当前,中国经济正处于新旧动能接续转换、经济转型升级的关键时期。以新一代信息技术推动传统产业升级、培育新兴产业是决定转型能否成功的关键。信息物理融合系统的概念自2006年首次提出,被认为有望成为继计算机、互联网之后世界信息技术的第三次浪潮。信息物理融合系统(Cyber-Physical Systems,简称CPS)作为计算进程和物理进程的统一体,是集成计算、通信与控制于一体的下一代智能系统,在未来可以广泛应用于工业生产、物流运输、航空航天、道路交通、医疗保健、环境监测、电网电力、居家生活等领域。本文基于物联网技术,从港口集装箱堆场自动化、智能家居和空气质量监测三个典型方面研究了信息物理融合系统的应用。(1)以港口集装箱堆场作业为背景,利用信息物理融合系统的相关技术,从机械设备和堆场管理两个方面出发,研究如何改善港口集装箱堆场的作业效率,提高堆场的自动化水平,设计了基于视觉感知的智能堆场,建立了堆场堆存优化模型并采用PSO算法进行求解。(2)以智能家居背景,基于信息物理融合系统技术,研究了一种面向普通用户的低成本、多功能、模块化、可扩展、易于安装的智能家居系统,设计了基于无线传感网络的多节点感控模块,提出了基于自定义协议的多设备集成的解决方案。所研究系统对室内环境参数进行监测,并且实现影音、电脑、照明、安防等常用设备互联互通,提升家居的安全性和舒适性。(3)以当前的环境问题为背景,研究了信息物理融合系统在空气质量监测方面的应用。本文设计了一个基于Hadoop的分布式空气质量监测网络模型,通过对监测数据的统一采集、存储、分析可以有效地消除采用传统的监测手段容易出现的监测漏洞和信息孤岛,让“有价值的数据”更好地服务于环境监测工作。