智慧軍營研究現狀與關鍵技術分析

鄭建明，李祎航

（吉林化工學院信息與控制工程學院，吉林吉林 132022）

0 前言

物聯網的誕生，徹底改變了計算機網絡現狀，極大地改變了原有的模式。物聯網將許多零散服務整合起來，是一種具有革命性意義的技術。其核心意思是將人-物更加精細地聯合起來，達到一種智慧的狀態，從而實現更精準、實時的管控[1]。信息化高速建設的今天，軍營作為一個特殊的集體，更應該抓住信息化的潮流，進行向信息化、智能化的轉型。傳統的軍營管理模式已經不能適應時代的發展，未來的軍營一定是信息化、數字化、智能化、高效化的。現在物聯網技術正逐步運用到軍營建設中，其重要地位不言而喻。

1 研究現狀

國外一些發達國家，尤其是美國在數字化營區和信息化戰場方面都實現了重大突破。隨著信息技術飛速發展和一些新技術不斷產出，國外發達國家及時將新技術與數字化營區相結合，明顯地提升了管理水平和管理效率，逐漸向數字化進行變革。隨著國外智慧營區建設如火如荼地進行，國內智慧營區建設也緊隨其后，積極開展數字化研究。從2012年起，按照現代營房的理念和建設要求同步開展數字營區建設。因此在之后很長一段時間內，國內數字營區建設將進入全面加速建設時期。

2 智慧軍營基本體系架構

智慧營區的建設是以物聯網為基礎，利用各類傳感器達到感知接受目的實現萬物互聯，其中包含眾多技術和應用領域，需要一個統一的框架進行梳理和引導。根據網絡通信結構和軍營實際需求將智慧營區大體分為三層體系架構：感知層、網絡傳輸層和應用層。

2.1 感知層

感知識別層涉及智慧軍營的基礎設施建設，主要是通過各中監控、感知、定位設備，如攝像頭、傳感器、條形碼、射頻識別和全球定位系統來識別目標物體來實現對營區重要戰備裝備、后勤資源、人員管控、設備維修、營區實時狀況的信息實時采集。

如通過對槍支裝備GPS定位技術、射頻標簽技術等，對槍支狀態實時采集監控和位置定位，可以實現對槍支情況及時更新和更安全高效的管理。對營區周圍環境裝備智能傳感器類實時采集越界報警等異常可疑信息。最后通過無線、有線等通信方式實時上傳數據，數據上傳后進行篩選過濾等智能處理達到管理平臺，平臺對得到數據采取下一步指示達到協同綜合控制。感知層似于人體中的感覺器官，是最基礎也是重要的一環，需要大量的組件進行配置。

2.2 網絡傳輸層

網絡傳輸層為整個系統的通訊傳輸平臺，是承載各類數據傳輸的網絡。通過軍用衛星、短波、超短波等軍用專網將信息接入系統。網絡傳輸層可以看作個人與部隊，部隊與部隊之間連接的橋梁。同時軍用通信網絡與普通民用傳輸網絡不同，需要更高的保密性、穩定性、抗干擾性和被破壞重組性，要對信息進行分級處理，不同級別的人接觸到不同級別的保密信息。

2.3 應用層

應用層主要用于應用支撐層，并用于處理各種初始數據，提供用戶所需的各種應用功能，基本為使用可以實施人機交互的系統或者平臺。應用層算法和軟件為主體，而數據主要通過云計算進行收集和存儲，深度挖掘數據，過濾掉一些無效重復信息，提升數據的可讀性、有效性，提供優化后的數據。應用層服務包含可視化指揮、警衛、交通管理、監控、勤務管理、視頻監控以及數據評估、模擬協同等功能的大型的信息處理中心，如圖1所示。

圖1 智慧軍營體系架構

3 智慧營區系統設計

Browser/Server結構和Client/Server模式是當今兩大主流開發體系。現在大量的程序都采用BS結構進行開發，因為BS結構維護簡單、成本低、分布性強。系統軟件主要由客戶端，Web服務器和數據庫服務器組成。主要流程是客戶通過網頁客戶端發送請求到Web服務器，服務器對請求進行判斷或者和數據庫服務器進行交互最后再將數據返回到客戶端進行展示。

3.1 網頁客戶端

客戶端網頁開發主要由HTML超文本鏈接語言、JavaScript腳本語言、CSS級聯樣式表技術組成，這三種語言是網頁開發的基礎。目前前端開發主要采用Angular、react、vue三大框架，框架對三大語言經行封裝，簡化了開發，讓操作更簡潔，使程序員更專注于業務邏輯開發，省去一些復雜煩瑣的配置。三大框架中Vue框架實現雙向數據綁定，有更靈活、簡單API接口，相比于其他框架更輕便且易上手。

3.2 服務器端

目前，大多數網站、信息平臺和公司都在使用Java應用，Java已經成為最流行的編程語言，可以使用Java為服務器端編程語言。Java在開發中主要使用三大主要框架：spring、springmvc、mybatis進行整合開發，是標準的MVC設計模式。主要將程序分為視圖層、控制層、服務層和dao層。

4 智慧軍營關鍵技術

4.1 智慧營區計算模式

智慧營區建設首先要獲得營區全方面的信息，需要借助眾多傳感器收集的大量數據，同時再對不同對象間的數據進行融合感知，需要系統具有非常強大的計算能力和數據分析處理能力。隨著傳感器技術的快速發展和一些數據實時性要求較高的特點，邊緣計算模式正好可以滿足需要。

云計算首先通過終端設備實現對數據的收集，利用網絡層傳輸到云端進行下一步理通過一些大型計算機和特殊算法處理，最后實現對操作對象的控制。

邊緣計算指在靠近物聯網中物或數據源頭的網絡邊緣側，融合網絡、計算、存儲和應用核心能力的開放平臺就近提供邊緣智能服務，以滿足行業數字化在業務實時、業務智能、數據聚合與互操作、安全與隱私保護等方面的需求，如圖2所示。

圖2 “云＋邊”混合型智慧營區物聯網計算應用架構

4.2 感知與識別技術

感知與識別技術是整個智慧營區最底層的一環，負責采集信息。包括傳感器技術、RFID、地理定位系統、遙測遙感技術來實現對營區的動態監控和安全預警。

傳感器技術主要作用就是將外界信號變換為可以直接測量的信號，主要由傳感器單元、處理器單元、通信單元和電源單元組成。傳感器單元主要由傳感器和模數轉換器組成。傳感器根據應用場景和功能可分為聲、震動、紅外、電磁、雷達、光電等探測手段。

自動識別營區中典型應用，自動識別是以計算機和通信技術相結合的一項高新技術，實現了數據自動識別、采集并由計算機進行處理，解決計算機應用中數據處理慢、出錯率高的問題。經過幾十年發展，已經在人們生活中得到廣泛應用。目前營區常用到的技術有：條形碼技術、RFID技術、有源式電子標簽、無源式電子標簽、半有源式電子標簽、磁識別技術和生物特征識別技術。

5 結論

智慧營區是軍營向數字化轉型必然的趨勢，未來的戰爭也一定是信息化的戰爭，誰掌握了信息，誰就掌握了戰場主動權。本文主要介紹了智慧軍營的體系框架和關鍵技術，但保密工作也是十分重要的，建設過程中要確保安全可靠的前提下進行下一步建設和探索。