随着科技进步和社会发展,工业控制自动化领域成了信息物理融合系统(Cyber-physical systems, CPS)一个重要的应用领域。CPS是一种基于3C(Computation, Communication, Control)技术的新型智能系统,它能有效协调和分配资源,提供灵活、高效、智能的网络化信息服务,实现工控系统在广域时空下的环境感知。CPS由信息空间和物理空间组成,信息物理空间融合的本质是在共享空间中发现和建立对偶关系。本文论述的火灾探测系统引入CPS思想,在不损失工业控制系统实时性和可靠性的前提下,使原本单一、封闭和孤立的火灾探测系统拥有网络化、可扩展性佳,支持远程协作,终端接入方便等优点。本系统通过建立服务层次上的对偶关系,使网关、数据服务器、监控终端和管理服务器四大子系统协同运作,实现对烟感探测设备的网络化管理。本文主要介绍面向信息物理融合的火灾探测系统的设计与实现。第一,本文在系统需求的基础上,给出了面向信息物理融合的火灾探测系统的系统模式设计和系统架构方案,并详细描述了系统通信报文栈的设计、封装与实现。第二,本文描述了网关子系统和网关-RS485网络的设计,以及实现中使用的关键技术,介绍了控制串口设备的编程方法,给出了网关子系统串口管理、网络管理、初始化管理、实时状态管理、传感器通信和日志管理六大模块的实现方式。第三,本文介绍了数据服务器子系统的设计,以及如何通过多线程编程和异步Socket编程提高系统运行效率的方法。给出了数据服务器子系统连接管理、报文调度管理和日志管理三大模块的实现方式,具体描述了报文调度管理模块的实现方法。第四,本文介绍了监控终端子系统的设计,以及如何在系统中设置定时器来定期执行任务的方法。给出了监控终端子系统身份验证模块、实时监控模块、设备管理模块、连接管理模块和日志管理模块五大模块的实现方式,具体描述了设备管理模块的实现方法。第五,本文描述了管理服务器子系统的设计,给出了权限管理系统和负载均衡系统的具体实现方式以及负载均衡算法的详细设计,同时给出了连接管理和日志管理的两大模块的实现方法。