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信息物理融合系统(Cyber-Physical Systems,CPS)是综合了计算、控制和通信技术于一体的新型智能复杂系统。CPS通过对信息资源与物理资源的深度融合,将深刻改变人类同信息世界和物理世界的交互方式。系统建模是CPS研究的一项重要内容,是设计和开发满足需求的CPS的基础。采用面向服务的思想建立CPS的服务模型,就能够通过组合物理实体的服务来完成特定的任务。但是CPS的新特性使得现存的面向服务技术与服务组合方法无法直接应用到CPS上。本文针对CPS的服务模型与服务组合问题进行了深入研究。 本文首先分析了国内外对CPS及其系统建模方面的研究现状,重点阐述了采用面向服务思想进行CPS系统建模的优点与可行性。分析了面向服务的CPS分层体系结构,该体系结构将CPS分为4层,即节点层、网络层、资源层和服务层。在此基础上通过分析传统的Web服务模型OWL-S,采用本体描述语言OWL(Ontology Web Language)建立了CPS服务模型OWL-CPS,该模型由上层本体OWL-CPSpe、OWL-CPSs和OWL-CPSt组成,能够分别对物理实体、物理实体提供的服务以及任务进行描述。同时对智能规划进行了研究,提出了采用智能规划实现服务组合的方法,并建立了规划描述语言PDDL(Planning Domain Definition Language)和CPS服务模型的转换机制,将服务组合问题转化为智能规划问题。 最后本文结合CPS的特点设计了一个国家公园的应用场景。该场景中部署了信息物理融合系统,可以通过服务组合完成旱季火灾的自动扑救。使用CPS服务模型OWL-CPS建立该场景中的CPS,并通过软件仿真执行服务组合任务。通过对仿真结果的分析,证明该服务模型具有描述CPS的物理实体、物理实体提供的服务以及任务的能力,同时基于智能规划的服务组合机制能够针对特定任务完成服务的自动组合。