容错技术论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇容错技术论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

针对不同故障应采取不同的容错方法。容错技术能自动适时地检测并诊断出系统的故障，然后采取对故障的控制或处理的对策略。按照系统的失效响应阶段，可以把各种容错技术分成三种：故障检查、静态冗余、动态冗余。故障检测并不提供对故障的容忍，而是发生故障时给出一个警告。故障检测广泛应用于微型机和小型机之类的小系统中，其中一些已体现了简单的联机检测机理。严格地说，故障检测不是容错，它尽管检测了故障，但是不能容忍这些故障，不给出故障警告。动态冗余用于纠错码存储器或具有固定配置(即线路器件之间的逻辑连接保持不变)的多数表决冗余计算机之类的系统中。

根据不同情况，一个容错系统可经历以下阶段：(1)故障检测：大多数失效最终导致产生逻辑故障。有许多方法可用来检测逻辑故障，如奇偶校验、一致性校验和协议违章都可以用来检测故障。故障检测技术有两个主要的类别，即脱机检测和联机检测，在脱机检测情况下，进行检测时设备不能进行有用的工作；联机检测提供了实时检测能力，因为联机检测与有用的工作同时执行。联机检测技术包括奇偶校验和冗余校验；(2)故障限制：当故障出现时，希望限制其影响范围。故障限制是把故障效应的传播限制到一个区域内，从而防止污染其他区域；(3)故障屏蔽：故障屏蔽技术把失效效应掩盖了起来，从某种意义上说，是冗余信息战胜了错误信息，多数表决冗余设计就属于故障屏蔽；(4)重试：在许多场合，对一个操作系统的第二次试验可能是成功的，对不引起物理破坏的瞬间故障尤其如此；(5)诊断：对故障检测技术没有提供有关故障位置、性质的信息进行诊断；(6)重组：当检测出一个故障并判明是永久性故障时，重组系统的器件替换失效的器件或把失效的器件与系统的其他部分隔离开来，也可使用冗余系统，确保系统能力不降低；(7)恢复：经检测和重组后，必须消除错误效应。通常，系统会回到故障检测前处理过程的某一点，并从这一点重新开始操作。这种恢复形式通常要后备文件、校验点和应用记录方法；(8)重启动：如果一个错误破坏的信息太多，或者系统没有设计恢复功能，那么恢复就不可能实现。仅当系统未受任何破坏时，才能进行“热”重启，并从故障检测点恢复所有的操作。“热”重启相当于系统需要完全重新加载；(9)修复：即把诊断为故障的器件还原下来，修复也可以是联机进行的或者脱机进行的；(10)重构：对元件进行物理替换之后，把修复的模块重新加入到该系统中去。对联机修复来说，实现重构不中断系统的工作。

随着计算机硬件和网路的快速发展，容错计算机的系统开销逐渐降低，且纠错速度快。而软件方法实现的容错，对硬件不会提过高的要求。同时系统灵活，资源利用比较合理。更正检测、诊断将会采取人工智能的处理途径，以专家系统的各种智能工具来支持故障检测和诊断。利用专家的知识，借助推理机构，迅速而准确地提供诊断结果。系统的动态重构、故障恢复功能及神经元芯片等将被用到容错技术中来，都将在智能化的支持下得以实现。同时对电路内部的自检、自重构研究，可以解决电路本身及子系统的可靠性问题，将会出现容错的VLS1芯片及可直接支持系统容错设计的可容错设计芯片，为系统设计者提供一个具有透明性的容错设计元器件。进入到芯片内部的容错技术的研究将成为容错研究的一大分支。

随着网路时代的到来，对于一个成功的电子商务系统来说，必须响应在线客户的需求并遵守服务的那个协议(SLA)，同时保护客户的隐私及电子商务系统安全正常运营。对于客户要求的响应程度及安全保护措施是一个基于Internet的电子商务系统成功的必要条件，容错服务器就成为网络时代电子商务运营商首要选择。未来的智能化家庭都将拥有一个家庭数据中心，可提供全天候的服务，包括家庭安全、防盗和防煤气泄漏以及各种家用电器的控制，这个家庭数据中心也只有采用容错计算机才能担当。今后容错技术将同时在软件和硬件上得到发展，将会出现初级的容错软件的设计方法，应用软件方面的容错设计将会产生一些实用的工具，同时产生一个通用操作系统和硬件相结合的容错方法，走软硬结合的道路。系统容错设计将在分布式系统、CSCW等方面出现新的容错设计方法。

[摘要]随着计算机技术的发展，容错技术和容错计算机将成为新的研究发展方向。本文介绍了容错技术的基本原理及内容，介绍了容错系统的经历阶段和实现容错功能的关键技术，总结了计算机容错技术的现阶段的应用情况。

[关键词]容错技术可靠性容错功能

参考文献：

[1]胡谋.计算机容错技术[M].北京：中国铁道出版社.

篇2

1 引言

数字硬件电路设计越来越精密，但其故障的检测也越来越难。而数字电路的设计大都是用VHDL语言来描述的，因此提出了一个在VHDL描述中自动插入故障容错结构的工具。采用这种工具来做容错电路的设计，用户可以根据不同的需求在VHDL源码级自动做电路故障容错设计。

2 电路源码级故障容错的插入工具

数字电路自动化实现故障容错，也就是在用VHDL语言设计数字电路时，自动化的加入故障容错结构，并且最后得到具有容错功能的VHDL描述的数字电路。这个自动化的过程用一个工具来实现，也就是故障容错结构自动插入工具。该工具由六部分组成，如图1所示。

VHDL源码经过分析器转化成一种特殊的中间数据格式，存储在设计库中；这种数据格式以有向无环图（DAG）的形式组织起来，保存了VHDL完整的语义信息。用户通过用户接口输入某些信息，来定位所需容错的关键部件及从故障容错器选择所用的容错器件。容错后的数据重新送回到设计库中，用反编译系统再次恢复成VHDL代码。本文对基于硬件冗余技术对源码级容错结构插入过程进行阐述。

3 硬件冗余技术

硬件冗余技术采用在系统中多加的硬件资源，包括被动冗余、主动冗余及主被动相结合三种形式。

被动冗余又称为静态冗余（Masking Redundancy ），它不改变系统的结构，靠附加的元器件来屏蔽掉故障元器件的作用。常用的被动冗余称为三模冗余（Triple Modular Redundancy， TMR）结构。系统由相同功能的三个模块及表决器构成，三个相同模块同步运行，三个模块的输出作为表决器的输入，系统的输出是多数表决的结果。

所谓的主动冗余技术，就是能让系统配置动态的改变，从而消除故障对系统的影响，同时补充系统冗余。当系统模块发生故障时，依靠存储多个模块和故障检测机构，通过系统内部的一次重组来切除或替换故障模块。

4 硬件冗余的插入过程

数字电路设计者在使用该工具时，首先需要编写电路的VHDL源码、同时要提供采用的容错技术类型及想要的容错的位置（设计单元名和需复制的对象名）这些信息。

此处假定需要容错的位置是：设计单元A，需复制的对象RESULT，而容错技术采用硬件被动冗余中的三模冗余技术。插入技术主要由以下过程来实现。

4.1 三个新信号的拷贝

如图2所示，首先通过设计库的search（pname，sname）函数从库中找到用户所输入的设计单元A，然后再使用符号表的 search（object_name，global）函数从符号表中查找目标对象RESULT，进行相对应的属性修改后，清空temp。经过这些步骤后，完成了三模冗余技术所需要的新对象的声明。

4.2 语句的复制

如图3所示，该流程图是对于语句的修改。

经过上面的步骤，完成了三模冗余技术的对象复制部分，将这些信息修改完成后再返存入设计库中，实现了在数字电路的VHDL源码级进行故障容错结构的插入。

5 结语

利用自动化工具在数字电路的VHDL源码级进行故障容错结构的插入，能够有效的提高设计者的工作效率。

参考文献

[1]徐拾义.容错计算系统[M].武汉：武汉大学出版社，2010.

[2]L.Entrena，C.Lopez，E.Olias.Automatic insertion of fault-tolerant structures at the RT level.7th IEEE Int.On-Line Testing workshop，July 2001，48-50.

[3]齐星刚.VDHL编译器设计技术研究[D]. [硕士学位论文].成都：四川大学，2013.

篇3

 

0 引言

随着我国电力工业和电力系统的快速发展，对发电厂、变电站的安全、经济运行要求越来越高。另外，因电子、计算机和通信系统的快速发展，也使得发电厂、变电站监控系统的自动化水平不断提高。微机继电保护和安全自动装置也成为了电网安全稳定运行和可靠供电的重要保障。

1 继电保护发展现状

上世纪60年代到80年代是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管高频闭锁距离保护，运行于葛洲坝500kV线路上,结束了500kV线路保护完全依靠从国外进口的时代。在20世纪70年代中，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产和应用仍处于主导地位，这是集成电路保护时代。免费论文，维护。我国从20世纪70年代末即已开始了计算机继电保护的研究，1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全且工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。

2继电保护的维护管理

2.1 微机保护装置要采取电磁干扰防护措施

变电站改造中，电磁型保护更换成微机型保护时，必须采取防电磁干扰的技术措施，即严格执行微机保护装置的安装条件，安装带有屏蔽层的电缆，而且两端的屏蔽层必须接地。防止由于线路较长，一端接地时，另一端会由于电磁干扰产生电压、电流，造成微机保护的拒动或误动。为减少保护装置故障和错误出现的几率，微机保护装置必须优化设计、合理制造工艺以及元、器件的高质量。同时还要采用屏蔽和隔离等技术来保证装置的可靠性，从而提高抗干扰的能力。

2.2 微机保护装置的接地要严格按规定执行

微机保护装置内部是电子电路，容易受到强电场、强磁场的十扰，外壳的接地屏蔽有利于改善微机保护装置的运行环境；微机保护提高可靠性，应以抑制干扰源、阻塞耦合通道、提高敏感回路抗干扰能力入手，并运用自动检测技术及容错设计来保证微机保护装置的可靠性；容错即容忍错误，即使出现局部错误也不会导致保护装置的误动或拒动。免费论文，维护。容错设计则是利用冗余的设备在线运行，以保证保护装置的不间断运行。采用容错技术设计是为了换取常规设计所不能得到的高可靠性，确保微机保护装置的可靠运行。

2.3 防误措施

微机保护的一些定值设定以及重要参数修改在硬件设计上设置操作锁，操作时必须正确输入操作员的密码和监护人的密码时，方可进行正常操作，并将操作人和监护人的姓名等信息予以记录和保存。

2.4 继电保护装置的日常维护

（1）当班运行人员定时对继电保护装里进行巡视和检查，对运行情况要做好运行记录。

（2）建立岗位责任制，做到人人有岗，每岗有人。

（3）做好继电保护装置的清扫工作。清扫工作必须由两人进行，防止误碰运行设备，注惫与带电设备保持安全距离，避免人身触电和造成二次回路短路、接地事故。

（4）对微机保护的电流、电压采样值每周记录一次。

（5）每月对微机保护的打印机进行检查并打印。免费论文，维护。

3 继电保护故障处理要点

继电保护工作是一项技术性很强的工作。如果只想学会对设备的调试并不难,只要经过一段时间的培训,按照调试大纲依次进行就可实现。而一旦出现异常现象,想处理它并非易事。它要求工作人员有扎实的理论基础,更要有解决处理故障的有效方法。一个合适的方法,在工作中能帮你少走弯路,提高效率。可以说继电保护技术性很大程度上体现在故障处理的能力上。因此,如何用最快最有效的方法去处理故障,体现技术水平,成为广大继电保护工作者所共同要探讨的课题。下面是常用的几种故障处理方法。

3.1 直观法

处理一些无法用仪器逐点测试,或某一插件故障一时无备品更换,而又想将故障排除的情况。比如10KV开关柜分或拒合故障处理。在操作命令下发后,观察到合闸接触器或跳闸线圈能动作,说明电气回路正常,故障存在机构内部。到现场如直接观察到继电器内部明显发黄,或哪个元器件发出浓烈的焦味等便可快速确认故障所在,更换损坏的元件即可。

3.2 掉换法

用好的或认为正常的相同元件代替怀疑的或认为有故障的元件,来判断它的好坏,可快速地缩小查找故障范围。免费论文，维护。这是处理综合自动化保护装置内部故障最常用方法。当一些微机保护故障,或一些内部回路复杂的单元继电器,可用附近备用或暂时处于检修的插件、继电器取代它。如故障消失,说明故障在换下来的元件内,否则还得继续在其它地方查故障。

如一条110 kV旁路L FP-941A微机保护运行指示灯忽闪忽灭,并不打印任何故障报告,很难判断为何故障。正好附近有备用间隔,取各插件相应对换,查出故障在CPU插件上。用此项方法,要特别注意插件内的跳线、程序及定值芯片是否一样,确认无误方可掉换,并根据情况模拟传动。

3.3 逐项拆除法

将并联在一起的二次回路顺序脱开，然后再依次放回，一旦故障出现，就表明故障存在哪路。再在这一路内用同样方法查找更小的分支路，直至找到故障点。此法主要用于查直流接地，交流电源熔丝放不上等故障。如直流接地故障。先通过拉路法，根据负荷的重要性，分别短时拉开直流屏所供直流负荷各回路，切断时间不得超过3秒，当切除某一回路故障消失，则说明故障就在该回路之内，再进一步运用拉路法，确定故障所在支路。再将接地支路的电源端端子分别拆开，直至查到故障点。如电压互感器二次熔丝熔断，回路存在短路故障，或二次交流电压互串等，可从电压互感器二次短路相的总引出处将端子分离，此时故障消除。免费论文，维护。然后逐个恢复，直至故障出现，再分支路依次排查。如整套装置的保护熔丝熔断或电源空气开关合不上，则可通过各块插件的拔插排查，并结合观察熔丝熔断情况变化来缩小故障范围。免费论文，维护。

4 结语

继电保护是电力系统安全正常运行的重要保障，目前已经得到了广泛的应用，随着科学技术的不断进步，继电保护技术日益呈现出向微机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展的趋势。

参考文献：

[1]罗钰玲.电力系统微机继电保护[M].北京:人民邮电出版社.

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高达6亿用户群体的微信平台，对传统营销行业带来颠覆性的影响。相比其他宣传渠道，微信公众号创业具有以下优势。（1）传播有效性高。不同于博客、微博等社交平台，微信是从熟人朋友中发展起来的社交平台，其最初的传播模式是一种熟人传播。这样一种基于信任的小众传播发展起来的用户群，具有极高的信赖度和有效性，是传统媒介无法做到的。2016年，微信进入2􀆰0时代，微信社交关系从熟人社交逐渐演变为半熟人社交，通过微信这一平成“六度人脉”销售网络的建设不再是天方夜谭，而是实实在在每天都在发生的事实。［1］一对多的公众号传播模式，直接将消息推送到手机，达到率和被观看率几乎是100％。（2）便捷的商家用户沟通渠道。微信公众号的推送与用户留言这一功能，让商家可以随时随地提供信息和服务，根据用户需求调整销售模式。微信公众号的推出开放了微信对外接口，实现了第三方平台的接入，让微信公众号营运者可以根据需要设置实现了微信会员卡、微信商城、微信团购等营销功能。同时商家可以通过大数据分析，了解用户活跃度、用户消费特点，调整销售策略，贴近用户需求。［2］（3）成本低门槛容错率高。微信创业最大的特点在于其“草根性”。申请微信公众号手续非常简单———有效身份证件与一个未绑定微信的电子邮箱，任何怀揣创业梦想的人都能在这一平台上开设自己的公众号。早期公众号的运营，几乎不需要创业者的资金成本，这样几乎“无门槛”的准入形式和低成本的运营模式，容错率极高，非常适合早期创业的大学生团队。

二、基于微信公众号的大学生创业实践探索

（1）做好公众平台的精准定位。大学生微信公众号创业，首先做好平台的精准定位。公众号是准备面向本校“精耕细”做好推广工作，还是面向整个大学生群体实施“广撒网”策略，都值得创业者认真思量。公众号的名称和头像要符合自己的微信定位，能够直接体现定位，简介一定要清晰明了，同时能够吸引粉丝关注。公众号的推送内容一定要突出自己的优势，才能在众多的公众号推送中脱颖而出。（2）公众号服务内容贴近大学生生活。丰富多彩的咨询、实用便捷的服务是吸引大学生关注的最好方法。大学生创业公众号若能抓住学生的需求提供服务，将极大提高创业成功率。大学生创业者可以立足在校生群体需求，通过便捷的网络服务，提供订餐、购物、查询等功能，满足用户群体需求。最常见的大学生微信平台服务功能有：校内便捷服务（校内失物招领、课表查询、校内通知等）、公交线路查询等服务。［3］以笔者所在高校为例，五个大三学生敏锐抓住学校毕业生论文修改苦不堪言，毕业生论文打印供不应求的市场需求，创建毕业生论文服务公众号，面向本校毕业生提供论文格式修改工作和论文打印工作，因其紧贴学生需求、价格低廉、送货上门等服务，通过微信裂变式传播，让这小小的创业团队在2017年毕业季挣到创业的第一桶金。（3）做好线上线下推广工作。首先做好线上推广工作。除了利用朋友圈熟人链接推广外，还可以通过学校相关网站、贴吧、论坛等发帖推广，班级QQ群也是一个很好的推广方式。除了线上推广工作外，线下活动推广的效果也不可小觑。例如与校园社团合作，帮忙校内社团招募通知、社团勤工助学宣传、社团活动推广等，做到社团推广与公众号推广双赢。线下推广活动还可以考虑通过有奖活动的方式，例如扫码抽水果，关注就送棒棒糖等方式，促使学生参与活动提高公众号的粉丝数。（4）微信平台与等级培训挂钩。大学生对各类技术等级证书培训的需求也是一个巨大的市场。大学生创业团队若能与校外优质培训机构合作，为学生提供实用的培训考试攻略，为培训机构提供广告推广业务，将是一条营销新途径。

三、结语

大学生对微信的使用度与依赖度极大，大学生微信公众号创业具有天然的受众优势，加之微信公众号创业起点低，商家用户互动较好，利用熟人和半熟人社交圈传播的有效度较高等特点，做好大学生微信公众号创业，推动大学生创业工作，具有重要意义。

作者:缪经纬 张永 单位:无锡科技职业学院

参考文献：

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他是享誉国内外的知名教授。作为一名科研尖兵，他在国内外率先开展了多变量模糊-神经自适应控制方法研究并引领此方向开展了近20 年的研究。已经指导毕业博士后、博士研究生，毕业硕士生近百人，其中1人获得全国百篇优秀博士论文提名奖、2人获得省优秀博士论文奖，3人入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”。张化光作为国内外智能控制的领军人物之一，2010年入选“辽宁省院士人选培养工程”，目前是辽宁省控制学科为数不多的几名教育部长江学者特聘教授和国家杰出青年科学基金获得者之一。

从1991年开始，张化光在国内外率先开展了多变量模糊-神经自适应控制方法研究，发表了多篇学术论文。特别是提出了基于模糊-神经辨识的广义预测自适应控制方法，并于1993年出版了国内外第一本结合神经网络技术实现模糊自适应控制的学术专著《复杂系统的模糊辨识与模糊自适应控制》。经过近20年的研究，发表了一系列关于模糊-神经辨识、建模、动态特性分析、状态或网络传输时滞分析、模糊-神经优化、自适应控制器设计等研究成果，在国际上引起了许多后续研究。著名国外学者R. Belohlavek、E. N. Sanchez、S. Arik等都对张化光在多变量模糊-神经自适应控制领域的开创性工作给予好评。同时，张化光也被推举担任IEEE 计算智能学会的自适应优化技术局主席。他的学术研究成果先后获得2008年辽宁省自然科学一等奖，2010年度教育部自然科学一等奖。

近20年来，他一直坚持扎扎实实地做本科教学和研究生教学工作。张化光不只在战略方面给学生指导，在细节方面也从不放过。每个学生发表的论文都要经过他的审查，从文字的推敲，表达式的演算到结构的安排组合，他都给予充分的重视。目前张化光已经指导博士后10名（6名已经出站），毕业博士生20人（其中留学生2人），毕业硕士生60多人，很多人都已成长为各单位的杰出人才。

张化光不仅在教学中注重培养方法，在生活上也重视对学生的人文关怀。2010年5月，他把当选沈阳市特等劳动模范所获得的一万元奖金全部捐赠给优秀的贫困学生，帮助他们顺利完成学业。

在众多科研成果中，张化光负责开发的流体输送管网的实时数据采集分析方法、高精度泄漏检测定位技术和面向节能的复杂配电网监测控制与实时故障诊断系统已规模化生产，广泛应用于中石油和中石化公司的56个输油子站和11个省份的86家集控子站和电厂，每年创造直接经济效益过亿元，对企业自动化水平和生产效率的提高及相关技术的科技进步产生了积极、深远的影响，提升了我国在故障诊断、容错和监测控制领域的技术水平和国际地位。

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       卷首语

        (3)技术创新的思路从何而来？ 无

        科技风云

        (7)最低温度：“无限逼近”开辟科学新领域 杨书卷

        特别栏目

        (8)科技新闻媒体关注指数排行榜 无

        封面图片说明

        (8)地质灾害生命可接受风险标准研究的意义 无

        科技事件

        (9)陡山沱组球形化石新解难获认同 李娜

        特别栏目

        (10)科技界声音 无

        科技工作大家谈

        (11)中国风电产业不可忽视的专利问题 耿洁 刘旭彤

        特别栏目

        (12)科学共同体要闻 无

        (13)科技期刊亮点 无

        (14)科技要闻 无

        本刊专稿

        (15)钱学森与《科技导报》 苏青

        研究论文

        (17)中国地质灾害生命可接受风险标准研究 赵洲 侯恩科

        (23)基于演化涌现的复杂信息网络设计优化 赵东杰 何宇 杨海涛 王华 李智 赵洪利

        无

        (27)“第8届全国计算机支持的协同工作学术会议（ccscw2012）学术会议、第23届计算机技术与应用（cacis·2012）学术会议”征文

无

        研究论文

        (28)硫化矿石低温氧化性指标的相关性分析 李孜军 王晓磊 石东平

        (33)脉冲耦合神经网络对肝包虫图像分割 田翔华 木拉提·哈米提 朱从旭 孔德伟

        无

        (37)“第七届全国制冷空调新技术研讨会（2012）”征文 无

        研究论文

        (38)基于复杂性理论的军事通信网络中心化方法比较 熊金石 李建华 杨迎辉 郭威武

        (42)小型四轴飞行器动力学参数测定方法设计 王冬来 吕强 刘峰

        无

        (45)“第十七届全国小儿心血管疾病学术会议”征文 无

        研究论文

        (46)顺倾软岩边坡稳定性分析与防治 曹兰柱 霍丽红

        (50)高速公路路侧容错环境的rst-gce法评价 陈沅江 陈熠

        (58)冲击噪声背景下一种稳健自适应波束形成算法 杨磊 马杰

        综述文章

        (61)爆炸箔起爆系统的发展 吕军军 李明愉 曾庆轩 郑

猛 冯长根

        科技评论

        (65)“第十七届全国青年通信学术会议”征文 无

        无

        (66)机械史成就鼓舞机械行业创新发展 罗圣国

        科技评论

        (67)科研：业绩多多,成果是零 文双春

        (68)这次长三角植物学研讨会 高建国

        无

        (68)讲座后的一点思考 黄锦芳

        主编心语

        (69)怎样指导博士生打下走向成功的坚实基础（18）——让优秀博士生成长为科技领军人才 冯长根

        特别栏目

        (69)中国生态学学会 无

        走向职场

        (70)求职的经历和经验——刘广福博士访谈 王华锋

        (71)科技人才招聘 无

        (75)全球招聘新闻 无

        无

        (80)《科技导报》征稿 无

        特别栏目

        (81)完词填空 无

        (81)推理小游戏——水有一半吗？ 无

        (81)好玩的数学——24整除 无

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一、概述

LNG（Liquefied Natural Gas），即液化天然气的英文缩写。天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体，主要成分由甲烷组成。LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃，使之凝结成液体。天然气液化后可以大大节约储运空间，而且具有热值大、性能高等特点。LNG是一种清洁、高效的能源。由于进口LNG有助于能源消费国实现能源供应多元化、保障能源安全，而出口LNG有助于天然气生产国有效开发天然气资源、增加外汇收入、促进国民经济发展，因而LNG贸易正成为全球能源市场的新热点。迄今为止，在天然气液化领域中成熟的液化工艺主要有以下三种：阶式制冷循环工艺、混合制冷循环工艺和膨胀机制冷循环工艺。本装置采用带预冷的氮膨胀制冷天然气液化流程，包括原料气预处理、脱碳、脱硫脱汞、脱水、冷箱、制冷压缩机、氮压机、预冷系统、制氮系统、导热油炉等工艺单元。

本论文主要针对ESD技术在LNG装置中的应用做简单的论述。

二、ESD技术的简介

ESD紧急停车系统是对石油化工中的生产装置可能发生的危险或不采取措施将继续恶化的状态进行响应和保护，使生产装置进入一个预定义的安全停车工况，从而使危险降低到可以接受的最低程度，以保证人员、设备、生产和装置或工厂周边社区的安全。当生产装置出现异常情况时，安全联锁装置能继续运行，但自动转入另一种运行模式。

三、ESD技术在本装置中的应用

在装置发生紧急状况时ESD 紧急停车系统开启，用于隔离和关断LNG或其它设备，并关闭那些如果继续运行可能维持或增加灾情、危险性的设备。以确保装置的人员安全、设备安全、环境安全，ESD系统的安全性和整体性符合以下原则：

单个组件故障不给整个系统造成损失。

单个组件故障不给整个系统造成直接风险或系统跳闸。

单个组件故障不造成整个系统完全瘫痪。

LNG装置属易燃易爆、高危险、连续生产的重要化工装置，必须配置先进的、高可靠的设备，ESD 系统采用冗余容错自诊断技术，整个系统及部件是故障安全型，ESD系统采用先进的、可靠的软件及硬件，保证工厂及装置有效、可靠的运行，防止发生人员伤害、环境污染以及经济损失，ESD系统符合IEC61508 SIL3、DIN V19250 TUV AK6 标准，ESD 系统及各类卡件、系统软件的安全等级取得IEC61508 SIL3或TUV AK6 级认证，ESD 系统控制器（CPU）、I/O设备和网络通讯部件应为二重冗余、容错或三重冗余结构。

本装置中LNG工厂紧急停车系统（以下简称ESD）的设计和制造遵循了IEC61508/61511，设计上采用西门子PLC完成对全装置的紧急停车安全联锁。控制器采用三重化（TMR）及以上技术进行冗余配置，不得采用备用形式，制造商应采用主流系统，不得采用扩展性能差的小系统。ESD系统设计满足SIL3的安全等级要求，并有TUV认证。某一冗余部件或冗余套件失效的情况，或者在单CPU运行的情况下，仍能满足SIL3的安全等级要求，并有TUV认证。采用TUV认证的冗余和容错的通讯系统，控制器与I/O卡件之间通讯1：1冗余。I/O卡件满足SIL3安全级别且1：1冗余，I/O卡件带电磁隔离或光电隔离且通道间相互隔离，所有I/O卡件均能带电插拔，而不影响系统的正常运行。本项目中控制单元与I/O卡件安装在同一机柜内，电缆从机柜下部引入，经柜内电缆槽板敷设。ESD系统设置了冗余的RS485 MODBUS通讯接口。本系统有顺序事件记录功能和过程历史报告，报警及停机事件的记录有毫秒级的时间标记，并按事件发生时间记录。本系统接受2路UPS电源供电。系统遵循故障安全型设计原则，在出现停电等严重事故时，能够保证生产设备和过程的安全。

四、ESD系统在本装置中的主要联锁保护方案

1.LNG 装置天然气门站入口切断阀、LNG 装置入口切断阀联锁切断，用于切断门站及LNG 装置原料气。

2.LNG 储罐入口及出口阀联锁切断，LNG 储罐出口装车泵联锁停泵。

3.BOG 压缩机安全联锁停机。

4.空压机、空气预冷机组安全联锁停机。

5.冷箱出口阀联锁切断。

6.原料气压缩机安全联锁停机。

触发以上联锁及停车的条件有以下几点：

①LNG 储罐液位高高报警。

②人工确认工厂有火警发生或发生火灾。

③人工确认工厂有可燃气体大量泄漏 （一般性可燃气体检测器检测的气体泄漏经报警工作站报警，采取人工措施处理）。

④原料气压缩机同时停机。

⑤循环氮气压缩机同时停机。

本项目共设置1面ESD机柜，1个工程师站（操作站），通过冗余的通讯方式接在各控制器的通讯接口上，用于控制器的组态、除错、修改、测试、软件装载及维护等。工程师站（操作站）具备打印组态数据和图形的能力，具有顺序事件记录功能。配置一个辅助操作台，设置报警灯屏及相应的操作开关和按钮。

五、结论

以上内容是我对采用带预冷氮膨胀制冷液化流程的LNG工厂的紧急停车系统ESD的设计方案，希望能为进行相关设计的工程人员以及设计方案提供有益的帮助。

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1　概述

随着既有线提速和高速铁路和客运专线的建设，列车运行速度越来越高，对机车信号的要求也越来越高，机车信号的地位也不断提高。铁路新《技规》明确规定:“作为行车凭证的机车信号为主体机车信号，是由车载信号和地面信号设备共同构成的系统，必须符合故障导向安全原则，车载设备应具有运行数据记录的功能;地面信号设备应能提供正确信息。”主体化机车信号就是能够满足主体机车信号要求的机车信号系统。主体机车信号将彻底改变以往机车信号只能作为辅助信号，简单地复示地面信号机显示的地位。

2　主体机车信号的组成与功能

主体化机车信号是一个系统工程，是由车载设备(机车信号)和传输通道(轨道电路)构成的一个完整的系统。传输通道(轨道电路)保证传递信息的准确性、连续性、唯一性;保证传递功率的可靠性，为接收设备创造良好的接收环境。车载保证译码的正确性，在恶劣环境下工作的高可靠性，各种信息的记录分析功能，以及故障导向安全的性能。

3　主体机车信号安全冗余系统

原先的机车信号一般是作为行车的辅助信号使用的。随着我国铁路的跨越式发展，列车运行速度的提高，机车信号已经不再作为简单的辅助信号，而逐渐发展成为控指挥列车运行的主体信号。但是由于机车信号的工作环境十分恶劣，为了保证机车信号的安全性、可靠性，我国目前使用主体机车信号系统应用了多项容错冗余技术。

3.1　双套主机板热备冗余结构

为了保证系统工作的安全性、可靠性，机车信号的主机板采用了双套热备工作方式的冗余结构。

3.2　DSP二取二容错安全结构

每一个仲裁微处理器对两路译码输出结果按照仲裁原则进行码型判决，两路仲裁微处理器通过串口对各自仲裁的结果进行比较，当结果一致时，控制输出。如输出结果确实不一致，则禁止输出，并立即退出工作状态。此时认定这一块主机板发生故障，主机切换到热备板工作输出。

3.3 具有自检测功能的双套传感器

机车信号线圈安装在机车的走行部位，受损坏的几率很高，所以对传感器的冗余设计十分必要。

每只传感器都有2套主绕组和1套副绕组(检测线圈)。左、右两端I线圈串联使用，作为I路隔离放大的输入;左、右两端II线圈串联使用，作为II路隔离放大的输入。左，右两端III线圈串联作为自检测信号互感线圈。在主机运行过程中，控制CPU不间断的发出自检测信号，通过传感器本身的磁棒感应到2套主绕组，每套主绕组均接收轨道电路信号和自检测信号，各自与主机的DSP子系统构成独立的数据分析系统。

两套主CPU板在解码时首先从叠加的信号中分离出自检测信号和轨道电路信号，当检测到正确的自检测信号时，表明I、II路线圈工作正常，分析CPU板使用I路轨道电路信号作为输入。一旦I路自检测信号不存在，说明该路线圈故障，分析CPU板即实施不间断热切换，选择II路的轨道电路信号作为输入，同时给出故障信息，以备查询、修复。

如果由于自检测线圈自身的故障或自检测信号因故未发送出，那么3个分析CPU板在未检测到自检测信号的情况下，对各自A/D转换器的两个通道的采样信号进行分析判别，如果两路信号都满足要求，任选其中一路作为输入信号;若其中一路因故障无信号输入或信号特性不满足要求，则分析CPU会选择特性好的进行运算分析，从而确保了系统的可靠性与安全性。

4　结束语

主体化机车信号系统还应用了一些其他的新技术，如多种的总线技术、新型显示器、新型电源等。正是由于这些新技术的应用，实现了具有高可靠性和高安全性的主体化机车信号，才使得机车信号成为主体化信号成为了可能。

参考文献:

[1]　傅彧，王小明，徐晔，等.微计算机信息.DSP在机车信号处理中的应用. 2005.

[2]　文小伟.中国西部科技.高速铁路实现机车信号主体化的解决方案. 2005.

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2.毕业时，我做了一个信息管理系统。答辩一开始，老师就狂说，做系统嘛，一定要考虑安全性、容错性。然后就问：如果突然断电，你的系统能保证安全吗？我郁闷得不行，就说：“不光是断电，机器还可能被偷走呢，管理员还会被车撞死呢？我只做软件，其他的不关我事！”老师眼睛瞪得大大的……

3.答辩的时候，班上的一个牛人上台，侃了一个小时的音乐（我们是计算机系的），从声波讲到机械波，然后来一句“最后放一首我自己翻唱的歌《大地》”。底下的老师楞是一个问题也没来得及问就傻了。

4.我答辩的时候是十几个人轮流上台答辩，到最后是一个女生。前面答辩的同学基本都是站着口述一番就可以了。不过这个女同学架势很猛，拿起粉笔就在黑板上写写画画起来。因为是最后一个，老师们都在底下聊天没人细听，该女生直接就点了某老师的名，大叫：“×××，用心听讲！”，底下所有老师和同学先是一愣，继而一起笑倒……

5.有一哥们儿毕业论文是个有关电梯的东西，他什么都没做过，论文是抄的。答辩时，老师问什么他都不知道。最后老师急了，问道：那么你知道什么？他说：我知道这个电梯按向上的按钮它会上去，按向下的它会下去。他老师吐血，给60分让他走人了。

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摘  要  论文中首先对web集群系统运用markov模型描述了其可用性，从理论上建立了集群高可用模型。然后，着重针对web集群系统中区分服务对不同请求采取不同的服务质量，对可用度的指标要求也不相同的情况，提出了一种基于概率的实时容错调度算法。     关键词  web集群，可用度，容错调度，算法   1 引言     由于internet中信息的数量呈指数级增长，其中的主要信息是web信息，因此，基于单一系统映像的web服务器集群系统是满足当前应用的有效方法。该方法把若干性能较低的服务器用局域网连成一个性能较高的整体，即web服务器集群[1],系统结构如图1所示，前端分发器依据一定的原则将客户请求分发给后台服务器，后台服务器执行客户请求后返回给客户，使其从客户端看来就如同一台服务器。 图1 web集群系统模型图     高可用性是web集群系统提出的三大目标（高性能、高可用、易扩展）之一，它起初主要是利用系统中后台服务的冗余来达到系统的高可用性，但是随着研究的深入和基于内容的前端分发器的发展，并不要求后台服务是同一的，这就增加了系统的灵活性，提高了处理机的利用率，同时允许系统进行动态配置，如负载均衡调度等，这也给系统可用性设计与调度提供了更多的要求。但值得指出的是：一直少有对系统可用度的研究，特别是利用数学模型建模来进行定性与定量分析的实时容错调度算法研究。现有的可用度研究大多只针对冗余服务的可用性,而对它们的性能考虑得不够全面[2,3]。 本文的研究工作主要在于：首先对web集群系统运用markov模型描述了其可用性，从理论上建立了集群高可用模型。然后，着重针对web集群系统中区分服务对不同请求采取不同的服务质量，对可用度的指标要求也不相同的情况，提出了一种基于概率的实时容错调度算法，算法采用了请求的主从备份技术。通过延迟从备份请求重新转发时间，来为可能因处理机故障而执行失败的主请求实现容错功能，并通过对无错时停止重发来提高处理机的利用率和系统对任务的接收率,实验结果证实了算法的有效性。 2  web集群可用度数学模型与分析     当构成系统各部件的寿命分布和故障后的修理时间分布均为指数分布时，只要适当定义系统的状态，这样的系统总可以用马尔可夫过程来描述。     如果一个离散马尔可夫过程的状态转换只限于相邻状态之间，则称此过程为一个生灭过程[4]。对于生灭过程，可用自然数来表示可能的状态，而处于状态n的一个过程在下个时刻只能转换到状态n-1或状态n+1。     生灭过程处于状态n的稳态概率pn如下：       (1)     式中，p0为系统处于状态0的稳态概率。再根据      (2)     可以得到系统处于每个状态的稳态概率[5]。     针对集群系统，可以做如下模型假定：①故障和修复的到达时刻都是指数分布的,分别为λn和μn；②对每个节点在时刻(t,t+dt)发生故障的条件概率是ldt；③对每个节点在时刻(t,t+dt)完成修理的条件概率是mdt；④同时出现两个或更多个节点故障或修理的概率是零；⑤每个节点的故障或修理的事件与所有其它事件无关。这样就可以建立集群系统的可用度模型。集群系统由n个节点组成，其状态n的稳态概率pn 就是集群高可用系统中所有节点都出现故障，即整个系统不可用的概率，而a=(1- pn)即为集群系统的可用度。             (3)     求解(2)、(3)式得：     这样，集群系统处于状态n的稳态概率pn为：             (4)     由此得到集群系统的可用度为               (5)     对式(5),随着节点数的增加，系统的可用度迅速增加。假定平均修复时间为0.5小时。计算可得，在有4个结点的集群系统中，即使每个结点的故障率高达0.1次/小时，集群系统的可用度已经达到99.9%。那么已知系统所需的可用度为an，很容易得到所需服务器台数为：   n=         (6) 3 基于概率的实时容错调度 3.1 实时容错调度算法的基本思想     随着电子商务等关键业务的发展，要求任务的执行可用度很高，而且往往都有严格的时间约束,若由于处理机的故障导致某些任务不能完成，或不能在其限定的时间之前完成，就可能造成重大损失[1,6]。因此需要在web集群系统中提供一定的实时容错调度能力以提高整个系统的可用性。 文献[7]、[8]提出在不同处理机上调度任务的多个版本来运行，以此达到容错的目的。 但是，同样任务的多个版本，运行时具有同样的请求，系统利用率只有1/n。文献[9]提出了一种回收的方法，提高了系统效率。     系统的请求集可定义为γ={ti|i=1,2,…}。ti可以用一个四元组(gi，si，di，pi)来表示。其中，gi表示请求到达系统的时间；si表示请求被调度开始执行的时间；di表示请求必须执行完成的时间，即deadline；pi表示请求的执行时间；采用的故障模型同第2节[5]，另外，在对请求进行容错调度的同时，系统要能及时通过“心跳”诊断并报告处理机故障[10]。由于处理机之间通信所需时间与请求的执行时间相比非常短，因此可忽略处理机之间消息的传递时间[7,8]。     基于概率的实时容错调度算法基本思想如下：对任一动态到达系统的非周期性任务ti，我们将首先置入主请求队列qp，同时将此请求复制一份到从请求队列qb，主请求记为pti,，从请求(或称为后备请求)记为bti，确定它的区分

服务等级k，以区分服务的等级确定从备份请求的延迟时间和重发的概率，以这二个参数标记从备份请求队列bti，如果在tri重发时间前收到pti成功执行的报告，则取消bti，否则按标记重发tri，这就是无错时停止重发以提高系统的性能。 假设pti与bti被调度的时间段分别记为slot(pti)与slot(bti)，那么实时容错调度算法如图2所示。 3.2  实时容错调度算法 算法：实时容错调度算法 1、   当一个新请求ti到达系统后，先将pti置入主请求调度队列，通过复制获得从备份请求bti，置入从请求队列。确定四元组中的三个元素{ gi，di，pi }和区分服务等级ki。 2、   在前端分发器中调度pti。 ① 主请求队列中的pti根据负载均衡原则调度到调度表中允许的可用服务器，调度开始执行时间为si。 ② 依据区分服务等级确定延迟时间区间范围：delayti=[si,di-pi]； ③ 依据区分服务等级确定重发的时间sbti和概率pbti，sbti=（1-ξ）* delayti, pbti=k*ξ； //ξ为区分服务所对应的级别，在(0～1)之间，k为常数； ④ 以(pbti，sbti ，di，pi)标记从备份请求bti； 3、   以bti的调度参数调度bti执行，调度满足如下原则：server(pti)!= server(btj),如果server(pti)= server(ptj)且server(bti) = server(btj)，那么slot(bti)∩slot(btj)=φ,其中,i≠j；    // server(ptj)表示处理请求ptj的服务器； 4、对从请求任务在调度前收到pti正常执行结束的消息,则取消从备份队列中的bti请求。 图2 实时容错调度算法 4  分析与仿真实验结果    通过对第2节的分析，我们很容易得到在不同系统参数下，web集群系统服务器台数与可用度的关系，如图3所示。

    图3 不同参数下，系统可用度与服务器台数的关系     对于容错调度算法，spare processor方法[9]是采用一个或多个处理机作为备份，若系统出现故障时，则把故障机上的任务全部转移到备份处理机上运行，采用重新执行的方式来恢复。而若在系统没出现故障时,备份处理机一直处于空闲状态。      实时容错调度算法中主要考虑系统可用度的提高与系统接纳率，我们考虑在第2节故障模型下，采用容错调度算法后，可用度与系统利用率的关系如图4所示，可用度越高，系统利用率则越低。 图4 可用度与系统利用率关系图     图5表示与其它算法[9]在不同负载率情况下拒绝率的对比，从而说明本研究中所提出的实时容错调度算法能提高系统的接收率。

图5 不同负载下系统拒绝率对比图 5  结论    服务器冗余是提高系统可用度的基础，但同时降低了系统性能。论文主要从集群系统可用度的数学建模和容错调度二个方面分析了提高可用度的措施，实验结果表明算法很好地支持了系统的可用性，对于集群与分布式系统的高可用性分析与容错调度有较好的指导作用。 参考文献 1 v. cardellini, e. casalicchio, m. colajanni, p.s. yu. the state of the art in locally distributed web-server systems. acm computing surveys, 2002, 34(2): 1-49. 2 钱方，贾焰等. 提高冗余服务性能的动态容错算法. 软件学报，2001，12(6): 928-935. 3 周幼英，李福超等.关于调度算法与web集群性能的分析. 计算机研究与发展，2003,40(3): 483-492. 4 p.r. parthasarathy ,r.b. lenin on the exact transient solution of finite birth and death processes with specific quadratic rates. math. scientist, 1997, 22:  92-105. 5 高文，祝明发. 基于生灭过程的机群系统高可用性分析与设计. 微电子学与计算机，2001，18(4): 47-49. 6 郑在宾，金海等. 有tcp连接容错功能的网络负载平衡调度系统. 华中科技大学学报，2003,31(2): 17-19. 7 ying feng,son sang h. scheduling hard real-time tasks with tolerance of multiple processor failures. microprocessing and mcroprogramming, 1994,40: 193～206. 8 piestman a l. a fault-tolerant scheduling problem. ieee trans on software engineering, 1988, (12): 1089-1095. 9 sylvain lauzac, rami melhem. adding fault-tolerance to p-fair real-time scheduling. in: workshop on embedded fault-tolerant systems 1998，34-37. 10 曾碧卿，陈志刚. 服务器集群系统研究. 计算机应用研究，2004，21(3)：186-187，196