案例场景

某城市轨道交通系统计划引入信息物理系统(CPS)实现列车运行的智能化管理。系统需整合列车实时定位数据(GPS)、轨道传感器数据(温度、振动)、乘客流量监测数据(摄像头+AI 分析)以及调度控制指令，实现以下功能:

1.动态调度优化:根据实时客流和列车状态调整发车间隔;

2.故障预测:通过振动和温度数据分析预测轨道设备故障;

3.应急响应:突发事故时自动触发疏散路线规划和应急通信。

作为系统架构师或者系统分析师，请基于CPS 技术框架完成以下分析设计任务。

问题内容:

CPS 将计算资源与物理资源紧密结合的产物。它是一个涉及计算、网络和物理实体的复杂系统，通过集成先进的感知、3C等信息技术和自动控制技术，构建了物理空间与信息空间中人、机、物、环境、信息等要素相互映射、实时交互、高效协同的复杂系统。最终目的是实现资源优化配置。CPS通过打通两大空间，在数据闭环自动流动的四个过程中实现物理系统的业务功能。

(1)以上说明中，3C具体指的是哪3个C?用中文表示(3分)

(2)数据闭环自动流动的四个过程指的是哪四个过程?(4分)

[问题2](8分)

传统工业控制系统与CPS架构差异对比如下表格所示，请根据(a)~(h) 的选项补充完善以下表格中的(1)~(8)项。

(a) 分布式边缘+云计算

(b) 独 立硬件设备

(c)物理与信息深度融合系统

(d) 本地集中式处理

(e)开放、模块化

(f)预设规则控制

(g)动态自适应控制

(h) 封闭、难扩展

[问题3] (10 分)

技术人员根据项目的需求，对本项目CPS的抽象架构进行了分层设计。请将(a) ~ (e)的选项填入到下图中的(1)~(5)空。

(a) 决策层

(b)网络层

(c)执行层

(d)感应层

(e)物理层

试题答案：

[问题1]

(1)3C 分别是计算、通信、控制。

(2)四个过程:状态感知、实时分析、科学决策、精准执行。

[问题2]

(1) (b)独 立硬件设备

(2) (c)物理与信息深度融合系统

(3) (d)本地集中式处理

(4) (a)分布式边缘+云计算

(5) (f) 预设规则控制

(6) (g) 动态自适应控制

(7) (h) 封闭、难扩展

(8) (e)开放、模块化

[问题3]

(1) (e)物理层

(2) (c) 执行层

(3) (d) 感应层

(4) (b) 网络层

(5) (a) 决策层