指控装备软件运维保障知识库研究

孙凌云， 孙 岩， 张雷生， 古 丛

(1． 装甲兵工程学院科研部， 北京 100072； 2． 总装政治部干部信息中心， 北京 100720； 3. 装甲兵工程学院政治部， 北京 100072)

指控装备软件运维保障知识库研究

孙凌云1， 孙 岩1， 张雷生2， 古 丛3

(1． 装甲兵工程学院科研部， 北京 100072； 2． 总装政治部干部信息中心， 北京 100720； 3. 装甲兵工程学院政治部， 北京 100072)

为提高指控装备软件的抢修性，归纳了某型指控软件的常见故障类型和故障通用处理流程。利用故障树分析法和知识库技术，设计并实现了一套指控软件运维保障知识库。测试结果表明：该知识库能够帮助保障人员和装备使用者快速了解相关知识、解决常见故障，从而提高指控软件运行稳定性。

软件保障；知识库；故障处理；故障树

目前部署到部队的指控软件功能复杂、维护困难，要求保障人员掌握大量的背景知识。由于现阶段保障工作主要依托部队专业技术人员和软件承研厂家进行，因此软件的抢修性，即软件在紧急情况下(如战时、执行任务)失效后，能够迅速恢复并继续执行软件功能的能力难以得到保证[1]。

事实上，尽管保障工作需要大量技术知识，但具体实施的操作可能非常简单，完全可由一般技术人员甚至装备使用者自行完成。软件抢修性的提高依赖相关知识的积累和共享,指控装备软件运维保障知识库对指控软件常见故障类型和故障处理流程进行梳理，并收集整理相关基础知识，为保障人员和装备使用者了解指控系统、快速完成保障工作奠定了基础。

1 指控软件常见运维故障分类

指控软件运维保障的首要工作是故障处理，其中由硬件问题导致的故障比较少，而软件故障则发生得比较频繁。根据产生原因，指控软件常见运维故障可分为以下7类。

1) 安装、配置故障。指控软件安装和配置比较复杂，对操作系统、数据库以及各种参数有特定的要求，且各专业软件配置方法也各有不同。若安装或配置不正确，则软件的运行或联通经常会出现问题。

2) 用户误操作。用户在Windows平台上运行指控软件时一般具有管理员权限，如果误删除某些关键文件或误暂停了某些服务进程，则很有可能导致客户端指控软件运行异常或报错。

3) 用户未按规定流程操作。某些软件需要用户按照指定的流程进行操作，若用户因不了解流程而随意进行操作，则可能出现某些功能受限或者错误提示。

4) 平台自身异常。若支撑指控软件运行的操作系统、数据库、硬盘、内存等出现异常，如服务无法启动、硬盘无空间、内存耗尽等，则上层的指控软件大多也会出现错误。

5) 数据不完整。基础数据的不完整会导致软件某些功能受限，如：当前部队编制数据中缺少人员和装备数量信息，软件的战损统计功能无法使用。

6) 病毒影响。被病毒感染的指控软件运行缓慢或报错；有的杀毒软件会将被病毒感染的可执行程序隔离或删除，导致指控软件无法运行。

7) 指控软件本身的Bug。尽管经过多次测试，但软件仍可能存在隐含的Bug，这类故障一般在特定运行条件下出现，难以在软件测评阶段被发现[2]。

虽然指控软件故障种类繁多，但其处理流程都是相似的：首先观察故障现象，根据经验判断可能的故障种类，并进行相关的测试操作，如查看程序日志、测试服务状态等；然后根据测试结果，通过排除法找到正确的故障原因。这个过程往往要求保障人员经过多次反复，只有充分利用前期积累的经验，才能找到真正故障原因。

由此可以看出：针对指控软件在使用过程中可能发生多种故障，保障人员只有全面了解底层平台和指控软件的大量背景知识，积累掌握丰富的故障处理经验，才能快速定位故障并进行排除。

2 运维保障知识库设计

针对指控软件保障中涉及到的各方面知识，使用知识库进行管理是非常有效的方法。知识库是针对某一领域问题求解的需要，采用某种(或若干)知识表示方式在计算机中存储、组织、管理和使用的互相联系的知识片集合。目前，知识库被广泛应用于各种专家系统和故障诊断系统中[3-6]。随着知识库理论研究的深入，知识库概念已逐步扩散到工程应用、计算机科学、图书情报、企业管理与教育科学等多个领域[7]。

2.1 系统组成

指控软件在部署后的运行保障和维护保障是软件保障的重点[8]；除此之外，软件的基础原理也是保障人员不可或缺的知识。因此，运维保障知识库包括故障处理、日常维护和基础原理3个功能模块，以及字典库和用户界面模块，系统组成如图1所示。

图1 运维保障知识库系统组成

故障处理模块是整个运维保障知识库系统中的重点模块，主要对故障处理知识进行管理。其中：故障基本信息收集了故障名称、类型、文字描述、图示、严重级别等信息；解决方法则详细记录了针对某个故障具体的处理方法、原理知识、演示抓图甚至操作视频等；故障分解针对复杂故障进行分解，以降低故障处理难度；故障统计主要对故障情况进行时间或频率等各方面的统计，便于用户快速找到最近发生或最频繁发生的故障。

日常维护模块主要对软件安装部署知识、系统备份和恢复知识、系统优化方法进行管理；另外，针对部队指战员在使用过程中发现的改进意见和建议进行收集整理，从而反馈给工业部门对软件进行升级完善。

基础原理模块主要管理指控软件运行的底层平台知识、指控软件信息以及系统原理等背景知识，这些知识是软件保障人员进行故障处理和日常维护的基础。

字典库模块主要对系统中各模块公用的信息进行统一管理。用户界面模块主要针对系统不同的用户，如部队专业技术人员、厂家技术人员或者指控装备的实际操作人员，提供不同的权限和操作界面。

2.2 故障树分析

无论是硬件系统还是软件系统，故障之间的因果关系都比较复杂，高层故障可能是由一个或多个底层故障引起的；而一个底层故障可能导致其他多个故障出现。

在对故障进行分析时，采用故障树分析方法对复杂故障进行分解是目前普遍采用的处理方法[9]。例如：在指控软件中格式化报文发送失败是常见的故障，导致其发生的子故障可能有名录故障、数据库故障、分发服务异常或者传输故障。对于各个子故障，有的还可以继续进行分解，直到分解为简单的、可以直接解决的叶子故障(本文称为元故障)为止。图2的故障树展示了导致报文发送失败的所有子故障。

图2 报文发送失败故障树

在实际工作中，保障人员在解决故障时，也是按照故障树分析法对高层故障进行分解，以降低故障诊断的难度，从而找出最终的解决方法。因此，故障树是保障人员故障处理经验的总结，是重要的保障知识。

3 系统实现与测试

3.1 总体实现

运维保障知识库在Windows平台上通过VC++和Sqlite数据库实现。Sqlite数据库灵活小巧，无需安装和配置，以文件的形式存储数据，便于知识库的运行和传递[10]。

针对不同用户，系统设计了管理员和普通用户2种权限：普通用户通常进行查询和上报故障操作；管理员可以对知识进行添加、删除或更新，以及按照指定的条件对知识库数据进行切分、导出和导入。

3.2 重点模块实现

3.2.1 故障处理知识的存储

故障处理知识的存储和管理是运维保障知识库的重点功能。对于故障信息的存储,首先利用故障树对复杂故障进行分解，将故障基本信息、故障分解关系以及解决方法进行存储。其中，故障信息和解决方法需要存储典型的图示文件、详细说明文档甚至演示视频，这些内容以附件的形式存储在数据表中。具体实现过程中需要使用多个数据表，其中关键的数据表如图3所示。

图3 故障信息存储使用的部分数据表

3.2.2 故障处理方法的查询

根据已知的故障信息和故障分解关系，软件保障知识库不仅可以对软件故障进行分解和存储，罗列出所有可能的子故障；还可以根据故障处理已有的经验，直接给出最近发生或最常发生的故障原因。故障查询过程按照保障人员常用的故障处理流程进行，如图4所示。

图4 故障查询过程

3.2.3 背景保障知识的存储

运维保障知识库需要对指控软件的维护性知识和原理性知识进行存储，这些背景知识主要表现为较完整的文档或文字描述，如用户手册、程序员手册、软件帮助以及保障人员收集的其他技术文档等。对此类知识的存储可以利用数据表进行保存和管理，相关的数据表如图5所示。

图5 背景保障知识存储使用的数据表

3.3 测试案例

运维保障知识库目前存储了针对陆军某信息系统指控软件的大量保障知识，根据保障人员多年实际经验，积累了合成指挥、通信、电子对抗、后装保障、侦察情报等多兵种专业的故障解决知识，以及软件的调试方法、安装配置要点、操作手册等。

为了检测运维保障知识库的功能，选择了3位技术人员进行测试，他们具有一定的计算机技术基础，初步了解指控软件使用方法，没有参与过软件保障。测试故障选择了该指控系统经常出现的5种软件故障，在测试过程中通过人为模拟实际情况进行故障设置，测试结果如图6所示。

图6 测试结果

当测试的软件故障发生时，3位测试人员在不知道相关保障知识的条件下全部无法自行解决。在使用保障知识库进行查询后，针对各测试故障，处理时间可缩短至0.5 h之内。

从测试结果可以看出：运维保障知识库能够帮助技术人员在短时间内解决常见软件故障，有效地提高了指控软件的稳定性，并能够为部队快速培养壮大保障力量提供支持。

4 结论

本文利用故障树分析法和知识库技术对指控软件运维保障的各类知识进行管理，促进了知识的积累和传播，可以帮助软件保障人员快速掌握前人的保障经验、迅速解决软件故障，帮助装备使用者掌握日常维护工作、了解软件原理、减少误操作导致的故障。目前，本运维保障知识库在某指控软件的系统安装、作业培训以及综合演练活动中进行了实际的应用，并取得了很好的应用效果。

[1] 王大翊, 董威.软件应急保障策略和关键技术初探[J].科技信息, 2010(29):505-506.

[2] 王志兵, 李长云.软件故障诊断技术综述[J].微计算机信息, 2010,26(12-1):161-163.

[3] 冀亚林，孙德宝，代东升，等. 基于本体的装备维修器材知识库管理系统设计研究[J]. 价值工程, 2010(13):152-153.

[4] 陈璐璐, 刘成瑞, 张庆振, 等. 基于数据库技术的故障诊断知识库管理系统设计[J]. 航天控制,2007,25(4):82-86.

[5] 王灿国, 蒋平. 光电跟踪设备故障诊断专家系统知识库设计[J].仪器仪表用户,2009,16(3):30-32.

[6] 包勇, 张德银，庄绪岩. 基于动态故障树技术的故障诊断专家系统[J].四川大学学报:自然科学版, 2014,51(6):1211-1216.

[7] 李聪, 王晓光.“知识库”概念的扩散与内涵演化[J].图书情报知识, 2012(4):81-87.

[8] 刘世军.装备软件保障技术研究[J].中国电子科学研究院学报, 2008,3(6):639-643.

[9] 刘师范. 基于故障树的某型功放故障诊断系统的设计与实现[J].电子技术与软件工程，2014(3):62-63.

[10] 赵世峰, 刘白林. Qt/Embedded和Sqlite下的嵌入式知识库管理方法[J].电脑知识与技术, 2011,7(35):9209-9211.

(责任编辑:尚彩娟)

Research on Knowledge Base of Software Support for Command and Control Equipment

SUN Ling-yun1, SUN Yan1, ZHANG Lei-sheng2, GU Cong3

(1. Department of Science Research, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China; 2. Cadre Information Center of Political Department, General Armament Department, Beijing 100720, China; 3. Department of Politics, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China)

In order to improve the rush repair of software on command and control equipment, this paper induces the common fault types and fault treatment process of certain command and control software. Using the fault tree analysis and knowledge base technology, the paper designs and realizes a knowledge base of software support for command and control equipment. Test shows that this knowledge base can help maintenance staff and equipment users to understand background knowledge quickly and solve the common faults easily. Thus the stability of the command and control software improves greatly.

software support; knowledge base; fault treatment; fault tree

1672-1497(2015)04-0089-04

2015-03-16

孙凌云(1979-)，女，讲师，硕士。

TP182

A

10.3969/j.issn.1672-1497.2015.04.018