On the Performability of Hierarchical Wireless Networked Control Systems

This paper investigates the performability of hierarchical Wireless Networked Control Systems (WNCS). The WNCS studied can operate in two modes: passive supervisor and active supervisor. It is first shown that the Markov models for both modes are identical. Performability models are then developed and a case study shows how to use these models to help make design decisions. More specifically, it is observed that the performability of a passive supervisor system increases in time while that of an active supervisor system decreases in time.

液压支架电液控制系统总线通信故障检测与诊断方法

通信系统是综采工作面液压支架电液控制系统信息传递的通道与桥梁,目前多采用CAN总线作为通信总线,易受井下复杂电磁环境的干扰,导致支架控制器内部通信硬件出现故障,造成控制器“失联”现象,且CAN总线通信系统采用多主通信模式,单台控制器“失联”将导致整个电液控制系统无法正常工作,造成安全隐患。设计了CAN通信保护电路,可使通信系统在较大负载情况下稳定运行,在复杂环境中具有较强的抗干扰性。基于CAN总线通信协议,结合令牌环网思想,提出了CAN总线通信故障检测与诊断方法,通过合理设计数据的帧结构与故障检测方式,弥补了CAN总线通信模式下节点丢失时难以定位的缺陷,并将增加数据长度对传输负载的影响降到最低,确保良好的通信性能。以2台端头控制器配合6台液压支架控制器组成环网,通过上位机不定时下发命令模拟井下实际操作时总线真实的负载情况,对液压支架电液控制系统总线通信故障检测与诊断方法进行实验验证,结果表明:该方法对系统负载率的影响较低,不会影响系统的正常运行;当出现故障节点时,可在300 ms内检测出故障控制器并向全工作面报警,故障排除率达100%。

核安全级DCS多节点环网光切换矩阵技术的研究

为保证核安全级分布式控制系统(DCS)多节点环网双向、大容量数据的可靠通信,介绍了一种基于光纤通信的多节点环网光切换矩阵技术,并设计开发了环网光切换矩阵模块。该模块采用按照特定的盘纤方式组成的两个非保持型光开关及供电模块,即插即用,免去了盘纤和繁琐的组网环节,可对环网进行灵活配置。该模块支持动态光路径管理、光网络故障保护功能。该技术解决了目前复杂网络中的光路切换和控制问题,实现了核安全级DCS中环网通信的容错设计,提高了产品的可靠性和可用性。

贝叶斯网络在CFIT风险评价中的应用

针对事故树分析法(FTA)在风险评价中的局限性,在可控飞行撞地(CFIT)事故树的基础上,建立贝叶斯网络(BN)。运用推理运算对贝叶斯网络进行定量分析,通过分析计算数据,寻找主要事故致因,并提出对应的改进措施。再将改进措施引入到贝叶斯网络中,评价相关措施的有效性。结果表明,改进措施后,高度设置错误的后验概率最大,将成为预防CFIT的工作重点。最后指出贝叶斯网络方法是对传统的基于故障树分析的风险评价方法的有益改进。

基于ARCnet列车网络控制系统的安全性和可靠性分析

介绍基于ARCnet列车控制网络的基本构成,并对该系统的安全性和可靠性进行分析,针对传统的ARCnet网络令牌传递方式的缺陷,提出改进方案。

工业控制系统的功能安全与故障诊断关键技术研究

故障诊断概念已被大家所接受,但有关功能安全的研究仍显不足。文章讨论了功能安全的主要研究内容和故障诊断的相关理论与算法,分析了它们之间的关系,围绕系统生命周期探讨了工业控制系统功能安全的一般设计方法和安全措施,通过分析进一步明确了它们的研究范围,对提高安全控制系统的设计和管理水平具有一定的指导意义。

危险品航空运输事故的改进贝叶斯网络分析

以危险品航空运输事故树为基础,建立了贝叶斯网络(BN)。运用贝叶斯原理以及推理计算,找出了危险品航空运输事故的主要致因,并分析了改进措施对危险品航空运输系统的影响程度。结果表明,引进改进措施后,事故一发生就已经超出可控范围的后验概率最大,将成为预防危险品航空运输事故的工作重点。研究表明,风险评价领域中的贝叶斯网络分析法是对事故树方法的有益改进。

复杂多层次控制系统智能故障诊断

阐述了智能故障诊断的特点。针对复杂多层次控制系统 ,提出了一种分层模块化设计方法及模块间故障变量传播的搜索模式。探讨了基于神经网络与其它理论方法相结合的几种智能化诊断模式 。

DTBN在复杂系统动态概率安全评价中的应用

基于事件树-动态故障树(ET-DFT)模型的动态概率安全评价(IDPSA)方法将ET和DFT结合,能充分描述系统动态行为对其可靠性与风险性的影响,但将DFT转化为马尔科夫链时,存在状态空间爆炸和易出错等问题。为此,建立基于离散时间贝叶斯网络(DTBN)的复杂系统DPSA方法,将ET-DFT模型转化为DTBN,给出各静态和动态逻辑门向DTBN转化的方法以及各逻辑门条件概率表(CPT)的计算方法。数控机床液压系统应用实例的分析验证结果表明,基于DTBN的DPSA方法既能得到系统故障时各个底事件发生故障的后验概率,又能得到系统薄弱环节在各时间区间内发生故障的概率,从而实现对系统较为精确的DPSA。

基于FTA-BN的食品安全风险评估与控制模型

为探究食品链中的薄弱环节,控制食品安全风险,提出基于FTA-BN模型的风险分析方法。首先,构建风险因素、风险事件的故障树,并将故障树映射为贝叶斯网络;然后利用贝叶斯正向推理预测食品安全风险发生概率,并结合反向推理对风险事件进行故障排查;最后利用互信息进行敏感性分析,辨识薄弱环节;提出以环节控制为核心,结合最大后验假设问题和最大后验概率的方法逆向识别诱发风险事件的关键线路。以2009—2014年猪肉食品安全为例进行实证研究,结果表明,猪肉食品安全风险概率为2.41%,其中加工环节是引发食品安全问题的高危环节,食品安全监测能力不足、使用不合格原料、销售不合格产品、滥用添加剂等是导致风险事件发生的关键因素。

基于ARCnet的高速列车分级控制系统

介绍了基于ARCnet的列车控制网络系统,剖析列车的分级控制思想,并提出改进方案。

FTA在城市控制爆破工程事故中的运用

城市控制爆破工程采用电雷管网路起爆,极易发生爆破事故。运用FTA方法,编制了爆破事故树,并进行了定性分析。结合工程实际,提出了爆破事故的具体预防措施,更依法采取了爆破安全管理措施。

广东电网运行关键技术问题及应对措施

介绍广东电网的现状和结构特点,从电网安全稳定控制、安全防御系统建设、抑制短路电流过快增长、把握交直流混联电网运行规律、解决区域互联电网低频振荡问题、建设用地紧张及输电瓶颈现象、自然灾害频发使电网运行风险加大等方面,阐述目前广东电网运行中存在的关键技术问题,同时提出具体应对措施或防御对策.指出建设现代化大电网必须高度重视影响电网快速发展的关键技术问题,及时化解电网运行风险,提高安全稳定控制水平.

基于优化神经网络的三相全控整流电路故障诊断

研究了递阶遗传算法用于神经网络的参数确定问题,以期利用递阶遗传算法的二级编码结构解决以往同时优化神经网络结构、权值、阈值效率不高的难题。此外,建立了三相桥式全控整流电路的故障模型,并对几种常见故障进行了仿真分析。最后,将自适应递阶遗传算法用于三相桥式全控整流电路的故障诊断,仿真验证了该方法的准确性和实用性。

基于旋转基的复杂配电网故障区段定位方法

配电网网络错综复杂,且常常拥有多个电源,配电网故障区段定位方法在快速确定故障区段和恢复非故障区段的正常供电中起到重要作用。提出一种基于旋转基的复杂配电网故障区段定位方法,利用旋转基将复杂配电网划分为包含电源的主干网络和不包含电源的旁路网络两部分。划分后采用分层控制,旁路网络采用辐射型网络故障定位方法快速找到故障区段,主干网络采用旋转基定位法确定故障区段。研究结果表明,该方法可以快速、便捷、准确地找到配电网故障区段。

CRH2型动车组控制系统冗余安全设计

针对CRH2型动车组要求整车控制系统高安全可靠性的特点,重点研究了网络控制系统通信架构、软硬件控制平台及车辆电气控制系统,详细论述了控制系统在冗余通信、安全导向、联锁保护的设计策略及优点。长期运用表明系统性能表现优异。

工程车辆安全CAN总线软件研究与设计

针对工程车辆的总线通信不稳定的问题,提出一种基于工程车辆安全CAN(Controller Area Network)总线软件体系设计结构。该结构通过分析工程车辆总线系统的运行环境,分析其干扰源,归纳抗干扰措施;在重点考虑系统容错和实时性问题的基础上,设计了基于该架构的工程车辆安全CAN总线软件系统各类节点的功能及实现方案。该软件设计采用模块化和标准化的系统设计方法,降低了系统软件对特定厂商的依赖性,提高了工程车整车的安全性,增强了车辆总线系统的健壮性及实时性。

安全监测联网系统在宁煤集团公司的升级改造

分析了宁煤集团公司安全监测系统联网平台的现状,介绍了联网系统的硬件平台和软件功能、系统建设过程中的关键技术。在具有双机冗余硬件平台的基础上,采用B/S模式设计的三层逻辑架构体系,完成了宁煤集团公司安全监测联网系统的升级改造,满足了新的管理规范和要求。

信号安全数据网故障分析及改进对策

信号安全数据网的稳定对于列车安全运行至关重要,通过对安全数据网结构、协议和传递信息进行分析,结合质量管理思想,针对性提出改进对策,对人员维护和故障排除具有一定的参考意义。

基于TCN-MKELM的工业控制系统故障预警方法研究

针对工业控制系统关键信号时序性的特点,提出了一种基于时间卷积网络-多核极限学习机(TCN-MKELM)的工业控制系统故障预警方法。首先,采用工业控制系统的历史运行数据,建立了基于时间卷积网络(TCN)的在线预测模型,对工业控制系统各关键信号进行在线预测,并生成残差数据。其次,构造多核极限学习机(MKELM),结合残差数据建立了基于MKELM的故障预警模型。最后,以某火电厂锅炉温度控制系统的运行数据为例进行了试验。试验结果表明:与传统循环神经网络相比,基于TCN的预测模型的预测误差较小;与采用原始故障数据直接进行故障预警的方法相比,基于残差数据的MKELM故障预警模型准确率更高。该方法可以有效发现工业生产控制系统的安全隐患,保障工业控制系统的安全运行。