比对方案（通用8篇）
比对方案 篇1
摘要：电线电缆一般都布置在墙体内或地下, 一旦出现质量问题不但更换困难, 而且会涉及人身和财产安全。电线电缆质量比对是对市场上现有产品的一种横向比较, 进而发现产品质量问题。
关键词：电线电缆,质量比对,人身和财产安全
1 质量比对项目
1.1 概述
绝缘质量的好坏直接影响绝缘的老化性能和耐电压性能。导体的质量直接影响导体的电阻, 导体质量不好会使导体电阻增加、导体氧化, 从而导致电线发热过量带来安全隐患。因此电线电缆的质量比对项目设定为绝缘的机械性能、导体电阻率以及价格。
1.2 项目设置原因
绝缘平均厚度、绝缘最薄处厚度:绝缘的厚度决定了电线电缆的耐压强度, 因此标准对电线电缆的平均厚度和最薄处厚度进行了严格的规定, 绝缘厚度不达到标准要求 (尤其是绝缘最薄处厚度) 会导致电线电缆绝缘的薄弱点电气强度降低或电场强度过于集中一点, 会造成漏电、击穿现象, 造成安全隐患, 引起人身、财产安全, 因此绝缘厚度是考核电线电缆产品质量的一个重要指标。
绝缘厚度依据GB/T5023.2-2008规定的方法, 采用绝缘厚度测量投影仪进行测量, 测量所得的绝缘平均厚度、绝缘最薄处厚度的检测结果数值即可参与质量比对计算。
绝缘老化前抗张强度、绝缘老化前断裂伸长率:电线电缆绝缘老化前抗张强度和绝缘老化前断裂伸长率由绝缘材料本身性能决定, 是电线电缆两个最基本的机械性能, 它们反映了电线电缆产品在各种环境下能否保证正常供电, 是反映电线电缆产品机械性能的重要指标。通过检验两者的指标可以发现生产制造工艺中的缺陷和所用绝缘材料的优劣程度。
绝缘老化前抗张强度和断裂伸长率依据GB/T2951.11-2008规定的方法, 采用拉力试验机进行测量拉力值和断裂伸长率, 由拉力值和试件截面积计算抗张强度, 所得检测结果数值即可参与质量比对计算。
导体电阻率:导体电阻率是反映导体对电流阻碍作用的属性, 影响其变化的是导体的材料和温度。但是, 电线电缆相关标准一般涉及到的是导体电阻。导体电阻是表示导体对电流的阻碍作用大小, 由导体的材料、长度、横截面积和温度决定。温度是个外部因素, 其影响比较小。导体 (主要是铜原料) 材料成本目前已占据电线电缆成本的80%左右, 有部分企业为了牟取利益, 减少电线电缆横截面积或者使用劣质原材料, 从而使得导体电阻减少, 发热过大, 缩短电线电缆的使用寿命, 因此导体电阻是检验电线电缆产品是否有存在偷工减料行为的关键指标。在电线电缆质量比对过程中, 采样可能会涉及到不同的规格, 因此采用导体电阻率作为比对项目更加合适。
依据GB/T5023.2-2008规定的方法, 采用导体直流电阻测量仪测量导体电阻, 再根据GB/T3048.2-2007规定的方法, 进行导体截面积测量, 计算导体电阻率, 用于质量比对计算。
价格:电线电缆的成品价格基本取决于铜价。从市场的角度出发, 与消费者最有直接联系的就是价格因素。因此我们此次质量对比, 将价格因素引入, 是为了对企业产品的性价比有个更好的评判。
在我们的采样过程中, 会遇到不同的规格产品, 价格就会不一样的情况, 因此我们咨询部分电线电缆厂家, 将价格 (100m电线电缆的价格) 除以导体标称截面积得到的值, 即统一换算成长度为100m, 截面积为1mm2的价格, 用这个值参与质量比对比较合理。
2 质量比对模型
2.1 检验依据
本项目采用标准检验方法:
GB/T 5023.1-2008.额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆第1部分:一般要求
GB/T 5023.2-2008.额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆第2部分:试验方法
GB/T5023.3-2008额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆第3部分:固定布线用无护套电缆
JB/T8734.1-2012额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆电线和软线第1部分:一般规定
JB/T8734.2-2012额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆电线和软线第2部分:固定布线用电缆电线
GB/T2951.11-2008电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第11部分:通用试验方法厚度和外形尺寸测量机械性能试验
GB/T3048.2-2007电线电缆点性能试验方法第2部分:金属材料电阻率试验
2.2 差异性论述
2.3 检验项目参与质量比对的权重和数学模型
2.3.1 权重设置
根据强制决定法, 对此次电线电缆质量比对的项目进行两两比较, 重要的得1分, 相对重要的得0.8分, 同等重要的得0.5分, 相对不重要的得0.2分, 不重要的得0分, 根据以上设定的规则, 经过质检院所、企业等专家的评审意见, 对ain进行赋值, 得到如下表3, 从而可以确定每一个检测项的权重系数。
2.3.2 数学模型
参加此次质量比对的电线电缆产品批次数包括浙江省内生产领域和流通领域符合浙江省塑料电线电缆产品质量监督检查评价规则要求的批次数, 共计N批次。
(1) 对于参与质量比对的N批产品, 计算前2个项目 (绝缘平均厚度、绝缘最薄处厚度) 的检测结果Xij与标准规定的限值Nij的偏离程度X'ij。
(Xij:第j个批次, 第i个项目的检测结果)
利用极差变换法, 将Xij进行归一化处理, 其最优值为1, 最差值为0。
Xij越大, 对应的项目指标就越好, 得分越高。
(2) 对于参与质量比对的N批产品, 绝缘老化前抗张强度、绝缘老化前断裂伸长率按照以下方法进行评价计算:
设定这2个项目的检测结果为Xij。利用极差变换法, 将Xij进行归一化处理, 其最优值为1, 最差值为0。
Xij越大, 对应的项目指标就越好, 得分越高。
(Xij:第j个批次, 第i个项目的检测结果)
(3) 对于参与质量比对的N批产品, 导体电阻率和价格按照以下的方式进行评价计算:
第5个质量比对项目 (导体电阻率) 依据GB/T3048.2-2007 6.4的方法进行测量, 其检测结果记为X5j。
第6个质量比对项目 (价格) 采用以下方式处理, 将不同规格的电线电缆进行价格的量值统一, 换算成单位面积的价格X6j:
(Mj:第j批次100m的价格;Sj:第j批次的标称截面积)
这里的价格我们在生产领域采样时采用厂家出厂价, 流通领域采样时采用经销商进货价。
利用极差变换法, 将Xij进行归一化处理, 其最优值为1, 最差值为0。
Xij越小, 对应的项目指标就越好, 得分越高。
(4) 将每个批次各个项目归一化后的指标值Yij乘以各个项目对应的权重系数Ci, 然后对其求和, 即为每个批次所对应的总分Aj。
依据Aj的大小进行降序排名, 即为产品质量比对总排名。
此模型得出的Aj位于区间[0, 1]中, 计算结果保留3位有效数字。
3 工作方案
3.1 比对样本
采用“200+20”模式, 200批次监督抽样, 20批次流通领域买样, 总计220批 (其中20批次在流通领域采样主要是以省外品牌为主) 。
生产领域和流通领域采用的样本为现在用量比较大, 使用比较广泛的聚氯乙烯绝缘固定布线用无护套电线电缆60227 IEC 01 (BV)
450V/750V。
3.2 比对范围
浙江省内生产和销售电线电缆的企业、单位, 以生产领域为主, 兼顾流通领域。
根据省内在我院进行的电线电缆3C检验厂家数量, 确定本次的比对样品约220批, 其中200批次为省内采样, 基本能反映我省电线电缆产品的质量情况。在本省的市场范围内, 上海、江苏等产地的电线电缆品牌市场占有率近年来也有所提高, 因此流通领域 (主要在建材市场、机电市场等地) 购买20批次省外品牌样品, 与省内电线电缆产品进行横向比较。
3.3 抽样方法和数量
3.3.1 抽样方法
生产领域:样品应在受检单位仓库或售柜内的待销产品中随机抽取, 或在生产线末端并经检验合格的产品中随机抽取。
流通领域:样品应在浙江省内流通领域售柜内的待销产品中随机抽取并购买, 做好生产企业、产品型号、产品价格等信息的确认。
3.3.2 抽样数量
抽取 (购买) 样品1卷 (包装完好, 每卷应不少于60米) 。
3.3.3 注意事项
(1) 产品规定有明示质量指标时, 应在抽样单上注明。若产品明示的执行标准为经备案的现行有效的企业标准, 则视其企业标准为明示质量指标, 并要求企业提供现行有效的企业标准文本。
(2) 样品保存、运输中应避免雨雪淋袭和机械振动。
(3) 样品的项目, 全部符合评价规则的要求, 才可参与质量比对。
参考文献
[1]何亮.中国电线电缆行业经济现状[J].中国外资, 2013, 13.
[2]张开栋.李建德.电线电缆国家标准汇编[S].北京:中国标准出版社, 2010.
计费共享内存改造方案比对研究 篇2
内存数据库(Main Memory Database System,MMDB),是将整个数据放在内存中直接进行快速存取读写操作的数据库。内存的数据读写速度要比磁盘的高出几个数量级,因此内存数据库就具备大大超越传统磁盘数据库的高性能的事务处理性能。另外,内存数据库较磁盘数据库而言,在数据组织结构、索引技术等方式都做了改进。
1共享内存机制
共享内存是System V进程间通信中最有效的通信方式之一,同时也是最快的IPC形式。它的主要原理是:开辟了一块内存区域,使不同进程间都可以共享此块内存进行读写操作。具体即通过将不同进程的虚拟内存页映射到同一个实际内存页上。任一进程只需知道共享内存的地址,就能将其映射到自己的进程地址空间,从而更加随心所欲的使用共享内存。
2平衡二叉树
T树是专门为内存数据库设计的一种索引结构,它很好地结合B树和AVL树特征,共同演化得到的一种平衡二叉树。它不仅有AVL树良好的二叉树搜索特性,还和B树一样有很好的修改、存储特性。因此T树能大大提升内存数据库访问效率。
对于T树内每一个内部节点而言,除包含数据元素和控制信息外,总会有一个左孩子指针指向左子树,一个右孩子指针指向右子树;若T树中节点都按升序排列,那此节点的最左元素肯定是最小数据元素,最右元素肯定是最大数据元素,任一左子树节点中的元素都应当小于此节点的最小元素,任一右子树节点中的元素应当都大等于此节点的最大元素。
3计费共享内存改造方案比对
目前计费共享内存程序,在实时更新数据前,需对客户端上锁,拒绝新增的客户端连接,待存量客户端全部释放后,再开始数据更新,更新完毕后才解锁重新允许客户端访问。这里新增客户端总共等待时长=存量客户端完全释放时间+数据更新时间。
在线控制因为处理消息的实时性,无法中断处理等待更新。故生产现状是,启动两份共享内存,一份具备实时更新功能,供离线批价访问;一份无实时更新功能,供在线控制访问。所以在线控制访问的用户资料没有当天生效的记录,导致各种控制异常。
3.1更新两片互切方案
建议优化共享内存,采用AB两片内存互切,更新A区前,置主控区KEY为B区,使得新增的客户端连接到B区,待A区存量客户端全部释放后,更新A区,更新完后置主控区Key为A区,使得新增的客户端连接到A区,待B区存量客户端全部释放后,更新B区,更新完后完成一个完整的更新,等待下一次更新请求。
3.2哈希表替换二叉树方案
修改全部底层存储,使用Hash表替换现有共享二叉树共享内存。
HASH索引是通过HASH函数,把索引字段的内容变换成HASH值,然后再与记录的唯一标识进行对应,不仅能很好地节约内存空间,还能加快数据比较速度;因为链接桶哈希使用静态结构解决冲突,所以查询速度很快;通常,在等值比较方面,HASH索引的速度要优于T树索引。
3.3使用Fast DB方案替换共享内存
修改在线计费底层操作,使用Fast DB替换现现有二叉树共享内存。
Fast DB是一款开源的内存数据库,具有极其高效的实时处理性能和简单方便的C++接口。数据导入时,以生成二进制数据形式映射到内存块中。这种文件映射方式的磁盘文件与内存块数据是自动同步的。这种文件映射方式与共享内存访问速度是相同数量级的。
3.4方案比对
如表1所示。
4结论
以上三种方案在生产实践过程中各有利弊。应根据实际情况合理选择方案,才能最佳性价比地提升计费内存数据库的访问性能、可靠性、可用性及可拓展性。
摘要：通过采用共享内存机制,结合电信业务需求设计研发内存数据库。根据实际运行过程中的两片共享内存无法同时实时更新,导致控制异常的情况,提出更新两片互切方案、哈希表方案、Fast DB方案。对各自工作量优缺点进行比对,更好地提升计费内存数据库的访问性能、可靠性、可用性及可拓展性。
关键词：内存数据库,共享内存,平衡二叉树,两片互切方案,哈希表,FastDB
参考文献
[1]沙先军.内存数据库的研究设计与实现[D].合肥:安徽大学(硕士学位论文),2011.
08年比对试验汇报 篇3
（沥青混合料、水泥）比对试验结果报告
为规范我区试验检测机构的管理，检查各试验室试验检测能力及试验人员操作技能，提高试验检测工作质量，根据新交质监函（2008）44号文《关于组织我区2008年公路工程试验检测机构和部分在建项目工地试验室进行比对试验的通知》的要求和《新疆公路工程试验检测专项治理活动实施方案》的安排，新疆交通厅公路工程质量监督站组织了疆内29家有资质的试验检测机构和23个在建项目的90个施工和监理单位的工地试验室进行道路沥青混合料及水泥的比对试验。现将比对情况汇报如下。1.样品的准备
沥青混合料组成中沥青为新疆克拉玛依炼油厂提供的道路石油沥青90号、110号两种，各为同一箱软包装（50kg/箱）样品，生产时间2008年4月，根据所检的参数用量，每份样品数量为400g，编制盲号后发放。
沥青混合料组成中骨料为天山牧场玄武岩，分组筛分为10-20mm、5-10mm；砂为燕儿窝砂厂水洗砂（规格：小于5mm）；矿粉出自天山水泥厂；该组原材料为统一样品。
共有78家单位进行了沥青混合料试验（其中90号沥青38家、110号沥青40家）。水泥样品采用天山股份有限公司提供的复合325和复合425硅酸盐水泥两种，各为同一批次，生产时间2008年7月，根据所检的参数用量，每份样品数量为8kg，编制盲号后发放。共有75家单位进行了水泥试验（其中复合325硅酸盐水泥37家、复合425硅酸盐水泥38家）。2.样品发放、试验内容及报告要求
按《关于组织我区2008年公路工程试验检测机构和部分在建项目工地试验室进行比对试验的通知》文下发的作业指导书规定的参数进行比对试验，等级试验检测机构进行沥青混合料和水泥比对试验，工地试验室根据现场施工进展情况分别进行沥青混合料或水泥试验，按规定时间完成试验后将结果报送厅质监站。
沥青混合料比对试验指标为马歇尔稳定度、流值和毛体积相对密度，共3项参数；水泥比对试验指标为细度、标准稠度用水量、初凝时间、终凝时间、体积安定性、3天抗压强度、7天抗压强度、3天抗折强度和7天抗折强度，共9项参数。3.专家验证试验
沥青混合料试验：从新疆交通厅公路工程试验检测专家库中抽选5人（详见附表1），于2008年8月18日至20日在两家试验检测机构对沥青混合料（2种）进行验证试验。以专家组检测的数据作为各项参数的真值，按照拉依达法及各单位比对试验结果的标准偏差的1-2倍作为检测结果的判别依据。
水泥试验专家选择委托一家具有国家认证资质的试验室和一家水泥行业试验室分别对忙样进行试验，同时由专家组成员在两家不同的试验检测机构进行了标准试验。真值由数学统计方法确定，并采用中华人民共和国国家经济贸易委员会发布的《水泥企业质量管理规程》【2002】第1号文中水泥试验允许误差作为检测结果的判别依据。4.试验结果情况：（详见附件）
（一）沥青混合料：共有29家试验检测机构进行试验，其中有16家机构对3个试验参数的结果全部符合要求。共有49家工地试验室进行试验，其中有25家试验参数的结果全部符合要求： 试验检测机构
（1）新疆生产建设兵团建设工程质量检测中心（2）乌鲁木齐北鹏路桥检测有限公司（3）新疆环通公路桥梁试验检测有限公司（4）新疆一洲路桥试验检测有限责任公司（5）新疆公路桥梁试验检测中心（6）新疆众信工程材料检测有限责任公司（7）乌鲁木齐基建土木工程试验有限责任公司（8）喀什建实路桥试验检测有限公司（9）新疆石油管理局建筑工程材料试验中心（10）库尔勒公路工程检测中心（11）喀什金科试验检测有限公司（12）新疆巴州建设工程质量检测中心（13）伊犁州交通局公路试验检测室（14）新疆运达交通试验检测中心（15）哈密赤诚公路试验检测有限公司
（16）新疆北新四方土木工程试验研究所有限公司（中心试验室）工地试验室
（1）S303大黄山-阜康建设项目承包商（母体：无）（2）G217阿勒泰-布尔津建设项目第一合同段监理组（母体：太原市华宝通工程监理有限公司中心试验室）、第二合同段监理组（母体：沈阳鑫通公路工程监理咨询有限公司试验检测中心）
（3）G217线库车-库如力建设项目第C合同段监理组（母体：深圳高速工程检测有限公司）
（4）G218线清水河-伊宁段建设项目第一合同段承包商（母体：新疆路桥试验检测研究所）和总监代表处（母体：深圳高速工程检测有限公司）
（5）G218线新源-库尔勒建设项目第一合同段承包商（母体：伊犁公路建筑材料实验室）、第六合同段承包商（母体：乌鲁木齐基建土木工程试验有限责任公司）和驻地处（母体：山东格瑞特监理咨询有限公司检测中心）
（6）G315线依吞不拉克-若羌段建设项目第十一合同段承包商（母体：新疆昆仑路港工程公司中心试验室）、第十二合同段承包商（母体：乌鲁木齐北鹏路桥检测有限公司）、第十三合同段承包商（母体：无）、第十一合同段监理组（母体：太原市华宝通工程监理有限公司中心试验室）、第十三合同段监理组（母体：新疆环路通公路桥梁试验检测有限公司）（7）GZ045哈密过境路建设项目第一合同段监理组（母体：山西省晋达交通建设工程监理有限责任公司公路交通试验检测室）和驻地处（母体：青海省交通工程质量检测试验中心）（8）GZ045线果子沟口段－霍尔果斯段建设项目第一合同段承包商（母体：中铁一局集团有限公司中心试验室）、第二合同段承包商（母体：新疆石油管理局建筑工程材料试验中心）和总监代表处（母体：新疆环路通公路桥梁试验检测有限公司）（9）GZ045梯子泉－红山口段建设项目第十二合同段监理组（母体：四川正信重点公路工程试验检测有限责任公司）（10）沙雅-阿拉尔建设项目第四合同段承包商（母体：喀什建实路桥试验检测有限公司）、第六合同段承包商（母体：乌鲁木齐基建土木工程试验有限责任公司）
（11）准东地区煤电煤化工产业带公路建设项目第一合同段承包商（母体：新疆昆仑路港工程公司中心试验室）、第二合同段承包商（母体：乌鲁木齐基建土木工程试验有限责任公司）、第三合同段承包商（母体：乌鲁木齐北鹏路桥检测有限公司）沥青混合料试验参数合格率低于50%的单位有： 试验检测机构
（1）新疆天宇工程检测有限公司（合格率33%）（2）新疆宏滙建筑材料检测有限公司（合格率33%）工地试验室
（1）G315线依吞不拉克-若羌段建设项目第十四合同段监理组（合格率33%，母体：新疆环路通公路桥梁试验检测有限公司）（2）G217线库车-库如力建设项目总监代表处（合格率33%，母体：中国公路工程咨询总公司）
（3）哈巴河-阿黑土别克口岸建设项目驻地处（合格率33%，母体：新疆林业规划设计院试验室）
（4）沙雅-阿拉尔建设项目第二合同段承包商（合格率33%，母体：乌鲁木齐北鹏路桥检测有限公司）
（5）G218线新源-库尔勒建设项目第二合同段承包商（合格率33%，母体：新疆昆仑路港工程公司中心试验室）
（6）哈巴河-白哈巴建设项目第一合同段监理组（合格率33%，母体：新疆林业规划设计院试验室）
（7）哈巴河-白哈巴建设项目第三合同段监理组（合格率0%，母体：新疆林业规划设计院试验室）
（二）水泥试验：共有29家试验检测机构进行试验，其中有9家机构对9个试验参数的结果全部符合要求。共有46家工地试验室进行试验，其中有2家试验参数的结果全部符合要求： 试验检测机构
（1）哈密赤诚公路试验检测有限公司（2）新疆生产建设兵团建设工程质量检测中心（3）伊犁州交通局公路试验检测室
（4）新疆北新四方土木工程试验研究所有限公司（5）新疆林业规划设计院试验室（6）昌吉市路驰路桥试验检测公司（7）新疆天宇工程检测有限公司（8）新疆环通公路桥梁试验检测有限公司（9）昌吉市天丰公路试验检测有限责任公司 工地试验室
（1）GZ045线赛里木湖－果子沟口段第四承包商工地试验室（母体：中交二公局第四工程处中心试验室）
（2）罗布泊-若羌第二承包商工地试验室（母体：新疆金鼎检测有限责任公司）
水泥试验参数合格率低于50%的单位有： 工地试验室
（1）GZ045星星峡-哈密第三监理组（合格率44.4%，母体：新疆巴州建设工程质量检测中心）
（三）未参加比对试验的检测单位有：
（1）G217乔尔玛-那拉提建设项目总监代表处。（2）G217线库车-库如力建设项目第A合同段监理组。
5、结果汇总统计
此次比对试验沥青混合料合格率为80.3%；水泥原材合格率为76.3%；总体合格率为77.3%，总体合格率相对2007年提高了5.2%，目前新疆公路建设试验检测行业基本处于受控状态，并且相对2007年有稳步提高。
从比对试验结果来看，本次比对试验出现较差情况的主要原因是个别工地试验室检测设备老化，压力机精度不满足规范要求，个别单位缺少主要仪器设备。检测人员业务不熟练，仪器设备操作不规范。希望有关单位更具规范要求配置试验设备，做好试验设备的标定及保养工作。另外应加强人员培训，特别是实际操作技能及处理疑难问题能力的培训，进一步提高试验检测能力和管理水平。附件：
一、参加比对验证试验专家名单
二、沥青混合料、水泥比对试验结果汇总表（共6页）
基于状态机比对的状态机推断方案 篇4
在对网络协议进行分析的过程中, 需要用到各种技术, 其中网络协议逆向工程是一门经常被用来逆向分析网络协议流从而获得协议信息的技术。协议逆向工程[1]是指在不依赖协议描述的情况下, 通过对协议实体网络数据的输入输出、系统行为和指令执行流程进行监控和分析, 从而提取协议格式以及协议状态机信息的过程。网络协议逆向分为两个部分, 它们分别是消息格式提取和状态机推断。
消息格式提取是指逆向分析出消息的格式。协议一般是由多个会话组成的分层的结构, 每个会话由许多消息序列组成, 而消息序列由域组成, 域的定义是最小的有一定意义的连续数据序列。大部分协议都包括分隔符、长度域及其目标域、关键词, 所以协议格式的推断一般首先提取这三种域, 然后再根据它们分离出消息序列的其他域。
网络协议逆向分析的另一个部分是状态机推断[2], 传统状态机推断方法一般包括三个步骤, 即:
1) 利用前期采样到的会话数据, 根据会话集构建状态前缀树;
2) 根据消息序列的特性对不同的状态机进行标注;
3) 使用状态机化简算法合并和化简状态机。
2问题描述
在前期状态机推断的研究工作中都理想化研究结果, 认为利用协议逆向技术推断出的状态机是该协议的完整状态机, 但是协议逆向工程推断出的状态机有可能不是协议的原始状态机, 因为输入的会话集合可能没有完全遍历协议状态机的各条路径, 或者在状态机推断过程中存在某些偏差使得推断的状态机并不是一个完全正确的协议状态机。以这个不完整的甚至带有某些错误的状态机为基础进行后续工作, 产生的结果与预期的结果会有偏差。基于以上的原因, 协议逆向推断的状态机需要进一步处理以获得完整正确的协议状态机。
3状态机推断
针对发现的问题, 本文提出了状态机比对的思想, 比对推断出的状态机与已有状态机, 从而获得状态机的完整信息, 便于后续的漏洞挖掘工作的进行。所以本文状态机推断的完整流程为:
1) 根据输入的会话集构造状态机的泛化前缀树接收器;
2) 使用算法确定报文类型之间的顺序特征, 确定先决条件, 利用先决条件标注状态;
3) 利用DFA (有穷自动机) 化简算法化简合并前缀树;
4) 利用字符串相似度算法比对推断出的状态机与现有状态机, 确定逆向协议状态机的完整信息。
流程图如图1所示。
本文忽略状态机推断的其他步骤, 着重讨论状态机比对部分。状态机比对是指将推断出的状态机与现有协议的状态机做比对, 根据状态机的相似性确定推断出的状态机的所属协议。考虑到状态机整体比较的困难性, 那么可以将状态机分作多个元素, 取其中的决定性元素作为比对参照物。状态机是由多个状态和状态转换组成的, 状态机的状态转换就可以作为比对参照物。利用一些转换将状态转换化为字符串, 这样就可以使用字符串序列比对的方法来比对各条状态转换, 从而比对各个状态机。字符串比对一般都是利用字符串的相似度作为度量, 所以本文的状态机比对以字符串相似度算法为核心。
3.1最长公共子序列算法
字符串相似度有很多种算法, 比如编辑距离算法[3]、最长公共子序列 (LCS) 算法和贪婪字符串比对算法 (GST) 等, 其中编辑距离算法只能针对顺序的匹配, 算法的时间复杂度较大, 贪婪算法采用了逐字符比较的方法, 算法的时间复杂度也较大。另外这里的字符串比对环境更适合使用LCS算法, 所以这里选择LCS算法作为比对算法。
LSC算法是在不改变字符顺序的情况下将两个给定的字符串分别删掉其中的零个或者几个字符, 得到长度最大的相同字符序列的算法。也就是说, 给定字符串P、T, 计算它们的最长公共子序列X。这种算法有多种解析方式, 但是一般使用递归的方法, 分为自上而下递归与自下而上递归两种, 这两种递归方式并没有本质上的差别, 本文选用自上而下的递推法, 算法具体的步骤描述如下:
1) 获得两个字符串的长度L1 (S1) 和L2 (S2) , 此时如果L1或者L2中任意一个数字为0, 则最大公共子串长度为0。
2) L1和L2皆不为零的情况下构造一个矩阵a, 其大小为 (L1+1) × (L2+1) , 矩阵的第一行与第一列置零, 也就是ai, 0=0, a0, j=0, 其中0≤i≤L1, 0≤j≤L2。
3) 在计算ai, j时的值已经被计算出来了, 利用递归式 (1) 计算矩阵A的每一行每一列的参数, 矩阵中最大的一个数值就是最长公共子串的长度, 用符号LCS表示,
相似度用δ表示, 其计算方法如公式 (2) 所示。
主要的步骤如流程图2所示。
例如计算字符串T=abcdefgh和字符串P=xyzabpd的相似度, 根据递归公式构造出的矩阵如图3所示。
根据图3可知最大的公共子序列为X=abd, 最大公共子序列长度为3, 根据这个长度可以得到两个字符串的相似度为
3.2状态机比对
将协议的状态转换表示为一个四元组<初始状态, 动作, 消息模式, 结束状态>, 表示为矢量t=<Si, action, M, Sj>, 其中action有两种:发送 (send) 和接收 (recv) , M表示消息的格式, 这里为了后续比对的方便, 简略地将消息用分隔符和关键词表示, 省略掉消息中的其他域。例如一个消息序列是由两个关键词和两个分隔符组成的, 那么M为关键词1加分隔符1加关键词2加分隔符2, 关键词和分隔符按在消息序列中的顺序排列。整个状态机的状态转换就表示为<t1, t2, t3…>, 一个协议的状态机用这种转换方式构成一个转换矩阵。因为根据标记训练集推断出的状态机是完整状态机的一个部分, 所以可以从完整状态机矢量矩阵中寻找推断出的状态机矢量, 能够寻找到该状态机的矩阵就是该状态机所属的协议。状态转换包括四个参数, 这4个参数中有2个可以用来作为比较内容区分转换 (因为状态的表述不一定完全相同) , 那就是action和M。
称协议逆向出来的状态机为协议P的状态机, 状态机比对的具体步骤如下:
1) 将协议的状态转换按照动作分为send组合recv组, 先在recv组别中比对;
2) 取协议P状态机中状态转换recv组的一个状态转换ti的消息序列 (包含关键词和分隔符) , 与已知的协议状态转换分在recv组的消息序列做对比, 这里使用LCS算法计算相似度, 与新推断状态机的状态转换ti相似度最高的协议记为Pn;
3) 取新推断状态机的状态转换ti+1, 与已知的协议状态转换分在recv组的消息序列做对比, 相似度最高的协议若是与Pn相同, 记为Pn, 否则记为Pn+1;
4) 重复步骤2) 和3) , 直到协议P的recv组中的状态转换比对完毕, 然后比对协议P的send组中状态转换, 重复步骤2) 和3) (将其中的recv替换为send) ;
5) 计算被记录相同协议符号的个数, 最多的就是新推断协议状态机所属协议的状态机。
例如表1列出的新推断出的协议状态转换序列与现有协议1和协议2的转换序列, 根据LCS算法计算出新推断协议的各条状态转换序列与协议1和协议2的状态转换序列相似度中, 与序列Aab Bc相似度最大的是协议1的Aab BFc (91%) , 与序列Cac相似度最大的是协议2的Cac (100%) , 与序列Dd Ec相似度最大的是协议1的Dd Ec (100%) , 所以新推断协议与协议1有两条状态转换相似度最大, 占新推断协议状态转换的2/3, 所以可以确定新推断的协议状态机隶属于协议1的状态机, 也就是说协议1是逆向分析的协议。
4结束语
随着科学技术的发展, 网络协议逆向工程的应用将会越来越广泛, 因为现代技术的发展更加看重自动化的技术。为了更加深入地对协议进行逆向, 就需要解决协议逆向工程中的种种问题, 状态机的推断是协议逆向的一大难点, 很多研究都规避此类研究, 这无助于协议逆向技术的发展。本文针对状态机推断过程中可能出现的理想化问题提出解决方案, 其中还存在一些不足, 但是相信对未来的协议逆向技术发展会有一些积极的作用。
参考文献
[1]潘瑶, 吴礼发, 杜有翔, 等.协议逆向工程研究进展[J].计算机应用研究, 2011, 28 (8) :2 801-2 806.
[2]张钊, 温巧燕, 唐文.协议规范挖掘研究综述[J].计算机工程与应用, 2013, 49 (9) :1-9.
比对方案 篇5
1 比对的意义
大区级计量技术机构间比对的意义在于:
(1) 使每个参加电子台秤比对的实验室可以得到有效比对, 发现并分析实验室存在的不足和缺陷, 找出其原因, 制定出纠正和预防的措施, 使实验室在设备状况、人员水平、环境条件等影响测试结果的方面得以完善;
(2) 通过对比对结果和信息的收集、汇总和分析, 促进各相关实验室之间的交流, 带动检定水平的提高, 增强检定的可比性和透明度, 保证检定方法和报告的一致性和兼容性, 促进提高国内检定结果的互认度。
2 比对的依据
(1) 《计量比对管理办法》;
(2) JJG 539—1997《数字指示秤》;
(3) JJF l069—2003《法定计量检定机构考核规范》;
(4) JJF lll7—2004《测量仪器比对规范》;
(5) JJF l059—1999《测量不确定度评定与表示》;
(6) GB/T 15483.1—1999《利用实验室间比对的能力验证第1部分:能力验证计划的建立和运作》;
(7) GB/T 15483.2—1999《利用实验室间比对的能力验证第2部分:实验室认可机构对能力验证计划的选择和使用》。
3 比对的组织和职责
3.1 组织单位的职责
(1) 提出比对项目;
(2) 指定主导实验室;
(3) 指定或征集参比实验室;
(4) 召集会议, 通过比对最终报告;
(5) 其他管理事项。
3.2 主导实验室的职责
(1) 提供传递装置, 并提出传递装置中途发生问题的辅助解决措施;
(2) 前期试验, 包括传递装置运输试验;
(3) 与参比实验室讨论, 制定比对实施方案;
(4) 在整个比对期间持续提供准确的测量数据;
(5) 按计划向参比实验室发出和接受传递装置;
(6) 收集参比实验室的实验数据;
(7) 编写并修改比对报告;
(8) 遵守并执行保密规定。
3.3 参比实验室的职责
(1) 按比对实施方案的要求完成比对实验;
(2) 按计划接受和发运传递装置, 确保其安全和完整;
(3) 准时向主导实验室提供比对数据;
(4) 遵守保密规定。
4 比对过程
4.1 比对路线
本次比对采取星形路线方式。首先由主导实验室对多台传递装置 (比对样品) 集中进行首次测量, 然后各参比实验室分别对接收的传递装置进行测量, 传递装置返回主导实验室后, 主导实验室对每台传递装置进行末次测量。比对路线如下图1所示。
4.2 比对的要求及交接
(1) 要求参加比对实验的技术人员至少为2人, 且必须取得计量检定人员证, 并有一名技术负责人 (可由计量人员兼任) ;
(2) 参加比对的技术人员要遵守比对时间安排, 按时完成比对工作。如果发生延误, 造成不能按时完成比对任务, 后果由发生延误实验室负责;
(3) 比对样品必须由参比实验室派专人到主导实验室取送, 要求随身携带, 不准采取其他传送方式;
(4) 完整的一套比对样品包括:电子台秤整机一台、包装箱一个、一套使用说明书、一份标定说明书。考虑到参加比对的各实验室处于不同的地域, 纬度跨度大, 重力加速度对测量结果的影响十分显著的实际情况, 因此, 提供了比对样品的标定说明书。当样品传递到某个实验室并完成初步调整、检查后, 必须使用此实验室用于比对试验的标准砝码对样品重新标定, 然后才能开始进行比对试验;
(5) 样品的交接由主导实验室和参比实验室双方人员共同完成交接过程, 包括查验包装的完好程度、样品的外观检查、样品的通电性能检查、样品的基本功能检查 (置零、除皮等功能) 。完成交接过程后, 双方人员需填写交接记录, 一式两份, 双方各保存一份;
(6) 样品在运输过程中出现意外故障, 或在某个实验室比对过程中发生意外或损坏, 要及时与主导实验室联系, 不得擅自处理。损坏的样品要及时返回主导实验室, 主导实验室还要根据延时情况, 修改比对日程表, 安排好后续比对工作。该参比实验室领取备样, 重新进行比对试验。
4.3 比对试验的标准器
比对试验必须使用M1等级的标准砝码, 必须配备能测量数字示值化整误差的0.1e的M1或以上等级小片砝码至少10个。
4.4 实验方法的约定
4.4.1 比对样品的准备
主导实验室按JJG 539—1997《数字指示秤》检定规程对样品进行计量性能试验, 按JJG 555—1996《非自动秤》通用检定规程中的要求进行运输包装试验、蠕变、温度试验, 具有相同型式且一致性好的电子台秤作为比对用样品, 其中1台作为比对备样, 所提供样品的主要计量性能和技术指标应完全相同。
4.4.2 比对实验
置零装置的准确度、称量测试、除皮装置的准确度、除皮称量测试、偏载测试、鉴别力测试、重复性测试的比对按JJG 539—1997《数字指示秤》规定的首次检定进行, 实验环境温度在 (20±5) ℃范围内;测量不确定度评定时, 重复性测试应在最大秤量进行测试, 重复10次;除皮称量测试分别在20%最大秤量和40%最大秤量两个皮重下进行。
5 比对结果的处理及报告
各参比实验室提供的比对报告, 其主要内容和要求如下:
(1) 比对报告盖单位章;
(2) 各参比实验室均应对测试设备进行适当描述;
(3) 出具检定证书一份, 盖检定专用章;
(4) 出具不确定度评定报告一份, 测量不确定度评定时按比对首次会议约定内容评定;
(5) 参比实验室应提供比对人员的检定员证复印件;
(6) 比对原始记录原件, 数据有删改的, 应保留删改痕迹;
(7) 计量标准考核证书复印件;
(8) 如提供比对过程、比对数据的补充说明等, 请盖单位章。
6 比对结果的判定原则
6.1 超时
根据JJF lll7—2004《测量仪器比对规范》, 在规定时间内, 未上交完整比对结果报告的参比实验室, 其比对结果在比对报告中不予考虑。
6.2 评价方法
比对结果采用国际上普遍接受的比对判据值进行评价。为各实验室比对结果与参考值的差值与不确定度限之比。
比对结果的评价值计算模型为:
式中,
x———参比实验室的测量结果;
x0———比对参考值;
U———参比实验室测量结果的测量不确定度;
U0———参考值的测量不确定度。
U和U0两者的置信水平应相同。
6.3 判定原则
En≤1———满意;
En>1———不满意。
7 比对总结报告
比对工作全部完成后, 主导实验室根据参比实验室的原始记录和比对结果报告, 对全部比对数据进行统计分析, 形成比对总结报告。报告中应对此次比对工作做全面总结, 并提出合理化建议, 并将比对结果及时上报比对组织者。比对结果最终报告由主导实验室负责完成。
参考文献
[1]国家质量监督检验检疫总局第107号令.计量比对管理办法.
[2]宋杰, 肖哲, 綦心, 等.2012年工作毛细管黏度计大区量值比对[J].计量技术, 2014 (11) .
[3]GB/T 15483.2—1999利用实验室间比对的能力验证第2部分:实验室认可机构对能力验证计划的选择和使用[S].
沥青材料比对试验分析 篇6
1 材料与方法
1.1 试验材料及方案
本次沥青比对试验共取三种沥青试样，试验组织者对样本进行统一编号，按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)中的规定，分别对样本进行各项指标试验，试验精度要求与试验规程同。
1.2 试验统计方法
此次对比试验的目的是为了调查交通系统内公路实验室提供测试结果的统一性(即各个实验室对同一材料进行测试所获得的试验结果是否具有一致性)，为此我们采用了ASTM标准E691-92《应用于实验室间的对比试验以确定试验方法精密度的标准》所规定的一致性统计检验原理，即采用“实验室内一致性检验”来确定比对试验参加者的实验室内试验结果的精密度是否满足规定的限值;采用“实验室间一致性检验”来检验对比试验参加者的实验室之间的试验结果的精确度是否满足规定的限值。实验室内一致性检验的临界值Kcrit和实验室间一致性检验的临界值hcrit均可从从E691-92介绍的统计原理附表中查到，而实验室内一致性检验的统计计算值k=s/sr (注：s为实验室内的标准偏差;sr为参加对比试验各实验室之间和重复性标准偏差) ，实验室间一致性检验的统计计算值(注：Xave为实验室内试验结果的平均值，又称实验室内的期望估计值;Save为试验时间标准偏差)。更确切地说，前者是把单个实验室内的重复性偏差(即实验室内标准偏差)与所有参加对比试验的实验室的平均重复性偏差进行比较，来检验是否存在“实验室试验结果离散性太大”的实验室，为此，按95%的置信率选择临界值Kcrit，如果计算所得值大于或者等于Kcrit，则表明实验室的试验结果离散性过大;即该实验室提供的单个试验数据与其他实验室所提供试验数据的一致性差，在统计学上把该值称为“怀疑值”，说明该实验室提供的试验数据不可靠，须研究产生的原因，加以改进提高试验数据的准确性、可靠性。
2 结果与分析
2.1 试验对比分析公式
其中：x-实验室内试验数据;
n-实验室试验数据数量;
p-参加试验数目。
2.2 试验结果与分析
试验结果见表1，表2和表3。表中：1)标准偏差;2)重复性标准偏差;3)复现性标准偏差;4) 95%重复性置信区间(k-star);5) 95%复现性置信区间(h-s tar);Lab Clos e为数据接近hcrit和kcrit的数据，以hcrit和kcrit的80%为界
由上述可以看出，本次对比试验所提供的分析报告给出了判断各参加实验室提供的数据是否通过K检验和H检验的科学依据，如果一个实验室没有通过K检验，就说明该实验室内随机误差过大，需通过分析找出原因并加以改进;如果一个实验室没有通过H检验，说明该实验室可能存在系统误差，需要找出产生系统误差的原因，加以消除。通过两次对比试验，各参加试验的公路实验室可以对比发现各自试验中产生的问题并且加以改进。
3 结论
本次比对试验的结果是机密的，参加实验室的编号是随机的，相互之间并没有联系。本次试验共3个沥青试样，试样一：参加针入度试验的有16个实验室，没有通过h检验的有4号实验室;参加软化点试验的有16个实验室，没有通过k检验的有16号实验室，结果与h检验的极限值接近的有1, 12号实验室;参加延度试验的有16个实验室，只有实验室9的试验结果在h检验中与结果接近;参加闪点试验的有13个实验室，没有通过h检验的有4, 8号实验室，7号实验室在k检验中接近极限值;参加蜡含量试验的有11个实验室，没有通过h检验的是4号实验室，14号实验室在k检验中接近极限值;参加沥青密度试验的有16个实验室，其中7号实验室没有通过h检验，9号实验室在h检验中接近极限值。试样二：参加针入度针入度试验的有13个实验室，没有通过h检验的有26号实验室，h检验中结果与极限值接近的有19号实验室，k检验中结果与极限值接近的有28号实验室;参加软化点试验的有13个实验室，h检验中，结果与极限值接近的有22, 26号实验室;参加延度试验的有9个实验室，没有通过h检验的是24号实验室，且24号实验室的试验结果在k检验中与结果接近;参加闪点试验的有10个实验室，没有通过h检验的有19, 23号实验室，24号实验室在k检验中接近极限值;参加蜡含量试验的有9个实验室，22, 24号实验室在h检验中接近极限值，22号实验室在k检验中接近极限值;在沥青密度试验中26号实验室没有通过h检验。试样三：参加软化点试验的有16个实验室，没有通过h检验的是39号实验室，44号实验室在h检验中结果与极限值接近;参加延度试验的有14个实验室，没有通过h检验的是34号实验室，没有通过k检验的是40号实验室;参加闪点试验的有13个实验室，38, 39号实验室在h检验中接近极限值，31号实验室试验结果在k检验中接近极限值;参加蜡含量试验的有13个实验室，37, 41号实验室没有通过h检验，30, 41号实验室没有通过k检验;在沥青密度试验中42号实验室没有通过h检验，31号实验室试验结果在k检验中接近极限值。
摘要：本文重点阐述了比对试验的数据处理方法, 以及如何对数据处理结果进行正确的分析, 同时介绍了如何用k值和h值来判断试验的精密度和准确性。
关键词：沥青,比对试验,试验分析
参考文献
[1]JTJ052-2000.公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].
音频信号内容比对实用算法 篇7
1.1信号传输拓扑示意图
广播电视信号制作好以后, 通过各种媒介传输到覆盖设备的前端, 进行编码调制后送达最终受众的终端。覆盖方式主要包含无线覆盖 (发射机房) 、有线覆盖 (有线电视网络) 、互联网覆盖 (网络数字媒体) 、卫星覆盖等, 示意图如下:
一般来说作为覆盖设备的机房, 其信号源都需要有来自不同路由的主、备路, 如图中所示。主、备路由有各种不同的组合, 如双光纤 (路由不同) , 或一路光纤、一路微波, 也有些机房还会使用接收自卫星的信号作为备用信号源, 如图中的“发射机房”。
1.2 非法信号入侵的途径
如图1所示, 以“发射机房”为例。由于传输路途可能很遥远, 实际上每一种传输路径都有可能被插播。光纤可能被窃听, 获取传输格式, 然后切断插入非法信号;微波传输, 在靠近的地点使用大功率非法信号波束照射接收天线, 可能压制合法信号;卫星接收的信号源, 当卫星被非法信号攻击时, 也可能被非法插播。
虽然实现上述插播方式有一定难度, 遭遇到的可能性不高, 但安全播出的要求很高, 还是需要对一切可能的安全播出隐患做出防范对策。
2 防非法插播的技术策略和关键算法
2.1 技术策略分析选择
如果直接对信号源的内容意义进行分析, 判断其内容是否符合政策和宣传要求, 那么按现有的计算机软件软件技术而言, 不仅难度非常高, 而且准确率和实时性也很难满足要求。但是考虑到实际上信号源有多路的情况下, 我们可以用更简单的办法来判断是否有哪路信号路径被插播。那就是把同一节目的来自不同路由的信号源拿来进行内容比对, 如果所有路由的信号内容全部相同, 那么说明信号是安全的;否则, 说明其中必有一路信号被非法插播, 这时就要马上输出报警信息, 等待人工对信号内容进行识别判断。如果信号源路由超过2路, 也可以先把内容与众不同的那一路排除出去, 从内容相同的信号源中选一路输出去播出, 然后再报警请求人工监听的最后裁决。
使用内容比对的方法, 我们不需要对信号内容的意义做出判断, 只需要对不同信号源的内容是否一致做出判断即可, 这样对技术上的要求就降低到了可行的程度。
2.2 音频信号内容比对的依据
可用的技术手段, 无非是用于音频信号处理的电路硬件和对采样数据进行分析的软件。关键在于对信号源内容是否一致的特征提取。如果对某路音频信号源的信号波形用示波器进行观察, 可以发现每当播音员讲话或播放音乐时, 示波器上都会出现相应的波包, 而当出现节目间隙、语言语句之间的间隙、音乐之间的间隙的时候, 示波器上的波形就近乎一条直线 (幅度近乎零) 。如图2～图5所示:
我们可以把语音节目的内容, 看成是由各种不同时间长度和幅度变化规律的波包, 以及各种不同时间长度的间隙组成的信息系列。这种系列与节目内容一一对应, 相同的节目内容必有完全相同的系列, 而不同的系列则意味着不同的节目内容。图2展示了两路内容相同、没有时延差的语言信号的信息系列, 图3是内容不同的信息系列。
因此, 我们就把对内容的判断转化成对音频信息系列的比对判断, 如果信息系列完全相同则内容相同, 否则内容不同。从图2～图5可以看出来, 只要比对的信号中有一路是纯语言类, 内容相同与否其特征非常明显;音乐 (或带音乐背景) 类信号之间, 以及与准白噪声之间的波包特征差别较小甚至难于分辨。
2.3 具体电路和关键算法
来自不同路由的音频信号可能存在时间延迟, 即不同步的问题。因此在进行信号比对之前必须先把两路信号的时间点“拉”齐, 一般是把先到达的信号延时然后与后到达的信号对齐在同一时间点。假设最大可能的信号时间延迟为5秒, 用于信号比对的时长为3秒, 下面讨论不同处理算法的资源开销。
2.3.1 直接对音频信号高速采样的比对方案
直接的音频信号采样, 为了不漏掉任何一个信号上升下降细节, 采样率最好是最高信号频率分量的十倍以上。调频立体声的音频信号最高频率达15 KHz, 采样率需要达到150 KB/S。因为比对前不知道两路信号哪一路的延时更多, 所以实际需要截取的信号时长是比对时长与最大信号延时时长之和, 即8秒。每一路信号8 s时长的采样数据个数为8*150K=1200K。为了得到信号比对的结果, 需要对每一路信号的采样数据逐个后移, 取其后3 s的数据与另一路信号的前3 s数据进行逐个比对, 因此最大的比对次数为2*5*150K*3*150K=6.75*1011次, 而每次比对都需要取数、运算、比较判断、统计存储等操作, 最少也需要10个指令周期, 就算都是单时钟周期指令, 总共也需要6.75*1012个时钟周期, 这一切需要在3秒内完成, 所以每秒需要最少2.25*1012个时钟, 即时钟频率要达到2250GHz。这还只是进行两路信号的比对运算量, 如果要求更多路信号的比对, 运算量还要大得多。这样的运算速度对于单核的芯片是很难完成的, 需要多核的高速芯片并行计算才可能实现。因此这种方案成本太高, 现实可行性差。
2.3.2 先对信号进行包络检波, 再低速采样的比对方案
如果先对音频信号进行幅度变化的包络检波——简单的预处理, 那么虽然我们失去了波形的瞬间 (毫秒级) 幅度变化细节, 但是还是可以保留语句、音乐等间隙和幅度变化的整体趋势等最重要的特征信息, 而这些信息对内容比对来说就已经足够了, 这样做的结果就是可以极大降低比对所需要的运算速度。下面以图6的预处理电路参数为例说明:
上图中的检波电路可以消除检波二极管死区电压的影响, 即使只有几十毫伏的音频信号也能得到正常的包络输出。包络跟踪的R1C1=47 ms, 因此采样周期可以取5 ms, 即采样速率200 B/S。对于时长3 s、最大可能延时量5 s的两路音频数据进行完整比对所需要的最大比对次数为2*5*200*3*200=1.2*106次, 需要的总时钟周期数为1.2*107, 如果运算时间最长为3 s, 则时钟频率要求为最小4MHz。这样的运算速度要求还不到上一方案的百万分之一, 使用价格便宜的51系列单片机就可以实现了。当然, 使用运算速度更快的芯片或DSP可以获得更快的反应速度, 实时性更令人满意。
2.3.3 采样数据的比对处理和判断基准
在两路音频信号之间进行采样数据比对, 还要考虑信号本身的幅度问题。内容相同的信号幅度不一定相同, 但对采样数据进行比对时, 其比例应该是相同的, 这一比例值可以取一段时间长度 (例如8 s) 中两路信号最大采样值之比为“比例参考值”。
对于语言类信号, 使用图6的信号预处理电路, 如果对一段时间长度3秒的采样数据进行逐一比对, 大量的实验表明:1) 如果内容相同, 则采样数据值之比与“比例参考值”误差10%以内的比对结果 (简称“比例一致性”) 个数, 可以占总比对个数的80%以上。这个结论在反复的实验中至少有99%的准确性。2) 如果内容不同, 则“比例一致性”个数, 占总比对个数的50%以下。这个结论在反复的实验中至少有95%的准确性。3) 如果把“比例一致性”的个数是否占总比对个数65%以上, 作为语言类节目内容是否相同的判断基准, 则准确率可达99%以上。4) 对报警实时性放宽要求, 可以极大降低误报率。每增加一次 (3秒) 比对内容不一致的累积才报警, 误报率可以降低100倍。
以上算法的准确性主要受信号的信噪比影响。信噪比20 dB以下的时候, 当信号幅度小的瞬间噪声电平的影响比率增大很多, 影响了其判断的准确度。为了修正这种影响, 可以适当调整“比例一致性”的标准, 例如当采样值为最大值的十分之一以下时, 改用与“比例参考值”误差30%以内作为“比例一致性”的参考标准。
2.3.4 音乐节目信号之间内容比对的优化方法
从图4看到, 音乐节目或含有音乐背景的节目, 其波包的特征比较不明显, 以上述算法去判断准确率是比较低的。因为音乐信号由各种不同的乐器组合而成, 不同乐器其频谱是不同的, 所以可以按频谱对总信号进行分频率段滤波筛选, 分别进行检波采样, 然后再用上述算法判断, 这样做以后准确率依然可以很高。例如可以把300 Hz以下的为一段 (分出鼓类乐器) , 500 Hz～2 000Hz为一段 (中音乐器) , 3 000 Hz以上为一段 (高音乐器) 。分得越细准确度越高, 但是计算量越大, 要求的芯片处理速度越高。
2.3.5 准白噪声信号的识别
某些情况下, 当节目信号丢失时, 信道完全由噪声占据, 表现为幅度连续的宽频谱的“沙沙”声, 这里称之为“准白噪声”。“准白噪声”与音乐信号在总波形的波包特征上差别不大, 很难直接识别出来。但是, 如果按频谱对总信号进行分段筛选, 分段后的波包特征, 音乐信号与准白噪声信号之间的差别还是很明显的。准白噪声信号无论是总信号波包还是分频段的信号波包, 都显示出很“木”的特征, 即起伏很小而且一直不变, 信息含量很低;而音乐信号在分频段之后, 其波包显得很活跃, 并时刻在随着内容的不同而变化着。根据这些特征可以对某路信号是噪声还是音乐节目作出准确的判断。
3 实用系统的组成与应用
现代化覆盖设备的信号源, 已经有很多是数字音频信号, 这种情况可以从其音频分配器的分配口取出后进行数/模转换, 然后再进行内容比对处理, 判断结果作为报警触发信号或自动切换的依据。如图7所示:
图中, 语言类节目只需要用到“总包络检波”的采样数据。“频率段n”是用带通滤波器实现的, 用于音乐类节目的比对和噪声信号的识别。
该比对系统不仅可以应用于中波和调频广播, 也可以对电视节目的伴音进行比对, 通过对伴音内容一致性的识别来判断电视节目是否被插播, 因为节目的语言被插播其后果远超图像被插播。
水质常规抽查项目成功比对研究 篇8
随着环境污染日益严重,水质监测的任务在增加,常规监测项目也较多,其中化学需氧量和氨氮就是最为常见的两项,它们不仅是水环境质量标准和污染物质排放标准中的重要因子,更是国家五年计划中有关节能减排在环境保护方面的重要考查指标[1～3]。高锰酸盐指数作为衡量地表水和地下水受有机及无机还原性物质污染程度的重要指标之一,在2006年颁布的《生活饮用水卫生标准》中也被提升为常规监测项目[4]。
比对监测不仅是国家环境监测总站下达的指令性任务,也是上级对下级部门平时完成环境监测工作情况的监督检查。国家每年从云南省国控污染源企业中抽出30%,由省级监测站或与地方监测站进行企业排放污染物中COD与氨氮的比对测定,一方面是要了解污染物的排放情况,另一方面是对监测单位的监测能力进行检查。另外,从2012年来,国家还对国控出境断面地表水及干流上的水质自动监测系统进行高锰酸盐指数和氨氮测定的现场抽查比对,全面加强环境监测监督检查的力度。笔者多年来一直在承担及参与云南省站与其他单位进行的比对测定工作,经过长时间的锻炼和实践,在比对监测方面积累了一些粗浅的经验,在文中与同行业或相关行业的监测分析人员分享,希望在以后的比对监测工作中能对广大分析工作者起到一定的借鉴作用。
2化学需氧量的测定
2.1样品采集及保存
化学需氧量比对测定的水样多为地表水和污水,采样时应严格按照《采样技术指导HJ 494-2009》进行,并按相应规范进行保存与管理[5,6]。采集水样前,应先用水样涮洗采样器,盛样瓶及盖子2～3次。水样采集后立即加入硫酸作保护剂,使其 pH值小于2,样品应在现场或送回实验室尽快分析。如果不能及时分析,样品应在 2～5℃下低温保存。采样点位离实验室距离较远的,应该将样品保存在冰种箱内,并尽快送交实验室分析,最长不宜超过2d。
2.2 方法及仪器
化学需氧量比对测定时应严格按照《水质 化学需氧量的测定 重铬酸盐法GB11914-89》中方法操作[7],注意两个比对单位应尽可能在同一环境下使用相同类型的实验装置进行样品测定,以减少实验环境和装置不同所引起的误差。样品测定过程中,由于硫酸亚铁铵标准溶液不稳定,滴定时应尽可能选用棕色滴定管。
2.3 试剂
重铬酸钾和硫酸亚铁铵的纯度是影响标准溶液浓度准确性的主要因素,另外含杂质和还原性物质多的硫酸也会消耗重铬酸钾,造成空白值偏大,直接影响结果的准确性。因此,在实际试验过程中要选用品质和纯度高的试剂,一般应选用优级纯试剂。分析测定过程中,两个比对单位的分析人员应尽量使用同一套近期配制的试剂,以减少系统误差对测定结果的影响。
2.4 取样
对于化学需氧量在50～700mg/L之间的水样,一般都用0.2500mol/L的重铬酸钾标准溶液消解,回滴时用0.1mol/L的硫酸亚铁铵标准溶液;对于化学需氧量小于50mg/L的水样,应该用0.0250mol/L的重铬酸钾标准溶液消解,回滴时用0.01mol/L的硫酸亚铁铵标准溶液。水样取用体积可在10.00～50.00mL范围之间,试剂用量及浓度需按表1进行相应调整。
取样时一定要将水样摇匀,尤其对于混浊及悬浮物较多的水样,更要注意取样的均匀性,否则会带来很大的误差。需要稀释的水样,取样量不应小于5mL,CODcr高的水样应逐级稀释,以减少因稀释引起的误差。取水样时应当用相应刻度的刻度或单标移液管准确移取,已知样则必须用相应刻度的单标移液管移取。
2.5 分析测定
(1)测定中一般使用蒸馏水,也可使用高纯水或去离子水(电导率<2.0μs/cm),但最好选用新制的实验用水,以减低空白值。空白测定时应加入尽量少的硫酸汞,不加则会使消耗的硫酸亚铁铵偏少。
(2)水样加热回流反应后,溶液中重络酸钾的剩余量应为加入量的1/5～4/5为宜,即溶液颜色为深棕色或墨绿色。
(3) 由于硫酸亚铁铵很不稳定,每次实验时应对硫酸亚铁铵标准溶液进行标定,室温较高时更要注意其浓度变化,特别要注意与样品测定使用同样的硫酸和稀释水。
(4) 严格控制消解时间2h,并注意自开始沸腾时计时。
(5) 用硫酸亚铁铵回滴剩余的重铬酸钾是CODcr 分析过程中最关键的环节之一,需注意以下几点:待样品完全冷却到室温后再进行滴定;每次滴定时尽量从滴定管的零点开始滴定,以减少刻度本身引起的误差,以及读数时人为造成的主观偏差;滴定时不要剧烈摇晃锥形瓶,以免瓶内试液溅出而影响测定结果的准确度。
2.6 质量保证
作样同时需作2～3个空白平行样。样品测定中要作10%～20%的平行样测定,平行测定结果以算数平均值计。为了保证所配试剂的质量及操作人员的分析测试水平,每次测定样品时需同时测定已知浓度的标准样品。
3 氨氮的测定
3.1 样品采集及保存
氨氮测定中样品的采集及保存要求与COD测定基本一致,只是操作过程中要注意防止样品吸收空气中的氨而污染。
3.2 方法及仪器
氨氮的比对测定严格按照国标方法《水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法HJ 535-2009》中的原理及操作步骤进行[8]。比对的目的是考查两个分析单位所测得数据结果的相符程度,而不同的仪器测定出来的数据多少都有些差异,所以两个比对单位的分析人员在测定样品时应尽量使用同一台分光光度计测定样品,可以降低不同仪器测定带来的偏差。
3.3 试剂
(1)标准方法要求测定水样中氨氮的试剂需用无氨水配制,但在实际操作中,无氨水的制备较为麻烦,使得操作过程变得繁琐。笔者经多次比对实践证明,采用新制备的蒸馏水或者去离子水代替无氨水配制试剂,对样品的测定结果没有影响,其精密度和准确度均符合质控要求。
(2)纳氏试剂中碘化汞与碘化钾的比例会对显色反应的灵敏度产生影响,所以试剂静置后生成的沉淀应除去。另外,碘化汞属剧毒物品,配制试剂时工作人员应配戴橡胶手套,作好安全防护工作。
(3)配制酒石酸钾钠试剂时,可在加热煮沸时向溶液中加入少量的氢氧化钠或氢氧化钾,以便完全去除氨,还可以降低空白值,从而减少操作中产生的系统误差。
(4)配制好的试剂要盖紧瓶盖,若长期吸收空气中的氨,会使空白吸光度增高。
3.4 取样
地表水中的氨氮含量一般都比较低,取样时可以直接取50.0mL进行测定。企业排放的污水中的氨氮含量高低不一,对于氨氮含量比较低的污水,如部分污水处理厂的出口水,多数都是无色透明的,这类水就可以直接取50.0mL进行比色测定。但是对于部分企业处理单元的进口水,及部分出口水,不仅颜色较深,还含有大量的悬浮物,这类水样中的氨氮含量就比较高,则需要进行预处理后才能取适量进行测定。取样时应当用相应刻度的移液管准确移取,已知样和加标回收率的测定则必须用相应刻度的单标移液管移取样品或标液。
3.5 分析测定
(1)对于色度和浊度都比较大的水样,需要进行预处理后才能测定其中的氨氮。水样前处理方法主要有絮凝沉淀法和蒸馏法,笔者经多次实践证明,絮凝沉淀法会使测定结果产生较大的偏差,应尽可能少用。如果水样中含有的悬浮物,但颜色不深,且水样中成分较为简单时,可用滤纸过滤后直接测定。当水样的色度和浊度都比较大,且样品中干扰物质较多时,如污水厂的进口水、化工厂和焦化厂等企业所排放的污水,则需要蒸馏处理后再取适量进行测定。水样蒸馏处理后特别要注意在馏出液中加入1mol/L的氢氧化钠溶液,以中和剩余的硼酸[9]。此外,蒸馏预处理样品时,应使水样、已知样和加标样在操作方法上保持一致。
(2)每次测定样品时,应同时绘制标准曲线,如果分析样品数量较多,时间比较紧张时,也可提前一两天使用同一批试剂先绘制好标准曲线,对测定结果影响不大。
(3)分析测试中使用的比色皿经长时间使用或测定过氨氮含量较高的样品时,比色皿里面的四个棱角处容易残留下棕黄色物质,或皿壁上附有杂质难以去除,可能对抽查比对样品结果产生影响。因此,在进行比对测定前,应用棉签将皿壁清洗干净,或者用低浓度的盐酸稍稍浸泡,以除去残留的污物。
3.6 质量保证
(1)每次测定样品的同时需作10%～20%的平行样,以及两个平行空白样,尤其注意样品需要预处理时,空白也要用同样的方法预处理。
(2)测定实际样品时,应同时测定已知浓度值的标准样品,以检查测定程序是否正确,及衡量实际样品测定结果的准确程度。
(3) 应作好标准样品加标回收率的测定,保证其加标回收率在质控指标范围内。
4 高锰酸盐指数的测定
4.1 样品采集及保存
高锰酸盐指数一般用于衡量地表水和地下水受有机和无机污染物污染的程度,因此采样应严格按采样技术规范进行。水样采集后,如果现场或很快就能分析的,则可以不加保护剂;如果短时间不能分析的,应加入硫酸使pH值小于2,以抑制微生物活动。样品应尽快分析,不宜超过2d。
4.2 方法及仪器
高锰酸盐指数测定主要有酸性法和碱性法,酸性法适用于氯离子含量不超过300mg/L的样品测定,碱性法则适用于氯离子含量大于300mg/L的样品。在抽查比对监测中,地表水或地下水中的氯离子含量都比较低,因此都采用酸性高锰酸钾氧化法测定,即《水质 高锰酸盐指数的测定 GB11892-89》[10]。
酸性高锰酸钾氧化法测定高锰酸盐指数用的仪器只有水浴锅,但要注意不同的水浴锅可能会因为加热管加热不均匀,使得各水浴锅沸水浴的温度有所差异,而影响到反应溶液的均匀性,使测定结果出现偏差。因此,在比对监测中,应尽可能使用同一单位的同一台水浴锅对水样进行加热,以减少仪器加热不均匀所带来的测定误差。
实验中使用的棕色滴定管应用重铬酸钾洗液浸泡,以除去管壁上附着的有机物质,并用实验用水冲洗多次。
4.3 试剂
(1)高锰酸钾试剂本身含有的少量杂质和实验用水中所含有的微量还原性物质会消耗少量的高锰酸钾,从而降低高锰酸钾溶液的浓度,所以在高锰酸钾标准溶液的配制过程中,高锰酸钾的称取量要稍多于理论量。高锰酸钾溶液加热至沸腾后应保持一定时间,以便使溶液中的还原性物质充分氧化,放置过夜后用玻璃砂芯漏斗过滤,除去溶液中少量的二氧化锰颗粒和MnO(OH)2沉淀,才能延长溶液的使用期。配制好的高锰酸钾溶液需贮存于棕色试剂瓶中,置于暗处,避免高锰酸钾分解。
(2)配制草酸钠溶液时,先要在120℃烘干基准级草酸钠试剂2h左右,于干燥器中冷却至室温后再准确称量,否则会引起测定结果偏高。草酸钠贮备液应于4℃密闭保存,标准溶液应在临用前配制。
(3)配制(1+3)的硫酸时,要趁热加入数滴0.01mol/L高锰酸钾标准溶液至溶液呈粉红色,可以氧化溶液中可能存在的还原性物质,冷却后颜色退去即可使用。
4.4 取样
对于高锰酸盐指数含量不高的水样,取样时可以用100mL的量筒移取,不会对结果产生太大的影响。但是对于高锰酸盐指数含量高的样品和已知浓度值的标准样品,则必须用相应体积的移液管移取,才能使测定结果准确。取样时两个比对单位所使用的取样器具应保持一致,都用量筒或者都用移液管移取,才能使偏差降到最低,但在测定已知样时都必须使用相应刻度的单标移液管移取样品。
4.5 分析测定
(1)水浴加热时,要保证沸水浴液面高于锥形瓶内反应液的液面,以便锥形瓶中的样品可以充分反应,但水浴锅内的加水量也不能太多,否则三角瓶容易漂浮,还会影响水浴锅内的温度,进而影响测定结果的准确性。如果水浴锅内加水量少,加热过程中蒸发量过多,会导致水浴锅液面低于三角瓶内液面,加热不均匀,会造成测定结果偏低。加热中途向水浴锅内加水时,最好直接加入预先加热沸腾的水,这样对水浴锅内水温的影响不大,达到沸腾的速度也比较快,对测定值的影响就不大,也方便给每个样品计时。
(2) 在高锰酸盐指数的测定中,实验用水(蒸馏水或去离子水等)能消耗一定量的高锰酸钾溶液,会使空白值和测定结果产生偏差,所以当样品中CODMn含量较高需要稀释时,计算中必须减去实验用水所引进的误差。但在测定已知样品时,由于空白液即为稀释水,所以不论样品是否需要进行二次稀释,都不应再减去空白值,否则测定结果将偏低。
(3)虽然国标方法中对水浴加热温度和时间都有规定,但在实际测定中,水浴温度会受气压和环境温度的影响,不能完全达到在100℃,所以只有延长加热时间,才能使样品得到充分反应,从而保证测定结果的准确性。笔者通过实践证明,水浴加热时间可根据各地的海拔和气压进行适当延长,但不要超过33min。
(4)滴定操作应自加热结束起迅速进行,并保证反应温度在60～90℃之间。高锰酸钾的滴定速度应遵循“慢-快-慢”的规律,开始时需一滴一滴地加,至高锰酸钾的颜色迅速褪掉且生成自身催化剂后可快速加入,反应终了时又要放慢速度,并注意观察溶液的颜色变化。当水样出现淡粉红色后再多加半滴或1/4滴,并保证30s不褪色即为终点。高锰酸钾滴定尽量用体积小一些的棕色滴定管进行,并从零点开始,这样可以使滴定条件的系统误差最大可能的趋向一致,以提高测定结果的准确程度。
(5)高锰酸钾较不稳定,使用液的浓度容易发生变化,确切的浓度值需当日标定。标定时高锰酸钾的消耗量一般在9.95～10.05mL之间为宜,使校正系数K值尽量在0.9800～1.010之间。
4.6 质量保证
水中CODMn监测通常采用的酸性高锰酸钾滴定法属于氧化还原反应,其反应机理和氧化程度比较复杂,使得该项目成为较难准确测得的项目之一。因此,比对监测中作好质量保证工作就更为重要。其具体的质控方法与CODCr的测定相同。
5 结语
对水质常规监测分析项目进行抽查比对,不仅是上级主管部门对地方环境监测部门进行监督检查的手段,更是各个实验室监测能力和操作人员技能水平的集中体现,所以按规范和要求完成抽查项目的比对测定尤为重要。在具体的抽查比对中,如要成功完成比对测定,一方面需要注意好各个环节的统一性,如按相同规范或标准操作、样品由同一个人采集、试剂使用同一套、测定仪器使用同一台;另一方面要全面作好质量保证工作,如使用新制的实验用水,短时间内配制的试剂,作好平行样、已知样或加标回收率的测定。
参考文献
[1]国家环境保护总局.GB3838-2002,地表水环境质量标准[S].北京:国家环境保护总局,2002.
[2]国家环境保护总局.GB/T14848-93,地下水质量标准[S].北京:国家环境保护总局,2000.
[3]国家环境保护总局.GB8978-1996,污水综合排放标准[S].北京:国家环境保护总局,1996.
[4]国家环境保护总局.GB5749-2006,生活饮用水卫生标准[S].北京:国家环境保护总局,2006.
[5]国家环境保护总局.HJ494-2009,水质采样技术指导[S].北京:国家环境保护总局,2009.
[6]国家环境保护总局.HJ493-2009,水质样品的保存和管理技术规定[S].北京:国家环境保护总局,2009.
[7]国家环境保护总局.GB/T11914-89,水质化学需氧量的测定重铬酸盐法[S].北京:国家环境保护总局,2008.
[8]国家环境保护总局.HJ535-2009,水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法[S].北京:国家环境保护总局,2009.
[9]陈丽琼,胡勇,余东波.纳氏试剂分光光度法测定水中氨氮有关问题的探讨[J].环境科技,2011,24(2):63～65.