高可靠系統(tǒng)軟件確保若干技術(shù)的研究

本項(xiàng)目研究的主要思路就是在軟件的各個生命周期提供安全性、可靠性、可生存性方面的保障。本項(xiàng)目研究的成果包括三方面的內(nèi)容：（1）PSO啟發(fā)性軟件自動測試用例生成算法，（2）基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軟件可靠性模型，（3） 軟件系統(tǒng)生存性模型與算法。 在第一方面，針對 PSO測試用例生成算法的早熟和多路徑覆蓋存在的效率問題進(jìn)行了研究，改進(jìn)了PSO測試用例生成算法，提高測試用例生成效率。 在第二方面，針對軟件結(jié)構(gòu)復(fù)雜度較高的情況下，現(xiàn)有大部分軟件可靠性模型的評估復(fù)雜度大，計算成本高等問題，提出一種低復(fù)雜度、基于構(gòu)件的前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可靠性模型。并對軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有魯棒性。 在第三方面，針對軟件系統(tǒng)的生存性評估分別提出了：基于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境的系統(tǒng)生存性模型、基于依賴關(guān)系的服務(wù)生存性保障模型、可靠的分布式系統(tǒng)生存性保障模型。 本項(xiàng)目的上述研究成果從軟件測試、可靠性評估和生存性角度為軟件系統(tǒng)提供了安全性、可靠性、可生存性方面的保障。 2100433B

現(xiàn)在很多軟件都在不同程度上具有脆弱性和功能執(zhí)行的非預(yù)期性，軟件確保的職責(zé)就是把這些風(fēng)險減少至最低。高可靠系統(tǒng)軟件通常應(yīng)用于對國民經(jīng)濟(jì)、政治有重大影響的領(lǐng)域，確保其軟件安全尤為重要。本項(xiàng)目首先對影響高可靠系統(tǒng)軟件的可靠性影響因子進(jìn)行研究，建立基于模糊貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的軟件可靠性預(yù)測模型；其次在該模型基礎(chǔ)上進(jìn)行基于軟件缺陷的自動測試技術(shù)研究，具體思路是首先進(jìn)行軟件測試用例自動生成算法研究，構(gòu)建基于最優(yōu)測試剖面（OTP）和軟件操作剖面（SOP）測試優(yōu)化；最后，采用第二階段的測試結(jié)果，結(jié)合第一階段可靠性預(yù)測模型，對可靠性的影響因子進(jìn)行形式化描述，構(gòu)建一個新的可靠性量化評估模型。本項(xiàng)目對提高高可靠系統(tǒng)軟件的可靠性及量化評估都提供了一種非常有益的思路。

（一）加強(qiáng)計劃停電的全過程管理和先進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用，減少停電時間

1.供電企業(yè)根據(jù)相關(guān)規(guī)程、制度制定的計劃檢修，是將時間周期作為設(shè)備檢修的基礎(chǔ)，只要到了計劃檢修的時間周期，在無特殊情況下都必須進(jìn)行設(shè)備大修或小修。這種檢修制度對保證電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行能起到以預(yù)防為主的積極作用。因此在計劃停電的安排上，需要供電企業(yè)嚴(yán)格把關(guān)，認(rèn)真審批停電計劃，每項(xiàng)停電計劃都應(yīng)在局生產(chǎn)例會上進(jìn)行協(xié)調(diào)，推行一條龍檢修，將一切可以配合停電的任務(wù)同時安排，做到合理、有計劃地安排停電，使各申請停電單位相互合作，盡可能地避免重復(fù)停電和臨時申請停電，使停電檢修工作在有計劃安排的情況下集中搞完。

2.加強(qiáng)停電施工管理，限制停電時間。由于供電企業(yè)及用戶施工停電占的比例較重。因此，對各施工單位及供電企業(yè)內(nèi)部各單位的停電申請，都要嚴(yán)格控制，認(rèn)真核算工程量以決定停電時間的長短，消除寬打窄用的現(xiàn)象。供電企業(yè)相關(guān)部門一定要把好審核關(guān)，要嚴(yán)格審核施工措施、施工隊(duì)伍、人員技術(shù)力量、工具、材料、運(yùn)輸車輛等條件是否匹配，能否完成預(yù)定的工程量，根據(jù)條件決定需要停電的時間，堅(jiān)決杜絕停電后現(xiàn)場拖拖拉拉，停工待料現(xiàn)象的發(fā)生。

（二）縮短故障停電時間，縮小故障停電范圍

1.故障停電是影響供電可靠率指標(biāo)的主要原因，它是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的，它可能隨時隨地發(fā)生，它的發(fā)生是停電時停電戶數(shù)居高不下的主要原因。要想降低故障停電時的停電戶數(shù)，還要從人的因素挖潛。

2.針對自然災(zāi)害（風(fēng)、雨、雷電等）及外力破壞引起的故障停電，建議可以采取以下措施加以改善：①加大對配電線路的絕緣化改造力度；②加裝低壓避雷器、安裝低壓避雷針、架設(shè)低壓避雷線；③加強(qiáng)對線路通道的砍伐和運(yùn)行維護(hù)。

3.樹枝、竹子等引起的瞬時性故障或者樹枝折斷引起的永久性故障停電。其解決方式為：①定期修剪樹枝以及清理電力通道；②盡力將架空裸導(dǎo)線更換為絕緣導(dǎo)線或電力電纜。

4.居民亂拋雜物、飄空氣球及彩帶、廣告布、風(fēng)箏等雜物引起的線路、配電變壓器故障性停電。其解決方式為：①在人員密集和公眾娛樂場所將架空裸導(dǎo)線更換為絕緣導(dǎo)線或電力電纜；②加強(qiáng)保護(hù)、愛護(hù)電力設(shè)施的宣傳。

5.配電變壓器過負(fù)荷引起高、低壓線燒斷的故障停電。由于大部分10kV配電線路在T接點(diǎn)僅安裝一組跌落式熔斷器，處理故障時必須將主干線停電。解決方式為：①在線路T接點(diǎn)處加裝真空斷路器；②使配電變壓器高、低壓接線保持足夠的安全距離，避免低壓線燒斷影響高壓供電；③加強(qiáng)線路、配電變壓器日常巡視與維護(hù)；④通過紅外測溫、配變監(jiān)測系統(tǒng)等技術(shù)在線監(jiān)測，及時調(diào)整、平衡負(fù)荷分配；⑤配備足夠的備品備件，在必要時能夠調(diào)動足夠的資源及時處理故障。

6.電力電纜接頭發(fā)熱、放電引起的故障停電。解決方式為：①嚴(yán)格按照電力電纜安裝工藝進(jìn)行安裝，嚴(yán)密封堵電力電纜箱、電纜溝防止潮濕、進(jìn)水；②加強(qiáng)電力電纜日常巡視與維護(hù)；③通過在線監(jiān)測等技術(shù)手段及時掌握電力電纜運(yùn)行狀況。

7.地質(zhì)災(zāi)害、施工引起的倒桿、斷線的故障停電。其解決方式為：①在雷雨季節(jié)加大對地質(zhì)情況較差線路的巡視力度；②對巡視記錄進(jìn)行分析總結(jié)，提出改造計劃；③在施工設(shè)計過程中要考慮地質(zhì)災(zāi)害的影響。

8.交通事故引起的倒桿、斷桿、斷線以及電力電纜箱被撞的停電故障。此類故障所占比例雖然較低，但危害性極大，對客戶的影響范圍較廣，排除故障所需的工作量也較大，極大地影響了供電可靠率。解決方式為：①安裝設(shè)備時就要考慮到遠(yuǎn)離車行道以及避免安裝在道路的彎道、視覺死角處；②在道路的彎道、視覺死角處安裝設(shè)備需在道路上安裝減速帶；③在車行道的醒目位置安裝標(biāo)示牌，提醒過往車輛注意；④電力桿塔、電力電纜箱加裝緩沖并安裝反光及夜光標(biāo)識以加強(qiáng)夜晚辨識。

9.小動物引起的短路停電故障。其解決方式為：①嚴(yán)密封堵電力電纜箱及電纜溝；②在小動物可能攀爬處設(shè)置障礙；③在變壓器、計量箱施工安裝時盡量安裝絕緣護(hù)套 。

加大電網(wǎng)建設(shè)的力度，以提高供電的可靠性。第一要加速電網(wǎng)的改造，電網(wǎng)的改造可以提高電源的可靠性，這就要求我們在電網(wǎng)方面多加重視。目前，我們正在進(jìn)行全方位的農(nóng)村電網(wǎng)改革，也制定了詳細(xì)的城市路網(wǎng)規(guī)劃。第二要依靠科技進(jìn)步，提高電力系統(tǒng)的可靠性。推廣狀態(tài)檢修和停電檢修，在線監(jiān)測和紅外溫度測量等科學(xué)的手段，在確保安全的帶電作業(yè)的情況下，根據(jù)實(shí)際需要，進(jìn)行檢測。減少設(shè)備停電時間和設(shè)備免維修，少維護(hù)，延長設(shè)備檢修周期。更改設(shè)備配置，根據(jù)實(shí)際情況開展配電網(wǎng)保護(hù)自動化工作，隔離故障區(qū)段診斷和恢復(fù)，對網(wǎng)絡(luò)過載實(shí)行監(jiān)控，并實(shí)時調(diào)整和變化，以減少停電次數(shù)。實(shí)行電網(wǎng)運(yùn)行方式轉(zhuǎn)變和負(fù)荷轉(zhuǎn)移，加快舊站綜合自動化改造。通過研究10kV配電網(wǎng)結(jié)線模式，積極開展自動化配電線路（含開關(guān)站）工作，根據(jù)實(shí)際情況來開展自動化改造方案計劃，以滿足配電自動化的要求，逐步落實(shí)。第三要求我們必須加強(qiáng)線路絕緣，提高供電系統(tǒng)的可靠性。供電系統(tǒng)供應(yīng)主要設(shè)備安排停電的供電可靠率，架空線路占了很大的比例。提高絕緣性對提高電源的可靠性有著很大的幫助，提高電源線供應(yīng)能力使一個小型的路徑具有低故障率的特點(diǎn)，增加鋪設(shè)的電纜數(shù)量，在新建的線路使用電纜。如在對地理因素了解不足的情況下，建議更換裸露的電線絕緣導(dǎo)線，以提高抵御自然災(zāi)害的能力。嘗試每年對配電設(shè)備進(jìn)行檢修，根據(jù)具體的技術(shù)設(shè)備條件的改變，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的缺陷和嚴(yán)重程度，決定是否在同一時間靈活地基于條件進(jìn)行維護(hù)改進(jìn)布線。在多用戶的線路，確保該線以靈活的方式和在適當(dāng)?shù)呢?fù)載水平上運(yùn)行，特別是在多用戶線，如果10kV架空線路處于污染較嚴(yán)重的地區(qū)和雷電破壞的地區(qū)，可以使用20kV等級，進(jìn)行低壓電網(wǎng)改造，低壓電纜應(yīng)逐步取代原有的接戶線，解決用戶負(fù)載的增加線路容量不足的故障。第四，由于臺架升高，對臺區(qū)要加強(qiáng)改造，以避免意外停電造成事故。改造時，必須嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施規(guī)劃步驟，改造要一步一步實(shí)施，還要加強(qiáng)城市建設(shè)規(guī)劃，使市政建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展。把宣傳工作做好，加強(qiáng)協(xié)調(diào)與合作，以解決實(shí)際工作中存在的問題。對于低電壓臺區(qū)改造，在維護(hù)和檢查工作中要加大加強(qiáng)配網(wǎng)維護(hù)力度，尤其是多用戶和永久性故障線路，發(fā)現(xiàn)缺陷要及時解決。提高設(shè)備的完好水平，盡可能按照環(huán)網(wǎng)的設(shè)計，一步到位。第五是防止事故的發(fā)生，做好事故發(fā)生后的維修工作。對于臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)，應(yīng)密切關(guān)注天氣預(yù)報，做好意外的防護(hù)，并采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，以減輕其影響。

單光子探測器是量子通信系統(tǒng)的重要組成部分，也是量子信息技術(shù)的關(guān)鍵器件之一。紅外單光子探測器是光纖量子密碼通信的研究重點(diǎn)，由于光纖存在極化模式色散效應(yīng)的固有損耗以及傳輸信道受環(huán)境影響導(dǎo)致量子糾纏品質(zhì)下降，光纖量子通信系統(tǒng)的傳輸可靠性、速度和傳輸距離受到嚴(yán)重限制，對單光子探測器提出更高要求。本項(xiàng)目主要針對上述問題研究高速高性能高可靠低成本的單光子探測器，提出一種新型的并行APD結(jié)構(gòu)探測方法，解決死時間計數(shù)重復(fù)率與暗計數(shù)之間的矛盾，使用GHz門控正弦波信號低通濾波的專利技術(shù)，顯著提高雪崩信號信噪比、探測器的探測速度和探測效率；提出一種自適應(yīng)動態(tài)調(diào)整甄別電平的方法，提高探測器的檢測靈敏度和可靠性；實(shí)現(xiàn)高速高性能高可靠低成本的紅外單光子探測器，其關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)為門控正弦波信號頻率達(dá)5GHz、探測效率大于10%、暗計數(shù)率低于10-7、計數(shù)重復(fù)率達(dá)到1GHz，以滿足未來高速遠(yuǎn)距離光纖量子通信系統(tǒng)的需求。