物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在艦載管理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

羅芳

摘 要：隨著現(xiàn)代化軍事系統(tǒng)現(xiàn)代化需求的不斷提高，迫切需要采用新的技術(shù)方法來提高目前艦載管理系統(tǒng)平臺的信息化水平。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引用將會給艦載管理信息系統(tǒng)平臺帶來新的突破。物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)將會改變目前的裝備物資管理信息流程，極大地促進(jìn)艦載裝備物資信息管理的準(zhǔn)確率和工作效率，提高系統(tǒng)之間的信息共享水平，實(shí)現(xiàn)未來網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)體系需求下的各項(xiàng)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的信息統(tǒng)一與協(xié)調(diào)促進(jìn)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；射頻識別；二維碼；J2EE；艦載管理系統(tǒng)

中圖分類號：TP393.03 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）14-0057-04

1 概 述

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著現(xiàn)代化軍事科技的迅猛發(fā)展，軍事系統(tǒng)的信息化水平已經(jīng)成為衡量軍事裝備技術(shù)等級重要標(biāo)準(zhǔn)。我國海軍的信息化建設(shè)與歐美發(fā)達(dá)國家相比，仍存在較大差距?，F(xiàn)階段，我國越來越多的新型艦艇相繼服役，裝備的保障、人員編制越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)依靠人工管理這些信息顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)階段快速發(fā)展的信息化要求。未來的信息化戰(zhàn)爭中，裝備、物資的種類和數(shù)量都會極具膨脹。大力發(fā)展艦艇各類系統(tǒng)的信息化建設(shè)，一方面，可以滿足當(dāng)前裝備保障、人員管理的需要，另一方面也適應(yīng)未來對艦艇管理信息系統(tǒng)的需求[1，2]。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（Internet Of Things，IOT）自從1999年被提出以后，近年來得到了迅速的發(fā)展和廣泛的運(yùn)用。特別是物聯(lián)網(wǎng)中采用的射頻識別（RFID）和二維碼技術(shù)，掀起了信息行業(yè)的又一個發(fā)展高潮。物聯(lián)網(wǎng)極大的改變?nèi)藗儷@取信息方式，通過對虛擬的數(shù)字世界和現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了“信息技術(shù)革命的第三次浪潮”。在工業(yè)監(jiān)控、城市管理、公共物流等多個領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)了較多成功應(yīng)用的產(chǎn)品[3，4]。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為發(fā)展海軍艦艇信息網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建帶來了新的突破。以物聯(lián)網(wǎng)的思想，將艦載信息系統(tǒng)的各個方面結(jié)合起來，也適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭的特點(diǎn)和要求。通過對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，整合多種網(wǎng)絡(luò)，提高各網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的資源的共享程度，增強(qiáng)系統(tǒng)之間的信息交互能力，實(shí)現(xiàn)各網(wǎng)絡(luò)在未來作戰(zhàn)體系需求下的各項(xiàng)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的信息統(tǒng)一與協(xié)調(diào)促進(jìn)。

2 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)是通過英特網(wǎng)或者其它網(wǎng)絡(luò)等方式，集成傳感器、紅外、激光、射頻、GPS、無線通信等多種信息設(shè)備進(jìn)行對事物的感知，將獲取的信息按照指定的通信協(xié)議組建，是一種物品與物品，物品與平臺網(wǎng)絡(luò)的智能一體化的管理技術(shù)[5]。

物聯(lián)網(wǎng)從技術(shù)架構(gòu)上看，包含3層結(jié)構(gòu)，自頂向下分別是應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層和感知層[6]。應(yīng)用層是是物聯(lián)網(wǎng)的功能定位，圍繞著實(shí)現(xiàn)的功能提供用戶交互的接口，通常是各種應(yīng)用業(yè)務(wù)的核心流程，實(shí)現(xiàn)智能化的解決方案；網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)的信息媒介，目前主要通過互聯(lián)網(wǎng)、移動網(wǎng)絡(luò)、以及其他通信設(shè)備組成，還包含了網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作管理，在此之上物聯(lián)網(wǎng)的信息的傳遞。感知層是物聯(lián)網(wǎng)的“門”，由物聯(lián)網(wǎng)終端組成，通常為各種感應(yīng)設(shè)備。所有終端獲取的信息通過網(wǎng)絡(luò)層傳輸至應(yīng)用層進(jìn)行業(yè)務(wù)處理[7]。其結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

物聯(lián)網(wǎng)是目前熱門的關(guān)鍵技術(shù)，其技術(shù)實(shí)現(xiàn)中涉及多個學(xué)科交叉內(nèi)容。如：傳感器智能組網(wǎng)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)引入的大量傳感器，其動態(tài)組成網(wǎng)絡(luò)，以及如何在動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的保障信息的服務(wù)質(zhì)量；無線射頻與識別技術(shù)，作為物聯(lián)網(wǎng)的代表產(chǎn)物，為每一個物體打上了可識別電子標(biāo)簽，通過無線射頻設(shè)備識別該標(biāo)簽可獲取該物體的有關(guān)信息；智能計(jì)算技術(shù)，通過組建物聯(lián)網(wǎng)，將大量的各式各樣的信息集中起來，需要對各類異種信息的智能化管理、分析，甚至再次基礎(chǔ)之上的數(shù)據(jù)挖掘，形成更加有效的信息；此外還有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、IPV6、GPS等先進(jìn)技術(shù)都陸續(xù)集成于物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中[8～10]。

3 艦載管理信息系統(tǒng)分析

3.1 系統(tǒng)內(nèi)容

艦載管理信息系統(tǒng)既包含了對艦載人員、艦載裝備的需求、裝備服役、裝備維護(hù)保障等裝備使用的多個環(huán)節(jié)，管理內(nèi)容包含了裝備使用、人員管理的各個環(huán)節(jié)。艦載管理信息系統(tǒng)提供的各項(xiàng)功能和實(shí)現(xiàn)的過程中，信息的利用，貫穿了整個過程，是艦載管理信息系統(tǒng)的核心要素。對整個管理系統(tǒng)作用的發(fā)揮，以及后續(xù)相關(guān)的其它系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量有至關(guān)重要的作用。

艦載管理信息系統(tǒng)需要提供兩類信息，實(shí)時信息和非實(shí)時信息。其主要作用就是通過對這兩類信息的不斷發(fā)展，構(gòu)成完善的信息管理體系。進(jìn)而保障裝備的各項(xiàng)性能，實(shí)現(xiàn)管理人員和裝備使用的有效結(jié)合，最終提高部隊(duì)的綜合戰(zhàn)斗水平。

3.2 系統(tǒng)存在的問題

目前，艦載信息管理系統(tǒng)已經(jīng)成為越來越重視的問題。當(dāng)前的艦載信息管理主要存在以下問題：

①缺少對艦載管理系統(tǒng)各種信息的結(jié)構(gòu)規(guī)范。導(dǎo)致目前各個系統(tǒng)之間系統(tǒng)相對割裂，信息難以形成完整的回路。形成的信息雖然能夠發(fā)送出來，形成基本信息的聯(lián)通，但是還缺少針對信息的反饋設(shè)計(jì)，對管理系統(tǒng)中的相關(guān)環(huán)節(jié)中的執(zhí)行狀態(tài)缺少有效的利用。導(dǎo)致獲取的信息片面性。影響了系統(tǒng)的運(yùn)行和功能發(fā)揮。

②信息需要充分共享，目前管理系統(tǒng)中的主要信息來源仍然是自身，彼此之間信息的傳遞，處理等問題遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到對職稱未來系統(tǒng)保障的信息共享的要求，亟需形成規(guī)范的信息錄入通道，確立高效準(zhǔn)確的信息獲取方法，增強(qiáng)系統(tǒng)內(nèi)部之間以及支撐跨系統(tǒng)的溝通。

3.3 解決措施

針對這些問題，迫切需要引入新的技術(shù)，從結(jié)構(gòu)上來對艦載信息管理系統(tǒng)進(jìn)行重新解讀，形成新的體系，進(jìn)而指導(dǎo)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而物聯(lián)網(wǎng)提出的較多概念以及應(yīng)用方式，完全可以同樣應(yīng)用于艦載管理信息系統(tǒng)當(dāng)中來，對艦載管理信息系統(tǒng)涉及的各個方面進(jìn)行綜合科學(xué)的智能化集成。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用分析

目前，海軍的現(xiàn)代化的艦載物資、裝備等種類繁多，數(shù)量巨大。對艦載管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，包含了物資的計(jì)劃、采購、上艦、維護(hù)、更新?lián)Q代、報(bào)廢等多個環(huán)節(jié)。其管理工作流程繁瑣、工作的內(nèi)容復(fù)雜，傳統(tǒng)的依靠人力的方式容易出現(xiàn)紕漏，造成效率底下，數(shù)據(jù)的分析、統(tǒng)計(jì)過程難以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以使這一問題得到解決，從而滿足未來海軍管理信息系統(tǒng)的未來適用需求。擬從物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)——RFID、二維碼以及平臺實(shí)現(xiàn)技術(shù)的角度進(jìn)行應(yīng)用分析。

4.1 二維碼技術(shù)

條碼技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生活中的各種物品當(dāng)中。二維碼技術(shù)是在條碼技術(shù)上發(fā)展而來，與一般的條碼技術(shù)不一樣的是，二維碼是按照特定的幾何圖形按照指定的方法在二維方向上的分布。由黑白相間的圖形符號記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。二維碼相比傳統(tǒng)的條碼技術(shù)，不僅能夠代表數(shù)字，還能代表漢字、圖像等多種信息，具有代表的內(nèi)容多、編碼密度大、譯碼可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)。在國際上雖然二維碼的編碼方式有很多種，在我國，二維碼使用QRcode編碼，該編碼方式不僅使用便利，而且制作成本優(yōu)異，此外該編碼還具備超高速的QRcode符號識別讀取能力，可容納7 089個數(shù)字字符的大容量，利于在裝備系統(tǒng)中的方面掃描。

二維碼技術(shù)可以非常方便的應(yīng)用于裝備在艦載管理系統(tǒng)的各個管理環(huán)節(jié)當(dāng)中。二維碼用于描述一個裝備的唯一標(biāo)示，在裝備上艦前，將裝備的各種信息，如型號、編號等生成二維碼貼于裝備外部，有二維碼識別終端進(jìn)行采集并添加入裝備的數(shù)據(jù)庫中。在裝備的使用中的各個環(huán)節(jié)，也可通過二維碼來對其進(jìn)行識別管理和控制。由于二維碼誰都可以進(jìn)行掃描，并獲取相應(yīng)的信息，因此，在使用過程中，二維碼存儲的信息不僅要加密，而且重要的信息不能存在于二維碼中，以防止出現(xiàn)泄密事故。

在對裝備進(jìn)行使用、日常保養(yǎng)維護(hù)以及裝備生命周期到了之后的報(bào)廢過程中，都需要用戶通過對二維碼進(jìn)行掃描，獲取裝備的信息并進(jìn)行對應(yīng)的操作，從而為裝備物資的管理提供了一種標(biāo)準(zhǔn)化的格式數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)裝備物資的有效管理提供了基礎(chǔ)。

二維碼在艦載管理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖2所示，二維碼由管理人員錄入裝備物資相關(guān)信息后在服務(wù)器端生成，在對應(yīng)的管理計(jì)算機(jī)上進(jìn)行打印，隨后可以根據(jù)打印的二維碼貼至指定的裝備物資上。整個系統(tǒng)都需要通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，在用戶端通過二維碼掃描設(shè)備對相關(guān)信息直接掃描讀取，并在授權(quán)計(jì)算機(jī)上對該信息進(jìn)行處理，并最終將處理的結(jié)果反饋給服務(wù)器端。通過二維碼的管理方式可以很方便的對相關(guān)裝備物資信息生成報(bào)表或者記錄。

4.2 RFID技術(shù)

RFID技術(shù)、也稱為無線射頻識別，也是一種電子標(biāo)簽技術(shù)。它是一種在國際上通用的利用無線電信號進(jìn)行目標(biāo)信息的讀寫操作的通信技術(shù)。RFID有無源標(biāo)簽和有源標(biāo)簽兩種，相比二維碼技術(shù)，其具有壽命長，穩(wěn)定性好、容易識別的特點(diǎn)。RFID在目前的車輛系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用。RFID技術(shù)應(yīng)用于艦載管理信息系統(tǒng)，其應(yīng)用流程與二維碼類似。

艦載管理信息系統(tǒng)應(yīng)用RFID技術(shù)對艦載裝備或者物資的智能化管理，需要針對每一種物資或裝備制作單獨(dú)的RFID標(biāo)簽，通過該標(biāo)簽進(jìn)行該類物資裝備的信息識別。進(jìn)而通過管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對裝備物資的各項(xiàng)管理業(yè)務(wù)處理。其原理，如圖3所示。

裝備物資在上艦前，需要針對每一個裝備物資預(yù)先制作該對象的RFID標(biāo)簽，標(biāo)簽中應(yīng)包含該對象的相關(guān)基礎(chǔ)信息，如編號、類別、管理負(fù)責(zé)人等。并在上艦前將該標(biāo)簽貼在該物資裝備上。上艦入庫時，需要有專用的RFID標(biāo)簽讀寫設(shè)備讀取該信息，由專門人員將該信息存入管理系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫中。在日常對物資的該項(xiàng)使用業(yè)務(wù)中，均可由RFID讀寫設(shè)備通過讀取標(biāo)簽后，輔助完成該裝備物資的相關(guān)業(yè)務(wù)。

RFID技術(shù)不僅能應(yīng)用于艦載管理信息系統(tǒng)的物資的管理應(yīng)用，利用RFID可識別性好的特點(diǎn)，可以大大擴(kuò)展艦載管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)。通過RFID技術(shù)以及其它相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對所有裝備的電子標(biāo)簽，可以完成裝備的可視化的靈活一體化保障。

通過RFID技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)艦載管理信息系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)裝備物資的入庫、使用以及維護(hù)等智能化管理。能實(shí)時提供全艦物資使用情況、進(jìn)而進(jìn)行分析報(bào)警等功能，進(jìn)而輔助艦船管理人員的各項(xiàng)業(yè)務(wù)管理需求。RFID技術(shù)也存在一定的局限性。如RFID技術(shù)造價高，而且需要RFID讀取器，還需要考慮其電磁兼容性等，此外，其技術(shù)成熟性和保密性還需要有效的提高。

4.3 平臺設(shè)計(jì)技術(shù)

艦載管理信息系統(tǒng)主要包含了兩類功能，一類是系統(tǒng)的各種設(shè)置，一類是對艦載裝備物資的管理。其功能結(jié)構(gòu)，如圖4所示。系統(tǒng)的設(shè)置一般包含對系統(tǒng)用戶的信息管理、不同用戶的不同的操作權(quán)限以及登陸賬號的信息和權(quán)限維護(hù)。艦載裝備物資的管理一般為裝備的入庫、使用借出、檢測、維修、以及各種查詢統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

艦載信息管理系統(tǒng)包括了的裝備物資生命周期的諸多管理環(huán)節(jié)?，F(xiàn)代化的艦載管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量趨于龐大、而且數(shù)據(jù)的操作頻率高。對系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、高效性、擴(kuò)展性都有很高的要求。

隨著計(jì)算機(jī)Web2.0技術(shù)的飛速發(fā)展，目前越來越多的商業(yè)系統(tǒng)廣泛采用了B/S架構(gòu)的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)能客服傳統(tǒng)C/S結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展性不足，解決其跨系統(tǒng)集成復(fù)雜的問題。因此，越來越多的商業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)選擇了分布式的B/S結(jié)構(gòu)或者兩者兼具的混合架構(gòu)。考慮目前艦載管理信息系統(tǒng)的特殊性，二維碼與RFID的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可能都會在未來系統(tǒng)中進(jìn)行使用，艦載信息管理系統(tǒng)中因此采用B/S和C/S的混合的架構(gòu)。針對普通的業(yè)務(wù)流程處理交給B/S部分的來完成，而信息的采集等，由C/S結(jié)構(gòu)完成。一種典型的基于J2EE的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式，如圖5所示

采用J2EE的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)具備跨平臺的特性。使用Hibernate作為艦載管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)持久層，屏蔽了數(shù)據(jù)庫讀寫諸多細(xì)節(jié)，使系統(tǒng)未來可以支持橫跨多數(shù)據(jù)庫的訪問，而基本不需要修改系統(tǒng)。而Struts框架的使用，使系統(tǒng)只需要通過xml的簡單配置就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)在客戶端和服務(wù)器端的傳遞。通過xfire的web service客戶端整合了B/S和C/S系統(tǒng)，解決了其相互訪問的問題。這種實(shí)現(xiàn)方式可以使開發(fā)人員關(guān)心的重點(diǎn)放在業(yè)務(wù)流程上，減少對技術(shù)實(shí)現(xiàn)要求的關(guān)注，從而可以加快系統(tǒng)的開發(fā)速度，保證系統(tǒng)的開發(fā)質(zhì)量。

5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用問題分析

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在艦載管理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用對促進(jìn)我軍信息化建設(shè)有不可估量的作用，但是目前物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)還在不斷的發(fā)展當(dāng)中，相關(guān)的理論、配套的規(guī)范還有待成熟，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在艦載管理信息系統(tǒng)中受各種原因的影響，會存在較多問題，主要包括以下幾方面。

5.1 信息安全問題

在未來的裝備物資管理體系中，如果將一切裝備物資都接入網(wǎng)絡(luò)，其信息安全問題，將會是重大難關(guān)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大量運(yùn)用了無線傳感技術(shù)，在民用中，安全問題并不凸顯，而一旦上艦，風(fēng)險將會大大增加。這是因?yàn)闊o線射頻的安全性并不容易保障，一旦裝備物資的信息被敵方竊取，將會對我方軍隊(duì)造成難以想象的損失。

5.2 信息標(biāo)準(zhǔn)問題

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一旦上艦，必將帶來信息的統(tǒng)一化問題。需要制定全軍通用的物聯(lián)網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)平臺，統(tǒng)一的編碼與標(biāo)示系統(tǒng)。只有這樣才能保證裝備物資的使用延續(xù)性，才能使裝備物資的信息能夠在各型艦艇上通用。

5.3 電磁兼容問題

艦載裝備對電磁兼容有嚴(yán)格的要求，艦載平臺的通信設(shè)備密集，電磁環(huán)境復(fù)雜，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)設(shè)備需要在保障自身能正常工作的前提下，還不能對其它的設(shè)備形成干擾。特別是與作戰(zhàn)相關(guān)的通信傳感器設(shè)備，這類設(shè)備對電磁的使用有非常嚴(yán)格的要求，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在工作時不能影響其穩(wěn)定性。

5.4 使用保障問題

目前物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大多數(shù)都是采用民用技術(shù)生產(chǎn)，其在艦載平臺的惡劣環(huán)境下，壽命、使用安全等都需要嚴(yán)格的保障措施。

6 結(jié) 語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，對促進(jìn)我軍的信息化建設(shè)有重要意義，物聯(lián)網(wǎng)雖然在裝備應(yīng)用中還處在開始階段，技術(shù)體制還亟待成熟，將會在一定程度上限制物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，但是，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠貫穿于艦載裝備物資信息管理的各個環(huán)節(jié)，給物資裝備的管理以及支援新的形勢下的艦載信息應(yīng)用提供了一種新的思路。物聯(lián)網(wǎng)在艦載信息系統(tǒng)中的應(yīng)用將會隨著其各種問題的逐步解決，進(jìn)而在外來的艦載信息管理體系中發(fā)揮突破作用。

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