缺陷评估（共7篇）
缺陷评估 篇1
在众多软件质量指标中, 软件缺陷是最为直观和最为重要的指标。因此, 通过对软件缺陷的评估来进行软件质量控制是一种很好的方法。本文将软件缺陷作为软件质量的评估指标, 引入软件项目风险管理手段, 以影响软件缺陷的风险因素为切入点, 全面综合软件开发组织和技术方面的因素, 将软件开发过程中的各种风险因素纳入软件缺陷评估体系。
软件质量可以通过一系列度量因素来描述。对软件质量, 我们大致可以总结出5个关键度量维度, 即客户满意度、产品价值、关键属性、缺陷率和开发过程质量。高质量的软件, 应具备外部属性和内部属性, 其中外部属性包括产品的正确性和精确性、可用性、运行效率、可靠性、健壮性和适应性;内部属性包括可维护性、易扩展性、平台灵活性、可复用性、易测试性、代码可读性和整体理解性。软件质量重点强调软件需求、具体标准和隐含需求。
目前, 人们对软件质量保证体系的研究已比较成熟。世界上关于软件质量保证体系存在CMM/PSP/TSP、ISO 9000系列和ISO/IEC 15504 (SPICE) 三个流派, 其中, 以美国国防部支持的CMM/PSP/TSP流派研究得最为深入, 使用得最为广泛。
在软件缺陷分析和预测研究方面, 人们进行了大量的研究, 开发出一些软件缺陷预测模型。这些模型大致分为两类:一类是在软件开发的测试阶段, 根据历史数据预测软件缺陷;另一类是在软件开发之前, 通过对以往项目的缺陷数据进行分析, 预测在软件开发中会出现的缺陷数, 这些模型大多可以用于软件开发过程中的质量控制。
软件缺陷风险识别框架
软件生命周期是软件项目开发的重要阶段划分, 风险管理的实践通常都是与其结合进行的。本文按软件项目生命周期进行分阶段风险因素识别, 通过文献总结和软件项目从业人员的经验总结获取有价值的风险因素。
为了更好地了解基于软件项目风险分类的风险因素识别方法, 下面来看看软件开发项目风险结构图 (如图1所示) 。该分类从三个方面分析:软件项目生命周期过程、项目内部环境和项目外部环境。事实上, 在软件项目进展的过程中, 项目的内外部环境中的风险因素始终威胁着项目, 这些内外部因素随着软件项目的进展在不断演化, 不断影响着项目的产出结果。软件项目的管理技术将项目团队置于项目环境之中, 正是项目的环境、项目的管理技术和项目团队影响着整个项目的进展。项目的环境就是项目特性, 它包含了项目的本身需求因素、项目的内外部因素等;项目管理包含了项目的管理思想和管理技术;项目团队包括了项目的技术人员和项目的管理人员。
项目特性、项目管理和项目团队三者之间, 其实是互相影响的关系。当然, 项目管理是其他两者的重要纽带, 是三者关系的重要推力。紧密结合的三者又在项目的进展中不断改变各自的影响力, 互相均衡自己的影响力来推动项目的进展。
在一个软件项目当中, 项目管理人员和项目技术人员是可以在建设阶段中熟知一部分风险的, 只是从项目组织上无法通过沟通合作对风险形成一致的认识以实现共同抵御风险;在项目建设过程中, 持续的风险评估对于风险管理有着重要意义, 这就要求风险评估应当跟随项目进展, 应当经历项目建设的每一个阶段, 并对项目建设过程中变化的环境因素进行持续的风险评估;为了更有效地进行持续的风险评估, 就需要一个结构化的风险评估方法, 而且应将风险评估工作放置在一个开放的环境之中;最后, 在项目团队中要形成一种认识, 为了取得项目建设的成功并非需要控制所有的风险。
软件缺陷风险评估模型
项目管理者依靠有效的项目管理方法, 组织项目团队在相应的项目环境下去解决一定的项目需求, 而项目环境和项目需求是这个项目最典型的特性。在整个项目阶段进展过程中, 项目团队、项目管理和项目特性始终影响各阶段的递进, 就好像一条纽带把它们紧紧联系起来。
软件缺陷的评估, 可以放在需求阶段、设计编码阶段和测试阶段进行, 软件开发在不同阶段都会有项目团队的参与, 项目团队的工作能力和效率将直接影响着各个阶段的项目产出。
风险模型构造。软件缺陷的风险识别, 是按照软件生命周期的阶段分类进行的, 若将各阶段的风险因素置于同一个网络模型中, 那么, 这个模型无论它的复杂度还是数据存储空间都会制约着风险模型的评估效率。因此, 将风险模型按照软件生命周期各阶段进行分类, 每类之间按照阶段递进方式进行参数传递, 这种分阶段评估模型可以提高风险评估的效率。
需求阶段产生的需求错误和需求变更, 经过需求检测和新需求匹配性审核进入下一个阶段;设计编码阶段接受检测后的需求错误、需求分析文档和新需求匹配性审核, 输出编码错误和设计文档进入测试阶段;测试阶段接受设计编码阶段的输出和用户方试用的效果共同影响项目的缺陷率。项目团队工作能力的评估是贯穿三个阶段进行的, 它的输出进度压力、管理者工作能力和技术人员工作能力, 这些都作为三个阶段的评估输入。从图2可以看到, 各阶段风险模型的输入和输出、模型之间的联系因素等。分阶段模型一旦建立, 就可以在软件开发过程中的关键时刻设立预测点, 从而对整个开发过程进行有效的管理。
团队工作能力评估。团队工作能力评估主要根据管理者和技术人员之间的沟通以及项目管理的计划和分工水平来进行, 具体来说就是项目客户代表的工作能力、项目经理的资质、项目成员的技术水准、员工之间的沟通机制、项目管理人员的计划分工能力和项目团队的人才管理能力。
图3描述团队工作能力的风险模型。图中给出了设计阶段的设计质量目标的影响图, 包括设计质量受到阶段进度、开发人员工作能力、采用的技术、管理者工作能力, 并且软件开发其他阶段质量目标都有类似的影响结构图, 并进一步细化项目管理人员工作能力的评估、项目技术人员工作能力的评估和整个项目进度的评估。
软件缺陷评估工具
评估工具的应用, 能够让项目经理了解到项目目前的管理水平和风险威胁, 并根据提前的评估通过有效的管理控制措施来提高项目的成功率, 在项目和项目管理者之间架立桥梁。评估工具的核心就是图4中的四个风险模型, 四个风险模型分别描述了项目不同阶段风险因素之间的影响关系。
评估工具总体结构。项目经理可以通过评估工具的风险简要表, 向评估系统提供项目的目前基本信息, 经过项目团队工作能力的评估之后, 可以分别进入不同阶段的风险评估。当然, 不同的阶段评估将需要管理者提供不同的当前项目基本信息。
评估工具目前可以提供三类评估:一类是全程预测, 即软件开发需求分析前期, 对开发质量的整体评估, 按照图4中首先进行团队工作能力的评估, 接着进行需求阶段的评估, 然后是设计编码阶段评估, 最后是测试阶段评估, 整个评估路线就是 (1) (4) (5) ;第二类是需求后阶段评估, 即需求分析阶段之后的设计编码和测试阶段评估, 在这一类评估之前, 必须要了解项目在需求阶段的产出, 包括需求阶段引入的缺陷和需求变更的评估, 按照图4中首先进行团队工作能力的评估, 接着进入设计编码阶段的评估, 最后进行测试阶段评估, 整个评估路线就是 (2) (5) ;第三类是测试阶段评估, 在这类评估之前, 必须要了解项目在需求阶段和设计编码阶段的产出, 包括需求分析质量、设计文档质量和编码阶段引入的缺陷的评估, 按照图4中首先进行团队工作能力的评估, 接着直接进入测试阶段评估, 整个评估路线就是图中的 (3) 号路线。
数据流图。评估流程说明了评估工具应用的场合, 而评估工具的数据流图可以进一步解释评估工具的输入和输出, 为具体应用提供更明确的数据操作。
在评估工具的数据流图中, 项目经理首先需要选择软件开发的评估阶段, 接着进入评估工具的输入状态, 完成相应的风险因素的评估, 进入评估工具的整个评估路线, 最后得到软件缺陷的风险状态和其他风险的状态值, 这些状态信息可以作为项目经理进行风险管理的可靠依据。
软件缺陷数目是软件可靠性的重要度量指标, 而软件可靠性是衡量软件质量的最重要因素。如何为进行项目管理提高重要的风险信息, 对软件缺陷进行合理、正确的评估, 已经成为项目管理的首要任务。这样, 软件项目的风险管理成为软件项目管理的重要工作, 能否很好地解决这些问题将直接影响到软件项目风险管理的有效性, 同时也影响到软件开发的质量和软件项目的完成。
参考文献
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缺陷评估 篇2
关键词：出生缺陷,缺陷发生率,围生儿,优生筛查
出生缺陷严重影响出生人口质量, 给社会和家庭带来沉重负担, 不利于社会和谐发展和民族振兴。加强预防和干预是降低出生缺陷的有效措施。2008年我市被省计生委确定为出生缺陷一级预防项目单位, 为预防和减少我市出生缺陷提供了政策和技术支持。两年来, 在上级的科学指导下, 我们经过辛勤努力, 较好的完成了这项任务, 取得了一定成绩。
现将我们的前期工作进行总结, 为今后降低我市出生缺陷率提供依据和借鉴。
1 资料与方法
1.1 一般资料
2007年6月至2008年5月31日在我市两家医院、计生站分娩的孕28周至出生7d的围生儿, 包括活产、死产、死胎作为干预前的调查对象, 2010年4月至2011年3月出生的围生儿 (包括引产人数) 作为干预后的调查对象。预防人群选2008年6月至今到我站优生咨询、健康体检、检测的拟怀孕的育龄夫妇。
1.2 方法
由已接受过出生缺陷检测、技术培训的专业人员组成。严格按国家统一的《出生缺陷儿登记表》, 《围生儿季报表》进行登记, 将缺陷儿情况, 出生缺陷诊断, 早孕期情况进行分类、统计和分析。引入出生缺陷的一级预防措施和技术, 以孕前-围孕期保健为重点, 对正在怀孕的育龄夫妇进行遗传风险、患病用药、致畸因素、致癌物、有害物接触等不良行为和营养状况等的进行风险评估, 实验室筛查, 婚前体检, 进行预防出生缺陷理念等的群体教育和个体指导, 免费发放叶酸、碘营养素等, 发现胎儿异常情况早期及时给予诊断, 密切观察, 适时引产处理。
2 工作开展情况
2.1 2008年6月至今, 举办培训班69期, 参加培训6598人, 婚前医学检查6598例, 发现男女生殖器官异常者81例;
生殖器炎症310例;发现全身性疾病如高血压、脂肪肝等123例;精神分裂症2例;优生筛查中发现乙肝表面抗原阳性109例, 弓形虫感染3例, 对发现异常者提出不能结婚、暂不宜结婚、不宜怀孕、治疗后怀孕、可以怀孕等的结论。对把握不准确者建议到上级医疗或计生部门复查。编写了婚前培训教材和出生缺陷一级预防知识宣传册, 免费发放。为培训对象免费发放6个月叶酸营养素, 共发放叶酸2850人份。并充分利用广播电视、报刊杂志、办专栏、讲座, 下乡放电影等形式宣传, 印制宣传资料10万余份。这些工作的开展对优生优育、预防出生缺陷起到了很好的作用。
2.2 对围生妇、孕产妇的调查
干预前:2007年6月至2008年5月义马市两个涉农办事处和2个城区办事处在义煤总医院、义马市医院、义马市计生站分娩的506例孕产妇进行了统计, 其中有15例为不良孕产, 见表1。
在506例调查对象中, 农村243例, 城区263例。先天畸形中神经管畸形6例, 居首位, 拇指畸形1例。6例神经管畸形中2例早期服过叶酸, 孕前未服, 2例做过TORCH筛查, 2例行染色体检查, 正常, 1例接触过有害物质, 6例均无家族史。死胎7例;连续发生过二次死胎2例。7例出生缺陷儿现存活2例, 1例脑瘫, 出生前有脐绕颈, 产时无窒息, 但孕母患有妊高症。统计显示义马市出生缺陷中神经管畸形发生率最高, 占畸形总数的40%。为此, 2009年后, 我们采取了为拟孕妇女严格按要求规范口服叶酸的预防措施来干预神经管畸形的发生。
2.3 干预后
对我市2010年4月至2011年3月在义煤总医院、义马市医院、义马市计生站分娩的1200例孕产妇进行了统计, 其中有18例为不良孕产 (包括引产) 见表2。
在18例中, 农村12例城区6例, 畸形中以足内翻、脊柱裂、肢体畸形为多, 神经管畸形为22%.
3 结论
干预前后发生率经χ2检验, χ23.85, P<0.05。差别有显著性, 干预前神经管畸形占40%, 干预后下降了18%, 但经χ2检验, χ2=3.04, P>0.05, 无显著性差异。结果显示我们的预防干预措施取得了一定成绩, 使义马市的出生缺陷发生率有了一定程度的下降。
4 讨论
我国是世界上出生缺陷的高发国家之一, 出生缺陷儿童高达80万～120万, 占全年出生人口数的4%～6%[1], 在已出生的缺陷儿中20%～30%可以早期诊断和治疗, 30%～40%在出生后死亡, 40%将终生残疾[2]。死产和新生儿致死病因始终以畸形为首位[3]。而70%出生缺陷是可以预防和控制的[4]。因此, 做好出生缺陷预防干预意义重大。
干预前我市出生缺陷发生率为2.96%, 干预后我市出生缺陷发生率2.28%, 有一定程度的下降。出生缺陷以神经管畸形、先天性心脏病, 脊柱裂、肢体畸形、脑积水为多见, 于省内外报道相近[5,6]。我们两次统计出生缺陷均是通过肉眼和B超检查得出的结果, 对不同原因的死胎、先心、内脏发育异常、染色体异常等畸形, 受基层检查技术及设备的限制, 不能详细明确诊断。另外, 我们统计的是义马市医院, 义煤总医院、义马市计生站三个主要接生单位的资料, 对矿区医院出生及流动人口出生未作统计, 所以实际出生缺陷发生率要远高于此。
神经管畸形发生与环境和遗传有关。通过孕前期和孕早期补充叶酸, 可降低其发生率[7]。可是前几年婚检人数大幅降低, 宣传力度不足, 人们预防保健意识淡薄, 削弱了出生缺陷一级预防工作的监测力度, 也是导致上述畸形发生率高的原因之一。随着婚检政策的落实, 参加婚检人数增加, 神经管畸形发生率有所下降。产母年龄>35岁时, 出生缺陷发生率明显高于其他年龄组, 是发生出生缺陷的高危因素[8]。现今, 婚育年龄的推迟增大了出生缺陷的风险。我们对高龄孕妇加强了监护, 发挥产前筛查与产前诊断的二级预防功能, 控制了缺陷儿孕育, 减少了缺陷儿出生。出生缺陷乡镇高于城镇, 农村应是预防和干预出生缺陷的重点[9]。孕期感染为最重要致畸因素, 我国报道约有40%孕妇和近10%新生儿受到宫内感染的危害[9]。TORCH宫内感染可导致自然流产, 死胎, 死产, 存活婴儿、胎儿可出现各种发育缺陷和功能障碍[10,11]。如何避免、预防感染, 及时查出感染, 及时治疗, 彻底治疗尤其重要, 我们开展了TORCH筛查, 做了大量工作, 避免和减少了出生缺陷的发生。
缺陷评估 篇3
1 几种常用管道剩余强度评估方法
20世纪60年代末70年代初,美国Battelle研究所根据断裂力学理论分析和爆破实验结果提出了半理论半经验计算公式NG-18,后由美国煤气协会(AGA)作为标准颁布,这是最早用来计算管道极限内压载荷的公式,具体计算公式如式(1):
式中PC—腐蚀管道的极限内压载荷,MPa;
σf—管道材料的流变应力强度,MPa;
t—管道厚度,mm;
D—管道外径,mm;
A—腐蚀长度为基准的腐蚀面积,mm2;
A0—以腐蚀长度为基准的原始壁厚面积,mm2;
Mf—Folias膨胀系数。
20世纪90年代初,Kiefner在NG-18公式的基础上对其进行了修正,美国机械工程师协会(ASME)以此修正公式为基础颁布了腐蚀管道的安全评估规范ASME B31G[2],这是最早、也是目前使用最为广泛的腐蚀管道评估规范。
当L>姨20Dt时:
式中σy—管道材料的屈服强度,MPa;
d—腐蚀缺陷深度,mm;
L—腐蚀缺陷长度,mm。
其他符号含义见式(1)。
O’Grady等针对ASME B31G规范的保守性,对流变应力、Folias膨胀系数和腐蚀面积作出了相应修正,提高了公式计算的精度,称之为改进的ASME B31G方法,改进的ASME B31G方法中腐蚀管道极限内压载荷计算公式见式(4):
式中符号含义同式(1)～(3)。
21世纪初,挪威船级社(DNV)联合英国天然气公司(BG)基于全尺寸实验和有限元分析,并考虑弯曲载荷和轴向力对腐蚀管道极限内压载荷的影响,建立了全新的腐蚀管道安全评价体系,形成了DNV RP-F101规范[3]。
式中σu—管道材料的极限抗拉强度,MPa;
其他符号含义见式(1)～(3)。
2 各种评估方法适用性评价
以上几种油气管道剩余强度计算方法都是通过对腐蚀管道破坏理论以及试验研究后由行业权威机构颁布的标准/规范,是目前最具代表性的腐蚀缺陷管道安全评价的标准[4,5,6]。但是每种评估标准都具有一定的局限性和优缺点,对输气管道内腐蚀缺陷剩余强度评估的适用性有待研究。
为进一步分析几种标准/规范在评估天然气管道剩余强度时的适用性情况,以某天然气公司的输气管道为研究背景,对各种标准/规范在评估输气管道腐蚀缺陷时的适用性情况进行评价与讨论。天然气管道直径为168.3mm,壁厚为9.5mm,管道钢材为API 5L X52,各标准/规范的管道极限内压载荷计算结果如图1所示。
从图1计算结果可以看出,对于目前这4种常用的体积型缺陷评估标准,在评估输气管道极限内压载荷时,DNV RP-F101、NG-18、改进的ASME B31G、ASME B31G的保守性依次增加。考虑输气管道极限内压载荷计算结果的保守性情况,选用DNV RP-F101《Recommended practice for corroded pipelines》标准对输气管道剩余强度进行评估校核。
3 输气管道剩余强度计算程序
由于参照DNV RP-F101标准在计算输气管道剩余强度时需涉及到大量的参数和复杂的计算公式,计算过程中不仅要求对DNV RP-F101标准有熟悉的了解和掌握,还要进行大量繁琐的判断与计算,任何一步计算的失误都会给评估结果造成严重的影响,因此以DNV RP-F101标准为依托,Visual Basic 6.0为平台,编制了输气管道内腐蚀缺陷剩余强度计算程序(图2)。
该计算程序提供了分项安全系数法和许用应力法,可分别采取这2种方法对输气管道的剩余强度进行计算评估。该程序最终得到的结果信息为:对于分项安全系数法,在保证一定安全等级的情况下可以得出评估腐蚀管段的最大许用压力值;对于许用应力法,也可以得到该腐蚀管段的最大许用压力值。使用者可以根据需要自由选择以上2种计算方法对输气管道单一腐蚀缺陷和交互腐蚀缺陷管段的许用压力值进行计算,进而对天然气管道的安全性进行评定。
4 计算程序的应用与分析
为了分析所编制的程序———《输气管道内腐蚀缺陷剩余强度计算程序》在计算输气管道剩余强度时的实用性与有效性,举一个工程实例,便于分析比较缺陷各参数(主要是腐蚀缺陷深度、缺陷长度)对输气管道剩余强度的影响。利用这些计算结果作出了缺陷程度与管道许用压力值的关系曲线,分别如图3和图4所示,其中L表示腐蚀缺陷长度,d表示腐蚀缺陷深度,t表示管道厚度。
从图3可知:(1)对于腐蚀缺陷长度等于10倍缺陷深度(L=10d)的输气管道来说,管道许用压力值随腐蚀缺陷程度加深总体变化规律是先平缓后急速下降;(2)当腐蚀缺陷深度很小(腐蚀缺陷深度小于管道壁厚的40%)时,计算得到的管道许用压力值随着腐蚀缺陷程度加深而缓缓减小,但是减小的趋势并不明显;(3)当缺陷深度超过管道壁厚的40%时,输气管道许用压力值随着缺陷程度加深而迅速降低,而且管径越小、壁厚越大的输气管道,下降的斜率就会越大。
从图4可知:(1)对于腐蚀缺陷长度等于100倍缺陷深度(L=100d)的输气管道来说,只要管道有内腐蚀缺陷存在,随着腐蚀缺陷程度加深,管道许用压力值变化比较大,而且下降的也相当快;(2)当输气管道的管径越小、壁厚越大时,许用压力值下降的斜率也会越大;(3)对于输气管道中存在的长腐蚀缺陷(如腐蚀缺陷长度达到缺陷深度的100倍时)要引起足够的重视,因为长腐蚀缺陷的输气管道许用压力值下降很快,具体的数值可以采用编制的计算程序进行相应的计算评估。
5 结论
(1)对比研究了各种常用油气管道缺陷剩余强度计算标准/规范对于输气管道内腐蚀缺陷评估的适用性问题,发现DNV RP-F101、NG-18、改进的ASME B31G、ASME B31G的保守性依次增加,所以采用挪威船级社颁布的NDV RP-F101《Recommended practice for corroded pipelines》标准对输气管道剩余强度进行评估。
(2)基于NDV RP-F101标准中的剩余强度计算方法,分析归纳评估步骤,并以DNV RP-F101标准为依托,Visual Basic 6.0为平台,编制了《输气管道内腐蚀缺陷剩余强度计算程序》。
(3)工程实例证明运用所编程序可以有效地对输气管道内腐蚀缺陷剩余强度进行评估,而且此程序操作简单,界面友好。
参考文献
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缺陷评估 篇4
接地网实际运行状态是地网性能诊断与评估的基础与核心。由于我国的接地网主要采用扁钢材料,长期运行容易发生腐蚀,而且近年来因接地网腐蚀严重而需改造的变电站越来越多,使得变电站接地网评估和改造的指导技术——接地网腐蚀缺陷诊断与性能评估技术的重要性凸现出来。
为了解决这个问题,从2000年开始,国内高校在这方面做了较多的理论研究,力图通过检测手段实现接地网扁铁运行状态诊断。文献[1]和[2]采用电磁场方法、文献[3,4,5,6,7,8,9,10]采用电路原理结合几种常见优化计算方法来解决接地网测试和支路导体腐蚀故障诊断问题。其中,文献[7,8,9,10]是本课题在研发过程中的研究成果。
本文根据课题研发中各种优化算法的研究成果结合现场实测,考虑了检测中的各个关键环节,得出了适合于现场检测和诊断的优化算法及整套系统。
1 诊断优化算法
1.1 接地网腐蚀缺陷诊断模型
接地网由金属导体焊接而成,在工频或直流电流的作用下,可以忽略其电感和电容的影响,等效为纯电阻线性网络,因而可以将接地网腐蚀缺陷诊断这一工程物理问题转化为电网络的参数辨识问题进行分析和研究。
将可以量测的接地引下线节点定义为可及节点,考虑到节点到电源间的引线电阻可能造成的影响,一般选择电流源作为激励源,图1为接地网腐蚀缺陷诊断测量示意图。接地网腐蚀诊断的基本方法就是通过接地网在一些直流电流激励条件下的可及节点之间的电压测量值,根据接地网的拓扑结构应用适当的计算方法,求出接地网各条导体的实际电阻值。研究结果表明,支路电阻的增大可以反映其被腐蚀情况,因此可以根据实际值与设计值的比值大小来判断导体腐蚀或断裂情况,即诊断出了接地网各条支路的实际电阻值,也就得到了反映接地网腐蚀情况的诊断结果。
根据电路理论,电路元件参数的变化会引起电路响应参数的变化,当元件参数的变化量很小的时候,可以把电路响应参数的变化量近似表示成元件参数的变化量及响应参数对各个元件参数灵敏度的线性关系。
腐蚀接地网中,各条支路的电阻为R'i(i=1,2,…,b),测量端口电压的测量值为V'mn,对应的没有被腐蚀的原始接地网的电阻为Ri,仿真计算得到的测量电压为Vmn。那么腐蚀前后测量电压的变化量为ΔVmn=V'mn-Vmn,V'mn对各条支路电阻的灵敏度为,电压变化量ΔVmn和电阻变化量ΔRi=R'i-Ri之间可以表示成如下的形式:
按照同样的方法,在一次激励时,测量多个端口的电压,并多次更换激励端口的位置。例如更换L次激励,第j次激励的测量端口为m1n1,m2n2,…,mαjnαj,如此可以得到线性的诊断模型:
当测量数据足够多时,方程组(2)是一个超定的线性方程组,写成矩阵形式为:
ΔR是方程组(3)的最小二乘解:min‖SΔR-ΔV‖2,解的表达式如下:
然而当接地网结构中存在不可测支路(模糊支路)时,灵敏度矩阵S列向量线性相关,那么最小二乘解式(4)中方阵STS奇异,逆(STS)-1不存在,此时求解式(3)是比较困难的。
1.2 可测性分析
图2为一个变电站接地网的拓扑结构图,图2(a)中黑色实心圆点为可及节点,空心的为不可及节点。由于无法在不可及节点上施加电源激励或者测量其电压,所以造成网络中可能存在不可测支路。对于不可测支路,无论何种诊断算法都无法得到确切的结果。一般来说,在求解参数辨识问题之前,必须进行可测性分析,找出不可测支路和模糊组。在每一个模糊组中选取一个元件作为基变量,剩下所有非基变量对应的灵敏度矩阵是满秩的,这样就可以利用式(4)进行计算。
本文在文献[11]的基础上进行了改进,采用灵敏度矩阵列向量的相关性分析方法,实现了一定测量方案下的测量可测性分析。对由一定测量方案下得到的灵敏度矩阵S进行Gauss-Jordan消去,转换为行最简阶梯型矩阵形式,然后得到S的有理型零空间Z,即S的有理型基础解系Z:
这样Z的列数就是模糊组数,Z每一列对应一个模糊组,非零元对应的支路电阻即为该模糊组中的不可测支路。在测量方案完备时,对图2(a)进行可测性分析,得到图2(b)的结果,其中每一个虚线框内的支路构成一个模糊组,用粗线电阻表示,可以看出这个网络结构中存在3个模糊组,16条不可测支路。采用分层约简的网络拓扑分析方法也可以得到同样的结论。
1.3 不可测支路参考解的增广线性模型
对于不可测支路,本文根据接地网导体的腐蚀特性,在1.1节线性模型基础上提出了增广线性模型,给出符合腐蚀情况的参考解,这对于实际诊断工作具有指导意义。
土壤电阻率、pH值、含水量和含盐量是导致接地网导体腐蚀的主要因素[12]。埋在土壤中的接地网导体,其表面的不同部位因接触土壤介质的理化性质的不同而形成了不同的电极电位,通过土壤介质构成回路,形成腐蚀电池。所以接地导体的腐蚀主要表现为局部腐蚀。土壤性质相近的区域,接地导体的腐蚀程度也相近。从变电站以往实际开挖的情况看,腐蚀状况也非常符合这个结论。
按照这个结论,我们可以得知连接在同一个节点上的几条支路应该具有相近的腐蚀程度,即电阻增大的倍数相近。对于节点k,连接有bk条支路,其中不可测支路有bka(bka>0)条,那么反映这些支路电阻增大倍数相近程度的指标——标准差为:
我们希望该节点k的标准差sk尽量小,为了方便计算,保持与式(3)相同的形式,把式(6)转化为线性方程组的最小二乘模型:
式(7)是由bka个线性方程组成的方程组,第i个方程反映了Rki腐蚀倍数与平均腐蚀倍数的差:
这个方程中ΔRki的系数可以看作是ski对Rki的灵敏度:
其他支路ΔRkj(j=1,2…bka|j≠i)的系数同样可以看作是Ski对Rkj(j≠i)的灵敏度:
按照同样的方法,对所有连接有不可测支路的节点均列出与式(7)类似的方程组,共同组成反映腐蚀特性的线性方程组:
式(11)和式(3)共同构成了考虑腐蚀特性的增广线性模型:
1.4 接地网参数评估算法步骤
接地网腐蚀缺陷诊断模型方程组(3)SΔR=ΔV中,灵敏度矩阵S的初次形成是由原始设计标称值求出的。但是当ΔR较大时,ΔR和ΔV不再是线性关系,所以第一次利用最小二乘方法求解得到的ΔR仅仅是一个近似解。为了求出R的真实故障值,必须进行迭代计算,整个算法流程如下:
(1)按照测量方案对接地网进行测量,得到测量数据。
(2)采用1.2节介绍的方法,对接地网进行可测性分析,找出不可测支路和模糊组。
(3)迭代开始时,令(i=1,2,…,b),计算在各个激励作用下,各个测量端口的电压对各条支路电阻的灵敏度,建立灵敏度矩阵S。通过电路仿真计算可以得到网络在非故障状态时各个测量端口的电压,与故障状态时的测量电压的变化量为ΔVmn=V'mn-Vmn,由此可以得到电压变化量ΔV。
(4)使用线性最小二乘优化方法解超定方程组,得。若,转(5),否则,令,利用更新过的重新计算,并对灵敏度矩阵S及电压变化量ΔV进行更新,转(4)。
(5)故障网各条支路电阻值为,所有可测支路均被诊断完成。
(6)把所有可测支路作为已知量,所有不可测支路为未知量,采用1.3节提出的增广线性模型式(12),重新应用类似于步骤(4)的迭代计算,得到不可测支路最符合腐蚀特性的参考解。
(7)综合整个接地网支路的腐蚀状态,仿真计算跨步电压、接触电势和地网电位分布,对接地网进行评估。
其中,步骤(4)迭代公式中的λ<1为步长因子,λ越大迭代速度越快,稳定性越差,容易使迭代发散,但是过小的λ使迭代速度慢,诊断时间长。本文采用文献[13]介绍的基于沃尔夫(Wolfe)准则的不精确线性搜索策略,计算每步迭代中的步长因子λ,同时兼顾稳定性和收敛速度。
2 接地网缺陷诊断关键技术
2.1 接地网结构的图形输入技术
在进行接地网腐蚀缺陷诊断之前,要先将网络拓扑结构输入到电脑中,有数值输入和图形输入两种方式。数值输入可以采用电路中的关联矩阵输入方式,也可以采用指定支路首末节点输入方式,这类方式便于进行诊断计算,但是很不直观。
2.2 测试方案优化选取
在诊断算法模型中,测量方案决定了方程组的表达形式,而且会影响灵敏度矩阵的性态,灵敏度矩阵的条件数越大,线性超定诊断方程组解的稳定性就越差;由1.2节的可测性分析方法可知,支路的可测性取决于测量方案是否完备,完备的测量方案,应该能够充分利用所有能够得到的信息,使得在理想状况下所有的可测支路都能够被正确诊断;为了现场测量方便,一般情况下我们希望电流源激励的端口尽可能少移动,因为换线是整个测量过程中最费时间、最麻烦的工作,而且在线很长的情况下,频繁换线容易使激励线和测量线缠绕在一起,给现场测量工作带来很大的麻烦。
所以测量方案的选择非常重要,要综合考虑灵敏度矩阵的条件数、测量方案的完备性和现场测量的工作量。对于小型变电站,由于接线距离不会太远,所以主要考虑灵敏度因素的影响;对于大型变电站,本文采用分区测量方法,一般将变电站按不同的电压等级进行分区,把每一个分区看作一个独立的小型变电站进行测量。
2.3 大型接地网的分区诊断算法
对于一个支路较多,节点较多的大型接地网,如果仍然采用全参数辨识的方法,则因为方程数多,可能导致运算时间达到无法接受的地步,诊断的时间随着接地网规模的增大呈现非线性增长,因此有必要采取有效措施降低诊断未知量的规模。
为了降低诊断模型的规模,引入网络撕裂的思想,将大型变电站按照电压等级区域进行划分,撕裂成几个较小的子网络,如图3所示。我们将一个较大规模的子网分成以下两类子网络和自由支路的集合。
(1) A类子网:保持原来网络结构、参数均不变。
(2) B类子网:将原网络等效为一个新的简单的网络,该子网络节点除与其他子网相连的外节点外,内部节点全部消去,将全部支路等效为外节点两两节点之间的支路。
(3)自由支路:两个端点全部是撕裂节点的支路。
将较大规模的子网划分成几个子网络和几条自由支路的集合,对新的网络进行全参数故障诊断,由于B类网络消去了内部所有的节点,支路也全部等效为外节点两两节点之间的支路,大大减少了节点数目和支路数目。
在子网络等效算法中,设需要等效的子网的节点导纳矩阵为Y,节点电压向量为V,节点电流注入向量为I,则该子网络节点电压方程为:YV=I。由于被等效子网内部不含电流源,所有电流注入均为通过外节点由其他子网络注入。在此情况下,我们对子网的节点编号重排,将n个外节点排在前面,它们的电流注入向量为I1,对应的电压向量为V1,则节点电压方程可以表示为:
从而有:
因此,该子网的等效网络的节点不定导纳矩阵为:
在实际诊断中,工作人员只需指定撕裂节点,诊断软件系统将实现自动撕裂和子网络等效算法。
2.4 缺陷诊断系统的数据采集问题
为了提高测量效率,本系统采用单次直流大电流激励,同时自动采集8路电压信号作为测试信号。为了提高测试精度,本系统采用短时电压信号循环测试的方法,如果某电压信号多次测试数据的二范数比较小,而且电压信号有一定的幅值,则用其平均值作为该次激励下的一个电压测试数据,否则系统将报警,指出该次激励下的某电压信号可能存在粗大误差现象,便于进行线路检查。
当然,为了取得足够高的电压信号,可以使用两个以上的电源同时进行激励,称之为叠加激励,叠加激励的激励位置可以在提高测试信号强度的前提下任意设置。叠加激励会显著提高地网电压信号的强度,从而提高了接地网支路的诊断结果。
另外,为了减小测量的系统误差和观测误差,每次测量均采用不同电流的正、负电源交替激励,然后对测量电压进行线性拟合,可以大大提高测量精度。
3 现场检测诊断系统及实现
根据接地网腐蚀缺陷诊断评估的基本思想,实用的诊断系统由两部分构成:数据测量硬件装置和诊断评估软件,如图4所示。
3.1 硬件部分
硬件部分包括电源装置、滤波装置、自动采集装置、后台PC机,其中电源装置、滤波装置和自动采集装置统称为地网缺陷测试仪。
(1)电源装置:将220 V工频交流电源手动可转换为-100 A～+100 A的直流信号,电源功率为1 000 W。
(2)滤波装置:对电源装置出来的直流信号进行LC滤波。
(3)自动采集装置:在直流激励加载时,自动循环采集现场接地网的8路电压信号和激励电流信号,然后进行直线拟和后将拟和信号通过传口线传输给上位机软件系统。
(4)后台PC机:运行后台管理和分析软件
3.2 软件部分
软件部分包括采集装置的运行软件和上位机输入、分析、管理软件。
(1)自动数据采集装置运行软件:单片机汇编系统软件实时循环采集电压信号和大电流电流信号,保证了测试数据的精确性。当数据采集时,实时将采集得到的数据与上次采集数据进行比较、计算、拟和处理,待数据稳定后将拟和数据传送给上位机软件系统。
(2)上位机输入、分析、管理软件:上位机输入是指开发出专用CAD软件进行接地网的图形输入。上位机还通过MATLAB分析算法软件完成测试方案的生成、可测性分析,以及测试数据的输出、接地网支路诊断评估等任务。
4 结语
本文提出的接地网缺陷诊断评估系统,使用CAD输入方法进行初始接地网图形的录入,具有简单、快捷的特点。基于测试可测性,网络拓扑分析的接地网腐蚀故障诊断评估方法科学性强,适用于进行各种电压等级下的变电站接地网状态评估。
摘要：介绍一种自主研发的实用接地网腐蚀缺陷诊断评估系统,其硬件采集分析系统实现了自动采集、粗大误差报警及8路测试信号半双工传输等功能;软件诊断与评估系统的核心为诊断评估算法,实现了地网图形输入、可测性分析、测试方案优化选择、撕裂分块诊断和地网参数评估等功能。
缺陷评估 篇5
1 对象与方法
1.1 研究对象
调查人群选2006年3月至2009年2月的以出生人群, 预防人群选2006年2月至2009年1月来内蒙乌海市乌达区计生服务站孕前风险评估及咨询、优生检测1965例20~35岁计划怀孕的妇女。
1.2 方法
引入出生缺陷的一级预防措施和技术, 设农村对象为对照组, 城区对象为干预组。以孕产期保健为重点, 对正在计划怀孕的育龄夫妇进行孕前风险评估即患病用药情况、遗传疾病、致畸物接触、营养状况、生活方式等多方面的风险评估、实验室检查及进行健康行为、健康饮食、健康父母、健康环境、健康婴儿的预防出生缺陷理念等群体教育和个体干预指导。
1.3 统计学分析
用χ2检验进行数据处理。
2 结果
干预组与对照组的一般情况评估, 干预组与对照组的一般情况评估可见, 城乡之间预防对象的文化程度及精神心理负担差异有非常显着性 (P<0.01) , 而致畸物接触与实验室筛查结果, 差异无显着性 (P>0.05) 。
3 讨论
3.1 宣传教育摆在首位
把宣传教育摆在首位显得非常重要。要通过全方位、多渠道、宽频度、现代化的宣传手段, 形成出生缺陷干预工作宣传教育的浩大声势和浓烈氛围。通过强大的宣传攻势, 达到家喻户晓, 人人皆知, 到户到人, 入脑入心的目的;向社会发起, 出生缺陷干预工程的宣传教育单纯依靠计生部门来做工作是远远不够的, 而要像全社会都来重视人口与计划生育工作一样, 党、政、群一起抓, 工、青、妇一条心, 大力开展出生缺陷干预工程宣传教育进农村、进农户、进社区、进单位、进家庭的活动, 形成部门配合, 齐抓共管, 综合防治, 全社会都来参与和支持的格局。
3.2 孕前风险评估及咨询在孕前保健中对预防出生缺陷的重要性
出生缺陷的发生, 主要是发生在胚胎发育第3~8周细胞分化时对大部分致畸因子的高度敏感期, 而大多数孕妇发现怀孕到医院进行首次产前检查时已经过了这个阶段。在这个阶段可能已经形成和存在出生缺陷的因素, 故失去了出生缺陷一级预防的最好机会。因此, 孕前的出生缺陷的预防咨询是重要的方面。在接待咨询中, 应针对每一个咨询对象, 进行收集、分析, 科学评估多方面因素, 故孕前风险评估内容就尤为重要, 可以通过测评指导咨询对象消除自身存在和周围环境中存在的影响健康或怀孕可能导致出生缺陷等不良妊娠结局的危险因素, 以健康的状态开始怀孕, 对降低出生缺陷的发生有着及其重要的意义。
3.3 个体评估干预在指导中的运行
本研究表明, 在孕前期人群进行风险评估教育和个体预防的措施是可行的。帮助了育龄妇女了解自己整个孕期中的身心变化特点和饮食、环境、行为、婴儿、父母等知识, 避免和减少易患因素的接触和孕前优生筛查、围孕期的保健, 有效地避免缺陷儿的出生。
3.4 群体性教育
胎儿是否能发育正常与先天的生长能力、母亲供给营养的情况以及有无妨碍发育的影响发生在胎儿宫内发育的哪个阶段有密切关系。研究应用的群体教育, 是以育龄妇女的知识结构特点及地域分布为基础, 采用从孕前出生缺陷的预防到围孕期的生理、心理及胎儿各个时期的生理功能发育的特点, 层层深入系统的教育, 计划生育服务站为每位准备怀孕的妇女提供系统的生理、心理知识, 还以育龄妇女共性问题为主, 通过身边的例子, 有效地使她们增强预防出生缺陷的意识。如城市中孕妇生活环境好, 饮食过于剩, 容易出现体质量过重, 接触电脑电视微波炉等辐射多的家电, 家中养宠物等不良习惯。而对农村孕妇, 宣传上注重指导孕妇营养搭配、适当劳动, 使孕妇在整个孕期保持一种良好的精神状态, 从而达到优生。
3.5 个体性干预
在个体干预过程中, 结合孕前及孕期妇女的具体表现, 运用出生缺陷一级预防措施和技术预防。确诊妊娠前后接触过不良因素或是优生检测结果存在感染因素以及曾有过不良孕产史的夫妇, 对他们因害怕发生畸形儿的忧虑和心理上, 孕前风险评估及咨询中要给予以理解、关心, 根据具体问题具体分析, 给出个性化方案, 为他们解决和面对各种与优生相关的问题提供帮助与科学指导, 消除孕妇的忧虑和不安的情绪, 使孕前风险评估及咨询具备了可行性。在计划生育技术服务机构, 通过有目的、有针对性地对孕前期及孕期保健的出生缺陷预防指导, 更容易使出生缺陷一级干预措施和技术得到切实落实与认可。
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缺陷评估 篇6
软件需求规格说明作为需求分析阶段的最终结果,其描述语言大致可以分为三类:非形式化的自然语言(如:汉语等)[1];半形式化的图形化规格说明语言(如:统一建模语言UML等)[2];形式规格说明语言(如:B方法和Z语言等)[3],对应的需求文档评估方法分别为:人工审查方法[4]、模型检测的方法[5]、定理证明的方法[6]。但是由于半形式化和形式化语言对于没有经过专业学习的人员来说,可理解性较差、很难发现有用的抽象,因此创建形式化或半形式化规格说明比较困难。自然语言描述的需求规格说明对参与软件开发过程的各种人员来说能够非常容易理解,系统开发人员与用户之间的沟通就更加的容易和高效。因而自然语言仍然是软件需求描述的最常用的方法。
但是自然语言天生存在的语义模糊性可能导致在描述需求时产生二义性,主要包括汉语字面上的模糊性和阅读理解上的偏差,导致后续开发人员在某些需求的理解上出现偏差甚至完全偏离客户的原始意图,使系统产生缺陷或导致系统开发的失败。
因此有必要对自然语言描述的需求规格说明进行分析,尽可能早地发现其存在的缺陷,最大限度地降低软件开发的风险。本文从自然语言的模糊性着手,将模糊性缺陷分类方法应用到需求文档中来。
目前,针对自然语言描述的需求文档缺陷查找方法有:Ad hoc方法、Checklist-based方法、Scenario-based方法等。从而我们可以从自然语言的模糊性着手,将缺陷查找的方法引入到软件需求规格说明的分析中来,使得需求描述更加准确,提高评审的效率。
2 需求文档模糊缺陷查找模型
2.1 需求文档的描述质量指标
模糊的需求描述和可读性差是需求文档经常出现的文档描述问题,模糊的需求描述带来不可避免的后果便是返工(重做一些认为已经做好的事情)。根据软件需求文档现有的文献指导和专家经验[7],有如图 1需求文档模糊缺陷查找模型。
2.2 软件需求规格说明书模糊缺陷分类
传统的缺陷分类方法[8]有:1)缺陷正交分类ODC(Orthogonal Defects Classification),该分类方法提供一个从缺陷中提取关键信息的测量范例,用于评价软件开发过程,提出正确的过程改进方案。缺点在于分类复杂,难以把握分类标准,缺陷分析人员的主观意见会影响属性的确定。2)Putnam分类方法, Putnam等人提出的分类方法将软件缺陷分为六类:需求缺陷、设计缺陷、文档缺陷、算法缺陷、界面缺陷和性能缺陷。但是因为分类方法简单 ,所以提供的缺陷相关信息对具体的缺陷修复工作的贡献有限。3)基于缺陷严重等级的分类模型,以该缺陷对系统整体造成的影响,或与需求说明不相符合的程度作为划分依据,划分为不同严重等级。4)基于优先级的分类模型,给缺陷一个定位,以提醒相关的修改人员及时修改,优先级依次代表了该缺陷需要修改的紧迫程度。它与缺陷严重等级有一对多的关系。
模糊需求是需求缺陷的现实表现形式,分析需求规格说明中出现的模糊需求归根到底就是为了对其加以改正,从而避免缺陷的产生,因此就有必要对需求规格说明中出现的模糊需求根据其严重程度给出其修改的优先级。通过分析对需求规格说明模糊缺陷评估模型中的若干个子特性给出一个修改优先级如表 1所示。
其中,A为错误检测出的模糊表达;B为含有二义性的模糊表达;C为含有不一致的模糊表达;D为含有未定义的模糊表达;E为不可追踪的模糊表达;F为不完备的模糊表达:G为不可验证的模糊表达;H为模糊的形容词表达;I为模糊的副词表达;J为模糊的限定词;K为模糊性模态;L为模糊性括号匹配;M为模糊性被动词;N为模糊性片段表达。
2.3 需求文档潜在缺陷密度
需求开发过程是一个不断迭代的过程,往往由于用户对于需求的变更或者需求评审中发现了新的问题,有必要对SRS进行修改,对于修改前后的文档描述质量要有一个客观的评价,我们拟通过比较文档修改前后的总的潜在缺陷密度判断其质量是否有所提高。
美国电气及电子工程师学会(IEEE)制定的IEEE_Std_830-1998以及我国制定的国家标准GB-T9385-2008[9]对软件需求规格说明的组织形式都给出了建议性的说明:一个完整的、良好的SRS应包括以下几个主要部分:引言、总体描述、具体需求以及附录和索引。从文档的一般组织形式中可以看出其中包含有需求描述的有总体描述和具体需求这两个主要部分,通过分析在这两个部分中对需求描述的重要程度也有所不同,所以在考虑某条模糊需求对整个需求规格说明文档质量的影响,应该考虑到其在文档中所处的具体部分。
总体描述是对影响产品及其需求的一般因素,而不叙述具体的需求,只提供需求的背景并使需求更加容易理解,所以这里将总体描述看作一个整体。第三部分的具体需求是对产品需求的详细描述,这里将各个部分需求独立开来看,这样就有总体描述、外部接口需求、功能需求、性能需求、设计约束和软件系统属性这六个部分,由于产品最终是要交付给用户使用所以这里对这六个部分从用户角度划分不同重要等级如表 2所示。
由SRS一般组织形式可知,SRS中对于需求描述都是集中在SRS的总体描述和第三部分具体需求中,为了更加直观明了地了解需求潜在缺陷的分布情况,便于SRS编写人员对SRS做出快速高效的修改。有必要给出总体描述、外部接口需求、功能需求、性能需求、设计约束和软件系统属性这六个部分的潜在缺陷数。
缺陷密度定义是单位产品规模的缺陷数,缺陷密度越低意味着软件产品质量越高。相同等级的缺陷如果分布在两个不同重要程度的部分,那么其对于产品质量的影响也不尽相同。因此,为了客观地反映出不同等级的缺陷对于产品质量的影响程度,有必要对于不同等级的缺陷以及不同重要程度的需求部分赋予不同的权值,计算加权缺陷密度更加合理。根据前面对模糊需求的等级划分给出SRS的缺陷密度计算公式:
wi为必须立刻修改的模糊性表达权值;wq为需要正常排队等待修复或列入待修改清单的模糊性表达权值;wu为可以在方便的时候修改的模糊性表达权值;wj为SRS中的六个部分的相对权值(j=1～6分别代表,1:总体描述;2:外部接口需求;3:功能需求;4:性能需求;5:设计约束;6:软件系统属性)。 I类缺陷是必须立刻修改的模糊性表达;Q类缺陷是需要正常排队等待修复或列入待修改清单的模糊性表达;U类缺陷是可以在方便的时候修改的模糊性表达。通过对不同严重程度模糊性表达进行加权计算得出的潜在缺陷密度,区分了不同重要程度部分中的不同严重程度的模糊性表达对SRS的质量影响,更加客观地反映了其质量。
3 模糊需求权重计算
作为定性分析和定量分析综合集成的一种常用方法,模糊综合评价已在工程技术、经济管理和社会生活中得到了广泛应用[10]。层次分析法,是从定性分析到定量分析综合集成的一种典型的系统工程方法,它将人们对复杂系统的思维过程数学化,将人的主观判断为主定性分析进行量化,将各种判断要素之间的差异数值化,适用于复杂的模糊综合评价系统,是目前一种被广泛使用的确定权值的方法。
AHP方法在确定同一级别的特征或者属性权值时,常常先找出它们之间的相对重要性,然后再用归一化的方法给出权值。比较的过程中常用比例等级表,例如l到5的数字来度量它们之间的相对重要性。虽然这些离散数字比较简单易用,但是没有考虑到将个人的主观意志映射到具体数字时的不确定性。为此,可以在模糊语句重要性比较时采用平等、强、很强来表示同级的两个指标之间的3种相对重要性,采用常用的三角模糊隶属度图[11],如图 2所示。
不同等级的模糊需求对软件后续开发的影响程度有所不同,前面我们将模糊需求按照修复紧急程度划分为三个等级,这里我们将AHP引入到模糊需求的权值计算上来。按照AHP对同一层次子特性相对重要性的划分原则将模糊需求的相对重要性分为三类,分别为平等(E)、强(S)、很强(V)。如表 3所示。
进而获得同级之间的权重比较模糊矩阵M:
其中
。
设置信度为ζ,则ai,j在ζ下的上下界表示为[ai,j(l)(ζ),ai,j(u)(ζ)],且有:
4 SRS的缺陷评估模型实验
4.1 实验数据及方法
实验数据是软件工程实训平台提供的100个软件项目需求文档。本文采用十折交叉验证(10-fold CV)进行实验,采用准确率、查准率、覆盖率和F1值[12]来评价模型的有效性。这些度量来自表 4所示的交叉矩阵。
实际正例个数P=TP+FN,实际负例个数N=FP+TN,实例总数C=P+N。模型评价指标的定义如下:
准确率(accuracy)表示正确找出模糊缺陷的实例个数占总实例的比例,计算公式如下:
查准率(precision)表示正确找出缺陷的正例个数占评估为正例的实例个数的比例,计算公式如下:
覆盖率(coverage)表示正确评估的正例个数占实际正例个数的比例,计算公式如下:
F1表示覆盖率与查准率的调和平均,计算公式如下:
4.2 实验结果
将基于本文的模糊缺陷模型和传统人工查找方法相比较,得出下列比较结果。
从图 3中可以看出,本文的模糊缺陷模型准确率要高于传统人工查找方法,并且随着需求文档句子数增多效果越明显,准确率降低地越来越慢。图 4是模型查准率的比较,从图中可以看出,本文的模糊缺陷查找模型定位缺陷相对准确,而且随着文档句子数的增加查准率稳定平滑小幅降低。图 5的覆盖率比较结果能很好地说明本文的模型能够覆盖更多、缺陷等级更严重的模糊需求,而传统的人工查找方法缺陷覆盖带有随意性,随着文档句子数的增多覆盖率很不稳定。
5 结束语
本文提出了软件需求文档的模糊缺陷模型。基于缺陷严重等级和缺陷修改优先级将模糊分类,结合三角模糊隶属度的层次分析法得出各个模糊子特性的缺陷权重。利用加权缺陷密度得到整个需求文档的描述质量。通过实验分析比对,文中的模糊缺陷查找模型比传统的人工查找方法准确率更高、覆盖率更广,模糊定位也更到位。但是文中模型需借助良好的分类预测方法,经过大量的模糊集样本训练才能取得更良好稳定的效果,所以实现模糊缺陷评判的自动化则是下一步研究的重点课题。
摘要：针对自然语言描述的需求文档存在字面二义性和理解歧义性,提出了软件需求文档的缺陷模型以及评估方法。根据各个模糊子特性的严重等级划分、缺陷修改优先级以及需求文档中各个部分的相对重要程度,结合三角模糊隶属度的层次分析法给出各自的缺陷权重。利用加权缺陷密度来评估需求文档各个部分以及整个需求文档的描述质量。实验结果表明,该模型较大提高了模糊缺陷查找的准确率、查准率、覆盖率,具有较好的可行性、实用性。
关键词：需求文档,模糊缺陷,三角模糊隶属度,层次分析法,加权缺陷密度
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缺陷评估 篇7
1.1 检算分类
考虑到缺陷埋深情况都为深埋, 根据深埋隧道外荷载的计算方法, 可根据围岩等级、设计厚度等检算条件将其分为四类, 对一、二、三、四类都分别设置三种工况, 以二衬设计厚度为工况1, 二衬拱腰实测厚度最小值为工况2, 二衬拱顶一侧实测厚度最小值为工况3分别进行检算、对比分析 (见表1) 。
1.2 隧道衬砌检算资料说明
1) 第一类隧道衬砌检算资料说明。a.工程地质勘察报告:花岗岩, 弱分化, 岩质坚硬, 块状结构, 有轻微岩爆。b.设计支护情况:喷射5 cm厚C25混凝土, 拱部1.5 m×1.0 m设置22组合中空锚杆, 衬砌施作35 cm厚C35混凝土。埋深240 m。c.施工过程介绍:全断面开挖, 喷射5 cm厚C25混凝土, 拱部1.5 m×1.0 m设置22组合中空锚杆, 衬砌施作26 cm厚C35混凝土。d.地质素描:花岗岩, 灰黑色, 弱风化, 中~细粒结构, 块状构造, 节理裂隙较发育, 岩体较完整, 未见明显构造痕迹, 地下水不发育, 围岩自稳性好。
2) 第二类隧道衬砌检算资料说明。a.工程地质勘察报告:花岗岩, 弱分化, 岩质坚硬, 块状结构, 有轻微岩爆。b.设计支护情况:喷射5 cm厚C25混凝土, 拱部1.5 m×1.0 m设置22组合中空锚杆, 衬砌施作40 cm厚C35混凝土。埋深331 m。c.施工过程介绍:全断面施工, 喷射12 cm厚C25混凝土, 拱部设置网格间距25 cm×25 cm的6钢筋网, 拱部设置22组合中空锚杆, 拱墙设置22组合中空锚杆, 锚杆间距1.2 m×1.5 m, 衬砌施作30 cm厚C35混凝土。d.地质素描:花岗岩, 弱风化, 中~细粒结构, 块状构造, 岩质坚硬, 岩体完整 (局部欠完整) , 局部裂隙较发育, 地下水不发育, 围岩自稳性好。
3) 第三类隧道衬砌检算资料说明。a.工程地质勘察报告:中厚层状砂质板岩与长石石英砂岩互层, 弱风化, 岩质坚硬, 岩体较完整, 洞身深埋, 有轻微岩爆。b.设计支护情况:喷射12 cm厚C25混凝土, 拱部设置网格间距25 cm×25 cm的6钢筋网, 拱部设置22组合中空锚杆, 拱墙设置22组合中空锚杆, 锚杆间距1.2 m×1.5 m, 衬砌施作40 cm厚C35混凝土。c.施工过程介绍:全断面施工, 喷射12 cm厚C25混凝土, 拱部设置网格间距25 cm×25 cm的6钢筋网, 拱部设置22组合中空锚杆, 拱墙设置22组合中空锚杆, 锚杆间距1.2 m×1.5 m, 衬砌施作31 cm厚C35混凝土。埋深649 m。d.地质素描:花岗岩, 弱风化, 中~细粒结构, 块状构造, 裂隙较发育, 岩石结构致密, 坚硬, 岩体较完整, 岩石呈块状, 地下水不发育, 围岩自稳性较好。
4) 第四类隧道衬砌检算资料说明。a.工程地质勘察报告:厚层条带状钙质板岩夹中厚层状灰岩, 弱风化, 裂隙发育, 岩体破碎, 容易出现涌水、塌方等地质灾害。b.设计支护情况:喷射25 cm厚C30混凝土, 设置网格间距20 cm×20 cm的6钢筋网, 拱部设置22组合中空锚杆, 拱墙设置22组合中空锚杆, 锚杆间距1.2 m×1.2 m, 钢架采用H17022格栅钢架, 间距1 m/榀, 拱部120°范围内设置42-L=3.5 m超前小导管, 环向间距0.4 m, 纵向2榀钢架一环, 注浆采用水泥浆, 衬砌施作40 cm厚C35混凝土。c.施工过程介绍:全断面施工, 喷射12 cm厚C25混凝土, 拱部设置网格间距25 cm×25 cm的6钢筋网, 拱部设置22组合中空锚杆, 拱墙设置22组合中空锚杆, 锚杆间距1.2 m×1.5 m, 衬砌施作30 cm厚C35混凝土。埋深675 m。d.地质素描:砂质板岩, 弱风化, 砂质结构, 板状构造, 裂隙较发育, 岩石结构致密, 较坚硬, 岩体较完整, 岩石为块状、细块状, 胶结性好, 地下水不发育, 围岩自稳性较好。
2 结构安全性检算方法与参数选取
2.1 混凝土结构的强度安全系数
根据TB 10003—2005铁路隧道设计规范、TB 10020—2009高速铁路设计规范 (试行) 和实际工程情况, 计算复合式衬砌时, 初期支护应按主要承载结构计算。二次衬砌在Ⅰ级~Ⅲ级围岩可作为安全储备, 按构造要求设计;在Ⅳ级~Ⅵ级围岩, 应按承载结构设计;计算深埋隧道衬砌时, 围岩压力按松散压力考虑。在计算中应分别选用不同的安全系数, 并不小于表2所列数值。
2.2 衬砌内力的计算方法与参数选取
由于TB 10020—2009高速铁路设计规范 (试行) 不涉及到衬砌结构安全验算方面的内容, 故以下计算内容参考TB 10003—2005铁路隧道设计规范。
该隧道缺陷里程段埋深200 m~700 m, 故所有检算段都是深埋, 则可根据TB 10003—2005铁路隧道设计规范中第4.3节的计算方法来计算深埋隧道衬砌荷载, 衬砌内力采用荷载—结构法计算, 内力计算参数选取见表3。
2.3 结构设计承载力计算方法与参数选取
TB 10003—2005铁路隧道设计规范, 结构设计承载力计算按混凝土矩形截面中心及偏心受压构件计算抗压强度, 从抗裂要求出发, 计算混凝土矩形截面偏心受压构件的抗拉强度。承载力计算参数值见表4。
3 结构安全性检算结果
根据TB 10003—2005铁路隧道设计规范, 考虑混凝土的破坏原因分别为混凝土达到抗压极限强度、混凝土达到抗拉极限强度, 算得安全系数K压, K拉, 其中安全系数较小点如表5所示。
4 结构安全性评估
针对隧道二衬局部厚度不足问题, 分成了四大类, 每类设置了三种工况, 二衬无缺陷为工况1, 二衬拱腰出现缺陷为工况2, 二衬拱顶一侧出现缺陷为工况3, 分别进行了截面强度检算, 评估结论如下:1) 当二衬无缺陷时, 上述四类二衬强度都满足TB10003—2005铁路隧道设计规范的规定。2) 当二衬拱腰或拱顶一侧出现上述缺陷时, 其他位置的安全系数基本无变化, 缺陷位置的安全系数显著降低, 降低幅度大约为无缺陷时的50%, 但都满足TB 10003—2005铁路隧道设计规范的规定。3) 对于第三类, 无论拱顶一侧还是拱腰是否出现上述缺陷, 仰拱正中处的安全系数较小, 其值大小为3.63, 略大于TB 10003—2005铁路隧道设计规范规定的最小抗拉安全系数3.60。
5 结语
在实际施工中, 由于施工单位技术水平参差不齐, 隧道厚度不足质量缺陷也是一种常见质量通病。隧道厚度不足对结构安全性影响较大, 对衬砌厚度不足出现的位置对结构安全性的了解, 控制好现场施工中重点位置衬砌施工技术, 有利于避免出现衬砌施工质量缺陷, 造成衬砌拆除返工现象。
摘要：针对某隧道施工中存在的衬砌质量缺陷, 按围岩等级、设计厚度等检算条件将其分为四类, 并对一、二、三、四类都分别设置三种工况, 以二衬设计厚度为工况1, 二衬拱腰实测厚度最小值为工况2, 二衬拱顶一侧实测厚度最小值为工况3分别进行检算、对比分析, 从而评估确定结构的安全性。
关键词：隧道,衬砌,质量缺陷,检算,评估
参考文献
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