某類國防工程信息化管理系統項目需求及方案設計

曾令東 董鵬 王飛輝

摘? 要：結合信息化技術的最新發展成果和理念，分析某國防工程信息化管理系統項目建設現狀，探索研究新形勢下信息化管理系統需求，以現代信息技術為基礎，利用計算機、自動化、智能安防、工業控制、環境監測等技術，提出相應的設計方案，實現某國防工程和武器裝備信息的采集、存儲、傳輸、使用的一體化和自動化，滿足某國防工程和武器裝備使用管理要求。

關鍵詞：信息化;國防工程;需求分析;方案設計

中圖分類號：TP311.52? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）03-0119-04

Abstract：Combined with the latest development achievements and concepts of information technology，this paper analyzes the current situation of information management system construction of a national defense project，explores and researches the requirements of information management system under the new situation，and puts forward the corresponding design scheme based on modern information technology，using computer，automation，intelligent security，industrial control，environmental monitoring and other technologies to realize a national defense project the integration and automation of acquisition，storage，transmission and use of process and weapon equipment information meet the requirements of a national defense project and weapon equipment use management.

Keywords：informatization;national defense engineering;demand analysis;scheme design

0? 引? 言

信息化管理系統已在各行各業設計建設和使用多年，作者在從事某國防工程和武器裝備管理工作后認為某類國防工程（下文簡稱工程）信息化管理系統（下文簡稱系統）建設普遍缺乏頂層設計和整體規劃，存在各子系統整合不夠、指揮自動化程度不高、環境保障系統不完備、設備兼容性和可拓展性較差、系統維護難度較大等問題。隨著國際軍事斗爭形勢的變化和軍事變革的發展，現有工程系統距離實戰化要求還存在較大差距。某類國防工程系統所涵蓋的技術領域較廣，系統組成復雜，各國對類似系統的細節描述也較少，其他行業也沒有功能組成相似的系統。隨著武器裝備數質量大幅提高，訓練和使用強度也將顯著增強，現有工程系統存在的問題亟待解決。作者根據某國防工程實際、建設需求和技術發展等提出的設計方案可提高工程和武器裝備綜合管理使用水平，確保工程和武器裝備管理的實時、精確、高效，其設計經驗和成果可用于同類國防工程系統的設計建設中，也可供其他行業同類系統借鑒參考。

1? 工程系統項目現狀分析

1.1? 缺乏頂層設計和整體規劃

工程系統在建設初期沒有清晰的建設目標，功能相對單一，各子系統分散獨立，不同系統間的接口標準、數據交換、資源共享等缺乏統一的規范與策劃，從而形成了一個個信息孤島。

1.2? 指揮調度功能不健全

工程系統信息收集、分析和處理手段相對落后，各部門和上下級之間的信息溝通和共享不夠順暢，各級指揮員缺乏對工程綜合態勢的有效實時掌控，無法實時獲取準確的數據用以決策。

1.3? 安全防護功能不完善

技防和物防措施還不夠完善，缺乏對出入重要區域人員進行管控和對非授權接觸行為進行預防的有效技術手段。

1.4? 環境保障系統功能不完備

各個功能模塊較為分散、環境控制精度低、缺乏集中智能管控、缺乏遠程設備監控和環境信息實時采集等問題。

2? 工程系統項目建設需求分析

武器裝備保障信息的采集、存儲、傳輸、使用需實現一體化和自動化。

2.1? 頂層設計和總體規劃

需從過去分散獨立、功能單一、各要素間相互割裂的傳統模式向集成化、智能化、一體化的模式轉變。項目論證階段就應對工程系統進行總體規劃，明確建設目標，確立系統的整體框架，制定不同功能模塊間接口關系的標準規范。在各功能模塊和主控平臺的建設過程中，應嚴格按照制定的標準和規范進行建設，確保系統功能整體全面，各功能模塊能相互匹配。

2.2? 構建綜合管理平臺

一方面，需建設一個集成整合所有信息化子系統資源的綜合管理系統，作為工程系統所有子系統的總入口，在統一的平臺上進行展示、處理和業務聯動，為各級指揮員提供直觀可視化的數據呈現和分析;另一方面，需建設指揮調度系統，能夠在應急突發事件和緊急情況下提供相對獨立、穩定、保密的通訊支持。此外，指揮控制大廳是進行集中指揮、調度和決策必不可少的基礎設施。

2.3? 構建縱深安全防護體系

需開展工程周界安防系統建設，有效防范敵對勢力非法潛入的風險。對于重要建筑體周界及內部區域，需對人員出入進行有效管控。構建嚴格的分級授權技術防范體系，結合嚴格的行政管理制度，實現對人員和要害設備的有效管控。

2.4? 構建環境綜合保障系統

將各環境保障功能模塊進行有機整合和集中監控與管理，設計建設以自動化和智能化為特征的大規模聯合環境綜合保障系統。各子系統之間信息共享、協同工作，共同抵御火災、漏水、外網斷電等事故。通過信息化基礎設施和綜合管理系統同其他各應用系統進行信息共享和協同工作，提高對工程環境的監測和控制水平。

2.5? 構建基礎支撐平臺

統一網絡架構設計、布線設計和機房設計，建成滿足整體規劃、符合標準、技術先進、可擴展的基礎信息網絡和數據中心機房;統籌考慮安全、保密與數據共享的要求，提供符合部隊安全保密標準、穩定、可靠的基礎運行環境;建成包括網絡接入安全、終端安全防護、網絡及應用系統訪問控制、信息交換及輸入輸出管控、信息安全審計、桌面及數據集中管控、數據存儲備份等功能的防護體系。

2.6? 構建工程三維地理信息平臺

工程中視頻報警、監控、門禁、環境監測等各類設備的數量大、門類多;工程通道、管線、機構、設施在地上、地下星羅棋布，錯綜復雜;工程面積大、房間多，需對工程內部人員位置進行掌控。需采用地理信息服務和應用、地理信息數據庫、地理信息數據采集加工等技術實現工程三維地理信息數據的采集、加工、存儲及標準化管理。

3? 方案設計

3.1? 設計原則

設計、建造、施工時應嚴格遵照軍用標準以及行業規范執行。盡量選用比較成熟而穩定的技術和產品。可引入已在相關行業內得到充分驗證的先進技術。總體結構應采用高度模塊化設計和開放的技術標準，設計統一的數據規則，預留標準接口，便于系統后續的升級換代。系統應具備較強的維護和自診斷能力，具備分析和診斷工具。系統中的數據存儲、交換和訪問應具備安全措施，軟、硬件設備須容錯性強、故障率低。

3.2? 系統組成設計

不同國防工程需求不一樣，信息化系統組成也不一樣，一般可參照圖1所示進行設計。

3.3? 技術架構設計

工程系統可采用總控和分控相結合的方式，各系統可建設獨立的分控中心，綜合管理系統作為所有系統的總控中心，實現對全系統的管理和調度，從而實現各個分控與總控中心之間的協調控制和優化分配，滿足分級管理、調度自動化、資源共享等需求。工程具體技術架構如圖2所示。

3.4? 綜合管理系統方案設計

3.4.1? 總體方案設計

充分運用先進信息集成技術，依托工程基礎數據，集成設計安全防范、環境保障、指揮監控等系統，實現各類保障要素的實時監控、集中管理。提供工程綜合態勢評估與展示，以及各個分系統或部門業務的綜合評估。集成對接相關的地理信息、資源信息，實現方便靈活的全面可視的態勢掌控、指揮關系重構、及時動態的指令傳遞。指揮監控中心設計主要包括大屏系統和值班座席。大屏系統展示工程綜合態勢，顯示現場實時信息。大屏系統監控各自業務的總體態勢，進行業務監督和應急處置，下達作業指令。調度通信系統可在工程的指揮大廳、管理機構、執勤崗位、出入口控制點等部署調度臺、桌面話機、墻式話機等終端。

3.4.2? 系統架構

通過統一、標準數據接口，實現業務聯動及數據共享。使用標準、規范的數據接口、數據規范，提供功能調用、系統對接的標準接口和應用模塊，便于系統擴容和升級。通過數據可視化、評估指數化、指揮調度扁平化、設備智能化等方式全面反應洞庫整體態勢，提供綜合、深入、全局、融合的應用。作為工程所有子系統的總入口，實現統一的用戶、權限等方面的管理。

3.4.3? 主要功能

以三維地理信息系統為基礎，提供三維場景下的資源可視化展示。疊加展示視頻、門禁、報警、車輛、通信設備、環境保障設備、環境監測設備、廣播、消防等各類資源。以業務數據為基礎，建立管理評價模型，利用大數據分析技術、視頻分析技術、數據融合技術及圖形化展示技術，將管理訴求進行圖表呈現，提高系統易用性和科學性。以可視化、智能化為出發點，實現視頻檢索智能化、事件關聯自動化、證據鏈建立自動化，全面簡化管控操作。為指揮決策、應急救援、處理突發事件提供基于三維電子地圖的作業工具，對各單位應急任務進行調度分配。協助工程決策層及相關部門完成重大突發事件的指揮處置。通過運維的全信息記錄以及全過程管理，及時發現問題，進行有效預警。

3.5? 安防系統建設方案設計

安防系統方案設計應包括探測（入侵探測系統、視頻監視系統、門禁控制系統等）、延遲（周界實體屏障、出入口設施、各設施建筑物外墻等）和反應（聯勤保障、通訊指揮、反應力量等）三部分。

根據工程布局和保護目標分布情況、周邊環境、道路交通狀況，設計周界、控制區、保護區和內區等防護層次。技術架構設計應包括集成平臺、數據庫與數據接口層、功能支撐層和基礎支撐層。設計建設網絡通信系統（安防系統專用）、配電系統、輔助照明系統、防雷接地系統和實體屏障。設計建設出入口控制、入侵探測報警、視頻監視、在線巡更、視頻智能分析等子系統。根據需求，設計基礎、業務、分析等數據庫。

3.6? 環境保障系統方案設計

3.6.1? 工藝設計

通風系統、配電系統、應急電力裝置、后備電力等均應考慮全冗余，溫濕度系統在比較重要的區域應考慮100%或200%冗余。著重考慮人員生存的需求，通風系統在隔絕式通風模式時應能及時向生命隔絕區進行供氧，以滿足人員生存的需要。參照國家電網電站自動化設計原則進行設計，實現全站智能化、無人化操作。

3.6.2? 控制設計

采用大規模聯合控制技術，實現各工藝設備的遠程監視和控制，在本系統內實現設備信息的動態化、在線化管理。統一采集各系統數據，在控制器內處理后送至監督控制層，通過信息交互后，根據事件的特征，執行相應的處理流程，由各區域控制器送達各執行機構，從而實現多個系統之間的連鎖控制。

根據大規模聯合控制系統的結構特征，系統總體設計四層結構，即企業管理層（Enterprise System）、操作管理層（Operations Management）、監督控制層（Supervisory Con-trol）、現場控制層（Basic Control），分別實現不同的功能。

企業管理層由指揮管理終端、部門管理終端、無線移動終端和遠程瀏覽終端組成，通過網絡連接操作管理層。操作管理層由各類服務器和全局工程師站組成，主要提供數據信息服務和對全控制系統的維護管理，該層為過程信息網，主要是提高信息服務，不參與具體的設備控制。監督控制層由操作站、工程師站、數據服務器、設備管理服務器、OPC服務器等設備組成，實現對現場控制層設備的遠程監視和控制，通過各類服務實現數據服務和設備服務，以及其他系統的接入。現場控制層由區域控制器實現區域內的設備管控，由區域控制器、通信模塊、IO模塊、IO接口模塊、直控設備、智能儀表、小型控制系統等組成。

3.6.3? 管理設計

設備管理系統不僅要支持符合Foundation Fieldbus和HART協議的智能設備，也支持傳統設備。由AMS服務器實現管理功能，基本功能有信息獲取、設備組態、設備診斷、設備瀏覽、事件記錄等功能。系統設計運行維護、備品備件、采購資產、系統權限等模塊，實現設備全壽命管理、設備的分級以及分階段管理。

3.7? 信息安全防護方案設計

安全技術措施設計包括網絡運行安全、物理安全、信息保密安全等方面內容。信息安全保密設計網絡區域安全、訪問控制、信息傳送防護、數據庫安全、安全審計操作系統安全等功能模塊。管理體系設計分為管理機構、管理技術、人員管理和管理制度幾部分，涉及到技防、人防、物防、安全保密技術措施、管理機構、技術隊伍、培訓等各個方面。主要功能模塊的信息安全防護措施如表1所示。

3.8? 信息化基礎運行平臺方案設計

以網絡數據中心的基本體系框架建設為基礎，以先進高效的網絡數據中心機房及其支持設施為基石，以高速可靠的網絡體系為支撐，以集中統一的數據存儲備份系統及標準化數據與信息管理系統建設為主體，設計高速IP網絡系統、數據中心基礎設施、數據管理平臺和三維地理信息平臺。信息化基礎運行平臺以網絡數據中心的建設為主體，設計工程高速IP基礎網絡、數據中心機房，以及數據中心云服務平臺、業務應用平臺和運維管理平臺。

IP網絡系統架構的縱向設計為核心層、匯聚層和接入層，橫向設計為工程綜合信息網和辦公網兩大部分。工程綜合信息網承載工程管控業務應用系統和安防監控等數據，網絡安全防護等級為4級，辦公網用于工程與部隊相關業務單位間的業務辦公，網絡安全防護等級為3級;辦公網與工程綜合信息網通過邊界防火墻和加密機進行邏輯隔離，必要時可以連接到部隊通用網絡。設計包括主數據編碼、主數據識別、數據共享及快速同步、完善的主數據檔案等功能模塊。

4? 結? 論

某工程系統項目方案設計建設，可促進工程及武器裝備保障體系朝“統籌建設、科學決策、扁平管理、實時分析、精確保障、可視管控、安全運行”的方向發展，可解決制約武器裝備戰斗力生成的若干瓶頸問題，對于提升實戰化水平具有重要意義。同類國防工程信息化管理系統需求不盡相同，但設計理念和手段方法相通，文中提出方案設計經驗和成果具有普適性，可用于其他工程的設計建設中，也可供相關學者研究參考。

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