(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210717567.5 (22)申请日 2022.06.23 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 胡晓娅　李欣格　耿一帆　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 专利代理师 彭军芬 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/04(2012.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 面向工业信息物理系统的相依网络模型构 建方法 (57)摘要 本发明公开了一种面向工业信息物理系统 的相依网络模 型构建方法， 属于工业信息物理系 统安全研究领域。 包括： 根据工业信息物理系统 结构与业务特征， 分别确定结构相依指标与业务 相依指标； 根据结构相依指标和业务相依指标分 别计算得到结构相依关系评估值和业务相依关 系评估值， 将两者加权得到信息节 点与物理节点 间的相依关系。 本发明通过分析系统拓扑结构和 业务特征， 明确系统信息域与物理域间的交互关 系， 从结构与业务特征角度全面揭示系统多域间 复杂的交互关系； 采用层次分析法量化相依关 系， 解决了相依关系评估 过程中由于影 响因素过 多而难以量化的问题， 实现了对相依关系的定量 评估， 能够更加全面、 真实地反映信息域与物理 域间复杂的交 互关系。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 115169841 A 2022.10.11 CN 115169841 A 1.一种面向工业信息物理系统相依网络模型构建的方法， 其特 征在于， 包括： S1.根据工业信息物理系统结构与业 务特征， 分别确定结构相依指标与业 务相依指标； S2.根据结构相依指标和业务相依指标分别计算得到结构相依关系评估值和业务相依 关系评估值， 将两者加权得到信息节点与物理节点间的相依关系。 2.根据权利要求1所述的一种面向工业信息物理系统相依网络模型构建的方法， 其特 征在于， 结构相依关系评估值计算公式为： 其中， RS(i， j)表示信息节点i与 物理节点j之 间的结构相依度量值； RSD(i， j)、 RSB(i， j) 分别为基于 “度数‑度数”、“介数‑介数”的结构相依度量值； RS ′D(i， j)、 RS ′B(i， j)分别为RSD (i， j)、 RSB(i， j)归一化处理后的结果； α 为指标权重； 分别表示信息节点i、 物理节 点j的度数； 表示度数为 的信息节点与度数为 的物理节点相互依存的概率； 分别表示相依网络中节点度数为 的概率； 分别为信息节点i、 物理节点j的介数， 表示介数为 的信息节点与介数为 的物理节点相互依存的 概率； 分别表示信息节点介数为 物理节点介数为 的概率。 3.根据权利要求1所述的一种面向工业信息物理系统相依网络模型构建的方法， 其特 征在于， 业务相依指标具体包括工业信息物理系统在一个生产周期内信息节点与 物理节点 间的状态信息数据量、 控制命令数据量以及单位时间通信业 务量最大值。 4.根据权利要求3所述的一种面向工业信息物理系统相依网络模型构建的方法， 其特 征在于， 工业信息物理系统在一个生产周期内信息节点i与物理节点j间控制命令数据量δ (i， j)， 具体公式为： 其中， kr(j)表示物理节点j中正常运行所需的控制指令r的数据大小， Er(j)表示控制指 令r在一个生产周期内下发的次数； kb(j)表示对于节点j中故障维护指令的数据量大小， Eb (j)表示节点j在一个生产周期内的平均故障次数。 5.根据权利要求3所述的一种面向工业信息物理系统相依网络模型构建的方法， 其特 征在于， 工业信息物理系统在一个生产周期内物理节点j与信息节 点i间状态信息数据量γ (j， i)， 具体公式为： 其中， h表示物理节点周期性上传状态信息的种 类， tr1～tr2表示第r类数据在一个生产 周期内的生存时间， fr表示第r类数据的采集频率， kr表示第r类数据的大小。 6.根据权利要求1 ‑5任一项所述的一种面向工业信 息物理系统相依网络模型构建的方权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115169841 A 2法， 其特征在于， 信息节点 i与物理节点j间的相依关系FC‑P(i， j)计算公式为： 其中， ωS、 ωL分别为结构相依关系评估值 业务相依关系评估值 的权 重， 且ωS+ωL＝1； RS′(i， j)为结构相依关系评估值进行归一化处理后的结果； δ ′(i， j)、 δ‘m (i， j)分别为信息节点i与物理节点j在一个生产周期内的控制 命令数据量、 单位时间控制 命令数据量最大值归一化处理后的结果； 分别为业务相依关系两项评估指标的权 重， 且 7.根据权利要求1 ‑5任一项所述的一种面向工业信 息物理系统相依网络模型构建的方 法， 其特征在于， 物理节点j与信息节点 i间的相依关系FP‑C(j， i)计算公式为： 其中， ωS、 ωL分别为结构相依关系评估值 业务相依关系评估值 的权重， 且ωS+ωL＝1； RS′(j， i)为结构相依关系评估值进行归一化处理后的结果； γ ′(j， i)、 γ’m(j， i)分别为物理节点j与信息节点i 间在一个生产周期内 的状态信息数据量、 单位 时间状态信息 数据量最大值归一化处理后的结果； 分别为业务相依关系两项评估 指标的权 重， 且 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115169841 A 3