信息融合

信息融合技术发展与应用

信息融合或数据融合是指为完成决策和估计任务而利用计算机技术对按时序获得的若干传感器的观测信息在一定准则下加以自动分析、综合的信息处理过程。近十几年来，多传感器信息融合技术获得了广泛应用。采用信息融合技术对多源战场感知信息进行目标检测、关联/相关、组合，以获得精确的目标状态和完整的目标属性/身份估计，以及高层次的战场态势估计与威胁估计，从而实现未来战争中陆、海、空、天、电磁频谱全维战场感知。

通过信息融合技术可以扩展战场感知的时间和空间的覆盖范围，变单源探测为网络探测；能改进对战场目标的探测能力，提高目标的发现概率和识别水平；能提高合成信息的精度和可信度，支持对重要战场目标的联合火力打击；能产生和维持一致的联合战场态势，支持联合作战决策和方案制定；能提高威胁判定的实时性和准确度，支持战场预警；能进行战场感知信息共享，提高战场信息使用效率；能科学配置和控制探测/侦察平台和传感器，充分利用战场空间感知资源。

1 国外信息融合技术的发展

美国国防部三军实验室理事联席会（JDL）的对信息融合技术的定义为：信息融合是一个对从单个和多个信息源获取的数据和信息进行关联、相关和综合，以获得精确的位置和身份估计，以及对态势和威胁及其重要程度进行全面及时评估的信息处理过程；该过程是对其估计、评估和额外信息源需求评价的一个持续精练（refinement）过程，同时也是信息处理过程不断自我修正的一个过程，以获得结果的改善。后来，JDL将该定义修正为：信息融合是指对单个和多个传感器的信息和数据进行多层次、多方面的处理，包括：自动检测、关联、相关、估计和组合。

信息融合技术自1973年初次提出以后，经历了20世纪80年代初、90

年代初和90年代末三次研究热潮。各个领域的研究者们都对信息融合技术在所研究领域的应用展开了研究，取得了一大批研究成果，并总结出了行之有效的工程实现方法。美国在该项技术的研究方面一直处于世界领先地位，1973年，在美国国防部资助开发的声纳信号理解系统中首次提出了数据融合技术，1988年，美国国防部把数据融合技术列为90年代重点研究开发的20项关键技术之一。据统计，1991年美国已有54个数据融合系统引入到军用电子系统中去，其中87%已有试验样机、试验床或已被应用。目前已进入实用阶段。

应用人工智能技术（专家系统、神经网络等）解决目标识别、战场态势关联与估计处于应用试验阶段；信息融合仿真试验、测试与评估技术目前正在向适应联合作战需求的方向发展，效能评估处于建模阶段。上述技术所形成的信息融合产品已装备在某些战术、战略系统中。如‘全球网络中心监视与瞄准‘（GNCST）系统是美国空军的新型情报信息融合处理系统，该系统对信息源几乎没有限制，可接收无人机（UAV）、E-8C、RC-135等平台上光电、合成孔径雷达、信号情报侦察装置等各种传感器的近实时信息，将它们消化处理成对作战官兵有用的信息，并以很快的速度和很高的精度发送给用户。

英国BAE系统公司还开发一种被称作‘分布式数据融合

‘（DecentralizedDataFusion，DDF）的信息融合新技术。这项技术的独特之处在于它采用的是分布式数据融合技术，而传统的数据融合都是集中式的，即所有的信息在一个中心节点完成综合和融合。这样，一旦中心节点遭到攻击，就会破坏整个系统。但采用DDF技术的系统就不存在这样的问题，因为综合和融合是在网络中的任何节点上进行的。若一个节点脱离网络，其他部分仍会继续工作并共享、综合和融合信息。

BAE系统公司已成功验证了将地面和空中的分散的传感器组网互联并融合其信息的技术。使传感器网络中的全部数据都被实时地综合和融合到了一幅单一的作战空间态势图中。该公司在试验中成功在8个节点之间进行了组网互联，这8个节点包括2架自主式UAV、1台战场监视雷达、1台武器定位雷达、2名带有电子式双眼望远镜及掌上电脑的士兵和2名乘坐吉普车在试验场上机动的士兵。整个网络可以动态地进行重新布局。一旦武器定位雷达检测到‘敌‘火炮开火，自主式UAV可立刻得到相关信息，并迅速飞往有关区域进行调查；战场侦察雷达可跟踪地面机动目标，即使该目标离开了视线，该雷达仍可对目标保持‘虚拟跟踪‘或‘虚拟警戒‘；一旦某架UAV飞越了一个不同的传感器，它将把该传感器引入这个网络，从而使单一态势图中的信息更为完备和准确。

2 国外信息融合技术的应用

信息融合技术在航空武器装备中的应用具有重大意义。随着技术的不断发展，现代作战飞机的传感器越来越多，雷达、光电、电子战以及导航系统等传感器都单独显示信息，驾驶员对这些传感器同时进行管理会产生很大的工作负荷，也使飞行中决策更加困难。采用多传感器数据融合技术，可以充分发挥各个传感器的优点，抑制其不利的一面，从而得到即时的有关战斗场面或总体的战场情况的一幅实时的战术或作战级的图像，以增强作战飞机的生存能力和作战效能。

目前，数据融合技术已国外军事装备中得到广泛应用，俄罗斯和美国军方都在多传感器数据融合和信息处理技术方面进行了大量的研究工作，并已用于多种型号的军用飞机。通过将各个传感器提供的数据数字化并进行处理，新一代作战飞机已能够进行传感器数据融合，这就为飞行员提供了一个空战景像的即时图像。通过传感器融合可以为驾驶员提供一个唯一的跟踪和识别目标，避免了重复跟踪。

多传感器数据融合不仅可以减少驾驶员工作负荷，为驾驶员提供一个视野更宽、更精确的战术图像，而且还能减少数据总线的数量，减少计算负载，并且起到了传感器余度效果。传感器数据融合还确保了一个武器平台即使在基于雷达的武器火控系统被完全干扰的这样最恶劣的电子环境中也能保持一定程度的作战能力。各个传感器的互补特性确保了融合后的数据更精确，这些数据通过多功能信息分发系统(Mids)可以发送到其它的武器平台，以便选定目标的优先级。多传感器数据融合技术是未来信息化战争中提高武器作战效能的关键技术之一。

（1）战斗机上应用

现代军用飞机通常采用多种机载探测系统，而作作为整个全域信息网中一个节点，飞机还将接收预警机、无人机、机群中其它飞机的探测信息。为降低驾驶员负荷并提高态势感知能力，新一代战斗机都采用了信息融合技术。

法国的‘阵风‘战斗机装有RBE2双轴、多功能电子扫描火控雷达、‘前扇区光学系统‘(OSF)以及‘防御辅助子系统‘(DASS)。OSF能与RBE2雷达、DASS系统交联工作，以在保持其‘低可探测性‘的条件下，发挥各自的最大效能。上述三个系统数据的‘融合‘是‘阵风‘飞机的一个变革性的性能特点。

F-22综合航空电子系统具有综合传感器融合能力，包含电子战和雷达以及通信、导航和识别能力。F/A-22通用集成处理器（CIP），主要是处理整个飞机的电子信号，CIP作为F/A-22的大脑，使用光纤和高速集成电路技术将数据融合并转换为清晰且简明的战场情况图象，极大减少飞行的工作载荷，使飞行员全力集中执行指定任务并保证他们能从战场安全返回。

F-35联合攻击战斗机也采用了数据融合技术，目前已成功进行了数据融合试验，该试验被称为‘F-35数据融合降低风险飞行试验‘，其目的是降低F-35数据融合功能开发时的风险。F-35的数据融合功能是把机载和机外的各种传感器获得的信息加以综合并确定优先顺序。

俄罗斯的第三代米格-29和苏-27战斗机配备了先进的‘氦‘Ts-101系列计算机。就计算机性能而言，苏-27和米格-29水平相当，但苏-27的TsVM-80的火控计算机能将红外瞄准、激光、光学和多模式雷达输入综合起来向平显提供信号，具有一定程度的多传感器数据融合能力。

（2）直升机上应用

为提高直升机在正常和恶劣气象条件下的态势感知能力，英国国防部耗资1400万英镑进行了隐蔽直升机夜间和白天飞行(CONDOR)II技术验证演示项目，该项目已进行了3年多，完成了世界上第一个用护目镜真实世界投影图像作辅助的直升机飞行演示，投影图像由多谱传感器和激光障碍物传感器生成。系统将多个设备的信息显示在最新一代的LCD头盔显示器上。数据库和激光障碍物传感器的信息同非冷却红外和微光传感器融合的图像结合，并投影在头盔护目镜上，为飞行员提供地形威胁（如塔状物和头顶电缆之类）警告。

一些现役或即将投入使用的武装直升机也采用了传感器融合技术。波音公司的CV-22Osprey和美国海军陆战队的AH-1Z攻击直升机都采用了ITT航空电子公司的AN/ALQ-211综合射频对抗装置（Sirfc）作为机载传感器融合处理器。而欧洲用户采购的‘虎‘式直升机中将使用诺斯罗普-格鲁门公司的导弹发射探测系统(Milds)，该系统是用来对威胁进行探测并启动有源或无源自卫系统的，但是它的主外场可更换单元（LRU）中含有传感器融合功能，可用于对飞机的雷达、电子支援（ESM）和电光系统的数据进行融合。

在对AH-64D改进时将采用的M-TADS/M- PNVS系统也采用了传感器融合技术。M-TADS/M-PNVS采用了一些‘科曼奇‘计划中采用的技术，如多传感

器辅助瞄准-空／地增强型侦察和瞄准（MAST-ALERT）计划，其中就包括成像融合，即将FLIR和图像增强电视（IITV）传感器的输出信号在向驾驶员提供之前进行混合。在多传感器辅助目标识别中，将采用多个传感器（包括‘长弓‘火控雷达）的输入信号进行混合。

第三批次改进型‘阿帕奇‘将拥有与美陆军‘未来作战系统（FCS）‘相匹配的网络中心战能力。为保证战场空间优势，第三批次项目将综合开放系统架构、宽带网络通信系统、第IV级无人机增程传感控制、增程火控雷达、增程导弹，以及数据融合（融合机内外传感器图像）

在BAE公司为解决直升机的可视性问题而提出的完整解决方案——障碍-

线缆-地形回避系统（Octas）中，采用增强型合成图像处理器（ESIP）将多个传感器的数据进行融合并显示给驾驶员。ESIP可以将一系列的图像‘缝合‘成方位和俯仰方面在180-360度范围内视野可变的区域。

（3）无人机上应用

无人机在未来战争中将发挥重要作用，无人机上通常要安装多种类型的传感器，为获得最佳效果，对各传感器的信息进行融合是必不可少的。美国雷声公司为美陆军‘勇士‘（Warrior）长航时无人机（UAV）研制的光电/红外/激光指示（EO/IR/LO）传感器系统采用了第3代中波红外传感器，有6种不同的视场，具有广域搜索、连续缩放功能，在瞄准时还可提供彩色电视画面。激光指示/测距装置工作在对人眼安全的波段上。该系统可对光电和红外图像进行融合，以提供更完整的细节和最好的图像分辨率。

3信息融合关键技术

数据融合是一种多层次、多方位的处理过程，需要对多种来源数据进行检测、相关和综合以进行更精确的态势评估。数据（或信息）融合系统的根本目标是将传感器得到的数据（如信号、图像、数量和矢量信息等）、人的输入信息以及已有的原始信息转化成关于某种状态和威胁的知识。多传感器数据融合通过信号处理技术、图像处理技术、模式识别技术、估计技术以及自动推理技术等多种技术提高状态感知能力。该技术广泛用于自动目标识别、敌/我/中立方识别（IFFN）处理以及自动状态评估等应用领域，相关的关键技术有：

多目标跟踪的信息融合技术

多假定跟踪和相关技术

随机数据关连虑波（PDAF）技术

交互式复合建模(IMM)技术

目标机动信息处理技术（自适自噪声模型等）

非线性滤波技术

融合结构技术（集中式结构与分布式结构）

相似传感器融合技术（结构、算法和方法）

不相似的传感器融合技术

传感器对准技术（包括各种类型的对准难题及其解决技术）

特征融合技术（识别/分类、证明推算、专家系统、神经网络、模糊逻辑、贝斯网络等）

0 引言

多传感器数据融合是一个新兴的研究领域，是针对一个系统使用多种传感器这一特定问题而展开的一种关于数据处理的研究。多传感器数据融合技术是近几年来发展起来的一门实践性较强的应用技术，是多学科交叉的新技术，涉及到信号处理、概率统计、信息论、模式识别、人工智能、模糊数学等理论。

近年来，多传感器数据融合技术无论在军事还是民事领域的应用都极为广泛。多传感器融合技术已成为军事、工业和高技术开发等多方面关心的问题。这一技术广泛应用于C3I（command，control，communication and intelligence）系统、复杂工业过程控制、机器人、自动目标识别、交通管制、惯性导航、海洋监视和管理、农业、遥感、医疗诊断、图像处理、模式识别等领域。实践证明：与单传感器系统相比，运用多传感器数据融合技术在解决探测、跟踪和目标识别等问题方面，能够增强系统生存能力，提高整个系统的可靠性和鲁棒性，增强数据的可信度，并提高精度，扩展整个系统的时间、空间覆盖率，增加系统的实时性和信息利用率等。

1 基本概念及融合原理

1．1 多传感器数据融合概念

数据融合又称作信息融合或多传感器数据融合，对数据融合还很难给出一个统一、全面的定义。随着数据融合和计算机应用技术的发展，根据国内外研究成果，多传感器数据融合比较确切的定义可概括为：充分利用不同时间与空间的多传感器数据资源，采用计算机技术对按时间序列获得的多传感器观测数据，在一定准则下进行分析、综合、支配和使用，获得对被测对象的一致性解释与描述，进而实现相应的决策和估计，使系统获得比它的各组成部分更充分的信息。

1．2 多传感器数据融合原理

多传感器数据融合技术的基本原理就像人脑综合处理信息一样，充分利用多个传感器资源，通过对多传感器及其观测信息的合理支配和使用，把多传感器在空间或时间上冗余或互补信息依据某种准则来进行组合，以获得被测对象的一致性解释或描述。具体地说，多传感器数据融合原理如下：

（1）N个不同类型的传感器（有源或无源的）收集观测目标的数据；

（2）对传感器的输出数据（离散的或连续的时间函数数据、输出矢量、成像数据或一个直接的属性说明）进行特征提取的变换，提取代表观测数据的特征矢量Yi；

（3）对特征矢量Yi进行模式识别处理（如，聚类算法、自适应神经网络或其他能将特征矢量Yi变换成目标属性判决的统计模式识别法等）完成各传感器关于目标的说明；

（4）将各传感器关于目标的说明数据按同一目标进行分组，即关联；

（5）利用融合算法将每一目标各传感器数据进行合成，得到该目标的一致性解释与描述。

2 多传感器数据融合方法

利用多个传感器所获取的关于对象和环境全面、完整的信息，主要体现在融合

算法上。因此，多传感器系统的核心问题是选择合适的融合算法。对于多传感器系统来说，信息具有多样性和复杂性，因此，对信息融合方法的基本要求是具有鲁棒性和并行处理能力。此外，还有方法的运算速度和精度；与前续预处理系统和后续信息识别系统的接口性能；与不同技术和方法的协调能力；对信息样本的要求等。一般情况下，基于非线性的数学方法，如果它具有容错性、自适应性、联想记忆和并行处理能力，则都可以用来作为融合方法。

多传感器数据融合虽然未形成完整的理论体系和有效的融合算法，但在不少应用领域根据各自的具体应用背景，已经提出了许多成熟并且有效的融合方法。多传感器数据融合的常用方法基本上可概括为随机和人工智能两大类，随机类方法有加权平均法、卡尔曼滤波法、多贝叶斯估计法、Dempster-Shafer（D-S）证据推理、产生式规则等；而人工智能类则有模糊逻辑理论、神经网络、粗集理论、专家系统等。可以预见，神经网络和人工智能等新概念、新技术在多传感器数据融合中将起到越来越重要的作用。

2．1 随机类方法

2．1．1 加权平均法

信号级融合方法最简单、最直观方法是加权平均法，该方法将一组传感器提供的冗余信息进行加权平均，结果作为融合值，该方法是一种直接对数据源进行操作的方法。

2．1．2 卡尔曼滤波法

卡尔曼滤波主要用于融合低层次实时动态多传感器冗余数据。该方法用测量模型的统计特性递推，决定统计意义下的最优融合和数据估计。如果系统具有线性动力学模型，且系统与传感器的误差符合高斯白噪声模型，则卡尔曼滤波将为融合数据提供唯一统计意义下的最优估计。卡尔曼滤波的递推特性使系统处理不需要大量的数据存储和计算。但是，采用单一的卡尔曼滤波器对多传感器组合系统进行数据统计时，存在很多严重的问题，例如：（1）在组合信息大量冗余的情况下，计算量将以滤波器维数的三次方剧增，实时性不能满足；（2）传感器子系统的增加使故障随之增加，在某一系统出现故障而没有来得及被检测出时，故障会污染整个系统，使可靠性降低。

2．1．3 多贝叶斯估计法

贝叶斯估计为数据融合提供了一种手段，是融合静环境中多传感器高层信息的常用方法。它使传感器信息依据概率原则进行组合，测量不确定性以条件概率表示，当传感器组的观测坐标一致时，可以直接对传感器的数据进行融合，但大多数情况下，传感器测量数据要以间接方式采用贝叶斯估计进行数据融合。

多贝叶斯估计将每一个传感器作为一个贝叶斯估计，将各个单独物体的关联概率分布合成一个联合的后验的概率分布函数，通过使用联合分布函数的似然函数为最小，提供多传感器信息的最终融合值，融合信息与环境的一个先验模型提供整个环境的一个特征描述。

2．1．4 D-S证据推理方法

D-S证据推理是贝叶斯推理的扩充，其3个基本要点是：基本概率赋值函数、信任函数和似然函数。D-S方法的推理结构是自上而下的，分三级。第1级为目标合成，其作用是把来自独立传感器的观测结果合成为一个总的输出结果（ID）；第2级为推断，其作用是获得传感器的观测结果并进行推断，将传感器观测结果扩展成目标报告。这种推理的基础是：一定的传感器报告以某种可信度在逻辑上会产生可信的某些目标报告；第3级为更新，各种传感器一般都存在随机误差，

所以，在时间上充分独立地来自同一传感器的一组连续报告比任何单一报告可靠。因此，在推理和多传感器合成之前，要先组合（更新）传感器的观测数据。2．1．5 产生式规则

产生式规则采用符号表示目标特征和相应传感器信息之间的联系，与每一个规则相联系的置信因子表示它的不确定性程度。当在同一个逻辑推理过程中，2个或多个规则形成一个联合规则时，可以产生融合。应用产生式规则进行融合的主要问题是每个规则的置信因子的定义与系统中其他规则的置信因子相关，如果系统中引入新的传感器，需要加入相应的附加规则。

2．2 人工智能类方法

2．2．1 模糊逻辑推理

模糊逻辑是多值逻辑，通过指定一个0到1之间的实数表示真实度，相当于隐含算子的前提，允许将多个传感器信息融合过程中的不确定性直接表示在推理过程中。如果采用某种系统化的方法对融合过程中的不确定性进行推理建模，则可以产生一致性模糊推理。与概率统计方法相比，逻辑推理存在许多优点，它在一定程度上克服了概率论所面临的问题，它对信息的表示和处理更加接近人类的思维方式，它一般比较适合于在高层次上的应用（如决策），但是，逻辑推理本身还不够成熟和系统化。此外，由于逻辑推理对信息的描述存在很大的主观因素，所以，信息的表示和处理缺乏客观性。

模糊集合理论对于数据融合的实际价值在于它外延到模糊逻辑，模糊逻辑是一种多值逻辑，隶属度可视为一个数据真值的不精确表示。在MSF过程中，存在的不确定性可以直接用模糊逻辑表示，然后，使用多值逻辑推理，根据模糊集合理论的各种演算对各种命题进行合并，进而实现数据融合。

2．2．2 人工神经网络法

神经网络具有很强的容错性以及自学习、自组织及自适应能力，能够模拟复杂的非线性映射。神经网络的这些特性和强大的非线性处理能力，恰好满足了多传感器数据融合技术处理的要求。在多传感器系统中，各信息源所提供的环境信息都具有一定程度的不确定性，对这些不确定信息的融合过程实际上是一个不确定性推理过程。神经网络根据当前系统所接受的样本相似性确定分类标准，这种确定方法主要表现在网络的权值分布上，同时，可以采用经网络特定的学习算法来获取知识，得到不确定性推理机制。利用神经网络的信号处理能力和自动推理功能，即实现了多传感器数据融合。

常用的数据融合方法及特性如表1所示。通常使用的方法依具体的应用而定，并且，由于各种方法之间的互补性，实际上，常将2种或2种以上的方法组合进行多传感器数据融合。

3 应用领域

随着多传感器数据融合技术的发展，应用的领域也在不断扩大，多传感器融合技术已成功地应用于众多的研究领域。多传感器数据融合作为一种可消除系统的不确定因素、提供准确的观测结果和综合信息的智能化数据处理技术，已在军事、工业监控、智能检测、机器人、图像分析、目标检测与跟踪、自动目标识别等领域获得普遍关注和广泛应用。

（1）军事应用

数据融合技术起源于军事领域，数据融合在军事上应用最早、范围最广，涉及战术或战略上的检测、指挥、控制、通信和情报任务的各个方面。主要的应用是进行目标的探测、跟踪和识别，包括C31系统、自动识别武器、自主式运载制导、遥感、战场监视和自动威胁识别系统等。如，对舰艇、飞机、导弹等的检测、定位、跟踪和识别及海洋监视、空对空防御系统、地对空防御系统等。海洋监视系统包括对潜艇、鱼雷、水下导弹等目标的检测、跟踪和识别，传感器有雷达、声纳、远红外、综合孔径雷达等。空对空、地对空防御系统主要用来检测、跟踪、识别敌方飞机、导弹和防空武器，传感器包括雷达、ESM（电子支援措施）接收机、远红外敌我识别传感器、光电成像传感器等。迄今为止，美、英、法、意、日、俄等国家已研制出了上百种军事数据融合系统，比较典型的有：TCAC—战术指挥控制，BETA—战场利用和目标截获系统，AIDD—炮兵情报数据融合等。在近几年发生的几次局部战争中，数据融合显示了强大的威力，特别是在海湾战争和科索沃战争中，多国部队的融合系统发挥了重要作用。

（2）复杂工业过程控制

复杂工业过程控制是数据融合应用的一个重要领域。目前，数据融合技术已在核反应堆和石油平台监视等系统中得到应用。融合的目的是识别引起系统状态超出正常运行范围的故障条件，并据此触发若干报警器。通过时间序列分析、频率分析、小波分析，从各传感器获取的信号模式中提取出特征数据，同时，将所提取的特征数据输入神经网络模式识别器，神经网络模式识别器进行特征级数据融合，以识别出系统的特征数据，并输入到模糊专家系统进行决策级融合；专家系统推理时，从知识库和数据库中取出领域知识规则和参数，与特征数据进行匹配（融合）；最后，决策出被测系统的运行状态、设备工作状况和故障等。

（3）机器人

多传感器数据融合技术的另一个典型应用领域为机器人。目前，主要应用在移动机器人和遥操作机器人上，因为这些机器人工作在动态、不确定与非结构化的环境中（如“勇气”号和“机遇”号火星车），这些高度不确定的环境要求机器人具有高度的自治能力和对环境的感知能力，而多传感器数据融合技术正是提高机器人系统感知能力的有效方法。实践证明：采用单个传感器的机器人不具有完整、可靠地感知外部环境的能力。智能机器人应采用多个传感器，并利用这些传感器的冗余和互补的特性来获得机器人外部环境动态变化的、比较完整的信息，并对外部环境变化做出实时的响应。目前，机器人学界提出向非结构化环境进军，其核心的关键之一就是多传感器系统和数据融合。

（4）遥感

多传感器融合在遥感领域中的应用，主要是通过高空间分辨力全色图像和低光谱分辨力图像的融合，得到高空问分辨力和高光谱分辨力的图像，融合多波段和多时段的遥感图像来提高分类的准确性。

（5）交通管理系统

数据融合技术可应用于地面车辆定位、车辆跟踪、车辆导航以及空中交通管制系统等。

（6）全局监视

监视较大范围内的人和事物的运动和状态，需要运用数据融合技术。例如：根据各种医疗传感器、病历、病史、气候、季节等观测信息，实现对病人的自动监护；从空中和地面传感器监视庄稼生长情况，进行产量预测；根据卫星云图、气流、温度、压力等观测信息，实现天气预报。

4 存在问题及发展趋势

数据融合技术方兴未艾，几乎一切信息处理方法都可以应用于数据融合系统。随着传感器技术、数据处理技术、计算机技术、网络通讯技术、人工智能技术、并行计算软件和硬件技术等相关技术的发展，尤其是人工智能技术的进步，新的、更有效的数据融合方法将不断推出，多传感器数据融合必将成为未来复杂工业系统智能检测与数据处理的重要技术，其应用领域将不断扩大。多传感器数据融合不是一门单一的技术，而是一门跨学科的综合理论和方法，并且，是一个不很成熟的新研究领域，尚处在不断变化和发展过程中。

4．1 数据融合存在的问题

（1）尚未建立统一的融合理论和有效广义融合模型及算法；

（2）对数据融合的具体方法的研究尚处于初步阶段；

（3）还没有很好解决融合系统中的容错性或鲁棒性问题；

（4）关联的二义性是数据融合中的主要障碍；

（5）数据融合系统的设计还存在许多实际问题。

4．2 数据融合发展趋势

数据融合的发展趋势如下：

（1）建立统一的融合理论、数据融合的体系结构和广义融合模型；

（2）解决数据配准、数据预处理、数据库构建、数据库管理、人机接口、通用软件包开发问题，利用成熟的辅助技术，建立面向具体应用需求的数据融合系统；（3）将人工智能技术，如，神经网络、遗传算法、模糊理论、专家理论等引入到数据融合领域；利用集成的计算智能方法（如，模糊逻辑＋神经网络，遗传算法＋模糊＋神经网络等）提高多传感融合的性能；

（4）解决不确定性因素的表达和推理演算，例如：引入灰数的概念；

（5）利用有关的先验数据提高数据融合的性能，研究更加先进复杂的融合算法（未知和动态环境中，采用并行计算机结构多传感器集成与融合方法的研究等）；（6）在多平台／单平台、异类／同类多传感器的应用背景下，建立计算复杂程度低，同时，又能满足任务要求的数据处理模型和算法；

（7）构建数据融合测试评估平台和多传感器管理体系；

（8）将已有的融合方法工程化与商品化，开发能够提供多种复杂融合算法的处理硬件，以便在数据获取的同时就实时地完成融合。

5 结束语

随着研究者的不断努力，不久的将来，数据融合的基础理论、兼有鲁棒性和准确性的融合算法将不断地得到完善，实现技术将不断地得到更新，实际应用将不断地被扩展。多传感器数据融合技术必将不断地走向成熟。

(完整版)信息融合算法

信息融合算法 1 概述 信息融合又称数据融合，是对多种信息的获取、表示及其内在联系进行综合处理和优化的技术。经过融合后的传感器信息具有以下特征：信息冗余性、信息互补性、信息实时性、信息获取的低成本性。 1、组合：由多个传感器组合成平行或互补方式来获得多组数据输出的一种处理方法，是一种最基本的方式，涉及的问题有输出方式的协调、综合以及传感器的选择。在硬件这一级上应用。 2、综合：信息优化处理中的一种获得明确信息的有效方法。 例：在虚拟现实技术中，使用两个分开设置的摄像机同时拍摄到一个物体的不同侧面的两幅图像，综合这两幅图像可以复原出一个准确的有立体感的物体的图像。 3、融合：当将传感器数据组之间进行相关或将传感器数据与系统内部的知识模型进行相关，而产生信息的一个新的表达式。 4、相关：通过处理传感器信息获得某些结果，不仅需要单项信息处理，而且需要通过相关来进行处理，获悉传感器数据组之间的关系，从而得到正确信息，剔除无用和错误的信息。 相关处理的目的：对识别、预测、学习和记忆等过程的信息进行综合和优化。

2 技术发展现状 信息融合技术的方法，概括起来分为下面几种： 1)组合：由多个传感器组合成平行或互补方式来获得多组数据 输出的一种处理方法，是一种最基本的方式，涉及的问题有 输出方式的协调、综合以及传感器的选择。在硬件这一级上 应用。 2)综合：信息优化处理中的一种获得明确信息的有效方法。例： 在虚拟现实技术中，使用两个分开设置的摄像机同时拍摄到 一个物体的不同侧面的两幅图像，综合这两幅图像可以复原 出一个准确的有立体感的物体的图像。 3)融合：当将传感器数据组之间进行相关或将传感器数据与系 统内部的知识模型进行相关，而产生信息的一个新的表达式。 4)相关：通过处理传感器信息获得某些结果，不仅需要单项信 息处理，而且需要通过相关来进行处理，获悉传感器数据组 之间的关系，从而得到正确信息，剔除无用和错误的信息。 相关处理的目的：对识别、预测、学习和记忆等过程的信息 进行综合和优化。 3 算法描述 3.1 Bayes融合 Bayes融合是融合静态环境中多传感器低层数据的一种常用方法。

石油工程信息化需求与建设策略

石油工程信息化需求与建设策略 发表时间：2017-01-13T11:01:42.113Z 来源：《基层建设》2016年30期作者：孟显军[导读] 摘要：面对勘探开发新区和海外更加复杂的勘探开发对象、更高的要求、更加复杂的施工环境，井筒工程技术与管理面临着更加严峻的形势。 克拉玛依市金牛工程建设有限责任公司新疆维吾尔自治区克拉玛依市 834008 摘要：面对勘探开发新区和海外更加复杂的勘探开发对象、更高的要求、更加复杂的施工环境，井筒工程技术与管理面临着更加严峻的形势。国际石油行业已经将信息技术作为提升技术和管理水平的核心手段之一，利用信息技术实现了石油工程施工方案优化、施工过程实时决策和精细化管理，国内企业在这方面落后于国际先进水平。以中国石化为例，其石油工程领域信息化没有与勘探开发业务同步发 展，信息分散采集缺乏共享、工程软件系列化配套思路不明晰、对重点工程项目的决策支持能力弱，因此与国外先进水平存在更大的差距。按照中国石化打造上游长板和石油工程技术铁军的要求，需要针对存在的不足和实际需求，通过建立规范高效的现场数据采集模式，建设全面而又完善的石油工程数据中心、集成的生产运行系统和决策支持系统，配套完善的专业软件系列，来全面提升石油工程领域的信息化水平。 关键词：石油工程；信息化；建设策略 【正文】： 一、石油工程信息化需求与建设策略的现状与趋势国外石油工程信息化的现状与趋势从世界范围来看，国外很多的石油公司已将信息化作为企业发展的方向与核心战略，如Shell、ExxonMobil等石油公司的信息化水平已从单一业务领域发展到集成应用，实现了信息化技术与管理的有效地融合。信息化的发展与应用产生了效率和油气生产力的飞跃，在石油工程中占据越来越高的地位，起着越来越重要的作用。我国石油工程信息化的现状与趋势与国外石油工程的信息化发展模式相比，国内的石油公司在这方面做的不尽相同。其中，中国石化围绕自身的发展战略开展了信息化建设战略，它通过引进先进技术明确目标积极发展，以尽快实现石油工程信息化的发展和整体技术的进步。 二、石油工程信息化需求分析 2.1信息化基础设施建设的需求 基础设施的建设是石油工程开展的前提，所以对基础设施进行信息化建设是必不可少的。然而，石油工程的信息化基础设施建设包括了对主干网和重点油井卫星网一级企业内部主干网这三个方面进行建设，工程较大且复杂，并且每个地方的企业有各自的特点且在能力上、技术上有着显著的差异，良莠不齐。例如偏远地区企业和城市里小型企业之间的差异巨大，信息化建设就显得特别困难，但是要想落实好石油工程信息化建设就必须先从源头上进行信息化，所以石油工程基础设施对信息化建设有强烈的需求。 2.2生产管理对信息化的需求 每个石油企业都有独特的对生产管理的方式，都能实现自身企业管理上的系统化管理，使信息在企业内部进行共享，提高企业的生产效率。但是，石油工程作为一个浩大且复杂的工程，光靠一家石油企业是远远不够的，往往需要多家企业的配合，从而完成这个复杂庞大的工程。既然每家企业生产管理的方式不同，那么就需要一个综合的管理方法来管理参加石油工程的企业，所以，生产管理对信息化的需求也是迫切的，通过建立统一的信息化生产管理系统来完成石油工程。 2.3专业软件应用对信息化的需求 石油工程信息化建设需要对专业软件的应用，很多石油企业对专业软件的引进和在此基础上进行技术革新，而且在应用上也表现的很积极，实践效果也很显著，为整个石油工程信息化发展奠定了坚实的技术基础。 三、石油工程信息化发展重点及策略 3.1整合提升，建立规范高效的现场数据采集模式石油工程施工现场涉及到多种队伍，现有与石油工程生产数据采集相关的系统主要有三类：一是中国石化统一推广的勘探开发源头数据采集系统，该系统在各专业基层队独立部署应用，可实现一部分数据的采集上传；二是各专业的现场业务处理系统，该系统具有现场数据采集和专业业务处理功能；三是中国石化统一建设的井场生产信息集成应用系统，利用该系统可实现钻井、测井、录井、试油专业的现场生产数据采集、传输和发布，但该系统尚未推广应用。下一步应该结合以上系统的特点，建设更加高效的采集模式。 3.2继承扩展，建设石油工程数据中心 随着油田企业信息化建设的不断深入，原有“分专业建库、纵向管理”的模式越来越难以适应业务的发展。为解决企业层面的数据集成难题，中国石化正在试点建设勘探开发数据中心，主要对各类数据进行统一组织管理，为油田综合研究和勘探开发生产提供全面准确的数据支持。数据中心涵盖了地质研究成果数据以及大部分的测井、录井、试油数据。这些数据都是石油工程应用所需的数据，因此无须重复进行石油工程数据中心建设，只需在勘探开发数据中心基础上，扩展石油工程生产过程数据，实现对石油工程业务应用的全面支撑。主要开展的工作包括：扩展石油工程业务的源头数据采集、业务模型、数据模型和相关的信息化标准；数据的采集、存储、管理和服务等应用勘探开发数据中心已经建成的平台工具软件；按照一体化的部署，扩展石油工程数据（施工运行、队伍管理、市场管理、工程科研等）。 3.3优化流程，建设大生产运行系统 目前，由于不同专业之间、相同专业的不同单位之间存在生产管理流程和管理模式上的差异，自行开发建设的生产运行管理系统并不完全一致。需要建立标准化的生产运行管理流程，突破专业和单位局限，以井筒施工为主线，抽取主要流程开发建设多专业集成的生产运行系统。通过网络将现场施工和经营管理的各部门组织在一个“虚拟办公室”内，通过信息的实时采集和指令的实时传递，实现网络协同调度，提高生产运营的效率和科学性。 3.4提升层次，建设石油工程决策支持系统 通过集成施工过程数据和成果数据，借助地理信息系统和可视化技术，为钻井、井下特种作业、地面及海工等工程方案优化、施工关键环节参数优化和施工故障处理提供专家决策环境和信息支持，最终实现团队决策、远程决策、及时决策、科学决策的目标，实现石油工程技术从经验型决策向科学决策跨越。 优选优配，建立完善的石油工程专业软件系列

中国石油天然气信息化报告.doc

背景资料 中国石油天然气集团公司 行业地位世界50家大石油公司中排名第5位 总经理：蒋洁敏 2010年3月31日，中国石油天然气集团公司（以下简称“中石油”）按照国务院国资委的有关要求，向社会发布了《2000——2009中国石油信息化成果报告》以下简称“报告”）。 该报告是中石油首次进行信息化方面的公开发布，在中石油信息化建设进程中具有里程碑的意义。报告的发布在提高公司透明度、履行经济、政治和社会责任方面起到了一定的示范作用。 报告总结了截至2009年底中石油信息化的工作成果，概括了中石油“十五”以来的信息化工作全貌，其主要内容包括信息化概览、信息化发展、信息化价值三个部分，从指导方针、实施方法、基础能力、组织架构、总体规划、十年历程等9个方面介绍了中石油信息化工作的发展和建设轨迹，从生产运行管理系统、经营管理系统、基础应用系统、技术队伍、管理制度6个方面总结了“十五”以来中石油信息化建设成果。 IT整体规划 中石油的信息化工作管理体系由集团公司领导小组、集团公司信息管理部及所属企事业单位的信息部构成。信息化工作领导小组主要负责审查和批准信息技术总体规划、年度计划和经费预算，协调解决信息化建设中的集中统一和资源共享等重大事项。信息管理部是集团公司信息化工作的归口管理部门，主要负责组织编制信息化建设规划、年度计划和经费预算，组织和指导所属单位信息系统建设项目的实施和运行维护，制定和实施信息技术管理制度、政策、标准和规范。 包括油气田企业、炼化企业、销售企业、海外企业和天然气与管道储运企业等在内的9家专业分公司信息部门按照集团公司统一安排，负责组织本业务领域相关信息系统建设和应用。所属企业事业单位的信息部门负责本单位的信息化工作。

多信息融合技术概述

本次讲座主要讲了多源数据融合的定义、应用领域、所具有的优势、信息融合的级别、通用处理结构、主要技术方法、要解决的几个关键问题和未来的主要研究方向。下面就围绕这几个方面进行阐述。 多源信息融合是一种多层次，多方面的处理过程，包括对多源数据进行检测、相关、组合和估计，从而提高状态和身份估计的精度，以及对战场态势和威胁的重要程度进行实时完整的评估。简单说，多源信息融合就是对多源信息进行综合处理，从而得出更为准确、可靠的结论。例如我们感知天气，通过我们的体表感觉温度的高低，通过眼睛观察天气的晴朗或阴雨，通过耳朵听风的大小，然后将这些信息通过大脑的综合处理，对天气有一个总体的感知定位。 多源信息融合在各个领域都有着广泛的应用。如军事上进行战场监视、图像融合，包含医学图像融合等、工业智能机器人（对图像、声音、电磁等数据进行融合，以进行推理，从而完成任务）、空中交通管制（由导航设备、监事和控制设备、通信设备和人员四部分组成）、工业过程监控（过程诊断）、刑侦（将人的生物特征如指纹、虹膜、人脸、声音等信息进行融合，可提高对人身份识别的能力）、遥感等。 信息融合技术越来越受到人们的重视，这时因为它在信息处理方面具有一定的优势。增强系统的生存能力，也就是防破坏能力，改善系统的可靠性；可以在时间、空间上扩展覆盖范围；提高可信度，降低信息的模糊度，如可以使多传感器对同一目标或时间加以确定；提高空间分辨率，多传感器信息的合成可以获得比任一单传感器更高的分辨率；增加了测量空间的维数，从而使系统不易受到破坏。 信息融合的级别有多种分类方法，若按数据抽象的层次来分，可分为数据级融合、特征级融合和决策级融合。数据级融合是直接对传感器的观测数据进行融合处理，然后基于融合后的结果进行特征提取和判断决策。数据级融合的精度高，但由于数据量大，故处理的时间长，代价高，数据通信量大，抗干扰能力差，并且要求传感器是同类的。多应用在多源图像复合、同类雷达波形的直接合成等。特征级融合是先由每个传感器抽象出自己的特征向量（比如目标的边缘、方向、速度等信息），融合中心完成的是特征向量的融合处理。这种融合级别实现了可观的数据压缩，降低了通信带宽的要求，有利于实现实时处理，但却损失了一部分有用信息，使融合性能有所降低。决策级融合是先由每个传感器基于自己的数据作出决策，然后融合中心完成的使局部决策的融合处理。这种级别的融合数据损失量大，相对来讲精度低，但却抗干扰能力强，通信量小，对传感器依赖小，不要求同质传感器，融合中心处理代价低。 图1、集中式结构 多源数据融合的通用结构有集中式结构、分布式结构和混合式结构。集中式结构是所有传感器的数据直接送给融合中心进行处理，结构如图1所示。 分布式结构是融合中心收到的是经过局部处理的数据，结构如图2所示。混合式结构是

关于石油工程信息化需求与建设策略的思考

关于石油工程信息化需求与建设策略的思考 发表时间：2019-08-02T10:48:51.610Z 来源：《基层建设》2019年第9期作者：徐锐 [导读] 摘要：石油能源作为世界范围各类型资源中最重要能源形式之一，能源开发情况直接反应出一个国家能源实力及经济实力，换言之，石油工程对国家发展具有重要意义。 中国石油天然气股份有限公司吉林油田分公司红岗采油厂吉林省大安市 131300 摘要：石油能源作为世界范围各类型资源中最重要能源形式之一，能源开发情况直接反应出一个国家能源实力及经济实力，换言之，石油工程对国家发展具有重要意义。当前信息化背景，为实现石油工程高水平管理，应全面实现信息化技术的融合应用与管理，以促进石油工程信息化建设，这对石油工程整体建设及发展都尤为重要。文章主要针对石油工程信息化需求与建设策略进行分析，结合石油工程信息化发展现状，通过对信息化发展需求与建设策略进行深入探索，更好实现石油工程信息化建设快速发展。 关键词：石油工程；信息化建设；数据库系统 随着社会经济快速发展，石油资源重要性不断提升，各行业对于石油需求量逐渐增加，各国家对于石油工程建设越来越重视，而实现石油工程信息化建设可有效促进石油行业快速发展，并确保石油效益最大化。信息化技术自身具备显著优势，如何发挥其技术最大价值以实现信息技术与石油工程建设与管理的有机融合是目前石油工程领域人员高度关注的问题。在石油工程信息化建设中，需要切实结合实际需求，对石油工程信息化建设与需求进行科学分析，避免盲目跟风，出现信息化建设问题等。 一、石油工程信息化近况 在信息技术发展影响下，发达国家石油企业都将信息化建设作为主要战略目标，同时信息化建设也逐渐渗透到企业各业务流程之中，确保了业务与信息技术有机结合[1]。一些企业还以先进数据库为核心，实现了石油产业板块科学划分，为世界一体化决策平台形成创造了良好条件，使得石油运营效率快速发展。一些企业则利用IT信息服务研发与并购措施，研发了符合企业发展的软件体系，更好促进自身信息技术快速发展。 我国在吸收发达国家先进经验的同时，也有效运用其先进信息技术，并引进地球科学与钻井系统，将其与生产信息系统有效整合。这不仅确保地质勘探数据信息标准具有较强统一性，各管理体系也到完善，数据整合能力快速提升，并取得了良好成果。 二、石油工程信息化需求 （一）创建数据库 石油企业在发展期间都创建了数据库，但信息化技术不断发展，数据库缺乏科学性现象逐渐明显，数据收集缺乏科学性与完整性、数据分析水平较弱等，使得石油数据系统与石油工程信息化结合存在问题。因此应提高数据库创建重视程度，其中数据信息科学收集、整理与分析也是所有石油企业关注重点[3]。在优化石油企业数据库时，才可实现石油工程信息化发展。 （二）建设基础设施 良好的基础设备是促进石油工程信息化发展能力提升的基础。在地势与经济规模因素影响下，各企业石油工程信息化基础设施建设有着不同，使得石油工程信息化发展受到一定影响[2]。为了实现石油工程信息化发展，需要提高经济与技术投入力度，确保基础设施不断完善，这才可在基础上实现石油工程信息化发展，缩短与发达国家石油工程之间的距离。 （三）生产管理需求 在石油企业运营期间，不仅技术与资金具有重要作用，生产管理也有着较为直接的影响力。因此石油企业需要结合实际需求创建科学合理的石油生产管理体系。石油企业在发展过程中，仅结合个体力量就会出现相应问题，因此还需要通过科学方法科学调整与控制内部所有力量，并与外部进行有机整合与协调，想要实现某一目的也需要符合其需求的生产管理体系，确保企业内部形成良好的技术与资源共享，其中还应不断强化与企业外部交流与合作能力。与此同时，石油企业在实现生产目标与发展方向时，生产管理也有着极为重要的意义，但在客观因素影响下，许多石油企业还不能实现这一目标，使得生产管理缺少先进性，管理模式局限性问题较为突出，因此，应利用科学方法确保我国石油企业生产管理能力不断提升。 （四）系统软件的运用 石油企业想要科学运用信息化技术，还需要具有符合自身需求的配套系统与软件，以此实现石油工程信息化发展。当前在科学技术发展作用下，所有石油企业都提高投入力度确保信息化软件开发力度快速提升，同时在石油业务中有效运用研究成果，确保石油工程信息化发展具有良好保障与技术支持，但还需不断提升创新能力，利用专业软件的开发实现石油企业信息化快速发展。 三、石油工程信息化建设措施 （一）制定数据系统 在各种因素影响下，创建数据系统可有效实现与强化石油工程信息化建设力度，因此结合石油企业发展需求创建数据系统具有较为重要作用。以我国石油工程信息化发展状况为基础，需要进行石油工程数据信息科学分析与统一处理，这时需确保数据信息存储在相同的数据系统中，这可为石油工程规划与开发期间有效运用数据资源提供良好保障，同时还可实现数据信息共享与交流，而其还可为石油地质勘探工作提供具有较强精准性数据信息[4]。为了常见数据系统就需对现场数据信息收集与整理，进而确保数据信息来源集聚科学性与真实性。相关工作人员也需要不断优化与改进数据系统，促进数据分析与整理能力不断提升。 （二）发展策略 石油企业发展目标的实现还需要以发展策略为依托，确保其符合社会经济发展需求，因此想要实现石油企业与石油工程信息化建设，就需要结合实际情况确保决策具有较强科学性与合理性，为生产目标实现奠定坚实基础。良好的决策措施可确保石油工程在运营期间具有明确的发展流程与方向，并有所缩短实现目标时间[5]。石油企业制定决策方案时还需要从整体角度出发，以时效性为条件，通过石油发展状况、技术能力以及投入资金等因素进行综合性分析与研究，保障决策方法的科学性。 （三）制定生产管理模式 由于石油企业在发展期间，生产管理模式极为重要，因此所有石油企业需要选择科学生产模式，并结合实际需求强化自身生产管理能力。在社会发展环境因素影响下，所有石油企业都具有明显特征，这使得生产管理差异性相对较大，想要实现石油工程信息化建设，就需要确保生产管理模式具有较强标准性与统一性，结合实际需求将企业所有数据信息通过数据库进行收集、整理、分析，在结合石油企业发

中石油信息化规划

中石油信息化规划 战略规划并不是要预言将来要发生什么事，也不是提前做好以后5年的决策。战略规划只是一种思考的工具——思考为了取得未来的结果现在应该做些什么。战略规划的最终结果并不是信息，不是一本装订精美的战略规划书，而是工作。诚如美国前总统艾森豪威尔的一句名言：“A plan is nothing ; planning is everything.”（规划书没有用，规划过程有用。） 李兵元——中央企业首批高级企业信息管理师职业资格获得者，经过几番信息化的风风雨雨，不禁感慨道：千里之行规划始。 李兵元所在的新疆石油管理局信息化的规划并不轰轰烈烈，但如春草一般顽强，在历经一个漫长的冬眠期后，经历了一曲冬去春来的“春天进行曲”，最终蓬勃生长染绿了大地。 信息化“冬眠” 新疆石油管理局是一个5万多人的国有大型石油企业，其前身为1950年成立的中苏石油股份公司，现有机关职能处（室）18个，直属局属单位达44个之多。1999年中国石油大重组，作为优质资产的新疆油田独立运营。在此之后，新疆石油管理局一直处于转型状态，管理局总部信息化建设进入了暂时的“冬眠期”，信息化建设总体上处于分散、放任甚至停顿的状态。 与此同时，在需求的引导下，各处室和二级单位的信息化建设却如向阳的春草般肆意的发芽、成长，钻井、录井、测井、试油、井下作业等关键业务环节根据自己的需要，纷纷开发出自己需要的管理和业务系统，整个集团信息化呈现出一股“草根革命”，一股熊熊的烈火在一线部门燃烧。但由于各自为战，缺乏有效的整合与沟通，资金浪费和效率低下难以避免。各自为战最多只能带来局部的、暂时的缓解，并不能全面解决问题从而真正带来持续、健康的发展。李兵元虽然意识到了这一点，但当时公司整体处于艰苦奋斗的转型期，信息化规划还难以提到日程上来，信息化建设的激情也只能暂时积蓄，等待春风。 从2003年开始管理局已经度过以求生存为主题的时期，进入以求发展为主题的新阶段，提出在未来若干年建设具有“强、精、特”特色的现代企业的发展战略。目睹公司整体的发展变化，李兵元敏锐地意识到信息化规划的春天就要来临了！ 深耕精种 为支持公司的发展战略，管理局决策层从战略的高度把握信息化工作，提出系统规划、整体出发的要求，一场前所未有的信息化规划战役打响了。 管理大师德鲁克说过：战略规划不是魔术箱，不可能从左边输入一些东西，从右边就会生出战略。李兵元从工作经验中深深感到，必须把企业内部的经验、人才和外脑的智慧、成功经验结合起来才能做好企业的信息化规划，于是咨询公司的选择就提上了日程，最终互联网实验室进入了李兵元等人的视野，并最终成为了管理局的咨询顾问。 2003年11月，由咨询公司、科技处、局属单位业务骨干、各局属单位信息部门负责人组成的规划队伍紧锣密鼓的开始工作了。“咨询公司的加盟使我们明确了工作的步骤，由于管理局规模非常大，各个处室、局属单位之间又存在横向和纵向的信息断层、分裂，所以我们并不知道自己到底有多大家底，所以第一步就是要摸清家底，明确需求”。项目组深入各个部门开展问卷、访谈调查，在经过近一个月的工作后，终于第一次准确地对自己的信息资源有了量化的把握。“这次我们的信息资源调查与以往不同，以前只认为计算机、网络、系统是资源，没有意识到人、信息内容这些资源是更宝贵的资源，这次普查是我们第一次对公司的信息资源有了整体的把握。” 调查的结果并不令人乐观，李兵元用“两个断层”来概括公司的信息资源所处的尴尬局面：“信息资源在横向上也和各个部门一样存在一堵无形的墙，每个部门都有一套软件，每

石油工程企业信息化现状及发展趋势.doc

石油工程企业信息化现状及发展趋势 石油工程企业是对外从事石油各工程业务、参与全球竞争的综合一体化承包商和技术服务商，也是技术最密集、产业链最完整、专业门类最齐全、的工程综合一体化服务公司。随着石油勘探进一步深入，各石油工程企业已有的信息化建设成果将不能完全满足现行工程施工体系架构下的运行要求，进行必要的信息化建设势在必行。 石油工程；信息化；发展；原则；趋势 1.石油工程企业信息化现状 石油工程板块的经历多次专业化重组，而石油工程企业的信息化也经历多次飞速发展，信息化是推动各业务专业化发展的重要步骤，大规模的信息化也标志着石油工程企业专业化企业走向现代化企业的建设征程，通过信息化的深度融合，石油工程企业将整体转变发展方式，大力促进体制机制创新，加强科技创新和人才队伍建设，走专业化、高端化、国际化发展道路，为石油工程企业打造核心竞争力，提升国际竞争力，打造世界一流的石油工程技术服务商。 2.石油工程企业信息化发展面临的挑战与机遇 在石油工程企业信息化在各企业总部的建设推动下，在信息化基础建设、生产运行管理、经营管理等方面，已经部分建设了相应的信息化应用，但由于其石油工程企业的主要业务仍是工程建设，随着工程建设的快速发展，原来的信息化不能很好满足满足工程建设的信息化要求，石油工程是一种多学科交叉的工程，石油工程施工厂所多集中在沙漠或者交通极不发达区域，工程工程密集的技术需求、使得信息化在石油企业发展中面临一定

的挑战。同时石油工程的信息化发展相对其它行业，即是挑战也是机遇，石油工程企业施工的厂所不固定，信息化基础建设需要多次投入，石油工程企业的密集技术需求对应着信息化深度发展需求，这些也是信息化能够在石油企业飞速发展的基础。着眼于石油工程企业未来发展以及信息化的发展方向，建设以生产为核心的信息系统，建立信息化运行保障体系势在必行。石油工程企业信息化的建设是一个全面的技术体系建设，牵涉到的业务面广泛、技术体系结构复杂。在现代信息化社会体制下，由于信息和网络的开放性，石油工程企业的信息安全建设也受到一定的挑战和机遇。因此，建立安全可靠的信息安全保障体系，才能保障信息化的顺利实施和正常运转。 3.石油工程企业未来信息化建设原则 3.1石油工程企业发展建设定位 建立以石油工程企业信息化综合管理平台系统为代表的现代化信息系统。完善信息化与工程企业中心业务的高度融合，根据石油天然气行业综合数据信息标准与规范，实现勘探开发数据信息采集、管理、应用与发布，为油田勘探开发生产、经营及油田地质研究、采油工程提供结构化的应用数据元和录井基础地质研究成果提供综合性信息平台，全方位的体现信息化技术在石油工程企业中心业务上的服务水平、建立符合中石化油田勘探开实际的综合数据信息服务模式，扩大信息化在石油勘探生产中的服务领域。 3.2石油工程企业信息化发展指导思想 石油工程细分企业众多，部分企业已经部分建立了各自的信息化系统，包括初步的基础建设，应用系统建设和相关规程的制定。但以往的信息化管理规程适合原有的管理体制，信息化系

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

石油工程造价管理信息化风险与控制

浅议石油工程造价管理信息化风险及控制措施 孙晓斌 (中石化石油工程造价管理中心山东东营257001) 摘要：分析了当前石油工程造价管理信息化的现状，论述了石油工程造价管理信息化过程中可能遇到的风险，结合中石化石油工程造价管理信息化建设实践，提出了对应的控制措施。 关键词：石油工程造价信息化风险控制 目前石油工程造价行业信息技术的应用主要有以下几个方面：采用计算机软件进行预结算的编制和造价管理；运用计算机软件进行石油专业工程定额的编制；利用信息网发布相关价格及定额信息；通过实施办公自动化和运用管理信息系统加强造价管理日常业务处理，提高办公效率；利用人工智能与数据仓库技术建立报表及造价分析系统，实现对石油工程造价信息的处理等。石油工程造价信息化建设在合理确定和有效控制石油工程造价、为决策部门提供造价信息等诸多方面起到了积极有效的作用。 但是在石油工程造价管理信息化过程中存在着诸如技术、组织等方面的风险，影响着信息化建设的效率及效果。下面结合中石化石油工程造价管理信息化实践，探讨在石油工程造价管理信息化进程中可能遇到的风险以及控制措施。 一、石油工程造价管理信息化面临的风险 所谓信息化风险是指在现实的信息化建设活动中，由于人们在不确定条件下选择方案上难以达到目标最优，使得内部业务流程不能得到有效实施，从而无法实现其战略目标；或者内部人员所使用的或消耗的实物资产、金融资产、智力资产或信息资产未得到最优配置及有效的保护。依据风险的发生先后时期不同分类，可以把石油工程造价管理信息化进程中可能遇到的风险分为环境风险、过程风险和后期风险等。 (一) 环境风险 指内外部环境变化引起的风险，如国家的相关产业政策、企业内部的管理模式等发生了变化，使得信息化建设的目标或者相关的业务流程发生了较大的变化，以及实施信息化的单位内部目标的变化、战略的调整、资金政策、对信息系统的政策以及人事变动等都会带来一定的影响。 (二) 过程风险 1．组织风险：石油工程造价管理信息化建设是一个非常复杂的过程，涉及范围广、知识综合性强，组织难度之大是其他一般项目很难比拟的。它需综合运用信息技术、经济管理、定额管理、工程技术等方面的知识，除了涵盖各级职能部门外，还要将甲方、乙方、设计、施工、中介机构等价值链上的各方都纳入其中，涉

石油天然气行业信息化发展趋势预测

中国石油天然气行业信息化发展趋势预测 1、石油天然气行业信息化三大热点 热点之一：勘探开发信息化 随着勘探开发生产活动的深入与科技进步的加快，采集的数据量每年急剧增长，规模越来越大，这些数据是靠巨额的资金投入换取来的，是石油工业宝贵的财富，亦是增加油气储量的重要基础信息。数据处理量平均每3年增长一个数量级，因此提高数据处理的效率和准确率很大程度上影响到石油天然气的勘探和开发的成本和发展速度。 目前我国石油天然气行业信息化建设中面临的一个重要问题就是数据不全不准，数据不能得到充分利用，而这又直接影响到勘探开发的准确度，低质量的数据管理，不能获得准确的数据以及数据的浪费或重复使用，造成勘探开发成本的居高不下，大量资金浪费，产业利润率无法提高，从而影响到相关行业的发展。因此，数据管理信息化水平的提高是石油天然气行业信息化建设中最为重要的一部分。 由于石油天然气行业发展的需要，数据管理已不再是简单的数据处理，而是从使用数据扩展到对已有的数据库进行挖掘，从大量的业务数据中探索业务活动的规律，从中寻找推动产业发展、企业参与市场竞争的决策依据。 目前经过多年的储备和发展，石油行业的信息化已经逐渐从硬件发展为先，转移到“以软件发展为主导”的新定位，这也正适应了行业发展的需要，将数据处理以及勘探开发软件的发展提升到了信息化建设的首要位置上，因此，在未来几年内，勘探开发的信息化投入将大幅度增加，信息化程度也将大大提高。 热点之二：网络建设 1、网络基础建设 为适应CNPC重组后的需要，迫切需要在现有网控中心的基础上建立起一个功能完善而强大的石油网控中心。 网络应用对中海油而言成为必不可少的工具。随着应用的增多，对网络的安全性、可靠

信息物理融合系统研究综述

第37卷第10期自动化学报Vol.37,No.10 2011年10月ACTA AUTOMATICA SINICA October,2011 信息物理融合系统研究综述 王中杰1谢璐璐1 摘要信息物理融合系统(Cyber-physical systems,CPS)是多维异构的计算单元和物理对象在网络环境中高度集成交互的新型智能复杂系统,具有实时、鲁棒、自治、高效和高性能等特点.本文首先介绍了CPS的概念和特征,综述了CPS的当前发展状况与应用前景;其次,对CPS的系统构成进行了简要分析,讨论了CPS与相关技术的区别与联系;最后,对CPS技术发展所面临的主要挑战及可能的研究方向进行了总结与展望. 关键词信息物理融合系统,实时,高性能,嵌入式系统,网络控制 DOI10.3724/SP.J.1004.2011.01157 Cyber-physical Systems:A Survey WANG Zhong-Jie1XIE Lu-Lu1 Abstract Being a real-time and robust autonomous system with high performances,cyber-physical systems(CPS)are a kind of novel intelligent complex systems with di?erent scales of computation and physical components tightly integrated and interacted under the future networks.The notion and the characteristics of CPS as well as the development of this technology are?rst presented.Then,the technology framework of CPS and its relationship with other related systems and technologies are discussed.Finally,challenges to be dealt with for CPS are pointed out,and the future research directions are discussed. Key words Cyber-physical systems(CPS),real-time,high performance,embedded system,networked control 嵌入式技术、计算机技术和网络技术的发展,为人类的生活带来了极大便利.但随着硬件产品性能和数据处理能力的不断提升,网络通信技术的飞速发展,计算机系统的信息化与智能化,人们对于各种工程系统和计算设备的需求已不仅仅局限于系统功能的扩充,而是更关注系统资源的合理有效分配和系统性能效能的优化,以及服务个性化与用户满意度的提升.在这种需求的引导下,信息物理融合系统(Cyber-physical systems,CPS)作为一种新型智能系统应运而生,并引起了各国政府、学术界和商业界的高度重视. CPS可以理解为基于嵌入式设备的高效能网络化智能信息系统,它通过一系列计算单元和物理对象在网络环境下的高度集成与交互来提高系统在信息处理、实时通信、远程精准控制以及组件自主协调等方面的能力,是时空多维异构的混杂自治 收稿日期2010-04-14录用日期2011-05-17 Manuscript received April14,2010;accepted May17,2011 国家高技术研究发展计划(863计划)(2011AA040502),国家自然科学基金(71071116),上海市基础研究重点项目(10JC1415300)资助Supported by National High Technology Research and Devel-opment Program of China(863Program)(2011AA040502),Na-tional Natural Science Foundation of China(71071116),and Shanghai Key Project of Basic Research(10JC1415300) 1.同济大学电子与信息工程学院上海201804 1.College of Electronics and Information Engineering,Tongji University,Shanghai201804系统[1?2].CPS在功能上主要考虑性能优化,是集计算、通信与控制3C(Computation,communica-tion,control)技术[3]于一体的智能技术,具有实时、安全、可靠、高性能等特点.相较于现有的实时嵌入式系统和网络控制系统,CPS关注资源的合理整合利用与调度优化,能实现对大规模复杂系统和广域环境的实时感知与动态监控,并提供相应的网络信息服务,且更为灵活、智能、高效. CPS与人类的生活和社会的发展息息相关,是涵盖了小到纳米级生物机器人,大到全球能源协调与管理系统等涉及人类基础设施建设的复杂大系统. CPS的典型应用包括智能交通领域的自主导航汽车、无人飞行机;生物医疗领域的远程精准手术系统、自主计算与感控的植入式生命设备;以及智能电网、家庭机器人、智能建筑等,是构建人类未来智慧城市的基础. 本文对信息物理融合系统这一新兴技术进行了概述.首先,介绍了CPS的概念和特点,综述了CPS的发展现状和应用前景;其次,对CPS的系统构成和理论基础进行了说明,分析了现有的CPS架构,讨论了CPS与计算机系统、嵌入式系统、网络控制系统和物联网等技术的区别与联系;最后,分析了CPS研究所面临的挑战,并对CPS的技术发展和应用实现进行了展望.

中国三大石油公司信息化进展

中国三大石油公司信息化进展 石油化工行业是国民经济的支柱产业之一，承担着保障国家能源安全的责任。在中国，石油行业是集中度较高的产业，国有大型企业占有的资源量、加工能力和市场份额均较高，处于市场竞争的优势地位。我国的石油生产和产品供应商主要是、中国石油和中国海油。 近年来，原油开采成本增高，炼油利润空间缩小，成品油销售市场竞争激烈，化工品市场价格和需求变化快，这些都对石油行业生产、经营和决策提出了挑战，要求经营者必须依据资源和市场情况，做出及时的反应和科学的决策。随着市场

体系的日益成熟和完善，石油行业发展动力由投资驱动向投资与技术创新、管理创新和服务创新综合驱动转变。 为适应国际市场竞争，以及保障能源生产和供应，三大石油公司十分重视信息化与工业化的融合，将信息化作为企业发展的战略之一。通过多年的持续推进，各公司在信息基础设施、信息系统、信息化管理等方面取得了显著的成果，积累了大量的数据资源，梳理和优化了业务流程，规了企业管理和执行体系，提高了经营决策能力，为企业发展提供了重要的支撑。 1 三大石油公司信息化发展概况 、中国石油和中国海油均属于大型企业，机构庞大、管理层级多，信息化实施的难度较大。因此，各公司非常重视信息化总体规划，通过顶层设计，自上而下地推进信息化建设。2000 年，中国石油率先编制了全局性的信息技术总体规划，将业务发展战略与信息化战略相融合，确定了信息化的发展路线和实现目标，并将信息化目标明确化和具体化，形成有形的、可操作的软硬件系统，为各级用户的管理和操作提供了平台。 由于企业规模大，信息化投入资金多，为有效控制和使用资金，降低建设和运维的复杂度，中国石油和都提出了“六统一”（统一规划、统一标准、统一设计、统一投资、统设、统一管理）原则来建设信息系统。通过标准化设计和统一实施，保证系统在各单位功能一致、编码统一、数据共享、流程规，并为系统集成打下基础。 十一五期间是中国石油、和中国海油信息化建设的高峰期，在信息系统、基础设施、IT（信息技术）治理等方面取得了突破性进展，建成了以 ERP（企业资源计划）为核心的多个全局性系统，实现了主要业务的覆盖，为生产运行、经营管理提供了较好的支持。 2 信息化进展