案例場景

某城市軌道交通系統計劃引入信息物理系統(CPS)實現列車運行的智能化管理。系統需整合列車實時定位數據(GPS)、軌道傳感器數據(溫度、振動)、乘客流量監測數據(攝像頭+AI 分析)以及調度控制指令，實現以下功能:

1.動態調度優化:根據實時客流和列車狀態調整發車間隔;

2.故障預測:通過振動和溫度數據分析預測軌道設備故障;

3.應急響應:突發事故時自動觸發疏散路線規劃和應急通信。

作為系統架構師或者系統分析師，請基于CPS 技術框架完成以下分析設計任務。

問題內容:

CPS 將計算資源與物理資源緊密結合的產物。它是一個涉及計算、網絡和物理實體的復雜系統，通過集成先進的感知、3C等信息技術和自動控制技術，構建了物理空間與信息空間中人、機、物、環境、信息等要素相互映射、實時交互、高效協同的復雜系統。最終目的是實現資源優化配置。CPS通過打通兩大空間，在數據閉環自動流動的四個過程中實現物理系統的業務功能。

(1)以上說明中，3C具體指的是哪3個C?用中文表示(3分)

(2)數據閉環自動流動的四個過程指的是哪四個過程?(4分)

[問題2](8分)

傳統工業控制系統與CPS架構差異對比如下表格所示，請根據(a)~(h) 的選項補充完善以下表格中的(1)~(8)項。

(a) 分布式邊緣+云計算

(b) 獨 立硬件設備

(c)物理與信息深度融合系統

(d) 本地集中式處理

(e)開放、模塊化

(f)預設規則控制

(g)動態自適應控制

(h) 封閉、難擴展

[問題3] (10 分)

技術人員根據項目的需求，對本項目CPS的抽象架構進行了分層設計。請將(a) ~ (e)的選項填入到下圖中的(1)~(5)空。

(a) 決策層

(b)網絡層

(c)執行層

(d)感應層

(e)物理層

試題答案：

[問題1]

(1)3C 分別是計算、通信、控制。

(2)四個過程:狀態感知、實時分析、科學決策、精準執行。

[問題2]

(1) (b)獨 立硬件設備

(2) (c)物理與信息深度融合系統

(3) (d)本地集中式處理

(4) (a)分布式邊緣+云計算

(5) (f) 預設規則控制

(6) (g) 動態自適應控制

(7) (h) 封閉、難擴展

(8) (e)開放、模塊化

[問題3]

(1) (e)物理層

(2) (c) 執行層

(3) (d) 感應層

(4) (b) 網絡層

(5) (a) 決策層