安全级软件可靠性定量评估方法研究

发布时间：2020-05-26 23:32

【摘要】：数字化技术的引入使得基于计算机和微处理器的数字化分布式控制系统(DCS)能提供更高的可靠性、更好的设备性能及更多的诊断功能。相对于模拟控制系统,数字化DCS主要的差别在于软件。开发高可靠性的核电数字化仪控系统的重要环节之一是保证其软件的可靠性。由于DCS是由软件、硬件和固件共同组成,失效机理独特。其软件可靠性评估最为困难,尤其是安全级软件可靠性定量评估,需要得到更多关注。随着时间不断推移,人们提出了大量评估方法,经归纳整理,包括:软件可靠性增长模型、贝叶斯信度网(BBN)、统计学测试(STM)、流网模型法(FNM)等。软件测试能够给软件质量提供更大保障,在软件产品开发中起到至关重要的作用,并且提出了贯穿生命周期的验证和确认(VV)方法以达到软件的高可信度。而针对高可信度软件的可靠性定量评估方法的研究仍处于探索阶段。本研究通过基于概率风险分析和物理仿真模型,提出了核电站安全级数字化控制系统的软件测试用例生成方法,所产生的测试用例包含了风险指引信息,能定性描述软件实际操作场景。在此基础上,结合贝叶斯推断理论,提出无故障测试概念,通过无故障测试后验信息对先验分布进行贝叶斯推断,开发了基于概率风险分析和物理模型仿真的软件可靠性定量评估方法。以某核电站保护系统子系统软件为对象,分析系统的故障模式和保护子系统软件输入空间,建立软件的运行剖面,结合RELAP5仿真模型,获得可用于测试核电站安全级数字化控制系统软件测试的测试用例,并搭建自动化测试平台,最终实现了软件可靠性的定量评估。
【图文】：

压力容器,节点划分

本文根据典型压水堆模型及压力容器的相关物性参数，对压力容器进行节点逡逑划分。根据不同节点流道形状，依靠热构件、分支与圆管部件等对模型进行模拟，逡逑获得压力容器节点图如图３．３。逡逑２５逡逑

曲线,测试用例,样本

需参数作为一组测试用例，针对一回路冷却剂流量低保护子系统，其输入包括反逡逑应堆功率Ｐ、冷却剂流量Ｆｌｏｗ和泵断路器状态Ｓ，得到的测试用例为系统特定逡逑状况下软件输入空间的变化情况。样本编号１所得的测试用例，如图３．８所示，逡逑」逦画邋１逦—逡逑１２００＇逦＼逦逦Ｐｍｐｖｅｌ邋１逦逦邋逦ｍｆｌｏｗ邋３逡逑＼逦—Ｐｍｐｖｅｌ：３逦１００００邋＊逦逦＼逡逑１０００－邋＼邋＼逡逑－逦＼逦＾００－邋Ｖ逡逑１逦＼逦｜逦Ｖ逡逑＝５邋６００－逦＼逦Ｉ邋４０００．逦＼逡逑｜逦４００－逦嶀逦＼逦＾．逡逑２００邋－逦°＇逦Ｎ．逡逑。逦靡：逡逑０逦２０逦４0逦６０逦８０逦0逦２０逦４０逦６０逦８０逡逑Ｔｉｍｅ（ｓ）逦Ｔｉｍｅ（８）逡逑图３．８样本编号１所得测试用例逡逑图中曲线代表主泵发生某种电气故障时，泵失电后泵转速和环路质量流量的逡逑变化情况，即待测软件输入变量冷却剂流量Ｆｌｏｗ的变化情况。逡逑此方法基于ＰＲＡ技术，所得到的测试用例包含实际系统的风险与故障概率逡逑信息。对于保护系统软件等安全级软件，只有在系统偏离正常状态时，才会激励逡逑相应功能进行保护操作，通过结合物理模型仿真，突破了实际保护系统限制，可逡逑获得系统故障状况下的软件输入空间变化。可见，产生的测试用例能满足低需求逡逑操作模式软件的测试需求。逡逑３．５本章小结逡逑本章主要研究安全级软件可靠性定量评估方法中测试用例的生成过程，，首先逡逑选取了反应堆保护系统中的冷却剂流量低保护子系统为待测系统
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP311.53

【参考文献】