空中交通CPS结构特性及韧性评估

针对空中交通体系结构复杂、耦合性强、脆弱性高的特点,为缓解因受扰导致的级联失效现象,对其结构韧性进行研究。建立了空中交通信息物理系统(CPS)模型,提出同层度与层间度、同层介数与层间介数等指标,分析级联失效过程;提出空中交通CPS韧性的概念,并采用定量评估方法对受损能力和恢复能力进行度量;对比不同扰动-恢复策略下的空中交通CPS表现,制定最佳恢复策略,提高受扰时的韧性。以华东地区空中交通CPS为例进行分析,结果表明:空中交通CPS网络度分布服从幂率分布,介数服从指数分布;在基于介数度值扰动下,采用介数恢复策略可以有效提高受扰时空中交通CPS的韧性。

新工科背景下CPS与工业物联网实践课程教学探索

CPS与工业物联网实践课程是高等学校智能制造工程新工科专业的一门专业实践必修课。本文首先介绍了 CPS与工业物联网实践课程,然后分析了CPS与工业物联网实践课程的特征,再提出了学生参与度不强、实践项目创新 度不够、三大项目之间关联度不强和课程考核方式单一四大难题,最后提出科学分组、紧跟生产实践/分享创新案例、串 联三大实践项目和丰富课程考核方式四种教学改革措施,为高等院校智能制造人才培养提供参考。

针对电力CPS数据驱动算法对抗攻击的防御方法

大规模电力电子设备的接入为系统引入了数量庞大的强非线性量测/控制节点,使得传统电力系统逐渐转变为电力信息物理系统(cyber-physical system,CPS),许多原本应用模型驱动方法解决的系统问题不得不因维度灾难等局限转而采取数据驱动算法进行分析。然而,数据驱动算法自身的缺陷为系统的安全稳定运行引入了新的风险,攻击者可以对其加以利用,发起可能引发系统停电甚至失稳的对抗攻击。针对电力CPS中数据驱动算法可能遭受的对抗攻击,从异常数据剔除与恢复、算法漏洞挖掘与优化、算法自身可解释性提升3个方面,提出了对应的防御方法:异常数据过滤器、基于生成式对抗网络(generative adversarial network,GAN)的漏洞挖掘与优化方法、数据-知识融合模型及其训练方法,并经算例分析验证了所提方法的有效性。

CPS1基因新发变异致氨基甲酰磷酸合成酶1缺乏症1例并文献复习

目的提高氨基甲酰磷酸合成酶1缺乏症表型及基因型认识。方法回顾性分析中南大学湘雅二医院儿童医学中心新生儿专科1例氨基甲酰磷酸合成酶1缺乏症的诊治过程。结果男性患儿,17 d,因出生后反应差,反复吐奶17 d入院。血串联质谱示瓜氨酸3.63~4.35μmol/L,血氨波动于117.12~905.4μmol/L;全外显子基因测序发现CPS1基因母源性c.1912C>T无义变异和父源性c.3389C>A错义变异,确诊氨基甲酰磷酸合成酶1缺乏症。CPS1基因c.3389C>A变异位点未见文献报道。结论对反应差及呕吐新生儿,需警惕尿素循环障碍,积极基因检测可明确诊断。

基于CPS的异构数据交互模型设计研究

针对传统多源异构数据集成模型难以在信息物理融合系统(Cyber-physical system,CPS)中采用中间件实现异构系统概念层关系映射、传输性能低和系统拓展性差等问题,设计出一个基于CPS的异构数据交互模型。所设计模型可实现仿真和物理系统的概念映射;定义控制类和监测类元数据,并根据各类数据采取全量字段或增量字段更新以减轻网络负载;以Protobuf协议为基础搭建通信模型,使系统扩展性能大幅提升;以高层体系结构(High level architecture,HLA)/数据分析服务(Data distribution service,DDS)搭建异构系统交互模型,有效确保CPS的交互实时性。

基于CPS和VMD的实时电力需求饱和自适应预测

电力数据具有非平稳性和随机性的特点,导致电力需求预测结果误差较大,为此,提出基于CPS和VMD的实时电力需求饱和自适应预测方法。基于CPS与VMP建立自适应变分模态分解模型,利用实时电力需求序列和各模态分解余量之间的信息散度差来判断相关性程度,实现模态分解,通过自适应模态分解得到电力需求序列的分解余量,依靠其建立自适应预测模型,并对模型进行训练,完成对实时电力需求饱和自适应预测。实验结果表明,设计方法预测结果的平均绝对误差低于5.0,平均绝对百分比误差低于2.45%。

CPS防水卷材在公路房建项目施工中的应用

结合甘肃省某国道服务区升级改造项目消防蓄水池、地埋式污水处理设施防水施工管理现状,从CPS防水卷材的材料性能、防水施工原理、工艺特点、材料选用、防水施工质量管控、工程细部处理等角度出发,通过与传统防水卷材施工工艺的对比分析,总结了CPS防水卷材在经济效益和安全环保效益等方面所具有的优势,总结、探讨提升房建项目地下工程防水施工质量的技术保障措施。

基于CPS模型的高中物理校本课程教学研究——以“中学物理与现代前沿应用”校本课程为例

为了填补国家课程物理课堂教学中核心素养落实的不足,尝试在物理学科类校本课程教学过程中融入核心素养,并重点突出创新实践能力,在基于CPS模型的《中学物理与现代前沿应用》这门校本课程的教学实施过程中,既能与常规物理课堂紧密联系,又始终立足于学生自主发展,为学生创新能力的提升以及个性化发展创设了丰富的机会,取得了比较明显的成效,积累了一定的经验.

6.25 m焦炉CPS系统常见问题分析及改进

三钢6.25 m 3号焦炉采用炭化室压力稳定系统,简称CPS系统,该应用可以实现焦炉无烟装煤以及结焦过程中各炭化室的压力稳定。CPS系统依据装煤、出焦信号,自动完成相应操作,提高了焦炉生产的自动化水平。在投产前期,CPS系统经常出现问题,但通过不断摸索、研究,并针对性地进行改进处理后,相关故障基本上得以消除。

基于CPS的建筑结构健康监测网内决策研究

在当代社会,随着城市化进程的加速和基础设施建设规模的不断扩大,建筑结构的安全性与耐久性已成为社会关注的焦点。传统的建筑结构监测方法往往依赖于人工定期检查,不仅效率低下,而且难以实时、准确地捕捉到结构的细微变化,特别是在极端天气事件和自然灾害频发的背景下,这种监测方式的局限性愈发凸显。因此,基于Cyber-Physical Systems(CPS,信息物理系统)的建筑结构健康监测网络应运而生,为实现建筑结构智能化、实时化的健康管理提供了新的技术路径。本研究旨在深入探讨基于CPS的建筑结构健康监测网络中的决策机制与优化策略,期望能够为建筑结构的全生命周期管理提供一个系统化、智能化的解决方案,有效提升公共安全水平,延长建筑使用寿命,并为应对突发事件提供快速响应能力。

基于“ CPS +智慧技能”模型的《图形创意》教学实践三步法

《图形创意》是设计类专业常开设的专业基础课程。文本根据学情分析,探讨了传统教学模式的不足,并提出了“CPS+智慧技能”的教学模型,引导学生开展“认知、体验、创新”三步法的主题化实践;通过建立的混合教学模式,利用线上平台开展理论教学和案例调研,线下平台进行方法学习和创意体验,增加了师生互动的方式,最终提升了课程教学效果,对学生的创意设计能力和审美力的培养有积极的作用。

CPS高分子卷材对建筑防水性能的影响研究

建筑防水工程是保护建筑内部结构免受水流侵袭的重要部分,而地下连续墙更是承担了包括防水、承重等多种重要功能。但现有防水措施导致地下连续墙经常出现渗水事故。针对此问题,研究根据基于化学交联与物理卯榫协同作用技术的高分子防水卷材,探究了不同粘接方式以及与不同地下连续墙拼接方式组合后的防水性能。试验结果表明,采用卷材胶水粘接基于化学交联与物理卯榫协同作用技术的高分子防水卷材渗水时压力最大,为1.15MPa,抗渗等级为P10,最大渗水压力分别比其他5种工况高0.52MPa、0.32MPa、0.50MPa、0.37MPa以及0.10MPa。工况6在第14天才出现渗漏,水头高度下降0.1cm,工况2的工字钢接头的最大单位时间渗水量为1.49ml/s,比锁口管接头低了3.07ml/s。工况6的工字钢接头的最大单位时间渗水量为0.32ml/s,比锁口管接头低了1.45ml/s。由此可得,采用工字钢接头的地下连续墙的整体性较高,渗流路径更长,与CPS高分子卷材组成联合防渗体后,能够有效减少单位时间渗水量,提高建筑的防渗能力,增加建筑结构的安全性。

工业互联网安全风险防控中的CPS应用探索

随着数字技术与传统基础设施的紧密结合,工业互联网已然逐步成为新基建领域的核心战场。新基建催生的全新产业形态和发展模式,势必带来全新的风险和挑战,这也是与传统环境相比较明显的差异之一。在全力推进“新基建”的过程中,必须高度警惕并防范可能出现的各类新型风险,将预防及管控工业风险视为至关重要的一环。因此,针对工业互联网安全风险防控中的信息物理融合系统(Cyber Physical Systems,CPS)应用展开研究。

智能制造产业链现代化运作逻辑——基于CPS视角

智能制造产业链现代化的运作立足于感知层、网络层、执行层、应用层,并在此基础上延伸为关键产品、技术链、运营商,一般经历制造业自动化、制造业信息化、制造业互联化、制造业智能化4个阶段,且各阶段都对应着智能制造产业链体系中某一核心环节的不断成熟。研究提出推动中国智能制造产业链现代化建设,应从补齐关键短板环节、助力企业发展、促进上下游协同发展、发展工业数据、完善供应链发展机制等方面采取对策措施,不断提升智能制造产业链现代化的基础能力、控制能力、联动能力、要素配置能力以及风险防范能力。

基于CPS的微系统模块DDR3信号PISI分析

对微系统分部件的TSV、管壳和微模组,分别从信号完整性分析过程中建模的参数设置、DDR3电源分配系统(Power Delivery Network,PDN)的直流压降分析和交流阻抗分析、信号分析、判据等方面进行了阐述,并结合芯片电源模型(Chip Power Model, CPM)和PCB板进行基于芯片封装系统(Chip Package System, CPS)的协同设计。提出微系统中分部件参数设置的方法,电源完整性(Power Integrity,PI)直流仿真和交流阻抗低阻抗设计方法,完整链路级联分析DDR3信号完整性(Signal Integrity,SI)的方法。从DDR3时域分析图和时序脚本得出该分析方法效果显著,可指导微系统PISI分析及版图优化。

智能电网CPS关键技术综述

根据工业化和信息化的融合需求,将物理信息系统和智能电网的优势进行协同,形成了智能电网CPS.从智能电网CPS的3个层级单元级CPS、系统级CPS、Systems of Systems(缩写为SoS)级CPS体系架构入手,着重阐述了智能电网CPS的研究现状和各个层级对应的关键技术.分析比较了各层级不同应用的优缺点,以此展望了智能电网CPS亟待解决的问题和未来的发展方向.

面向文本描述的CPS资源能力知识图谱构建

信息物理融合系统(cyber-physical system,CPS)在社会生活中发挥越来越广泛的作用.CPS资源的按需编排建立在CPS资源的软件定义基础上,软件接口的定义则依赖对CPS资源能力的充分描述.目前,CPS领域内缺少一个能规范表示资源及其能力的知识库和构建该知识库的有效方法.面向CPS资源的文本描述,提出构建CPS资源能力知识图谱并设计一种自底向上的自动构建方法.给定资源,所提方法先从其代码和文档中提取资源能力的文本描述信息,并基于预定义的表示模式生成规范化表示的能力短语.然后,基于动宾结构的关键成分对能力短语进行划分、聚合与抽象,生成不同类型资源的能力层次化抽象描述.最后,构建资源能力知识图谱.面向Home Assistant平台,构建了包含32个资源类别、957个资源能力的知识图谱.图谱构建实验从不同维度对比分析了手工构建和所提方法自动构建的结果.实验表明,所提方法为CPS资源能力知识图谱的自动化构建提供可行途径,有助于减少人工构建工作量,补充CPS领域内资源服务与能力的描述,并提高图谱的知识完备性.

基于CPS的工业边缘智能控制方案

1目标和概述基于CPS的工业边缘智能控制方案从工业企业的大量生产控制数据中发觉价值,并有效服务于自身的业务,从生产控制系统提取数据进行深度分析、计算、加工后反馈给控制系统和操作人员,让传统监盘走向智能监盘、自动化控制迈向智能化控制。

面向CPS的制造执行系统实验平台验证

信息物理系统(CPS)是实现智能制造的重要抓手,面向CPS的制造执行系统(MES)是MES的发展方向,是实现制造业智能化转型升级的重要支撑。为验证面向CPS的制造执行系统的可行性、合理性、完整性、正确性及可操作性,搭建了实验验证平台,对系统六大平台、“六维”业务域的业务功能、业务逻辑关系进行了应用验证,验证结果表明该系统对人、机、料、法、环、测等生产要素在六维业务域形成了感知-分析-决策-执行闭环管理,可实现生产过程的自动化、数字化、网络化和智能化管理与控制。

面向CPS的制造执行系统的六维管控(3)

信息物理系统(CPS)的广泛研究实践和成熟应用,可以迅速使企业生产控制过程获得的决策数据质量更加稳定及时和丰富,决策优化过程变得更为精确及时完整和合理科学,为未来生产优化过程实现透明化的和可持续改进的全面生产的优化或改善方案提供依据。因此,在现代信息物理体系框架的基本理论原则指导下,针对面向CPS业务的制造执行系统(MES)的设备管理、生产协作深入研究,并对基本核心要素、系统模型的基本总体结构、系统业务的总体设计方法进行了具体介绍,为今后系统研究与应用奠定基础。