20世紀(jì)90年代以來，以信息技術(shù)為主導(dǎo)的高新技術(shù)的迅速發(fā)展，引發(fā)了世界軍事作戰(zhàn)方式的信息化變革，同時也推動了傳統(tǒng)裝備保障向著數(shù)字化、分布式、精確性保障的轉(zhuǎn)變。尤其在海域爭議日益嚴(yán)峻的形勢下，作為空海一體戰(zhàn)重要的作戰(zhàn)武器，艦炮裝備日趨智能化、復(fù)雜化，其保障問題的關(guān)鍵性和嚴(yán)重性也同步增長。傳統(tǒng)的艦炮裝備保障主要有依賴人工服務(wù)、保障站點地域分散、保障設(shè)備自動化程度較低等特點，將導(dǎo)致保障信息處理緩慢、資源調(diào)配與保障嚴(yán)重延遲、作戰(zhàn)保障需求無法得到及時滿足等問題.這些均逐漸發(fā)展成為制約艦炮裝備正常發(fā)揮其作戰(zhàn)性能的瓶頸。因此，如何利用現(xiàn)代化信息技術(shù)實現(xiàn)艦炮裝備的實時、高效保障是目前迫切需要解決的課題。當(dāng)前，在裝備保障模式轉(zhuǎn)變的探索過程中，物聯(lián)網(wǎng)的先進理念和技術(shù)在國內(nèi)外的裝備后勤保障領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展與運用.如基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立了武器裝備信息化管理系統(tǒng)、配送式后勤保障系統(tǒng)、保障資源的實時智能調(diào)配系統(tǒng)等平臺。而云計算技術(shù)使用相對集中的計算資源為各種分布式應(yīng)用提供服務(wù).可以極大地提高物聯(lián)網(wǎng)中計算資源的利用率，降低資源獲取與調(diào)度的成本，也被廣泛應(yīng)用于商業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域中。這兩種技術(shù)的推出及其應(yīng)用成果為提高信息化中艦炮裝備的綜合保障能力提供了新的思路——將兩者結(jié)合應(yīng)用于艦炮裝備保障中，從而實現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的艦炮裝備“云保障”。
1、相關(guān)理論
1.1 物聯(lián)網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)概念自1999年提出以來.受到了廣泛關(guān)注，被譽為世界信息產(chǎn)業(yè)的第3次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來.進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。
物聯(lián)網(wǎng)的主要支撐技術(shù)包括RFID技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能技術(shù)及納米技術(shù)等。這些支撐技術(shù)可實現(xiàn)對物體的自動識別，對網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中信息的實時感知、采集、傳送和操控，物一物、人一物之間的互聯(lián)互通。依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的概念，物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)可分為感知層、傳輸層、支撐層和應(yīng)用層4個部分。如圖1所示。感知層主要包括傳感器等數(shù)據(jù)采集設(shè)備，負(fù)責(zé)信息獲取及狀態(tài)辨識；傳輸層主要包括基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，對感知層的信息進行接入和傳輸；支撐層主要包括智能處理、海量存儲及管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫等支撐平臺，將海量信息資源整合為一個大型的互聯(lián)互通的智能網(wǎng)絡(luò)；應(yīng)用層主要包括各種服務(wù)器人機交互程序，按需構(gòu)建應(yīng)用管理平臺和運行平臺，并集成服務(wù)內(nèi)容。
1.2云計算及其基本架構(gòu)
云計算是并行計算、網(wǎng)格計算和效用計算等分布式計算技術(shù)發(fā)展和融合的產(chǎn)物，是目前主要的計算資源提供方式之一。不僅包括了互聯(lián)網(wǎng)上以服務(wù)形式傳遞給用戶的應(yīng)用，也包括了在數(shù)據(jù)中心中提供這些服務(wù)的硬件和軟件。而包含這些軟、硬件的數(shù)據(jù)中心則被稱為云。
相對于網(wǎng)格和數(shù)據(jù)中心這兩種傳統(tǒng)的計算資源提供方法，云計算融人了虛擬化技術(shù)，可實現(xiàn)硬件資源的虛擬化管理、高度及應(yīng)用；在云計算平臺中.所有數(shù)據(jù)及軟件均直接存儲在服務(wù)器端(云端)，用戶可以按需求或喜好靈活定制服務(wù)及資源，性價比極高，而且能夠提供數(shù)據(jù)備份和自動故障恢復(fù)功能，可實現(xiàn)動態(tài)可擴展性及數(shù)據(jù)的高可靠性和安全性。云計算是物聯(lián)網(wǎng)中支撐層中非常關(guān)鍵的支撐平臺，其基本架構(gòu)主要包括基礎(chǔ)設(shè)施層、平臺層及應(yīng)用層，如圖2所示。
這三層模型對應(yīng)的云計算集合中的子服務(wù)分別為基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)(IaaS)、平臺即服務(wù)(PaaS)和軟件即服務(wù)(SaaS)。其中，(SaaS以服務(wù)的形式提供虛擬基礎(chǔ)資源；PaaS提供應(yīng)用服務(wù)引擎；SaaS即指用戶通過網(wǎng)絡(luò)按需租用軟件。
2、艦炮裝備保障任務(wù)分析
艦炮裝備保障的重點是艦炮研制和使用時如何處理與保障有關(guān)問題，其目的是在獲得艦炮裝備與其匹配的保障資源的同時建立保障系統(tǒng)，及時形成作戰(zhàn)能力。艦炮裝備保障的研究對象主要是艦炮裝備在平時和戰(zhàn)時所需保障人力和物力及其所構(gòu)成的保障系統(tǒng)，基本保障任務(wù)如圖3所示。
由圖3可知，艦炮裝備的基本保障任務(wù)可歸納為5點。
(1)根據(jù)裝備發(fā)展更新計劃和安排，完成艦炮武器系統(tǒng)交接、退役處理中運輸、質(zhì)量檢測、評估等技術(shù)保障任務(wù)。
(2)在有關(guān)部門組織下，為部隊裝備使用人員提供技術(shù)指導(dǎo)并進行培訓(xùn)，保證部隊按照艦炮武器系統(tǒng)的特性、編配用途、使用要求和封存動用規(guī)定，正確使用艦炮武器系統(tǒng)。
(3)完成艦炮武器系統(tǒng)的技術(shù)檢查維護任務(wù)，主要工作為技術(shù)狀況檢查和維護修理。
(4)保證艦炮武器系統(tǒng)及時得到所需的保障資源，做好物資的計劃、采購、請領(lǐng)、供應(yīng)等工作，既保證艦炮武器系統(tǒng)得到所需的物資保障，又不積壓浪費。
(5)其他有關(guān)保障任務(wù)。為了實現(xiàn)保障的目標(biāo)，完成保障任務(wù)，保障管理人員或管理部門應(yīng)對保障的管理對象進行決策、計劃、組織、指揮、協(xié)調(diào)、控制和實施等。
3、基于物聯(lián)網(wǎng)的艦炮裝備“云保障”架構(gòu)
建立基于物聯(lián)網(wǎng)的艦炮裝備“云保障”架構(gòu)的目的是在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上建立武器裝備局域網(wǎng)，利用現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)與云計算的先進理論與技術(shù)，積極提升艦炮裝備的各個保障單元、要素的互聯(lián)互通能力、信息共享能力及資源合理調(diào)配能力.在艦炮裝備、人員、資源和信息之間進行相互感應(yīng)和智能化無縫連接。
依據(jù)艦炮的保障任務(wù)分析，參照物聯(lián)網(wǎng)和云計算的基本架構(gòu)，建立如圖4所示的基于物聯(lián)網(wǎng)的艦炮裝備“云保障”架構(gòu)。主要考慮艦炮裝備的如圖3中所示的5方面保障任務(wù)。在建立艦炮裝備“云保障”架構(gòu)時，將這5個保障任務(wù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)中心視為5個私有云，即技術(shù)保障云、人員培訓(xùn)云、檢查維護云、保障資源云和保障管理云。在建立武器裝備的物聯(lián)網(wǎng)后，對艦炮進行保障時首先對保障任務(wù)中的目標(biāo)對象以射頻標(biāo)簽進行標(biāo)識(人員可通過記錄相關(guān)信息的磁卡或身份識別卡進行標(biāo)識)，然后采用RFID技術(shù)通過射頻信號自動識別并獲取相關(guān)信息，再通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，對艦炮各保障任務(wù)中獲取的大量或海量信息進行實時采集并傳送至相應(yīng)的保障任務(wù)子云中進行處理。同時，通過艦炮裝備物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層中的廣域網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，可以實現(xiàn)保障任務(wù)私有云之間及其與總數(shù)據(jù)中心(公有云)端的互聯(lián)互通，實現(xiàn)云端之間的數(shù)據(jù)快速、可靠、安全地傳送，使艦炮保障中艦炮裝備的實體之間、人員之間及實體和人員之間能夠相互進行遠距離、大范圍的通信。通過各云端的處理.負(fù)責(zé)艦炮裝備各保障任務(wù)的子服務(wù)器端(如保障資源管理中心、人員培訓(xùn)管理中心等)及用戶(基層人員或指揮員等)可以隨時、隨地按需查看和管理艦炮裝備任意位置、任意時間的任意狀態(tài)，實現(xiàn)高效的資源調(diào)度和基礎(chǔ)設(shè)施資源的充分利用。
4、基于物聯(lián)網(wǎng)的艦炮裝備
4.1 艦炮裝備保障過程的實時監(jiān)控
艦炮裝備保障過程的主要工作是在現(xiàn)有保障環(huán)境下，滿足對艦炮裝備故障修復(fù)和預(yù)防性維修過程中所產(chǎn)生的如備件維修、維修設(shè)備和服務(wù)等方面的各種要求。艦炮保障過程的基本流程如圖5所示。
由圖5艦炮保障過程的基本工作邏輯可知，艦炮保障過程中主要涉及維修請求排隊、檢索維修級別和站點、維修資源請求等待、維修資源調(diào)用及記錄管理幾個問題。通過建立基于物聯(lián)網(wǎng)的艦炮裝備“云保障”模式，一方面通過物聯(lián)網(wǎng)的信息互聯(lián)互通、云計算的動態(tài)資源調(diào)度f}}等功能，可以縮短維修請求、維修級別和站點檢索、維修資源請求排隊等待的時間，實現(xiàn)艦炮裝備在平時維護及戰(zhàn)場搶修中更加及時、靈敏的調(diào)度;另一方面通過對所有維修資源中的物資嵌人射頻標(biāo)簽，可對艦炮保障資源從物資請領(lǐng)、運輸?shù)浇邮铡Υ婧桶l(fā)放的全程跟蹤管理，并能通過各種狀態(tài)檢測、可視化及同步互通等技術(shù)實現(xiàn)對保障過程的實時監(jiān)控;此外，物聯(lián)網(wǎng)中為艦炮裝備安裝的各種傳感器、自動檢測系統(tǒng)等信息化設(shè)備，可實現(xiàn)艦炮保障裝備故障自動報警、智能診斷、遠程維修等，保證艦炮裝備平時和戰(zhàn)時保障的低故障率及維修保障的便捷性。
4.2艦炮裝備保障資源的動態(tài)管理
對艦炮裝備保障資源實施動態(tài)管理的目的是使艦炮裝備在各保障任務(wù)中實現(xiàn)“適時、適地、適量”的動態(tài)自適應(yīng)資源保障。在基于物聯(lián)網(wǎng)平臺的艦炮裝備保障中，基層人員、軍代表和戰(zhàn)斗指揮部等用戶對各保障對象的狀態(tài)變化、資源需求變化和資源流通變化等動態(tài)信息，及保障資源的數(shù)、質(zhì)、時、空等靜態(tài)參數(shù)可得到及時的互通、管理與控制，加之利用云計算平臺的中心數(shù)據(jù)處理等優(yōu)勢，可極大地提高修訂保障資源計劃、協(xié)調(diào)保障行動的高效性、準(zhǔn)確性與安全性。同時，運用物聯(lián)網(wǎng)中的定位系統(tǒng)和傳感器網(wǎng)絡(luò)可以對使用與維修保障人員逐一定位，及時獲取每個人員的保障需求，并實時、有效地解決資源運輸過程中運輸載體的調(diào)度和行進路線選擇等諸多問題，有利于提高艦炮保障資源的調(diào)配和補給速度，從而實現(xiàn)從起點直達戰(zhàn)斗部隊的“一站式”供給及高效聚能的精確化保障。
5、結(jié)論
在物聯(lián)網(wǎng)中利用云計算對大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施的合理調(diào)配和高效利用的模式，不僅可為工商業(yè)帶來新的贏利點，還能為艦炮等武器裝備的保障提高閑置資源的利用率，降低成本，并延長基礎(chǔ)設(shè)施更新?lián)Q代的周期。因此，研究基于物聯(lián)網(wǎng)的艦炮裝備“云保障”可有效提高艦炮裝備保障中各個保障單元、要素的互聯(lián)互通能力和信息共享能力，提升保障過程中數(shù)據(jù)處理和資源調(diào)度的效率，為實現(xiàn)武器裝備保障過程可視化、保障手段智能化、保障方式精確化、保障人員與資源互通化提供有效途徑。
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本文標(biāo)題：基于物聯(lián)網(wǎng)的艦炮裝備云保障模式
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