信息物理融合系統

鄧金玉

【摘 要】隨著當前我國科學技術的不斷發展和完善，在進行信息物理融合系統的發展過程中，取得了較大的成就以及進步，通過信息物理融合系統的發展，將計算機、通信以及控制學科的知識進行有機的結合，使得我國的科學技術得到了巨大的突破。本文筆者主要從物信息物理融合系統的概念、主要的特點以及相關的構造出發來進行問題的分析和研究。

【關鍵詞】信息物理；融合系統；信息抽象

隨著當前階段我國計算機技術、網絡通信技術的不斷進步以及發展，在現代工業發展的過程中對于傳統的物理設備提出了新的要求。傳統的嵌入式系統的封閉式特點對于工業化的發展起到了一定的負面的影響，無法滿足現代物理的設備可控性以及相關功能的延展性。因此在計算機技術的發展過程中，信息物理融合技術逐漸成為了當前社會發展的主流。

信息物理融合技術區別于傳統的傳感器嵌入式系統，在進行功能的設定過程中，其主要依靠全新的設計理念，利用現代信息世界以及物理世界之間的關系來實現高效的網絡化管理，能夠從根本上改變人們工程物理系統的模式，實現各個行業的有效發展。

一、信息物理融合系統的概述

（一）定義

信息物理融合系統的概念主要是指利用計算機資源以及物理資源的協調作用，將二者緊密的結合起來，使其能夠在未來的工業生產、信息發展以及經濟發展過程中具備一定的適應性、自主性、可靠性以及安全性等，通過信息物理融合系統的發展其自身的作用將遠遠的超過當前各個系統的發展模式，信息物理融合系統能夠通過響應速度更快、精度更高、規模更大的功能系統來實現智能化的控制和管理。

從廣義上來看，信息物理融合系統是一種安全可靠的檢測、控制體系，能夠實現深度的信息交互功能。因此信息物理融合系統就是一個綜合于計算、網絡以及物理環境的復雜系統，在未來的計算機發展過程中具有廣大的應用前景。

（二）信息物理融合系統的特征

首先，信息物理融合系統自身具備復雜性的特點，在進行系統應用的過程中，其是一個多維度、開放式的網絡體系，具有高度的復雜性，而且在功能上具有通信、計算以及決策控制等功能，能夠使物理設備具備一定的計算、控制以及遠程協調等能力。

其次，信息物理融合系統具備異構性的特點，其自身的構成由通信網絡技術、計算機系統、控制系統以及異構物理特性等組成，在數據的處理等方面需要結合多種技術體系來完成。

第三，深度融合特點，在進行信息交互以及信息交流的過程中，信息物理融合系統需要通過實時交互來擴展自身的功能，使得每一個物理設備均能夠通過嵌入式系統實現計算、通信以及控制功能。

第四，實時性特點，信息物理融合系統在進行物理設備的控制以及交互的過程中，往往需要設備的狀態是隨時變化的，這也要求信息物理融合系統自身的特點是實時性的，因此在計算機控制的過程中信息物理融合系統確定性以及并行性的要求較高。

最后，海量性的特點，信息物理融合系統自身是由大量的網絡以及設備相連接構成的，在進行數據采集、數據處理的過程中需要結合龐大的設備來進行處理，因此其所產生的巨大數據量會使得信息物理系統呈現海量性的特點。

二、信息物理融合系統框架分析

前述從信息物理融合系統自身的特點能夠看出，其主要是由大量的物理設備以及相關網絡連接所構成的，因此在實際運行過程中復雜性、海量性以及實時性是其主要的特點。下面筆者主要來闡述信息物理融合系統的框架。

（一）物理世界

包括信息物理系統模式下的所有物理設備、物理實體，在工業生產過程中一切基于信息物理融合系統之下的相關工業生產設備都屬于物理世界，其所處的環境也稱之為物理世界。

（二）分布式傳感器網絡

分布式傳感器網絡主要是由大量的傳感器節點以及相關的匯集節點構成，在傳感器的工作過程中其能夠感知物理世界的相關物理特點，然后根據物理世界的參數以及性能來發送相關數據信息進行分析處理。

（三）分布式計算平臺

信息物理融合系統的發展需要基于分布式計算機平臺來運轉。因此在進行海量數據的分析和交互過程中，需要通過平臺來進行數據信息的存儲和計算。分布式計算平臺在信息物理融合系統當中主要發揮云計算、云存儲等功能，保證物理信息融合系統能夠對大量的數據進行有效的整合。

（四）分布式控制節點以及控制中心

在進行信息物理融合系統發展的過程中，需要對相關集中控制數據信息以及分散數據控制信息結合起來。例如在進行事件驅動的分布式控制單元運行過程中，主要接收傳感單元的相關數據信息，然后根據有關的控制標準以及控制原則進行數據信息的處理，進而對整個物理世界的物理設備進行全面的控制。而控制中心在其中主要發揮系統性以及科學性的原理出發，保證在線控制調節系統的參數最優化，同時在必要的時候對相關的控制節點發出調節指令等。[1]

（五）分布式執行器網絡

執行器網絡主要由相關的控制單元以及節點構成，在信息物理融合系統的發展過程中分布式執行器網絡充當了橋梁的作用，能夠實現對控制中心所發出指令的運輸，將具體的控制指令發送到相關的控制單元當中，為控制中心更好的控制整個信息物理融合系統奠定堅實的基礎。

（六）信息中心

信息中心是信息物理融合系統的核心，主要是對事件數據的產生時間進行分布式的記錄，同時事件發生的相關信息通過控制網絡進行傳輸，會自動的轉換為服務器的格式，將其存儲為歷史數據集。信息中心在一定程度上還起到用戶識別的功能，在用戶使用相關系統的過程中，信息中心能夠自動的相應合法用戶的相關數據查詢以及相關的分析請求，在一定程度上能夠對物理信息系統的發展起到一定的保護作用。[2]

三、總結

綜合上文所述，本文筆者主要從當前階段我國信息物理融合系統的發展概念、特點以及相關的框架入手進行分析和探究，能夠看出在當前科學技術發展的基礎之上，信息物理融合系統逐漸成為了當前社會發展的主流，信息物理融合技術是綜合計算、網絡以及物理環境的多維復雜系統，在進行計算、通信以及控制的過程中能夠有效的對大型工程設備進行控制、感知以及動態化的調節等，在未來的社會、科學等行業發展過程中具有廣闊的發展前景，是值得進行推廣和普及的。[3]

參考文獻：

[1]郭慶來，辛蜀駿，孫宏斌，王劍輝.電力系統信息物理融合建模與綜合安全評估：驅動力與研究構想[J].中國電機工程學報，2016，06：1481-1489.