特种机电设备远程监控若干关键技术研究

以可能对城市公共安全造成威胁的机电类特种设备为主要研究对象,探讨对特种设备的在线监测和控制问题,以期提高设备的监测和控制水平,减少和预防事故的发生。根据远程监控系统的基本要求并考虑到实际情况,构造了一种以Internet为骨架、多种异构网络并存的特种机电设备远程监控系统网络拓扑结构模型,并对其中若干关键技术进行研究。重点讨论数据采集、网络技术、故障诊断技术、数据处理技术和数据安全技术,给出了具体的实现措施。部分技术在实践中得到应用,使用效果良好,实现了对特种设备的安全运行监控和故障的预测预报。笔者研究的课题对建立区域性大型机电设备的远程监控、故障诊断和安全管理系统,同样具有重要的现实意义。     

Linux平台下煤矿安全信息管理系统的安全性实现

为有效保障煤矿安全信息在网络传输与实时交换中的安全性,保证数据信息的完整性与私密性,笔者建立了Linux平台下的煤矿安全信息管理系统,并为保障其安全性实现提出了解决方案,其主要内容涵盖了防火墙技术、Web服务器的安全性、远程管理的安全性、管理系统的安全性、数据库安全性、安全性分析与评测等各个方面,并就实现的有关方法与技术进行了详细分析与探讨;详细阐述了Netfilter/iptables框架下的包过滤防火墙体系构建,SSL协议通道下的数据信息的加密传输及系统的安全认证机制,为煤矿数据信息的安全传输提供了有效手段。Linux以系统的低成本、运行的安全可靠性,为煤矿企业提供了一条经济实用的信息化道路。     

基于多种空间静态指标的土地生态安全评价——以精河县为例

生态安全是区域可持续发展的核心问题,是地区安全和社会稳定的重要组成部分。以精河县为例,综合应用数字高程模型(DEM)、TM遥感数据和各种数据,在地理信息系统(GIS)支持下建立了生态安全指标体系。结果表明,1)精河县生态安全水平呈现明显的空间差异性,整体由中部绿洲向周边逐渐降低。2)从空间分布来说,研究区中部的土地生态安全要优于北部和南部,中部大部分土地处于安全和临界安全状态;南部山地土地生态安全类型分布零散,临界安全区、安全区交叉分布;极不安全和临界安全区集中在艾比湖周围、古尔班通古特沙漠及南部山区;很安全区所占比重较小,集中在绿洲内部。3)1998年和2013年各生态安全等级分布面积由大到小排序为生态安全区、生态临界安全区、生态极不安全区、生态很安全区。研究表明,精河县土地生态状况整体良好,与实际情况相符合。今后应加强土地利用结构优化,减少水土流失与土壤的盐渍化,保证土地生态系统健康稳定。     

工业控制系统功能安全与信息安全一体化防护措施研究

现代工业控制系统面临着越来越严峻的信息安全问题,因此信息安全措施越来越广泛地应用于工业控制系统当中。然而,这些信息安全措施是否会对原有的功能安全措施产生影响,两者之间是否存在潜在的矛盾和冲突,两者如何有效兼容运行,业内并无公认的、可落地执行的解决方案。为保证工业控制系统安全功能的可靠执行,同时又能有效抵御越来越严重的信息安全攻击,须探索一种适用于工业控制系统的、有效确保信息安全与功能安全措施相互兼容的技术方案。以典型的SIL3和SL3工业控制系统为例,基于功能安全措施,逐一遍历信息安全措施,识别出两者潜在的矛盾问题,采用事件树和风险分析相结合的方法给出功能安全与信息安全协同解决方案,最终得到工业控制系统功能安全与信息安全一体化防护措施。     

基于PSR模型的武汉城市圈生态安全评价及态势研究

基于地理信息系统(Geographical Information System,GIS)开展城市的生态安全评价及态势研究,以武汉城市圈为研究区,基于压力-状态-响应(Pressure-Stats-Response,PSR)模型和层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP),利用遥感数据和统计监测数据,运用GIS的可视化和空间分析功能,对研究区生态安全状况进行分析和评价。结果表明,2000-2015年,武汉城市圈生态安全状况在逐渐变好,但仍以临界安全状态为主,有待进一步提高。城市间存在明显差异,生态安全空间分异特征明显。压力指数以临界安全和较安全为主,研究期间呈部分降低、整体提高的趋势;状态指数呈上升的趋势,以较安全状态为主;而响应状况不容乐观,大部分区域都处于临界安全,仍需加大对生态环境政策的响应力度。     

城市基础设施安全系统的结构与和谐发展

城市基础设施安全关系到人民生命财产的安全,也制约着城市经济、社会、环境的协调发展。整个安全系统由7个安全子系统组成,它们相对独立,协调运转,共同影响城市经济、社会和环境的效益。笔者运用ANP法(网络分析法)剖析了城市基础设施安全系统的结构及其内在规律;应用科学发展观,整合城市基础设施安全系统和经济系统、社会系统、环境系统之间相辅相成的发展关系,提出一体化的可持续发展模式;同时指出,可持续发展的动力、资源和条件都受到城市内外经济、社会、环境因素的制约,为满足整个安全系统和谐发展的要求,必须科学规划和管理城市基础设施,保证其安全运行。     

基于隐私保护的超高频移动无线射频识别(RFID)系统安全性研究

针对移动无线射频识别(RFID)技术应用的日益重要性及其服务的安全性现状,基于RFID和移动通信技术相关理论,从安全和隐私的角度阐述移动RFID技术及其应用服务,分析移动RFID服务所面临的主要安全问题和安全性要求;建立一种适用于超高频移动RFID系统的安全增强型服务架构,并提出一种基于原始标签身份隐藏的隐私保护方案,以期为解决移动RFID服务各种安全问题提供帮助。分析表明,采用具有透明传输方式的安全增强型服务架构,并定期修改标签ID可以有效地保护移动RFID用户的隐私。     

新形势下我国金融安全预警及安全策略

在日益融入金融全球化的新形势下 ,我国金融业存在严重安全隐患。这些隐患的形成原因既具有和其他开放发展中国家一致的共性特征 ,也和我国处于经济转型的特定历史阶段相关。笔者对我国新形势下金融安全问题进行了较为详细的分析 ,并结合历次国际金融危机 ,尤其是东亚金融危机的教训和我国的实际 ,提出了构建我国金融安全预警指标体系与预警机制以及相关配套措施 ,以维护我国金融安全。特别是创造性地提出了我国金融安全监测预警指标系统至少应包括 3个层次 ,即国家宏观经济运行指标、金融机构安全监测预警指标和货币安全监测预警指标 ,以及要从全方位、多层次采取措施。     

网络化SCADA系统安全防御策略

SCADA系统在电力、给水、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域应用广泛。一直以来,很多工程师和管理者认为SCADA系统是一个相对孤立的物理隔离的系统,有着强有力的访问控制,是相对安全的。然而,随着网络技术和通信技术和计算机技术的发展,SCADA系统逐渐发展成开放式透明运作的标准系统,由此造成系统的安全性降低。针对当前的开放式SCADA系统,本文介绍了系统构成和系统的网络化结构特点,分析了系统可能存在的安全隐患并提出一种层次结构的＂防御圈＂安全策略。该策略从企业网络和SCADA网络两方面实施具体的安全防护措施。通过对＂防御圈＂中各个层的合理配置,可以有效地保障SCADA系统安全。     

Safety impacts of bicycle infrastructure: A critical review

Problem and methodThis paper takes a critical look at the present state of bicycle infrastructure treatment safety research, highlighting data needs. Safety literature relating to 22 bicycle treatments is examined, including findings, study methodologies, and data sources used in the studies. Some preliminary conclusions related to research efficacy are drawn from the available data and findings in the research.Results and discussionWhile the current body of bicycle safety literature points toward some defensible conclusions regarding the safety and effectiveness of certain bicycle treatments, such as bike lanes and removal of on-street parking, the vast majority treatments are still in need of rigorous research. Fundamental questions arise regarding appropriate exposure measures, crash measures, and crash data sources.Practical applicationsThis research will aid transportation departments with regard to decisions about bicycle infrastructure and guide future research efforts toward understanding safety impacts of bicycle infrastructure.     

基于STAMP模型的核动力蒸汽发生器水位控制系统安全性分析

核电厂蒸汽发生器(SG)水位控制系统的安全可靠运行是保证核电厂安全性和经济性的关键因素,其控制对象具有高度复杂、非线性的特点。由于复杂系统的安全性是特定环境下由系统相关要素交互作用所产生的一种涌现特性,运用系统理论,以STAMP模型为基础对SG水位控制系统进行安全性分析,以利于在设计早期阶段发现影响该系统安全运行的潜在风险因素,预防危险事故。该方法将系统理论用于核电厂关键系统和设备安全性分析,为核电厂安全运行提供了新的技术手段支持。     

Safety and human factors considerations in control rooms of oil and gas pipeline systems: conceptual issues and practical observations.

All oil and gas pipeline systems are run by human operators (called controllers) who use computer-based workstations in control rooms to "control" pipelines. Several human factor elements could contribute to the lack of controller success in preventing or mitigating pipeline accidents/incidents. These elements exist in both the work environment and also in the computer system design/operation (such as data presentation and alarm configuration). Some work environment examples include shift hours, shift length, circadian rhythms, shift change-over processes, fatigue countermeasures, ergonomics factors, workplace distractions, and physical interaction with control system computers. The major objective of this paper is to demonstrate the critical effects of human and organizational factors and also to highlight the role of their interactions with automation (and automated devices) in the safe operation of complex, large-scale pipeline systems. A case study to demonstrate the critical role of human organizational factors in the control room of an oil and gas pipeline system is also presented.     

Real-time leak detection in oil pipelines using an Inverse Transient Analysis model

Based on Inverse Transient Analysis (ITA) method, a real-time leak detection method is proposed to capture leak location and the associated leak rate in oil pipe conveyance systems. In the proposed approach, location and flow rate of leak (if any), the fluid properties, as well as physical parameters of the system, are calculated in consecutive periods through minimizing the discrepancy between the calculated and measured flow parameters of the system. The method of characteristics is employed to numerically calculate the transient responses of the system and the genetic algorithm is utilized as the optimization engine. The proposed approach was applied to several real pipeline systems in which the required transient flow data are either directly collected from the field or fabricated with a third-party numerical software. Extensive numerical explorations were conducted to investigate the performance of the proposed method in real-time leak detection and to determine the extent to which field data errors, stemming from Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) systems and measurement equipment, affect the leak flow rate and location detectability of the proposed approach. The results show that the proposed approach provides promising results under a variety of transient and steady-state flow conditions even in the case with small leak flow rate of around 2% of the line rate. The results also reveal that the noises in the measurement data and the errors originated from SCADA systems do not significantly compromise the leak detectability of the proposed approach, confirming that the proposed approach can be utilized in practice.     

新农村规划建设中的生态安全问题探析

针对我国农村日益严峻的生态安全形势,通过从增强农业防疫及防灾减灾能力、大力发展资源节约型和环境友好型农业两个方面,分析了构筑农村生态安全体系的基本要求。结合湖南汉寿村庄布局规划实践,提出从促进农村产业发展、加强基础设施建设、注重自然资源保护等3个方面,制订村庄生态安全规划措施,发挥村庄规划对农村建设的指导作用,消除涉及村民生产、生活、生存安全的各类生态隐患的基本思路。希望能对村庄规划理论提供一些补充,为推进新农村建设提供一些借鉴。     

信息家电远程控制系统及其安全

利用蓝牙技术构建信息家电网络,通过Internet或PSTN(公共交换电话网)对信息家电实现远程控制。笔者给出了基于蓝牙技术的信息家电网络的组成,设计了基于PSTN的远程控制系统。系统采用单片机控制,用户可使用固定电话或手机,根据系统提供的语音提示对其进行远程控制。输入初始密码,由双音多频收号器接收密码,并由系统进行验证,只有正确输入密码,用户才有权对系统进行操作,且可连续对信息家电系统中多个设备实施远程控制。初始密码验证通过后,用户可以根据语音提示很方便地进行密码的设置和修改。通过设置密码和蓝牙技术的安全机制,提供了信息家电网络和远程控制系统的安全保障。     

天然气集输站泄漏监控系统研究

为克服目前天然气集输站站控系统存在的主要技术问题,探讨了建立泄漏监控安全系统的技术要求.该系统应用负压波检漏技术、模式识别技术和虚拟仪器技术,实现了.对天然气泄漏的信号检测、处理、传输和实时动态显示等.借助于这些技术开发的天然气泄漏监控系统,具有数据处理准确可靠,精度高,误报率低等特点.通过该系统,可以及时获取相关参数和信息,实现早期预警,降低天然气泄漏的事故风险.     

重要基础设施的依赖性模型及应用

把无效果投入产出模型(IIM)引入到重要基础设施的相互依赖性模型研究中,模型中的参数估计通过问卷调查从各领域专家处获得,并使用三角模糊数对该估计值进行修正,最终分别用依赖性指标和影响增益指标评价相互依赖性造成的影响;采用专家调查法和三角模糊数估计模型的参数值,构建了重大自然灾害中重要基础设施的相互依赖性模型。将模型应用于中国2008年南方冰冻雨雪灾害中重要基础设施的依赖性研究中,比较得到受影响最大的设施系统和依赖性最大的设施系统,为防灾减灾和有侧重地进行重要基础设施的保护和完善提供了依据。     

小城镇基础设施防灾减灾决策支持系统的研究与开发

利用信息技术研究灾害问题成为研究热点之一 ,但在小城镇防灾减灾方面仍缺少应有的关注和重视。笔者将地理信息系统 (GIS)和决策支持系统 (DSS)集成应用于开发“基于GIS的小城镇基础设施防灾减灾决策支持系统” ,简要介绍了该系统研制目标和原则、系统结构框架及各子系统的功能 ,解决了系统实现过程中的一系列关键技术 :快速、高效构建小城镇基础空间数据库及三维可视化、应急预案及历史灾情库的电子化及各类灾害分析模拟的专业模型等。实践证明 ,基于基础设施、灾害源、防护保卫目标、应急救援力量的可视化与数字化 ,该系统能够实现对其进行科学管理、对各单一灾种的模拟分析以及应急决策支持 ,有效提高小城镇政府的应急指挥决策水平 ,增强其灾害应急反应能力。     

STAMP-based analysis on the railway accident and accident spreading: Taking the China–Jiaoji railway accident for example

Each hazard analysis technique is based on a model of accident causation. Most accident models regard accidents as resulting from a chain or sequence of events, such models are fit for accidents caused by failures of physical components and for relatively simple systems, but suffer from serious deficiencies when they are applied to software-intensive, complex engineering systems. Recently, a new accident model called System-Theoretic Accident Models and Process (STAMP) for system safety has been proposed, it is based on control theory and enforces constraints on hazards and thereby prevent accidents. In this paper, taking the China–Jiaoji railway accident happened on April 28, 2008 as an example, the STAMP approach has been used to analyze the railway accident and some improvement measures have been proposed. As the occurrence of one accident can cause many other accidents happen, based on the STAMP-based analysis, the accident spreading processes have also been discussed and modeled, which will be helpful to analyze accidents spreading in a broad sense and establish effective emergent measures for accident response management.