IETM在潛艇聲納裝備中的應用研究＊

唐鎖夫 董文娟

（海軍702廠 上海 200434）

1 引言

潛艇聲納系統(tǒng)組成設備復雜，維修保障要求高。目前技術資料和手冊大部分仍以紙質形式存儲，導致技術資料及信息的管理任務日益繁重，資料重復率和冗余度增大，且難于更新，數(shù)據(jù)互操作性、傳遞實時性和共享性難度比較大。為滿足該型聲納系統(tǒng)維修、保障、教學訓練的需要，實現(xiàn)裝備保障信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化，達到“靠前保障、精確保障”的要求，進行該型聲納裝備系統(tǒng)交互式電子技術手冊（以下簡稱聲納IETM）的開發(fā)制作任務。交互式電 子 技 術 手 冊 （IETM，Interactive Electronic Technical Manual）［1］作為一種先進的裝備維修保障輔助手段，通過交互方式為使用人員提供詳盡的電子化文檔，可顯著提高維修的準確率和快捷性，對維修使用人員的經(jīng)驗水平要求大幅降低，可以顯著提高裝備保障能力，降低維修保障費用。

2 IETM開發(fā)標準

IETM是以數(shù)字形式在一種合適的介質上，采用人工編程或自動編程系統(tǒng)編寫的技術手冊，是應用先進的計算機技術，為方便在電子顯示屏顯示和使用而設計制作的、以數(shù)字形式存在的技術手冊。IETM是技術手冊的一種高級形式，包括三層含義［2～3］：

1）IETM是技術手冊，是包括各種系統(tǒng)、系統(tǒng)部件和保障設備的安裝、使用、維修、培訓以及保障說明書在內的一種出版物，為用戶和維修人員提供使用和維修該項設備所需的資料和說明。

2）IETM是電子格式，其存儲方式、傳播途徑和顯示方式大都采用電子方式。

3）IETM是交互的，主要指用戶和IETM的交互，交互功能是為了用戶提供友好的IETM使用環(huán)境，但是明顯增加了IETM的創(chuàng)作成本。

美國最早就開始了IETM相關技術研究，并制定了一系列IETM相關標準，在美國的影響下，其他國家或區(qū)域組織將IETM作為一種重要的CALS應用技術加以研究。目前，國外較典型的、通用的IETM 標準有：S1000D、MILPRF－87268A、MIL－PRF－87269A 和 MIL－HDBK－511［4］。

ASD／AIA S1000D［5］：歐洲航空工業(yè)協(xié)會（AECMA）發(fā)起的采用通用資源數(shù)據(jù)庫（CSDB）來創(chuàng)建的，正逐漸取代MIL－PRF－87269A成為創(chuàng)建技術文檔的通用國際標準。所創(chuàng)建的技術文檔以中性數(shù)據(jù)格式存儲，因此可以跨平臺、跨系統(tǒng)使用［11］。

MIL－PRF－87268A［6］：美國國防部頒布的交互式電子技術手冊通用內容、風格、格式和用戶交互要求，提出了對IETM的一般內容、規(guī)格、管理性與系統(tǒng)的基本要求，以及對文字、表格、圖形、音頻、視頻等內容類型及格式的要求，還提出了與用戶交互的功能要求［11］。

MIL－PRF－87269A［7］：美國國防部頒布的可修改的交互式電子化技術手冊數(shù)據(jù)庫標準，主要目的是制定共同的數(shù)據(jù)規(guī)范，使得文字或圖形存儲于數(shù)據(jù)庫，而不受軟、硬件限制，即可跨平臺進行數(shù)據(jù)交換［11］。

MIL－HDBK－511［8］：美國國防部頒布的IETM 互操作性手冊，主要規(guī)定了JIA（Joint IETM Architecture）的系統(tǒng)結構、信息流程、用戶網(wǎng)絡、交互界面、通信安全和基礎設施建設等方面［11］。

3 IETM開發(fā)的關鍵技術

交互式電子技術手冊是以最新信息技術應用為基礎，伴隨科學技術的發(fā)展而不斷進步；互用性、網(wǎng)絡化是當前IETM技術發(fā)展的主要方向。本文根據(jù)當前研究的熱點在IETM開發(fā)過程總結出其相關關鍵技術如下。

3.1 IETM標準化技術

標準化是創(chuàng)作IETM的關鍵技術之一?！皹藴驶⊿tandardization）”是適用于各行各業(yè)的術語，軍事裝備系統(tǒng)“標準化”的定義是：利用一致通用的工程準則、術語、原理、應用、材料、成品、過程、設備、備件、分組件和部件來達到產(chǎn)品、保障和工程實踐最大的實用一致而形成的方法，用以保證可行的最少多樣性，并實現(xiàn)設備的備件和零部件最佳的互換性。所以，“一致性、通用性、減少多樣性”是裝備實施標準化的主要目標。交互式電子技術手冊IETM的標準化問題，其實就是解決信息在實現(xiàn)共享、產(chǎn)品數(shù)據(jù)實現(xiàn)互操作性的過程中使用共同“語言”問題［2，10］。

3.2 數(shù)據(jù)庫技術

數(shù)據(jù)庫技術即數(shù)據(jù)存儲技術，IETM具有良好的互用性和共享性，要實現(xiàn)各部門及各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享，必須規(guī)范各開發(fā)單位的元數(shù)據(jù)采集標準和數(shù)據(jù)庫開發(fā)標準。例如美國國防部專門為第四、五級IETM的元數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)庫開發(fā)工作制定了規(guī)范即 MIL－PRF－87269。MIL－PRF－87269規(guī)范的目的在于提供標準化的文檔結構方式，并將之應用于第四、五級IETM的功能中，并且結合使用SGML或 XML標記語言［4，11］。

3.3 數(shù)據(jù)描述技術

互用性和共享性是IETM的重要特征，美國起始的IETM發(fā)展目標是希望其能在海軍系統(tǒng)內部各部門以及陸?？杖娭g互操作，以減少各部門及各軍種之間數(shù)據(jù)的冗余度，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)資料的共享，因此互相傳遞數(shù)據(jù)時必須以一種大家都公認的中性格式。為此，首先要制定標準并推廣實施，然后選擇標記語言，依據(jù)標準設計DTD（文檔類型定義），開發(fā)數(shù)據(jù)庫［5］。

4 系統(tǒng)設計

基于某型潛艇聲納系統(tǒng)的IETM自動交互手冊是在.NET開發(fā)平臺下，采用ASP.NET開發(fā)語言，以SQL Server 2005為數(shù)據(jù)庫支撐，通過IETM的網(wǎng)絡系統(tǒng)電子化、標準化，方便對相關診斷策略的查找，形成可供維修保障人員使用的電子手冊。

4.1 IETM的開發(fā)環(huán)節(jié)

交互式電子技術手冊IEIM的開發(fā)，運用了多媒體、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡等技術，而且隨著計算機技術的不斷發(fā)展而呈現(xiàn)出不同的內容。實施IETM主要體現(xiàn)在電子圖像化、電子文檔化、多媒體支持和數(shù)據(jù)庫支持四個環(huán)節(jié)［11］。

1）電子圖像化

將所有設計圖紙等原始的圖形和紙張轉換成數(shù)字式電子資料，按有關標準存放在資料庫文件中，通過建立索引，以方便查詢；

2）電子文檔化

將所有說明書冊、技術文檔等用文字描述的資料轉換成電子文檔格式，轉換后的資料以ASCII或單純文字為主；

3）多媒體支持

即采用多媒體開發(fā)軟件，將以聲音、圖像、文本、錄像片段和動畫演示等格式存儲的各種資料組織起來，以多媒體軟件的方式保存，提供給產(chǎn)品用戶各種功能，實現(xiàn)基本層次的交互；

4）數(shù)據(jù)庫支持

即結合多媒體界面風格，將產(chǎn)品各壽命周期的各種數(shù)據(jù)和資料通過后臺數(shù)據(jù)庫來管理和維護，支持各種查詢和統(tǒng)計功能，最終實現(xiàn)通過單一系統(tǒng)獲取多處信息來源的不同信息功能。

4.2 系統(tǒng)體系結構

面對裝備信息化保障的需求，本文提出了基于.NET平臺的Web交互式電子技術手冊應用框架，采用面向對象的ASP.NET技術開發(fā)，系統(tǒng)具有安全可靠性強、執(zhí)行效率高、可擴展性好的特點［3～4］。某型潛艇聲納IETM的體系結構見圖1。

圖1 某型潛艇聲納系統(tǒng)IETM系統(tǒng)結構圖

第一層是用戶界面層，即瀏覽器層，主要完成用戶的接口功能，使用人員通過該層向Web服務器提出服務請求，Web服務器接收相應的請求，將相應的文件資源通過HTTP協(xié)議顯示在瀏覽器端，完成使用人員權限允許范圍內的操作請求。

第二層是服務層，即 Web服務器層，主要完成操作使用人員的應用功能，負責接收瀏覽器端的操作請求，通過ASP（Active Server Page，動態(tài)服務器主頁）與數(shù)據(jù)庫連接，完成相應的請求，將結果返回給瀏覽器端。

第三層是數(shù)據(jù)層，即數(shù)據(jù)庫服務器，存儲應用系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)，以便實施信息的集中管理，滿足保密要求。

考慮到實際應用，具體實現(xiàn)時將信息存儲和Web服務集中在同一服務器中，采用邏輯分開編程實現(xiàn)。為提高系統(tǒng)運行速度和效率，客戶端使用瀏覽器模式。

4.3 數(shù)據(jù)庫設計

該聲納IETM按照海軍標4.1對IETM的分類，以第二類IETM為指導實施開發(fā)，即建立面向對象的的信息結構，考慮到目前研制開發(fā)的實際需求，實現(xiàn)層次結構IETM，為此，按照裝備保障、裝備使用的業(yè)務流程，建立相應的數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)信息的層次化以對信息的綜合管理。

1）故障信息庫設計

本數(shù)據(jù)庫存儲該型聲納系統(tǒng)發(fā)生典型故障的基本信息，根據(jù)這些信息可引導相關部門實施有效的故障排除。

故障信息庫的基本描述信息見表1。

表1 故障信息表

2）零部件信息庫設計

零部件信息庫存儲該型聲納裝備的零部件信息。零部件包括機械零部件、備件零部件和電氣元器件等。零部件分為裝艦件和備件，其中備件又分為長期、基地和隨艦三種類型，根據(jù)上述分類，建立相應的零部件信息庫，具體零部件信息見表2。

表2 零部件信息表

4.4 信息內容和結構設計

1）信息結構設計

按照海軍標，將聲納IETM按照第二類IETM開發(fā)，將其信息分為技術信息、輔助信息和管理信息，并將該系統(tǒng)分為基本信息層、主題信息層和應用信息層，其信息結構如圖2所示。

圖2 某型聲納系統(tǒng)交互式電子技術手冊信息結構圖

·基本信息層按照海軍標附錄A中提供的DTD建立XML文檔，為形成文本、表格、圖形、對話框等基本元素，并將所需的視頻、動畫作為外部程序存儲。

·主題信息層建立在基本信息層基礎上，定義艦船裝備可使用的幾種通用信息模塊，包含了描述該型聲納IETM的系統(tǒng)組成、技術性能、儀器組成及結構、工作原理、使用與維護、零部件信息的所有文本、圖形、表格、對話框、警示信息、動畫及音頻和視頻。

·應用信息層是利用主題信息層的五種通用信息模塊進行組合，構建用該型聲納IETM。

2）信息總體界面

本文嚴格遵守IETM海軍標的規(guī)范，充分利用計算機技術和網(wǎng)絡技術的結合，用數(shù)據(jù)庫管理裝備構成和使用信息，設計和研制了潛艇綜合聲納系統(tǒng)IETM。實現(xiàn)了對潛艇綜合聲納系統(tǒng)資料進行全面收集、整理，并對裝備的線路及其工作原理進行深入消化和理解，進而細化、補充、核實相關資料。

5 系統(tǒng)實現(xiàn)

在上述分析和設計基礎上，以某型潛艇聲納為研制背景，開發(fā)實現(xiàn)了其交互式電子技術手冊。

6 結語

本文研制的潛艇聲納系統(tǒng)IETM以某型潛艇的聲納裝備為背景，旨在為其操作使用和維修保障人員建立一套基于IETM的技術資料信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)設計和開發(fā)遵循IETM海軍標準，達到IETM 4級標準，使用數(shù)據(jù)庫存儲相關信息，對聲納裝備的結構、功能、工作原理、使用方法和維護維修等內容進行層次化編排，以直觀、方便的電子交互手段為裝備維修人員提供資料查詢、培訓學習、故障診斷與維修等技術支持。該IETM可用于輔助維修、人員培訓，大力提高了裝備的維修和使用人員的維修水平，是裝備維修信息化建設的重要組成部分。

由于該交互式電子技術針對的是某型艇的聲納設備，技術資料單一，信息量有限，若要對海軍所有裝備構建標準化、一體化的交互式電子技術手冊體系，應結合各類裝備的實際需求，建立分層的信息存儲結構，設計快速有效的故障排除算法和流程，優(yōu)化查詢?yōu)g覽功能，逐步實現(xiàn)智能化、規(guī)范化的海裝裝備交互式電子技術手冊架構和研制框架，進而提高海軍維修保障工作信息化建設水平。

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