液压支架电液控制系统软件缺陷管理

师艳梅

神华神东煤炭集团工程造价事务所内蒙古鄂尔多斯017209

摘要：液压支架电液控制系统软件是对可靠性、安全性要求很高的软件。随着液压支架电液控制系统的不断推广应用，系统应用范围不断扩展，涉及到各种不同的架型，功能不断扩展，系统软件的复杂程度不断提升。由于软件开发人员的编程技术和对项目需求的理解不到位，经常出现软件不能满足用户需求的情况，甚至发生设备与人身伤害事故，软件质量面临着严重的挑战。因此，液压支架电液控制系统软件缺陷管理十分必要。

关键词：液压支架；电液控制系统；软件缺陷管理

一、液压支架电液控制系统概述

1、组成

一般而言液压支架电液控制系统由控制器、操作界面、压力传感器、角度传感器、行程传感器、红外传感器、耦合器、连接器、电源电缆、电源箱、变换器、转换器、控制计算机等众多组件构成。具体来说，电控液压支架控制系统主要由油缸、电液阀组（电磁先导阀和主阀）、支架控制器、传感器（压力传感器、行程传感器、倾角传感器和采煤机位置检测传感器等）、电磁阀的驱动器、电源电缆、连接器、网络变换器、端头控制器。在进行移架时在液压支架上的操作界面发出控制指令，电磁先导阀接收到控制主机发出的电信号，在收到信号之后先导阀开始动作，从而用小流量的高压液体驱动主阀运作。系统通过安装的压力传感器、行程传感器、倾角传感器及时反馈液压支架的状态信息给支架控制器，支架控制器通过反馈的信息对支架的状态进行调整。

2、功能

可以实现就地控制、端头控制和远程控制。通过控制系统中的地面监控系统、井下防爆计算机控制、端头控制及支架控制等多层次控制系统，不仅可以实现在井下工作面的就地控制，还可以实现多点的远程控制。此外，通过支架控制器内部的电子系统以及相邻支架控制器之间的通讯系统，不仅可以实现不同支架之间的相互单动作控制，而且还具备相邻支架之间的循环动作控制和多台支架的连续成组动作控制功能。在综采工作面上，对于一台支架的几个动作可能经常需要连续循环动作，可以通过程序设计将这几个动作的输出驱动命令进行连续编组，实现多个动作连续动作。此外，还具有参数采集、传输、共享的功能。在作业时，支架控制器通过对与之相连的传感器定时采样，获得工作面的各种运行参数，并通过通讯电缆将运行参数传输至端头控制器、防爆计算机和地面监控中心。这样电液控制系统的各个层次都可以随时掌握综采工作面的实时运行状态，从而有效缩短故障检修时间、提高采煤生产效率。

3、优势

相交于传统人工控制手段，电液控制系统在液压支架的使用中具备下述几点优势：第一，控制效率高。电液控制系统集电子技术、机械技术、液压技术等众多技术于一身，使得液压支架的操控效率获得显著提升，根据相关专业调查显示，采用电液控制系统的液压支架，其采煤效率均可普遍提升30%左右；第二，反应效率优良。采用电液控制系统的液压支架具备优良的反应功能，这使得其不仅可提升煤炭生产速度，更能实现回采面各项资源的优化配置，同时也可实现对支架不同方面的操控作业；第三，可靠性好。以往中国井下所采用的液压支架控制系统其在发生故障后往往会出现生电液控制系统的液压支架可通过增加1台主控机充当备用控制终端，而避免故障出现后系统操作的失灵，从而实现有效的调整缓冲。第四，操作灵活多样。电液控制提供的控制方式和过程的可调节性（如主动作与辅动作的协调配合、支架各部件的联动配合、不同位置支架的动作关系等）使支架动作更合理，更好地满足实际需求，对工作面条件的适应性更强。

二、软件缺陷

随着软件的不断发展，一方面，软件的数量与日俱增，软件的复杂性呈指数增长，其应用领域不断拓展，重要性越发为大家所关注。另一方面，软件中隐藏的缺陷也越发地难以发现，一旦在使用中出现故障，其带来的后果往往难以估计。同时软件缺陷是软件质量评价的重要依据，需要全面而深入的研究与分析。软件缺陷是软件生命周期中重要的过程产物，软件缺陷包括软件编程过程中产生的错误、对项目需求理解错误及对需求满足度不足等。软件缺陷反映了软件开发过程的薄弱环节，是软件开发组织提高其开发水平和过程能力的重要依据。通过缺陷分析，能够提高对开发能力和过程管理能力的正确认识，有利于开展过程改进工作。在液压支架电液控制系统中由于软件开发人员的编程技术和对项目需求的理解不到位，经常出现软件不能满足用户需求的情况，甚至发生设备与人身伤害事故。因此，软件缺陷管理十分必要。

三、液压支架电液控制系统软件缺陷管理设计

1、液压支架电液控制系统软件结构

液压支架电液控制系统软件采用模块化设计，由三层结构构成。底层是建立在物理层电路板驱动层级的库函数和数学模型库，其功能是实现电路的基本功能转换，提供基本数学模型处理功能；中间层为功能模块层，通过调用底层库函数实现单一的软件功能；顶层为应用层，通过调用不同组合的功能模块，实现应用软件的各项功能。

2、软件缺陷管理框架

液压支架电液控制系统软件缺陷管理框架建立在系统软件结构上。将每一个软件缺陷定位在一个确定的功能模块上，通过软件的三层结构对软件缺陷进行分析，确定每个功能的缺陷密度，再通过功能、功能模块和库函数的引用关系，深度挖掘潜在的软件错误，将软件的三层结构以数据库形式存储，建立功能、功能模块、库函数三个层次的关系数据库。

3、软件测试

为了提高软件测试及软件缺陷探测效率，最大限度地发现可能存在的软件缺陷，结合液压支架电液控制系统软件的结构特点，采用白盒法与黑盒法相结合的方式进行软件测试。黑盒法注重功能性检测，依据用户需求，按照系统功能逐项进行测试；白盒法依据软件内部结构进行测试。在进行软件缺陷修复测试时，按照白盒法依据软件回归测试方法，对修复软件缺陷相关的功能模块进行测试。

4、缺陷分类分析

基于软件缺陷的严重程度，将软件缺陷分为3类：A级，致命的缺陷：这类缺陷存在重大的安全隐患，可能会导致误动作，系统主要功能和性能达不到要求，使系统程序丢失、系统崩溃、死机；B级，严重错误的缺陷：这类缺陷是指次要的功能性错误和性能达不到要求，而这些功能是系统需求中所要求的，必须改正才能实现系统完整的功能；C级，较小的缺陷：这类缺陷不影响操作者执行液压支架动作控制，一般是操作显示上存在的功能瑕疵或缺陷。存在Ａ级、Ｂ级错误的软件不得发布，存在不超过３项Ｃ级错误的软件可以发布。

5、软件缺陷控制流程设计

建立缺陷数据库，定义已发现的缺陷分布在６个阶段并予以不同的标志，分别为打开、缺陷确认、请求更正、更正计划、已更正、关闭。在测试过程中，发现存在不满足需求的功能项，并予以标志（打开）；对发现的缺陷，通过组织讨论或专家审查进行确认（缺陷确认）；确定是真正需要修改的缺陷，按流程将软件缺陷修改单提交给软件开发人员进行修改（请求更正）；软件开发人员接收到软件缺陷修改任务后，制定软件修改计划（更正计划）；软件开发人员完成修改后再次提交软件（已更正），对修改的软件再次进行回归测试；测试通过后予以标志（关闭）。这样就完成了一个完整的软件缺陷修改流程。

6、缺陷数据库设计

软件缺陷数据库结构主要包括缺陷管理人员配置，开发、测试、审核人员信息。缺陷检测活动是指在功能测试、性能测试、可靠性测试等活动中发现软件缺陷。缺陷活动触发是指发现软件缺陷时的环境条件和相关活动及其软件错误征兆。缺陷源、缺陷年龄分别指是否是新代码引入的缺陷及缺陷留存的时间。缺陷目标是指修复的是需求、设计、编码、集成等哪个阶段的实体。缺陷影响域是指软件缺陷对软件质量属性的影响情况，如功能性、可靠性、效率特性、易用性、可维护性、可移植性等。缺陷等级分为A级、B级、C级。缺陷数据库还包含进行软件缺陷发现、确认、修复等相关活动的人员与时间记录。

除此之外，为了方便系统维护，缺陷等级、缺陷影响域、缺陷目标、缺陷类型、缺陷年龄、缺陷源、缺陷检测活动等可使用数据字典的形式存储。

7、缺陷分析

在软件缺陷管理流程中，当发现被测试的软件存在不能正常完成的功能缺陷时，可通过软件三层结构的关系数据库，检索到功能模块、库函数，形成软件缺陷关系数据库。通过分析单个项目多项软件缺陷和多个项目软件缺陷，可以形成功能模块和库函数软件缺陷分布，并针对出现缺陷的频度进行缺陷密度计算，优先解决软件缺陷密度高的软件错误。通过分析软件缺陷，绘制软件影响域分布图，确定软件在功能性、可靠性、易用性、可维性等方面的适用性能，判定用户对软件的满意度等级。通过计算测试打回和软件修改提交时间，可得出软件平均修复时间，从而计算出软件修复成本。

结语

缺陷是软件产品开发或维护过程中存在的错误、毛病等各种问题；从产品外部看，缺陷是系统所需要实现的某种功能的失效或违背。随着液压支架电液控制系统应用的扩大，其软件的缺陷对于正常生产也产生了较大的影响。因此，本文从液压支架电液控制系统入手，重点分析了其软件缺陷的管理，仅供参考。

参考文献

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