物聯網技術在艦載管理信息系統中的應用分析

羅芳

摘 要：隨著現代化軍事系統現代化需求的不斷提高，迫切需要采用新的技術方法來提高目前艦載管理系統平臺的信息化水平。物聯網技術的引用將會給艦載管理信息系統平臺帶來新的突破。物聯網的相關技術將會改變目前的裝備物資管理信息流程，極大地促進艦載裝備物資信息管理的準確率和工作效率，提高系統之間的信息共享水平，實現未來網絡作戰體系需求下的各項業務環節的信息統一與協調促進。

關鍵詞：物聯網；射頻識別；二維碼；J2EE；艦載管理系統

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

1 概 述

進入21世紀以來，隨著現代化軍事科技的迅猛發展，軍事系統的信息化水平已經成為衡量軍事裝備技術等級重要標準。我國海軍的信息化建設與歐美發達國家相比，仍存在較大差距?，F階段，我國越來越多的新型艦艇相繼服役，裝備的保障、人員編制越來越復雜，傳統依靠人工管理這些信息顯然遠遠不能滿足現階段快速發展的信息化要求。未來的信息化戰爭中，裝備、物資的種類和數量都會極具膨脹。大力發展艦艇各類系統的信息化建設，一方面，可以滿足當前裝備保障、人員管理的需要，另一方面也適應未來對艦艇管理信息系統的需求[1，2]。

物聯網技術（Internet Of Things，IOT）自從1999年被提出以后，近年來得到了迅速的發展和廣泛的運用。特別是物聯網中采用的射頻識別（RFID）和二維碼技術，掀起了信息行業的又一個發展高潮。物聯網極大的改變人們獲取信息方式，通過對虛擬的數字世界和現實環境進行緊密結合，實現了“信息技術革命的第三次浪潮”。在工業監控、城市管理、公共物流等多個領域已經出現了較多成功應用的產品[3，4]。

物聯網技術為發展海軍艦艇信息網絡的構建帶來了新的突破。以物聯網的思想，將艦載信息系統的各個方面結合起來，也適應現代戰爭的特點和要求。通過對物聯網技術的應用，整合多種網絡，提高各網絡系統的資源的共享程度，增強系統之間的信息交互能力，實現各網絡在未來作戰體系需求下的各項業務環節的信息統一與協調促進。

2 物聯網概述

物聯網是通過英特網或者其它網絡等方式，集成傳感器、紅外、激光、射頻、GPS、無線通信等多種信息設備進行對事物的感知，將獲取的信息按照指定的通信協議組建，是一種物品與物品，物品與平臺網絡的智能一體化的管理技術[5]。

物聯網從技術架構上看，包含3層結構，自頂向下分別是應用層、網絡層和感知層[6]。應用層是是物聯網的功能定位，圍繞著實現的功能提供用戶交互的接口，通常是各種應用業務的核心流程，實現智能化的解決方案；網絡層是物聯網的信息媒介，目前主要通過互聯網、移動網絡、以及其他通信設備組成，還包含了網絡的運作管理，在此之上物聯網的信息的傳遞。感知層是物聯網的“門”，由物聯網終端組成，通常為各種感應設備。所有終端獲取的信息通過網絡層傳輸至應用層進行業務處理[7]。其結構，如圖1所示。

物聯網是目前熱門的關鍵技術，其技術實現中涉及多個學科交叉內容。如：傳感器智能組網技術，物聯網引入的大量傳感器，其動態組成網絡，以及如何在動態網絡的保障信息的服務質量；無線射頻與識別技術，作為物聯網的代表產物，為每一個物體打上了可識別電子標簽，通過無線射頻設備識別該標簽可獲取該物體的有關信息；智能計算技術，通過組建物聯網，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，甚至再次基礎之上的數據挖掘，形成更加有效的信息；此外還有網絡服務技術、網絡安全技術、IPV6、GPS等先進技術都陸續集成于物聯網當中[8～10]。

3 艦載管理信息系統分析

3.1 系統內容

艦載管理信息系統既包含了對艦載人員、艦載裝備的需求、裝備服役、裝備維護保障等裝備使用的多個環節，管理內容包含了裝備使用、人員管理的各個環節。艦載管理信息系統提供的各項功能和實現的過程中，信息的利用，貫穿了整個過程，是艦載管理信息系統的核心要素。對整個管理系統作用的發揮，以及后續相關的其它系統的運行質量有至關重要的作用。

艦載管理信息系統需要提供兩類信息，實時信息和非實時信息。其主要作用就是通過對這兩類信息的不斷發展，構成完善的信息管理體系。進而保障裝備的各項性能，實現管理人員和裝備使用的有效結合，最終提高部隊的綜合戰斗水平。

3.2 系統存在的問題

目前，艦載信息管理系統已經成為越來越重視的問題。當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各種信息的結構規范。導致目前各個系統之間系統相對割裂，信息難以形成完整的回路。形成的信息雖然能夠發送出來，形成基本信息的聯通，但是還缺少針對信息的反饋設計，對管理系統中的相關環節中的執行狀態缺少有效的利用。導致獲取的信息片面性。影響了系統的運行和功能發揮。

②信息需要充分共享，目前管理系統中的主要信息來源仍然是自身，彼此之間信息的傳遞，處理等問題遠遠達不到對職稱未來系統保障的信息共享的要求，亟需形成規范的信息錄入通道，確立高效準確的信息獲取方法，增強系統內部之間以及支撐跨系統的溝通。

3.3 解決措施

針對這些問題，迫切需要引入新的技術，從結構上來對艦載信息管理系統進行重新解讀，形成新的體系，進而指導其系統結構設計。而物聯網提出的較多概念以及應用方式，完全可以同樣應用于艦載管理信息系統當中來，對艦載管理信息系統涉及的各個方面進行綜合科學的智能化集成。

4 物聯網技術應用分析

目前，海軍的現代化的艦載物資、裝備等種類繁多，數量巨大。對艦載管理信息系統的應用，包含了物資的計劃、采購、上艦、維護、更新換代、報廢等多個環節。其管理工作流程繁瑣、工作的內容復雜，傳統的依靠人力的方式容易出現紕漏，造成效率底下，數據的分析、統計過程難以準確實現。物聯網技術的應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的未來適用需求。擬從物聯網的關鍵技術——RFID、二維碼以及平臺實現技術的角度進行應用分析。

4.1 二維碼技術

條碼技術已經廣泛應用于生活中的各種物品當中。二維碼技術是在條碼技術上發展而來，與一般的條碼技術不一樣的是，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的數據信息。二維碼相比傳統的條碼技術，不僅能夠代表數字，還能代表漢字、圖像等多種信息，具有代表的內容多、編碼密度大、譯碼可靠性強的特點。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個數字字符的大容量，利于在裝備系統中的方面掃描。

二維碼技術可以非常方便的應用于裝備在艦載管理系統的各個管理環節當中。二維碼用于描述一個裝備的唯一標示，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行采集并添加入裝備的數據庫中。在裝備的使用中的各個環節，也可通過二維碼來對其進行識別管理和控制。由于二維碼誰都可以進行掃描，并獲取相應的信息，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，以防止出現泄密事故。

在對裝備進行使用、日常保養維護以及裝備生命周期到了之后的報廢過程中，都需要用戶通過對二維碼進行掃描，獲取裝備的信息并進行對應的操作，從而為裝備物資的管理提供了一種標準化的格式數據，為實現裝備物資的有效管理提供了基礎。

二維碼在艦載管理信息系統中的應用系統結構，如圖2所示，二維碼由管理人員錄入裝備物資相關信息后在服務器端生成，在對應的管理計算機上進行打印，隨后可以根據打印的二維碼貼至指定的裝備物資上。整個系統都需要通過網絡進行數據的傳輸，在用戶端通過二維碼掃描設備對相關信息直接掃描讀取，并在授權計算機上對該信息進行處理，并最終將處理的結果反饋給服務器端。通過二維碼的管理方式可以很方便的對相關裝備物資信息生成報表或者記錄。

4.2 RFID技術

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

艦載管理信息系統應用RFID技術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的RFID標簽，通過該標簽進行該類物資裝備的信息識別。進而通過管理系統實現對裝備物資的各項管理業務處理。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先制作該對象的RFID標簽，標簽中應包含該對象的相關基礎信息，如編號、類別、管理負責人等。并在上艦前將該標簽貼在該物資裝備上。上艦入庫時，需要有專用的RFID標簽讀寫設備讀取該信息，由專門人員將該信息存入管理系統的后臺數據庫中。在日常對物資的該項使用業務中，均可由RFID讀寫設備通過讀取標簽后，輔助完成該裝備物資的相關業務。

RFID技術不僅能應用于艦載管理信息系統的物資的管理應用，利用RFID可識別性好的特點，可以大大擴展艦載管理系統的業務。通過RFID技術以及其它相關技術實現對所有裝備的電子標簽，可以完成裝備的可視化的靈活一體化保障。

通過RFID技術，能實現艦載管理信息系統能夠實現裝備物資的入庫、使用以及維護等智能化管理。能實時提供全艦物資使用情況、進而進行分析報警等功能，進而輔助艦船管理人員的各項業務管理需求。RFID技術也存在一定的局限性。如RFID技術造價高，而且需要RFID讀取器，還需要考慮其電磁兼容性等，此外，其技術成熟性和保密性還需要有效的提高。

4.3 平臺設計技術

艦載管理信息系統主要包含了兩類功能，一類是系統的各種設置，一類是對艦載裝備物資的管理。其功能結構，如圖4所示。系統的設置一般包含對系統用戶的信息管理、不同用戶的不同的操作權限以及登陸賬號的信息和權限維護。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、以及各種查詢統計報表。

艦載信息管理系統包括了的裝備物資生命周期的諸多管理環節。現代化的艦載管理信息系統的數據量趨于龐大、而且數據的操作頻率高。對系統的安全性、穩定性、高效性、擴展性都有很高的要求。

隨著計算機Web2.0技術的飛速發展，目前越來越多的商業系統廣泛采用了B/S架構的結構。該結構能客服傳統C/S結構的擴展性不足，解決其跨系統集成復雜的問題。因此，越來越多的商業物聯網系統選擇了分布式的B/S結構或者兩者兼具的混合架構?？紤]目前艦載管理信息系統的特殊性，二維碼與RFID的物聯網技術可能都會在未來系統中進行使用，艦載信息管理系統中因此采用B/S和C/S的混合的架構。針對普通的業務流程處理交給B/S部分的來完成，而信息的采集等，由C/S結構完成。一種典型的基于J2EE的物聯網應用模式，如圖5所示

采用J2EE的系統設計，使系統具備跨平臺的特性。使用Hibernate作為艦載管理信息系統的數據持久層，屏蔽了數據庫讀寫諸多細節，使系統未來可以支持橫跨多數據庫的訪問，而基本不需要修改系統。而Struts框架的使用，使系統只需要通過xml的簡單配置就可以實現系統參數在客戶端和服務器端的傳遞。通過xfire的web service客戶端整合了B/S和C/S系統，解決了其相互訪問的問題。這種實現方式可以使開發人員關心的重點放在業務流程上，減少對技術實現要求的關注，從而可以加快系統的開發速度，保證系統的開發質量。

5 物聯網技術的運用問題分析

物聯網技術在艦載管理信息系統中的應用對促進我軍信息化建設有不可估量的作用，但是目前物聯網的技術還在不斷的發展當中，相關的理論、配套的規范還有待成熟，物聯網技術在艦載管理信息系統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絡，其信息安全問題，將會是重大難關。物聯網技術大量運用了無線傳感技術，在民用中，安全問題并不凸顯，而一旦上艦，風險將會大大增加。這是因為無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，將會對我方軍隊造成難以想象的損失。

5.2 信息標準問題

物聯網技術一旦上艦，必將帶來信息的統一化問題。需要制定全軍通用的物聯網接口標準平臺，統一的編碼與標示系統。只有這樣才能保證裝備物資的使用延續性，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格的要求，艦載平臺的通信設備密集，電磁環境復雜，物聯網相關設備需要在保障自身能正常工作的前提下，還不能對其它的設備形成干擾。特別是與作戰相關的通信傳感器設備，這類設備對電磁的使用有非常嚴格的要求，物聯網設備在工作時不能影響其穩定性。

5.4 使用保障問題

目前物聯網設備大多數都是采用民用技術生產，其在艦載平臺的惡劣環境下，壽命、使用安全等都需要嚴格的保障措施。

6 結 語

物聯網技術的不斷發展，對促進我軍的信息化建設有重要意義，物聯網雖然在裝備應用中還處在開始階段，技術體制還亟待成熟，將會在一定程度上限制物聯網技術的應用，但是，物聯網技術能夠貫穿于艦載裝備物資信息管理的各個環節，給物資裝備的管理以及支援新的形勢下的艦載信息應用提供了一種新的思路。物聯網在艦載信息系統中的應用將會隨著其各種問題的逐步解決，進而在外來的艦載信息管理體系中發揮突破作用。

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