智能制造导论-p298.pdf - 第81页
2.4.3 特征 CPS 具有与传统的实时嵌入式系统以及监控与数据采集系统 (Superviso ry Contr ol And Data Acquisition Sy s t ems ， SCA-D A) 不同的特殊 性质。 1 ） 全局虚拟性、局部物理性 局部物理世界发生的感知和操纵，可以跨越整个虚拟网络，并被安全、 可靠、实时地观察和控制。 2 ） 深度嵌入性 嵌入式传感器与执行器使计算深深嵌入到每一个物理组件，甚至可能 嵌入进物…
2.4.2 结构体系
CPS的基本组件包括传感器(Sensor)、执行器(Actuator)和决策控制单元
(Decision-making Control Unit)。其中，传感器和执行器是一种嵌入式
设备，传感器能够监测、感知外界的信号、物理条件(如光、热)或化
学组成(如烟雾)；执行器能够接收控制指令，并对受控对象施加控制
作用；决策控制单元是一种逻辑控制设备，能够根据用户定义的语义
规则生成控制逻辑。基本组件结合反馈循环控制机制如图2-8所示。
2.4.3 特征
CPS具有与传统的实时嵌入式系统以及监控与数据采集系统
(Supervisory Control And Data Acquisition Systems，SCA-DA)不同的特殊
性质。
1） 全局虚拟性、局部物理性
局部物理世界发生的感知和操纵，可以跨越整个虚拟网络，并被安全、
可靠、实时地观察和控制。
2） 深度嵌入性
嵌入式传感器与执行器使计算深深嵌入到每一个物理组件，甚至可能
嵌入进物质里，从而使物理设备具备计算、通信、精确控制、远程协
调和自治等功能，更使计算变得普通，成为物理世界的一部分。
3） 事件驱动性
物理环境和对象状态的变化构成“CPS事件”：触发事件→感知→决
策→控制→事件的闭环过程，最终改变物理对象状态。
4） 以数据为中心
CPS各个层级的组件与子系统都围绕数据融合向上层提供服务，数据
沿着从物理世界接口到用户的路径一路不断提升抽象级，用户最终得
到全面的、精确的事件信息。
2.4.3 特征
5） 时间关键性
物理世界的时间是不可逆转的，因而CPS的应用对时间性有着严格的要求，信
息获取和提交的实时性会影响用户的判断与决策精度，尤其是在重要基础设
施领域。
6） 安全关键性
CPS的系统规模与复杂性对信息系统安全提出了更高的要求，尤其重要的是需
要理解与防范恶意攻击带来的严重威胁，以及CPS用户的被动隐私暴露等问题。
7） 异构性
CPS包含了许多功能与结构各异的子系统，各个子系统之间需要通过有线或无
线的通信方式相互协调工作，因此，CPS也被称为混合系统或者系统的系统。
8） 高可信赖性
物理世界不是完全可预测和可控的，对于意想不到的情况，必须保证CPS的鲁
棒性(Robustness，即健壮和强壮性)，同时还须保证其可靠性、高效率、可扩
展性和适应性。
9） 高度自主性
组件与子系统都具备自组织、自配置，自维护、自优化和自保护能力，可以
支持CPS完成自感知、自决策和自控制。
10） 领域相关性
在诸如汽车、石油化工、航空航天、制造业、民用基础设施等工程应用领域，
CPS的研究不仅着眼于其自身，也着眼于这些系统的容错、安全、集中控制和
社会等方面对它们的设计产生的影响。