工业控制安全研究综述

工业控制的安全性是系统全生命周期内始终需要关注的重要指标。文章首先给出与安全性密切相关的重要概念的定义,并阐述了其中容易混淆的若干关键概念的区别;其次对工业控制安全中的主要科学问题,包括安全性设计和安全性评估的主要研究内容与发展现状进行了叙述;最后进行总结,并对工业控制安全未来的发展方向进行了展望。

一种用于工业无线传感器网络的动态调度方法

传输调度是提高无线网络通信性能的重要手段,针对工业无线传感器网络,文章提出一种基于距离矩阵的动态调度方法。根据网络的拓扑结构建立初始时隙分配计划以及距离矩阵,构建时隙分配表并确定节点的发送和接收时隙。该方法既考虑了网络拓扑结构的影响,又考虑了节点数据产生周期的影响。仿真结果表明,该方法能显著降低网络的平均发送时间,提高数据传输的保真度。

一种用于工业无线传感器网络的数据汇聚机制

工业无线传感器网络(industrial wireless sensor networks,IWSNs)对数据通信的确定性与可靠性有很高的要求,文章提出了一种基于同周期链路融合与链路竞争的数据汇聚机制(data sinking mechanism based on merging links with the same cycle and link competition,MLSCLC)。根据网络中节点数据收集周期,对同周期节点的链路进行融合;根据链路的冲突关系,建立并行时隙集合矩阵,通过链路竞争方法,合理安排链路无冲突时隙,进而得到各个节点的工作时隙。实验结果表明,MLSCLC能保证网络的稳定运行,有效地降低了网络的平均响应时间,提高了数据传输的保真度和网络的吞吐率。

圆柱形障碍物对2H_(2)+O_(2)+nAr预混气体的再起爆实验研究

开展了不同反应活性的2H_(2)+O_(2)+nAr气相爆轰波与圆柱形障碍物相互作用的实验研究。通过在管道顶部布置压电式压力传感器记录压力到达时间,并以此计算爆轰波传播速度。采用纹影技术和烟迹法记录爆轰破坏到再起爆全过程的波系及胞格结构。结果表明:爆轰波在障碍物上游接触障碍物时会发生反射;越过障碍物后,在障碍物下游会发生衍射。爆轰波越过障碍物时,受障碍物尾部膨胀波的影响,爆轰波衰减解耦,但随着从圆柱形障碍物两侧绕过的衍射激波在障碍物后轴线和管道中心轴线处碰撞,继而发生马赫反射以及入射激波与下游管道壁面碰撞发生马赫反射,完成再起爆过程。直径较小的障碍物造成的爆轰波能量损失较少,其胞格爆轰波的再起爆距离随障碍物直径的减小而缩短。针对不同直径障碍物的实验结果均表明,随着初始压力升高,预混气体反应活性增加,爆轰的自持稳定性增强,从而削弱了障碍物几何尺寸的影响,有利于减弱爆轰的衰减并缩短再起爆距离。在所研究的障碍物几何尺寸下,通过测量爆轰再起爆距离,建立了不同比例Ar稀释下的2H_(2)+O_(2)在圆柱形障碍物后的再起爆距离与圆柱垂直间距及胞格尺寸的关系。

基于改进MH算法的室内空间自动布局

为了生成文博展厅、城市阅读空间、商场等具备公共服务职能的空间布局,提出了一种面向室内空间的自动布局方法。该方法首先针对多种布局的表达需求,将布局信息记录在层次化图结构中;再按照图结构填充适当的布局对象作为初始状态;利用能量函数和移动策略,引入改进的MH(Metropolis-Hastings)算法进行优化,生成合适的布局方案。选取多种类型的应用场景进行测试,结果证明了该方法的有效性。根据公共空间设计原则,提出评价指标比较各类方法性能。该方法在布置效率和运算效率方面具有优势,可应用于多种类型的公共空间布局设计。

基于总线占用率的FlexRay消息时隙分配方法研究

消息时隙分配问题是FlexRay汽车网络设计的关键问题之一。在分析FlexRay消息帧格式和消息物理层传输规则的基础上,推导出了FlexRay消息传输时间片长度和总线占用率计算公式,给出了影响总线占用率的主要因素;以最小总线占用率为目标,提出了将静态段最长消息帧分配到动态段的时隙分配方法。实验表明,该消息时隙分配方法可有效地降低总线占用率,提高网络使用的效率。

复杂系统与复杂系统仿真研究综述

复杂系统仿真已成为研究复杂系统的最重要手段之一。首先回顾了复杂系统的发展历程,总结了复杂系统的特点;然后综述了复杂系统仿真的当前发展,分类描述了各种复杂系统建模与仿真方法,分别总结了它们所能反映的复杂系统特点;提出要借助其他领域的研究成果来支持复杂系统仿真研究,并介绍了几种有助于推动复杂系统仿真研究的方法。最后阐述了仿真对复杂系统研究的重大意义。

ZigBee网络的路由协议研究

ZigBee网络是基于IEEE 802.15.4标准的一种支持拓扑变化、节点移动的新型无线个域网,拥有强大的组网能力。ZigBee网络的特点使得其网络路由算法比Wi-Fi、蓝牙等其他短距离无线网络复杂。文章对适用于ZigBee网络的路由协议进行了研究分析,对比了各种路由算法的优缺点,并给出了相应的改进方案,以提高ZigBee网路的利用率;最后给出了一种适合于公交系统的ZigBee网络路由方案。

基于冗余容错技术的轨道运输监控终端的设计

文章研究和设计了一种基于8位Freescale单片机、系统供电和隔离供电相结合、现场总线技术和串行通信技术一体化的本质安全型轨道运输监控终端。该终端采用基于冗余容错的设计方法,实现了对轨道道岔的状态采集和转动控制、故障检测和报警,并将信息上报地面监控中心。现场实验表明,该监控终端工作稳定,具有较好的实时性和可靠性。

CAN消息的动态调度截止期选取研究

在CAN网络中应用最早截止期优先调度算法的过程中,如何使用有限的CAN标识符编码大范围的截止期是一个需要解决的问题。文章探讨了使用截止期指数编码扩大截止期表示范围的方法,并分析了该方法的可调度性;使用Truetime工具箱进行了仿真,表明该方法对截止期区间具有较好的区间划分和编码,相同数量的二进制位标识符能够编码表示较大范围的截止期。

面向PLC的离散事件控制系统设计方法研究

对于采用可编程逻辑控制器(PLC)实现的复杂离散事件控制系统(DECS),现有设计方法在效率和易用性等方面存在不足。文章提出基于Petri网的建模准则和方法,实现DECS规范化模型的建立;在定义结构化的元素逻辑关系表基础上,设计面向梯形逻辑图(LLD)的转换算法,实现系统模型向PLC程序的自动转换,为构建面向PLC的DECS一体化设计平台奠定技术基础。

知识网格环境下多任务模型协同工作机制研究

针对协同产品概念设计过程中不同领域之间存在知识异构,设计者难以达到最优设计方案,文章提出协同产品概念设计的多任务模型;引入知识网格,提出多任务模型体系结构;分析协同设计关键技术后,给出多任务模型协同设计的工作机制,为协同产品概念设计提供了一种较为有效的新方法。

基于主成分分析法的车险定价因子研究

文章针对车险行业的经营现状,在可获取信息的基础上,确定12个影响行车安全的风险因子,分为车辆性能状态和驾驶员驾驶行为习惯2大类。对主成分分析法进行改进,设计基于指标重要性权值的主成分分析法。运用此方法对风险因子数据进行降维处理,获得4个主成分,以此作为车险行业的定价因子,为车险行业提供差异化的保费计算方法。

基于经济模型的故障诊断网格资源管理研究

文章提出了故障诊断网格环境下基于经济模型的各种组件,建立了一种新的故障诊断网格资源管理模型,定义了Market-Min-min算法,给出了基于市场机制的资源调度算法,为解决故障诊断网格资源管理的问题提供了一个有效的途径。

星型CAN网络架构的研究与设计

局域控制总线CAN网络现已在分布式嵌入式系统中得到广泛使用。但是,由于CAN的总线型拓扑,即使网络中的普通故障,也会导致整个网络的瘫痪,使得其在高可靠性的应用领域中受到限制。文章研究了一种主动型星型网,解决了现有总线型CAN网络的缺陷,通过设计一种主动型的Hub,有效防止了故障在网络中的扩散,并且实现了与现有的CAN网络充分兼容。

基于分布式Agent的网格任务调度模型研究

任务调度是实现高性能网格计算的基本问题。文章将分布式的概念引入多Agent技术,采用集中式和分布式相结合的管理方式,对Agent进行功能划分;提出了分布式Agent结构,描述了基于分布式Agent的网格任务调度模型,在此基础上,研究了分布式Agent在制造网格中的应用。

面向建筑彩绘纹样的高质量贴图重构方法

建筑彩绘是绘制在木构建筑上的精美图案。在古建筑进行数字化展示时,通用处理方法是以网格模型加单张纹理的模式进行绘制。由于单张纹理贴图分辨率有限,无法展示所有细节,且常见的纹理为位图格式,使用多张高分辨率贴图会导致显存占用过大,致使数据交换效率变低。为解决上述难题,提出了一种高质量贴图重构方法。利用彩绘图案的自相似性和对称性,提取彩绘纹样最小不重复单元及版式信息。使用矢量数据表示最小图元并构建纹样素材库。在编辑三维模型的彩绘纹案时,通过复用图元并配置相应变换参数编码生成描述性文件,用以完成彩绘内容的渲染。实验结果表明,该方法有效减少了重复信息的存储,且提供更为清晰的细节,更好地进行数字化展示。

最小跳数路由可充电无线传感器网络模型研究

文章研究了最小跳路由下可充电无线传感器网络的建模和优化问题,分析了可充电无线传感器网路的拓扑连通性,并依据Dijkstra算法给出了该网络的最小跳数路由算法。在给定数据路由的前提下,提出了可充电无线传感器网络中针对能量补给设备驻站时间比的优化问题,并将其转化为易于求解的线性规划问题,最终得到无线传感器节点和无线能量补给设备的工作策略。

WSNs中节点协同声源定位协议研究

声源定位是无线传感器网络重要的应用领域之一。由于实际环境中的声源大部分是运动的,因此设计一种快速准确的声源定位协议是关键。文章研究了一种多传感器节点协同的声源定位协议,完整考虑了节点处理声音和射频信号的响应时间,分析了它们对该声源定位协议定位精度的影响,推导出声源定位边界性条件。实验结果表明该协议相对于现有的精确声源定位方法具有分布式可实现、实时性好、资源占用少等优点,适用于复杂场景中的动态声源定位。

基于NAK压缩的可靠组播协议研究

随着组播应用范围的不断扩大,人们对组播的可靠性尤其在应用于不稳定的无线网络时有了更高的要求,提出了基于否定确认(NAK)的可靠组播传输协议。文章在分析典型的组播网络系统模型的基础上,对基于NAK的可靠组播传输协议进行了改进;通过NS仿真结果证明,改进的协议有效压缩了NAK,减少了所需带宽,增强了系统的实时性和可扩展性,并提高了组播的可靠性。