信息物理系统采用多种感知、通信与计算技术,使得任意物体之间可以通过互联网进行信息交换,并且以此来监测和控制物理环境。提出了一种信息物理系统时空模型,可以把其分为三层:物理层、信息物理层、信息层;两条流线:信息汇聚流和决策控制流。利用分层有限状态机可以表示系统各层之间的状态转移和状态的集合,以及两条流线之间的转换关系。在信息汇聚流中,Sensor节点监测物理环境,生成传感器事件,Sensor Mote节点将传感器事件转换为物理事件,Sink将物理事件转换为物理-信息事件;在决策控制流中,Deccision Node节点将物理-信息事件转换为信息事件,最后Controller节点将信息事件转换为控制事件,并且传递给Actor节点。利用基于事件晶格的建模方法将信息物理系统事件概括为事件类型、内部属性和外部属性三个部分,可以表示出事件的属性、事件发生的时间、事件发生的地点、观察到该事件的节点的信息。信息物理系统以事件为驱动,事件检测的精度对系统性能影响较大。提出的协作事件检测算法可以提高事件检测的精度,算法包括三步:第一,SensorMote节点相互协作检测,通过计算均值向量序列的相似度发现异常后,向周边的节点进行问询,根据周边Sensor Mote节点投票的结果得到事件发生的可信程度。当可信度超过阈值后,Sensor Mote节点将和Sink节点协作对多维事件进行聚类分析。Sink节点在接受到Sensor Mote节点上报的多维事件数据后,计算边界向量序列的相似度,并利用改进后的K-means算法对多维事件数据进行分类和合并。Sink节点将和Decision Node节点协作检测多维事件的类型。Decison Node节点利用事件属性数据的概率分布,匹配检测出事件的类型。实验证明,相比较传统的单因素的建模方法,时空建模实现了时、空属性联合建模,通过事件协作检测,减少了节点的错误检测,提高检测精度,有效地提高了模型的整体性能。多层时空建模的信息物理系统应用于设施农业中,提高了生产和管理水平,可以适应现代农业高精度、高自动化的应用要求。