高可靠系统软件确保若干技术的研究

本项目研究的主要思路就是在软件的各个生命周期提供安全性、可靠性、可生存性方面的保障。本项目研究的成果包括三方面的内容：（1）PSO启发性软件自动测试用例生成算法，（2）基于BP神经网络的软件可靠性模型，（3） 软件系统生存性模型与算法。 在第一方面，针对 PSO测试用例生成算法的早熟和多路径覆盖存在的效率问题进行了研究，改进了PSO测试用例生成算法，提高测试用例生成效率。 在第二方面，针对软件结构复杂度较高的情况下，现有大部分软件可靠性模型的评估复杂度大，计算成本高等问题，提出一种低复杂度、基于构件的前馈神经网络可靠性模型。并对软件系统结构具有鲁棒性。 在第三方面，针对软件系统的生存性评估分别提出了：基于系统结构和运行环境的系统生存性模型、基于依赖关系的服务生存性保障模型、可靠的分布式系统生存性保障模型。 本项目的上述研究成果从软件测试、可靠性评估和生存性角度为软件系统提供了安全性、可靠性、可生存性方面的保障。 2100433B

现在很多软件都在不同程度上具有脆弱性和功能执行的非预期性，软件确保的职责就是把这些风险减少至最低。高可靠系统软件通常应用于对国民经济、政治有重大影响的领域，确保其软件安全尤为重要。本项目首先对影响高可靠系统软件的可靠性影响因子进行研究，建立基于模糊贝叶斯网络的软件可靠性预测模型；其次在该模型基础上进行基于软件缺陷的自动测试技术研究，具体思路是首先进行软件测试用例自动生成算法研究，构建基于最优测试剖面（OTP）和软件操作剖面（SOP）测试优化；最后，采用第二阶段的测试结果，结合第一阶段可靠性预测模型，对可靠性的影响因子进行形式化描述，构建一个新的可靠性量化评估模型。本项目对提高高可靠系统软件的可靠性及量化评估都提供了一种非常有益的思路。

（一）加强计划停电的全过程管理和先进技术的运用，减少停电时间

1.供电企业根据相关规程、制度制定的计划检修，是将时间周期作为设备检修的基础，只要到了计划检修的时间周期，在无特殊情况下都必须进行设备大修或小修。这种检修制度对保证电力系统的安全、稳定运行能起到以预防为主的积极作用。因此在计划停电的安排上，需要供电企业严格把关，认真审批停电计划，每项停电计划都应在局生产例会上进行协调，推行一条龙检修，将一切可以配合停电的任务同时安排，做到合理、有计划地安排停电，使各申请停电单位相互合作，尽可能地避免重复停电和临时申请停电，使停电检修工作在有计划安排的情况下集中搞完。

2.加强停电施工管理，限制停电时间。由于供电企业及用户施工停电占的比例较重。因此，对各施工单位及供电企业内部各单位的停电申请，都要严格控制，认真核算工程量以决定停电时间的长短，消除宽打窄用的现象。供电企业相关部门一定要把好审核关，要严格审核施工措施、施工队伍、人员技术力量、工具、材料、运输车辆等条件是否匹配，能否完成预定的工程量，根据条件决定需要停电的时间，坚决杜绝停电后现场拖拖拉拉，停工待料现象的发生。

（二）缩短故障停电时间，缩小故障停电范围

1.故障停电是影响供电可靠率指标的主要原因，它是不以人的意志为转移的，它可能随时随地发生，它的发生是停电时停电户数居高不下的主要原因。要想降低故障停电时的停电户数，还要从人的因素挖潜。

2.针对自然灾害（风、雨、雷电等）及外力破坏引起的故障停电，建议可以采取以下措施加以改善：①加大对配电线路的绝缘化改造力度；②加装低压避雷器、安装低压避雷针、架设低压避雷线；③加强对线路通道的砍伐和运行维护。

3.树枝、竹子等引起的瞬时性故障或者树枝折断引起的永久性故障停电。其解决方式为：①定期修剪树枝以及清理电力通道；②尽力将架空裸导线更换为绝缘导线或电力电缆。

4.居民乱抛杂物、飘空气球及彩带、广告布、风筝等杂物引起的线路、配电变压器故障性停电。其解决方式为：①在人员密集和公众娱乐场所将架空裸导线更换为绝缘导线或电力电缆；②加强保护、爱护电力设施的宣传。

5.配电变压器过负荷引起高、低压线烧断的故障停电。由于大部分10kV配电线路在T接点仅安装一组跌落式熔断器，处理故障时必须将主干线停电。解决方式为：①在线路T接点处加装真空断路器；②使配电变压器高、低压接线保持足够的安全距离，避免低压线烧断影响高压供电；③加强线路、配电变压器日常巡视与维护；④通过红外测温、配变监测系统等技术在线监测，及时调整、平衡负荷分配；⑤配备足够的备品备件，在必要时能够调动足够的资源及时处理故障。

6.电力电缆接头发热、放电引起的故障停电。解决方式为：①严格按照电力电缆安装工艺进行安装，严密封堵电力电缆箱、电缆沟防止潮湿、进水；②加强电力电缆日常巡视与维护；③通过在线监测等技术手段及时掌握电力电缆运行状况。

7.地质灾害、施工引起的倒杆、断线的故障停电。其解决方式为：①在雷雨季节加大对地质情况较差线路的巡视力度；②对巡视记录进行分析总结，提出改造计划；③在施工设计过程中要考虑地质灾害的影响。

8.交通事故引起的倒杆、断杆、断线以及电力电缆箱被撞的停电故障。此类故障所占比例虽然较低，但危害性极大，对客户的影响范围较广，排除故障所需的工作量也较大，极大地影响了供电可靠率。解决方式为：①安装设备时就要考虑到远离车行道以及避免安装在道路的弯道、视觉死角处；②在道路的弯道、视觉死角处安装设备需在道路上安装减速带；③在车行道的醒目位置安装标示牌，提醒过往车辆注意；④电力杆塔、电力电缆箱加装缓冲并安装反光及夜光标识以加强夜晚辨识。

9.小动物引起的短路停电故障。其解决方式为：①严密封堵电力电缆箱及电缆沟；②在小动物可能攀爬处设置障碍；③在变压器、计量箱施工安装时尽量安装绝缘护套 。

加大电网建设的力度，以提高供电的可靠性。第一要加速电网的改造，电网的改造可以提高电源的可靠性，这就要求我们在电网方面多加重视。目前，我们正在进行全方位的农村电网改革，也制定了详细的城市路网规划。第二要依靠科技进步，提高电力系统的可靠性。推广状态检修和停电检修，在线监测和红外温度测量等科学的手段，在确保安全的带电作业的情况下，根据实际需要，进行检测。减少设备停电时间和设备免维修，少维护，延长设备检修周期。更改设备配置，根据实际情况开展配电网保护自动化工作，隔离故障区段诊断和恢复，对网络过载实行监控，并实时调整和变化，以减少停电次数。实行电网运行方式转变和负荷转移，加快旧站综合自动化改造。通过研究10kV配电网结线模式，积极开展自动化配电线路（含开关站）工作，根据实际情况来开展自动化改造方案计划，以满足配电自动化的要求，逐步落实。第三要求我们必须加强线路绝缘，提高供电系统的可靠性。供电系统供应主要设备安排停电的供电可靠率，架空线路占了很大的比例。提高绝缘性对提高电源的可靠性有着很大的帮助，提高电源线供应能力使一个小型的路径具有低故障率的特点，增加铺设的电缆数量，在新建的线路使用电缆。如在对地理因素了解不足的情况下，建议更换裸露的电线绝缘导线，以提高抵御自然灾害的能力。尝试每年对配电设备进行检修，根据具体的技术设备条件的改变，根据实际运行的缺陷和严重程度，决定是否在同一时间灵活地基于条件进行维护改进布线。在多用户的线路，确保该线以灵活的方式和在适当的负载水平上运行，特别是在多用户线，如果10kV架空线路处于污染较严重的地区和雷电破坏的地区，可以使用20kV等级，进行低压电网改造，低压电缆应逐步取代原有的接户线，解决用户负载的增加线路容量不足的故障。第四，由于台架升高，对台区要加强改造，以避免意外停电造成事故。改造时，必须严格按照设计标准实施规划步骤，改造要一步一步实施，还要加强城市建设规划，使市政建设协调发展。把宣传工作做好，加强协调与合作，以解决实际工作中存在的问题。对于低电压台区改造，在维护和检查工作中要加大加强配网维护力度，尤其是多用户和永久性故障线路，发现缺陷要及时解决。提高设备的完好水平，尽可能按照环网的设计，一步到位。第五是防止事故的发生，做好事故发生后的维修工作。对于台风多发地区，应密切关注天气预报，做好意外的防护，并采取适当的预防措施，以减轻其影响。

单光子探测器是量子通信系统的重要组成部分，也是量子信息技术的关键器件之一。红外单光子探测器是光纤量子密码通信的研究重点，由于光纤存在极化模式色散效应的固有损耗以及传输信道受环境影响导致量子纠缠品质下降，光纤量子通信系统的传输可靠性、速度和传输距离受到严重限制，对单光子探测器提出更高要求。本项目主要针对上述问题研究高速高性能高可靠低成本的单光子探测器，提出一种新型的并行APD结构探测方法，解决死时间计数重复率与暗计数之间的矛盾，使用GHz门控正弦波信号低通滤波的专利技术，显著提高雪崩信号信噪比、探测器的探测速度和探测效率；提出一种自适应动态调整甄别电平的方法，提高探测器的检测灵敏度和可靠性；实现高速高性能高可靠低成本的红外单光子探测器，其关键技术指标为门控正弦波信号频率达5GHz、探测效率大于10%、暗计数率低于10-7、计数重复率达到1GHz，以满足未来高速远距离光纤量子通信系统的需求。