驾驶的全冗余架构转向传感器研究

提出了一种基于海拉CIPOS技术研发的转向传感器,该传感器应用于车辆的转向系统,同时提供扭矩信号和角度信号给转向控制器,四路扭矩信号和两路角度信号的全冗余架构满足了车辆自动驾驶的性能要求以及功能安全的最高等级需求。

双冗余架构下的液冷机柜设计及性能分析

本研究以冷却对象的制冷量、供水温度以及结构尺寸等技术要求,提出了一种双冗余架构下的液冷机柜设计方案。结合各制冷零部件的安装尺寸,采用将制冷部件全部集成在3个19英寸机柜内的设计策略,且3个机柜互相拼装的结构特点。3个机柜分为:“1#制冷柜”、“2#制冷柜”和“供水柜”。其中,2个制冷柜以“镜像相同”和“冗余备份”的方式提供不低于45 kW的制冷量,供水柜则通过2台水泵“冗余备份”的方式为冷冻水提供循环动力。通过对液冷机柜的工作原理、结构布局以及控制过程的着重设计。实现了液冷机柜“1#制冷柜”和“2#制冷柜”在海水换热模式下的制冷量分别为46 kW和46.2 kW;在压缩制冷模式下的制冷量为48.8 kW和49.1 kW。

Windows平台上Oracle数据库冗余架构的设计规划和实施

本文以在制造企业实施Oracle RAC项目为例,讲述了系统设计规划和详细的实施过程,并且以对生产的影响降到最低为原则。项目实施后成功地提高了MES(制造执行系统)的可用性、均衡了负载,达到了预期效果。需求背景在现代化的制造企业,精益生产是提高制造业水平的有效生产模式,它强调消除浪费、不断改善,特别关注准时生产(just in time)。生产的精细化管理越来越离不开信息技术的有力支持,本企业使用MES系统(制造执行系统)进行生产管理,包括在制品跟踪、

采用C/S架构冗余系统的430m^2烧结自动控制系统

介绍八钢430m2烧结系统的工艺及自动控制,通过具备冗余功能的C/S结构,实现系统的稳定运行。

异构UPS双机双线式全冗余系统解决方案与实践

目的在不受UPS产品型号限制条件下解决机房单电源供电风险问题。方法通过异构UPS双机双线式全冗余架构供电模式保障机房供电系统的安全性、可靠性。结论异构UPS双机双线式全冗余供电模式是一种在实践中更合理、更容易实现且更具优势的方案,此模式可复制。

动态异构冗余的Web威胁感知技术研究

威胁感知技术作为保障系统稳定运行的重要组成部分,在Web服务系统中得到了广泛的应用。针对动态异构冗余的Web服务环境,利用多余度裁决的方法感知威胁,使得系统具备良好的阻断攻击过程、感知漏洞威胁的能力。本文首先介绍了动态异构冗余架构及其Web威胁感知系统的设计方法。然后通过比较不同威胁感知系统在不同架构下的应用效果,阐述动态异构冗余的Web威胁感知系统的设计特点与难点。最后总结并展望动态异构冗余的Web威胁感知技术面临的挑战和发展前景。

Mark VIe控制系统在燃驱压缩机组控制系统升级改造中的应用

针对当前集成了不同厂家几套子系统的一些燃驱压缩机组控制系统结构复杂、维护成本高等问题,应用基于Mark VIe控制平台来升级改造该系统。以某改造项目为例,应用双冗余Mark VIe控制系统架构,Mark VIe SIL3模件作为紧急停机和火气保护系统的硬件,同时采用Mark VIe ControlST统一软件平台。结果表明:新控制系统采用了一体化硬件、软件设计,提高了机组控制系统的安全可靠性,有利于日常运行维护,而且新系统具有在线监测功能,有助于系统故障排查。

智能网联汽车内生安全问题与对策

智能网联汽车正成为新一代典型信息物理系统,面临着传统功能安全与现实网络安全甚至严峻信息安全等二重乃至三重交织问题复合叠加影响,导致这一现象的根本原因之一是智能网联汽车的内生安全问题—软件定义汽车趋势下的软硬件代码设计缺陷、漏洞/后门等问题。在分析智能网联汽车内生安全问题和现有网络安全防御局限性的基础上,提出了“不完全交集”原理和基于动态异构冗余架构的智能网联汽车内生安全理论和方法,通过将网络攻击带来的不确定性失效与软硬件随机性失效归一化为可用概率表达的广义鲁棒控制问题,使安全性指标达到可量化设计和可验证度量的程度,为一体化解决智能网联汽车网络安全和功能安全(信息安全)交织叠加难题提供了新路径,赋能智能网联汽车及车联网基础设施构建数字安全底座。

一种新型高可靠箭载综合电子平台设计与实现

基于“总线+硬件冗余+结构+软件架构”平台定义,提出一种新型高可靠箭载综合电子平台:机外采用航天实时以太网(Aerospace Time⁃Triggered Ethernet,ATTE)总线,机内采用GLINK总线,基于6U⁃VPX模块结构建立了“主控三冗余+执行双冗余”的硬件平台,嵌入基于“火箭云”的实时分区操作系统。对GLINK总线和执行控制电路进行了可靠性设计提升,提出结构一体化高功率散热设计和大质量力学设计方法,研制出新型高可靠综合电子平台样机,性能分析和实测结果表明了新平台的优越性。

内生安全赋能网络弹性的构想、方法与策略

网络弹性工程是美国、欧洲等发达国家和地区针对数字化转型、新发展形势下的网络安全挑战所采取的技术性措施,旨在以网络弹性标准为依托,构建数字技术准入“壁垒”,同时从应用服务侧和设备供应侧同时发力,提高自身数字设施和数字产品的安全能力。本文着眼网络弹性工程实施对我国发展新一代网络信息技术带来的影响和挑战,递次阐述了弹性、网络弹性、网络弹性工程的概念,从网络弹性工程的政策驱动、战略考量、发展困境等方面剖析了国外网络弹性工程的应用进展;基于内生安全理论提出了一种新的动态异构冗余架构,描述了内生安全赋能网络弹性的内在机理,阐释了内生安全赋能网络弹性的基本构想与应用方法。研究建议,加快技术创新,抵消发达国家网络弹性工程的组合效应;推动建立中国特色网络弹性政策法规体系;建立相应监管体系,明确网络安全责任边界;建立可量化、可验证、具有公信力的测试评价体系;采取市场化金融手段,多路径助力网络弹性实施,以期系统性增强我国网络弹性,推动网络强国建设。

基于通道热复位的安全仪表系统同步功能的测试方法研究

在多重冗余架构的安全仪表系统中,硬件和通道执行的差异性,导致各通道间存在异步,各通道的变量值间会出现偏差。为解决通道异步的问题,引入了同步功能,同步功能是将某一通道的值每个周期同步到其他通道。由于安全仪表系统对外界面显示的变量值为多重冗余架构表决后的主通道值,因此无法通过软件界面显示的变量值直观的验证同步功能。本文提出一种基于通道热复位的同步功能测试方法,对多重冗余架构的安全仪表系统的同步功能进行测试。

机载电子设备共模分析方法研究

对于飞机安全关键功能而言,丧失其完整性或可用性都可能导致灾难性情况,因此需要在飞机及系统层面开展完整的安全性评估过程。对于采用冗余架构的设备,尽早通过共模分析的方法识别可能引起共模失效的原因,从而在设计阶段消除或减缓共模带来的风险具有重要意义。重点讨论了机载电子设备安全性评估过程中共模分析开展的目的,介绍了机载电子设备共模分析开展的方法,提出了分析过程中需要注意的关注项。

PLC在发射控制系统中的可靠性应用研究

基于PLC(可编程逻辑控制器)的发射控制系统冗余技术在运载火箭地面测试发射控制系统中有着广泛的应用。现有运载火箭大多采用并联PLC发射控制方式来提高发射的可靠性,在实际发射中取得了一定的成功。但此方式本身存在着一定影响可靠性的潜在问题,一些问题会导致发射的推迟。本文从现有PLC发射控制系统存在的问题入手,提出几种替代的冗余架构解决方案,以可靠度计算数学模型为基础,对各种冗余方式进行可靠性和系统平均寿命的评估与分析,得出可靠性与系统平均寿命综合结果最优的冗余系统架构,对PLC在运载火箭发射控制系统中的应用具有指导意义。