信息物理系统的用例

信息物理系统 (CPS) 用于各种行业，将物理设备与计算和通信功能相结合。CPS 确保跨环境高效管理物理过程。我们在制造业、医疗保健、能源和运输等各个领域使用 CPS。在本章中，我们将讨论 CPS 的一些应用。

智能制造中的 CPS

您可以在智能制造中使用 CPS。CPS 将机器与数字流程相结合，从而提高生产效率。您可以在智能制造中利用物联网设备和传感器。您可以实时监控生产线。

我们使用连接的设备从机器收集数据，以便您可以动态调整流程。例如，如果生产线检测到异常，则 CPS 可以重新路由资源并重置。这与SDN控制器根据流量状况动态分配带宽相同。

CPS在智能制造中的优势包括以下几点−

• 实时监控生产线中的控制数据
• 工作流程可以减少人工干预
• 它可以为制造流程提供灵活性

医疗保健和医疗系统中的CPS

您可以在医疗保健和医疗系统中使用CPS。您可以使用CPS优化患者护理，就像SDN优化网络性能一样。CPS将医疗设备与计算系统相结合，用于监控患者护理、自动诊断等。

例如，CPS使用医疗物联网(IoMT)设备。这些设备实时收集和分析患者数据。因此医务人员可以据此做出决定。同样，远程医疗平台使用CPS将医疗保健专业人员与患者远程连接起来。因此人们可以获得医疗服务。

CPS 在医疗保健系统中的优势包括以下几点 −

• 使用联网设备监控患者
• 自动化诊断流程，加快医疗服务交付速度
• 远程访问医疗保健，从而降低成本

智能电网中的 CPS

您可以在智能电网中使用 CPS，例如在能源和公用事业领域。CPS 将能源基础设施与通信系统相结合。它的工作原理就像 SDN 集中控制 WAN(广域网)。智能电网使用传感器和控制系统来监控配电、能耗和电网稳定性。

您可以使用 CPS 根据智能电网中的实时数据调整电力流、检测故障和管理能源需求。例如，如果发生电源故障，CPS 可以重新路由能源分配。它还会激活替代电源来平衡负载。它的工作原理就像 SDN 动态重新路由流量以避免网络拥塞一样。

在智能电网中使用 CPS 的优势包括以下几点 −

• 实时监控能源分布和消耗
• 自动检测和纠正故障以保持电网稳定性
• 它具有需求响应能力，可实现高效的能源管理

自动驾驶汽车和运输系统中的 CPS

您可以在运输领域为车辆和智能交通系统使用 CPS。它的工作原理就像 SDN 使用网络传输数据一样。它使用车辆、传感器和通信系统。您可以监控交通状况、车辆导航等。

您可以将传感器数据与 AI 算法相结合。因此，车辆可以在没有人工干预的情况下导航道路。您可以实时监控交通和速度以确保安全运输。智能交通管理系统使用 CPS 来控制交通信号灯和监控道路状况。因此它可以动态优化交通流量。

交通运输中 CPS 的优势包括以下几点 −

• 使用自动导航确保车辆安全
• 实时管理交通；减少拥堵和延误
• 使用 AI 算法进行预测和自适应响应

工业控制系统 (ICS) 中的 CPS

您可以在工业控制系统 (ICS) 和其他工业部门中使用 CPS。它的工作原理与 SDN 集中网络控制平面的方式相同。您可以使用设备控制系统来自动化工业流程。

CPS 使用硬件和软件来控制机器以优化生产流程。它还管理水厂和发电厂等基础设施。例如，可编程逻辑控制器 (PLC) 从传感器收集数据。它根据这些数据调整机械操作以确保安全操作。

工业控制系统中 CPS 的优势包括以下几点 −

• 控制工业系统的集中系统
• 出于安全目的自动化关键流程
• 实时监控系统以响应运营变化

智慧城市中的 CPS

智慧城市中的 CPS 可以管理移动性、基础设施、能源和公共安全。CPS 使用物联网传感器、人工智能和通信网络来控制城市系统。

例如，CPS 可以自动化街道照明。CPS 还可以根据车辆流量调整交通信号。您可以从各种来源收集数据。您可以就资源分配和城市规划做出明智的决策，以提高居民的生活质量。

在智慧城市中拥有 CPS 的好处包括以下几点 −

• 实时管理城市地区的安全和能源需求。
• 使用 AI 和 IoT 技术自动控制城市资源。

农业和耕作中的 CPS

您可以在农业行业中使用 CPS 进行精准耕作。它的工作原理与 SDN 根据流量数据优化网络运营的方式相同。CPS 使用农业设备、传感器和数据分析来提高农作物产量。

您可以实时监测土壤状况、作物健康状况和天气模式。自动拖拉机和无人机会自动响应以优化种植、浇水和收割活动。例如，配备传感器的无人机可以检测田地中需要关注的区域。然后系统就可以相应地引导资源。

在农业中使用 CPS 的优势包括以下几点 −

• 监测作物和土壤的生长精度
• 实现种植等农业活动的自动化
• 确保高效管理水、肥料和能源等资源

航空航天和国防中的 CPS

您可以在航空航天和国防工业中使用 CPS 来构建飞行系统。您可以自动化无人机以执行关键操作。CPS 使用传感器、AI 和通信技术来确保航空航天系统的安全。

例如，您可以实时监控飞机状况。您可以自动化飞行控制系统，并协助飞行员了解情况。您可以使用无人机进行导航。它根据传感器数据调整其路径和动作。

在航空航天和国防中使用 CPS 的好处包括以下 −

• 使用自动化系统控制飞行以确保安全。
• 自动化无人机导航以进行监视和国防行动
• 实时提供关键任务支持