2)大规模分布式计算
大规模分布式计算技术如云计算是解决电力CPS计算问题的有效途径。利用云计算技术可以有效整合系统中现有的计算资源,为各种分析计算任务提供强大的计算与存储能力支持。云计算能支持各种异构计算资源,与集中式的超级计算机相比,其可扩展性很强,且可以在现有计算能力不足时方便地升级。与传统的计算模式相比,云计算还具有便于信息集成和分析,便于软件系统的开发、维护和使用等优点。
3)CPS通信协议
CPS是一种新型网络系统,因此就需要为其构造专门的网络通信协议栈。学术界已经提出了针对CPS的通信协议栈,例如:CPS-IP和CPI(cyberphysicalInternet)6层通信协议栈。以CPI协议栈为例,其继承了传统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;此外,在应用层之上增添了专门针对CPS的信息物理层(cyberphysicallayer)以描述物理系统的特征与动态。针对CPS的通信协议尚有大量技术问题有待进一步研究。例如,如何保证网络内所有计算系统同步,如何处理各种性质完全不同的物理设备,如何为物理设备的状态数据定义格式,等。
4)动态网络和延迟/中断容忍网络(delay/disruptiontolerantnetwork)
由于电力CPS中可能接入大量无线设备,如电动汽车的传感与控制系统,以及其他无线传感设备,这就构成了一个典型动态网络。此外,由于电力系统对可靠性和在线计算分析的速度要求很高,这就要求通信网络必须具有很强的处理通信延迟和中断的能力。可以预期,动态网络和延迟/中断容忍网络技术将成为电力CPS的基础。
5)集群智能
在电力系统中,不同设备的所有者和使用者也可能不同,例如:发电机组为发电公司所有,输配电系统为电网公司所有,智能家电和电动汽车为私人用户所有,等等。因此,电力系统不仅由设备,也由设备的所有者和使用者组成。由于不同的所有者有不同的利益目标,对某些设备可能无法直接控制。例如,对于电动汽车,只能引导其使用者选择特定的行驶路线和充电方式,而无法对此进行控制。因此,需要深入研究如何适当引导电力系统的不同参与者,使得其行为与系统的自动控制相配合以实现整个系统的最优控制目标,这称为集群智能(groupintelligence)或分散决策问题。由于人是CPS不可或缺的重要组成部分,集群智能研究对于实现CPS目标就具有重要意义。
6)虚实空间的自动映射一致性
前已述及,实现对物理系统和信息系统的综合分析与仿真是CPS的重要功能,这相当于在计算机虚拟环境中构造了物理系统的一个镜像。虚实空间的自动映射一致性包括2个内涵:一是要保证所采集的系统信息与实际情况同步且一致;二是要保证系统模型和仿真结果的准确性。保证上述2点是实现系统最优控制的基础。
