信息物理融合系统的特性_架构及研究挑战_许少伦

收稿日期：2013-05-02；修回日期：2013-06-24。

基金项目：国家863计划项目（2012AA050803）；新能源电力系统国家重点实验室开放课题（LAPS13009）。

作者简介：许少伦（1978－），男，山东临沂人，工程师，博士研究生，主要研究方向：信息物理融合系统、SCADA 、智能电网；严正（1964－），

男，江西赣州人，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统优化运行、电力系统稳定分析、智能电网；张良（1990－），男，山东济宁人，硕士研究生，主要研究方向：电力系统分析和计算；唐聪（1988－），男，江苏南通人，硕士研究生，主要研究方向：电力系统分析和计算。

文章编号：1001-9081（2013）S2-0001-05

信息物理融合系统的特性、架构及研究挑战

许少伦

1，2*

，严

正1，2

，张良1，2

，唐

聪

1，2

（1．电力传输与功率变换控制教育部重点实验室（上海交通大学），上海200240；

2．上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海200240）

(*通信作者电子邮箱slxu@sjtu．edu．cn)

摘要：近年来，信息物理融合系统（CPS ）已成为国内外学术界和科技界研究的重要方向，被认为是继计算机、互

联网之后世界信息技术的第三次浪潮。CPS 是一个多维、

异构、深度融合的开放式系统，涉及计算机、通信、控制等多个学科的知识，

由于各个学科领域在研究理论和方法上存在明显不同，所以给CPS 的应用研究带来了极大的挑战。基于此背景，从整体的角度对CPS 进行综合阐述，首先介绍CPS 的定义、主要特性以及国内外的应用研究现状，之后阐述CPS 的典型组成架构、抽象框架以及CPS 节点的主要构成，最后以电力、能源行业的CPS 应用研究为主线，从系统理论基础、建模、仿真、设计开发以及其核心组成部分（计算、通信、控制）等多个方面论述了目前CPS 研究过程中所面临的主要挑战和初步解决方案。

关键词：信息物理融合系统；系统架构；信息抽象；CPS 节点；网络融合中图分类号：TP393

文献标志码：A

Cyber physical system:features，architecture，and research challenges

XU Shaolun 1，2*

，YAN Zheng 1，2，ZHANG Liang 1，2，TANG Cong 1，2

(1．Key Laboratory of Control of Power Transmission and Conversion，Ministry of Education (Shanghai Jiao Tong University )，Shanghai 200240，China ;

2．School of Electronic Information and Electrical Engineering，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200240，China )

Abstract:In recent years，Cyber-Physical System (CPS)has become an important research direction of the academic and scientific fields．It is considered to be the third wave of the information technology．CPS is a multi-dimensional，heterogeneous，deeply integrated open system，including lots of knowledge from domains of computer，communication and control．The significant differences in the theory and methods of these subjects bring great challenges to the research of CPS．Based on this，the definition，main features and the domestic and international research status were introduced．Next，the system architecture，abstraction strategy and CPS node module were illustrated．Finally，taking the research on the power and energy industries as the main line，the research challenges in system theory，modeling，simulation，design，development of CPS and its core components (computing，communication and control)were presented in detail．

Key words:Cyber-Physical System (CPS );system architecture;information abstraction;CPS node;network convergence

0引言

随着计算机技术、网络通信技术的发展，以及现代工业需

求的提高，

对物理设备提出了信息化和网络化的需求，由于传统的嵌入式系统是封闭的，并没有外留运算接口，不能满足现在物理设备可控、

可信和可扩展等功能需求，这使得对计算单元与物理对象通过通信网络高度耦合的大型复杂系统的研究出现并得到发展。这类集计算、通信和控制能力于一体的信息物理融合系统（Cyber-Physical System ，CPS ）已成为当今工业信息化发展的新趋势。

CPS 不同于现有的传感器嵌入式系统，也不同于传统的计算机控制系统，它是一种全新的设计理念，其建设目标是实现信息世界和物理世界的完全融合，构建一个可控、可信、可扩展并且安全高效的CPS 网络，并最终从根本上改变人类构

建工程物理系统的方式。

本文首先介绍CPS 的定义、特性以及国内外的应用研究现状，

之后阐述了CPS 的典型组成架构和CPS 节点，最后从多个方面论述了电力、能源等大型基础设施行业的CPS 应用研究过程中所面临的主要挑战。

1

信息物理融合系统概述

1．1

信息物理融合系统的定义

信息物理融合系统的概念最早是由美国国家基金委员会

于2006年提出，国内外的学者和研究机构分别从不同的角度对CPS 进行了描述，其中将比较综合、全面的说法简述如下：

美国国家基金委员会提出

：“CPS 是一种计算资源和物理资源紧密结合和协作的系统。未来的CPS 在适应性、自主性、效率、功能、可靠性、安全性和可用性方面均将远远超过现

Journal of Computer Applications 计算机应用，2013，33(S2):1－5，45ISSN 1001-9081CODEN JYIIDU 2013-12-31

http://www．joca．cn

在的系统。CPS希望能通过提供响应更快、精度更高、规模更大、分布式协调控制功能更强、效率更高的系统来改变我们的世界，这些均需通过计算智能、通信、控制的深度融合，新的传感、动作机构的驱动机制以及适应于物理系统的可重构组件等技术来实现”［1］。

我国何积丰院士指出：“CPS，从广义上理解，就是一个在环境感知的基础上，深度融合了计算、通信和控制能力的可控可信可扩展的网络化物理设备系统，它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互来增加或扩展新的功能，以安全、可靠、高效和实时的方式监测或者控制一个物理实体”［2］。

由此可见，CPS是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，其核心是通过3C（Computation，Communication，Control）的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务，以使系统更加可靠、高效和实时协同，并具有计算、通信、精确控制、远程协作和自治功能，具有重要而广泛的应用前景。

1．2信息物理融合系统的特征

CPS由计算设备、网络设备、物理设备融合而成，所有设备相互协作，共同决定其独特的功能和特征，其主要特点如下：

1）复杂性。

CPS是一个多维度而非单维度的开放式系统，具有高度的复杂性，能支持建造国家级甚至全球级的大型或者特大型物理设备联网［3］。它是由很多具有通信、计算和决策控制功能的设备组成的智能网络，使物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治五大功能，所有设备相互协作，使整个系统处于最佳状态。

2）异构性。

CPS是一个异构的分布式系统，由多种异构的通信网络、计算系统、控制系统和异质的物理设备构成，因此涉及多样的异构数据需要处理。

3）深度融合。

CPS通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合，通过实时交互来扩展新的功能，每个物理设备均深度嵌入了计算和通信功能［3］。这导致了计算对象从数字的变为模拟的，从离散的变为连续的，从静态的变为动态的，是一个有多种类型的计算对象并存的系统。

4）自组织与自适应性。

CPS从规模上可以覆盖一个大的区域甚至整个国家，其接入的物理设备数量非常庞大，管理非常困难。CPS促进了嵌入式系统和混合系统的生成，使计算组件和物理环境之间实现更灵活的交互，主要体现在可以通过代理来实现自组织、自适应［4］。

5）实时性。

CPS需要及时了解物理设备的现况，通过网络化控制手段对物理设备进行必要的控制和干预，但由于移动设备的接入会造成设备状态随机变化，所以需要对物理设备进行实时动态重组，这对计算过程的时间确定性和并行性要求很高，对网络实时性要求也非常高。

6）海量性。

大型CPS是由大量的物理设备彼此连接和整合而成的动态网络，这些数量庞大的智能设备进行实时数据采集和信息交互，会产生巨大的数据量，因而海量数据处理的需求会变得非常迫切。

此外，CPS还具有不确定性、灵活性、高效性、可靠性、安全性、隐私性等特征。

2国内外应用研究现状

在国外，有关CPS的研究主要集中在美国。美国国家自然科学基金会从2006年开始就举行了多次CPS研讨会，探讨CPS的概念和技术。2007年8月，美国总统科学技术顾问委员会（PCAST）在题为《挑战下的领先———竞争世界中的信息技术研发》的报告中把CPS作为网络与信息技术领域的第一项提案［5］，这使得美国迅速掀起了CPS研究热潮。近年来，CPS的研究得到了美国多个机构的支持包括：NSF，DOD/ DAＲPA，DOE，NASA，HSAＲPA，NIST，NSA，NIH。除美国外，欧洲各国、日本和韩国等也在从事类似研究［6］，如欧盟启动的AＲTEMIS（2007—2013）和EPOSS项目就旨在取得智能电子系统的国际领先地位，其中就包含CPS的研究理念。日本每年举行的嵌入式技术会议密切关注CPS技术的发展，韩国的KIPA项目是通过研究智能嵌入式系统来获取CPS相关技术。

我国对CPS的研究也相当重视，国家自然科学基金、“973计划”和“863计划”都将CPS列为重点资助领域。现在国内各高校及研究机构也密切关注CPS的研究，比如：北京交通大学承担的863计划主题项目“面向信息—物理融合的系统平台”专题的“轨道交通CPS的感知、运行和安全技术应用验证”课题于2011年9月正式启动，国家能源智能电网（上海）研发中心正在开展CPS在能源、电力方面的应用研究。

2008年美国国家自然科学基金会召开的信息物理系统峰会会议［7］中特别对CPS的应用领域和前景作了总结阐述，比较典型的3个应用为分布式能源系统、智能交通系统、健康医疗系统。同时在其总结报告中，也阐述了CPS在智能电网、能源保护、环境控制、航空航天、国防、工业自动化、先进汽车系统、节能建筑、关键基础设施等主要工业领域具有很强的竞争力。目前在一些文献或者会议中也阐述了一些关于CPS 的研究成果，比如：文献［8－10］主要从CPS的体系架构方面展开；文献［11－14］主要从CPS在设计和实现方面面临的巨大挑战展开；文献［15－17］主要从系统建模和抽象方面展开；文献［18－22］主要从行业应用的角度出发，分别阐述了CPS在能源、电力、水、天然气、节能建筑等行业的应用探索，均具有较强的参考价值。

3系统架构分析

3．1系统组成架构

CPS是一种深度嵌入式实时系统，其体系结构非常复杂，而且针对不同行业其组成体系也有所区别，国内外的研究者也有不同角度的见解，比如：文献［8］中Tan等从组成单元入手提出了CPS的架构原型，着重叙述了传感单元、执行器单元、控制单元、网络节点以及其他重要组成单元之间的驱动配合机制；文献［23］中谭朋柳等从系统功能方面提出了CPS的典型体系结构；文献［24］中赵俊华等从电力系统应用的角度阐述了CPS的架构和主要组成部分，均对CPS有较深的研究和认识。

通过对CPS的架构及其特点进行深入的分析和拓展，本文从实体的角度提出其典型组成架构如图1所示。

2计算机应用第33卷

图1CPS的典型组成架构

1）物理世界。

包括各种受控的物理实体（一般以嵌入式设备的形式存在）和实体所处的物理环境。

2）分布式传感器网络。

分布式传感器网络由若干分散的传感器节点及其汇集节点组成，传感器节点负责感知物理世界的物理属性，比如温度、湿度、电流、电压等参数，然后经汇集节点发送给信息中心进行分析处理。

3）分布式计算平台。

CPS需要实时处理海量的数据信息以实现对系统的最优控制，这就需要利用像云计算这样的技术来整合各种分布式异构计算资源以获得强大的计算和存储能力。

4）分布式控制节点及控制中心。

CPS如要实现对系统的最优控制还必须把集中控制与分散控制结合起来。比如：基于事件驱动的分布式控制单元可接收来自传感单元的事件和信息中心的信息，根据控制规则进行处理，实现对物理设备的局部控制；控制中心则从整体优化运行的角度在线调整控制系统的参数，在必要时直接向执行器网络的控制节点发出相应的调整控制命令。

5）分布式执行器网络。

执行器网络由若干执行器单元和控制节点组成，控制节点负责接受控制中心发来的控制命令，并将命令派发给某个或某些具体的执行器单元执行，以便调整与控制物理世界的某些物理属性。

6）信息中心。

主要是数据服务器，能为事件的产生提供分布式的记录方式，事件可以通过传输网络自动转换为数据服务器的记录，存储为历史数据。另外，负责检查用户身份的合法性，并响应合法用户的数据查询和分析请求。

7）实时通信网络。

CPS是一种分布式实时系统，一定要有实时网络支持，CPS的实时网络主要用于连接系统其他各部分，以保证数据包在传输过程中的延迟具有可预测性。

8）用户终端。

指用户和CPS之间的接口，主要包括手机、笔记本电脑、桌面计算机及其他特定智能终端设备等。

3．2系统架构抽象

要实现CPS的信息系统和物理系统的深度融合，首先需要将各种物理实体抽象到信息系统中。国内外的研究者也纷纷提出不同的信息抽象策略，比如：文献［12］从应用的角度就把能源CPS抽象为包括物理层、传感器和执行器层、本地控制层、低等级监控层、高等级监控层、信息层的6层结构；文献［25］从解决嵌入式设备计算资源有限的角度出发，将CPS 抽象为包括环境层、服务层、控制层的3层结构，各有特点。

文献［26］从基于服务的角度出发，将CPS按照实体到抽象划分为4层，充分体现了CPS的结构特性和以服务为资源存在方式的核心思想，通用性和可扩展性较强，对今后CPS 的研究和系统开发有较强的指导作用。其抽象结构如图2所示。

1）节点层。

节点层是CPS的主要实体层，是计算和物理过程结合和协作的集中体现，包括的元素主要有：传感器、执行器、嵌入式计算机、PDA等，该层所涉及的技术包括传感器技术、嵌入式系统技术、无线连接技术、控制技术、规划技术等。

2）网络层。

网络层将CPS中各节点和部件连接组成一个整体，是CPS实现分布式计算和资源共享的基础，该层包括的技术有异构数据的传输、节点定位、路由、数据传输等。

3）资源层。

资源层是CPS实体存在的抽象，资源层将对CPS中各种资源进行有效管理。CPS除了节点层的各种实体资源以外还有信息处理资源，包括存储资源、计算资源、控制执行资源、感知资源、交互资源等。

4）服务层。

服务层是对资源的能力的抽象，通过对资源组合形成服务，就如同人类社会一样，将服务提供给别人，同时也可以享受别人的服务

。

图2CPS的4层抽象结构

3．3CPS节点

CPS中的每一个设备均可被抽象为一个CPS节点，各个CPS节点通过网络连接，可以进行自主交互。CPS节点就是CPS与物理世界交互的终端，是将计算进程嵌入到物理进程中的重要部件，一般来说每个CPS节点都包括传感器单元、执行器单元、计算单元、通信单元、存储单元等典型模块。

CPS节点与物理世界实时交互，通过传感器单元实时感知物理世界的变化，将感知的信息交给信息处理单元或者通过通信单元传输给其他节点，同时通信单元接收传输进来的数据交给信息处理单元，信息处理单元将获取的信息进行融合，根据内建的嵌入式算法作出决策并将结果传递给执行器单元或者通过通信单元发送给其他节点，以实现对物理过程的影响和控制。

4研究挑战

4．1理论建模和计算抽象

1）理论建模。

3

增刊2许少伦等：信息物理融合系统的特性、架构及研究挑战

CPS涉及计算机、通信、控制等多个学科知识，其研究开发需要多个学科之间的相互协作，而且其研究设计必须在统一的理论框架下进行，然而目前还没有一个能够处理计算机系统、通信网络系统和物理动态系统的统一理论框架，需要进行深层次的研究探索。

比如：信息系统一般是信息/事件驱动的，其理论基础是离散数学，系统建模工具一般是离散数学工具如有穷自动机；而像电力、能源这样的物理系统，其理论基础是连续数学，系统建模工具一般是代数方程组和微分方程组［24］。两者在理论基础和建模方法上存在明显不同，如何在建模时将离散和连续结合在一起，既能显式地表征物理系统的时域信息，又能显式地表征信息系统的执行次序［2］，这就需要发展信息系统和物理系统的统一建模理论。

2）计算抽象。

CPS如要实现计算世界与物理世界的交互，需要将时间和空间的事件信息都明确地抽象到编程模型中。计算模型抽象需要包含物理概念，如时间和能量，而物理动态的模型提取需要包含实现平台的不确定性，诸如网络延时、有限字节长度、舍入误差等。这种编程抽象需要将计算特性和物理特性进行融合，所以需要一个全新的方式来重新思考传统的编程语言和操作系统之间的关系，需要在中间件和操作系统层均得到支持，在每个抽象层上都需进行组件的设计、分析和验证。

目前，CPS研究者们已经在计算抽象方面进行了探索，比如：文献［12］叙述了能源CPS中的抽象策略，文献［20］以水行业为实例叙述了CPS的计算抽象，但大部分都是从行业应用的整体层面上展开的，还需要进一步深入研究。

4．2系统综合仿真

CPS仿真和传统的物理系统仿真的主要区别在于CPS是将物理系统和信息系统作为一个整体进行综合分析和仿真，通过综合仿真可以显式地评估信息系统与物理过程的相互影响，从而能够更准确地描述CPS作为一个系统的整体行为特征。

目前，在像电力、能源这样的传统行业中，已经有大量精确的物理模型，但是由于其计算非常复杂，通常进行实时仿真时需将模型简化，从而降低了仿真的精度。而CPS的最终目的是实现对物理世界的精确控制，仿真时还需将信息系统考虑在内，仿真计算量非常大，所以针对这种新的系统模型，必须研究与之相适应的、有效的仿真算法。

此外，CPS对仿真和分析的实时性要求也非常高。现在各行业研究者均已开展探索工作，对信息物理实时仿真开展大量的研究，可以相互借鉴。比如：文献［27］围绕智能配水展开，上层信息控制策略层采用Matlab进行仿真，底层物理层采用行业仿真软件EPANET进行仿真，两者之间通过中间文件进行交互，形成实时的软闭环仿真；文献［28］以内燃机优化为案例，采用内燃机控制单元硬件来仿真物理层，采用实时仿真模拟软件来仿真信息层，实现了硬件在环仿真。

4．3实时计算和海量信息处理

CPS为了保证物理系统镜像的精度，一方面要求CPS具备极高的计算和响应速度，另一方面要求CPS采集处理全面详实的物理系统信息，这些都对CPS的计算和信息处理能力提出了很高的要求，传统的集中式计算平台难以满足这一要求，需考虑基于大规模分布式计算技术如云计算技术来构建CPS的计算平台。

CPS中有大规模多源异构的海量信息需要处理，由于异构数据源的语义、模型以及映射与转换机制等都可能存在差异，需要将异构数据源转换成共享的中间模式进行数据交互。同时由于数据规模是海量的，难以全部保存，需要对CPS中的源数据进行数据聚合计算和融合处理，形成有意义的逻辑数据，并对高层的逻辑数据进行数据集成，以满足高层应用系统的需求。

4．4多种网络融合

CPS网络需要将多种异构网络融合，它集成了过去成熟网络的研究与应用，如因特网、无线传感器网络、Ad Hoc网络、WLAN、Wi-Fi、WiMAX、蜂窝网等，但同时它与传统的网络有着不同的设计目标和特点，比如：CPS网络具有异构性、嵌入性、承载业务量大等特点，不同网络占用频段、链路速度存在巨大的差异；CPS中的每一个物理元件都具有通信能力，可以进行多层次多规模联网，能够动态重组与重识别等。所以，进行多种网络融合的研究是CPS网络进一步发展的重要任务，目前在混合网络模型的研究中，面临网络节点接入、信道切换、业务无缝切换、网络安全、通信服务质量（Quality of Service，QoS）等难题需要去攻克。文献［18］以智能电网为例，探讨了它们对QoS的需求，并提出一种实现框架，具有很强的参考价值。文献［29］中对CPS网络体系结构研究的关键技术、存在的问题以及研究进展作了深入的分析和探讨。

在通信协议方面，目前学术界已经提出了针对CPS的通信协议栈，例如CPS2IP和CPI六层通信协议栈。以CPI协议栈为例，它继承了传统TCP/IP协议栈的5层结构（物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层），并针对CPS的特点（如实时性要求高、结构灵活等）进行了相应调整，在应用层之上增加了专门针对CPS的信息物理层以描述物理系统的特征与动态［24］，但针对CPS的通信协议尚有大量技术问题有待进一步研究。

4．5调度优化与协同控制

CPS的优化应更多的采用随机优化方法，以满足系统的可靠性要求，而且在海量信息条件下，传统的优化方法计算效率不高，不能满足CPS的实时性要求，因此需要在计算模式、算法框架等方面进行改进和完善，比如：未来的研究可以注重发展适合云计算模式的分布式优化方法或提出更新的优化理论和方法。

CPS如要实现自组织、自适应和实时协同，使系统更加可靠、高效地运行，首先需要为CPS制定新的信息共享和协同机制，建立能够无缝集成和变换的统一信息模型。目前主要的方法是基于本体论的方法建立CPS的公共语义，在此基础上通过多代理间的通信、合作、协调，从而实现实时协同控制。比如：文献［30］提出了一种基于多代理的能量管理系统就是利用智能代理的学习、协调、适应和自治的能力，以分布式观点，将混合控制的概念与技术植入到代理中，使它既包含离散的顶层能量状态转换的决策，又包含底层各单元的连续控制，被认为是复杂、开放的分布式问题求解的一种可行的解决方案，可借鉴用于CPS协同控制的研究。

4．6设计开发工具

虽然现在计算系统和物理系统中均有非常有效的设计方法和工具，但均是针对各自不同的领域，不适于建立大规模的CPS，因此必须开发新的自动化设计工具。

CPS这种异构性导致其设计开发的复杂性大大增加，如果要建立全新的、灵活的CPS设计自动化工具和语言，就需

4计算机应用第33卷

要将建模、软件设计、系统集成等技术相结合，这需要进行长期的融合研究。目前可以基于现有的设计工具，增加CPS设计的理念，进行整合创新，实现向新一代CPS设计工具的良性过渡。

4．7其他

CPS运行时还需要建立高层次的信任体系，主要包括可靠性、安全性、隐私性和可用性等；此外，CPS是一个综合性的研究领域，其内部组成部分大多已具有行业标准，例如物理设备、通信协议、软硬件接口等，然而这些标准均没有体现信息物理系统融合的特点，需要在CPS框架下进一步做大量的整合工作。

5结语

CPS是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，它通过计算、通信、控制的有机融合与深度协作，实现对大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务，以使系统更加可靠和高效。CPS的特征决定了其非常广阔的应用前景，在国际上受到了普遍重视，将成为企业界优先发展的产业领域和经济杠杆的巨大源泉。

因CPS是通过网络将信息系统与物理系统连接在一起而构成的一种大型的、异构的、分布式实时系统，其体系结构非常复杂，所以本文对其实体组成、架构抽象和CPS节点均进行了详细的分析。由于计算机学科、控制学科和通信学科在研究理论和方法上的不同，给CPS的应用研究带来了极大的挑战，本文中也依次从系统理论基础、建模、仿真、设计开发等方面进行了详细的阐述。

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（下转第45页）

5

增刊2许少伦等：信息物理融合系统的特性、架构及研究挑战

所有文件打包发送给服务器端。服务器端接收到文件后，根据文件包中的巡道工地理信息，定位到巡道工的具体位置，同时服务器端进入所定位到的3D 虚拟场景，

并显示出接收到的文字、图片等信息。这样最大限度地还原现场场景给控制中心人员，

便于控制中心人员全面掌握信息，及时作出调控和控制。其巡道移动终端的最终实现界面如图4 5所示，图4为手持设备端的主界面，点击可以进入每个分功能，最后文件打包一起发送。图5为系统文字编辑功能的主界面。当手持设备端收集到的信息发送到服务器端时，其效果如图6，服务器定位到具体位置的3D 显示图，包括实际场景，以及巡道工打包发送过来的信息，包括文字、图片、视频等

［12－13］

。

图4

手持设备端的主界面

图5

文字信息编辑界面

图6定位到具体场景，信息显示

4结语

本文介绍了“铁路三维移动安全监控系统”的整体概况，

基于该系统，详细介绍了它的一个子系统即巡道移动终端，该

子系统主要基于巡道工的手持移动设备来完成巡检任务。通过手持设备端的开放接口进行二次开发，进行文字、图片、视频等数字化信息的收集，并通过GPS 定位得到场景的具体位置信息，将所有信息打包发送给控制中心。该子系统在设计的过程中充分考虑到移动设备的GPＲS 无线通信功能的不稳定性，以及巡道工的野外作业环境以保证数据的完整性、及时

性、

快速性。该巡道移动终端极大地改善了巡道工的工作环境，同时大大地提高了其工作效率；其数字化的信息收集使得控制中心能够更全面、完整、正确地还原现场场景，作出更为科学和全面地调控和控制；同时，数字化的信息更有利于存储和统计，

给科学化决策提供了强有力的依据。该子系统目前很好地运用于铁路三维移动安全监控系统中，帮助铁路巡道工及时、

高效、方便、快捷地完成了铁路巡检任务；但是其文件传送的可靠性和及时性还有待提高。参考文献：

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