物联网技术在舰载管理信息系统中的应用分析

罗芳

摘 要：随着现代化军事系统现代化需求的不断提高，迫切需要采用新的技术方法来提高目前舰载管理系统平台的信息化水平。物联网技术的引用将会给舰载管理信息系统平台带来新的突破。物联网的相关技术将会改变目前的装备物资管理信息流程，极大地促进舰载装备物资信息管理的准确率和工作效率，提高系统之间的信息共享水平，实现未来网络作战体系需求下的各项业务环节的信息统一与协调促进。

关键词：物联网；射频识别；二维码；J2EE；舰载管理系统

中图分类号：TP393.03 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）14-0057-04

1 概 述

进入21世纪以来，随着现代化军事科技的迅猛发展，军事系统的信息化水平已经成为衡量军事装备技术等级重要标准。我国海军的信息化建设与欧美发达国家相比，仍存在较大差距。现阶段，我国越来越多的新型舰艇相继服役，装备的保障、人员编制越来越复杂，传统依靠人工管理这些信息显然远远不能满足现阶段快速发展的信息化要求。未来的信息化战争中，装备、物资的种类和数量都会极具膨胀。大力发展舰艇各类系统的信息化建设，一方面，可以满足当前装备保障、人员管理的需要，另一方面也适应未来对舰艇管理信息系统的需求[1，2]。

物联网技术（Internet Of Things，IOT）自从1999年被提出以后，近年来得到了迅速的发展和广泛的运用。特别是物联网中采用的射频识别（RFID）和二维码技术，掀起了信息行业的又一个发展高潮。物联网极大的改变人们获取信息方式，通过对虚拟的数字世界和现实环境进行紧密结合，实现了“信息技术革命的第三次浪潮”。在工业监控、城市管理、公共物流等多个领域已经出现了较多成功应用的产品[3，4]。

物联网技术为发展海军舰艇信息网络的构建带来了新的突破。以物联网的思想，将舰载信息系统的各个方面结合起来，也适应现代战争的特点和要求。通过对物联网技术的应用，整合多种网络，提高各网络系统的资源的共享程度，增强系统之间的信息交互能力，实现各网络在未来作战体系需求下的各项业务环节的信息统一与协调促进。

2 物联网概述

物联网是通过英特网或者其它网络等方式，集成传感器、红外、激光、射频、GPS、无线通信等多种信息设备进行对事物的感知，将获取的信息按照指定的通信协议组建，是一种物品与物品，物品与平台网络的智能一体化的管理技术[5]。

物联网从技术架构上看，包含3层结构，自顶向下分别是应用层、网络层和感知层[6]。应用层是是物联网的功能定位，围绕着实现的功能提供用户交互的接口，通常是各种应用业务的核心流程，实现智能化的解决方案；网络层是物联网的信息媒介，目前主要通过互联网、移动网络、以及其他通信设备组成，还包含了网络的运作管理，在此之上物联网的信息的传递。感知层是物联网的“门”，由物联网终端组成，通常为各种感应设备。所有终端获取的信息通过网络层传输至应用层进行业务处理[7]。其结构，如图1所示。

物联网是目前热门的关键技术，其技术实现中涉及多个学科交叉内容。如：传感器智能组网技术，物联网引入的大量传感器，其动态组成网络，以及如何在动态网络的保障信息的服务质量；无线射频与识别技术，作为物联网的代表产物，为每一个物体打上了可识别电子标签，通过无线射频设备识别该标签可获取该物体的有关信息；智能计算技术，通过组建物联网，将大量的各式各样的信息集中起来，需要对各类异种信息的智能化管理、分析，甚至再次基础之上的数据挖掘，形成更加有效的信息；此外还有网络服务技术、网络安全技术、IPV6、GPS等先进技术都陆续集成于物联网当中[8～10]。

3 舰载管理信息系统分析

3.1 系统内容

舰载管理信息系统既包含了对舰载人员、舰载装备的需求、装备服役、装备维护保障等装备使用的多个环节，管理内容包含了装备使用、人员管理的各个环节。舰载管理信息系统提供的各项功能和实现的过程中，信息的利用，贯穿了整个过程，是舰载管理信息系统的核心要素。对整个管理系统作用的发挥，以及后续相关的其它系统的运行质量有至关重要的作用。

舰载管理信息系统需要提供两类信息，实时信息和非实时信息。其主要作用就是通过对这两类信息的不断发展，构成完善的信息管理体系。进而保障装备的各项性能，实现管理人员和装备使用的有效结合，最终提高部队的综合战斗水平。

3.2 系统存在的问题

目前，舰载信息管理系统已经成为越来越重视的问题。当前的舰载信息管理主要存在以下问题：

①缺少对舰载管理系统各种信息的结构规范。导致目前各个系统之间系统相对割裂，信息难以形成完整的回路。形成的信息虽然能够发送出来，形成基本信息的联通，但是还缺少针对信息的反馈设计，对管理系统中的相关环节中的执行状态缺少有效的利用。导致获取的信息片面性。影响了系统的运行和功能发挥。

②信息需要充分共享，目前管理系统中的主要信息来源仍然是自身，彼此之间信息的传递，处理等问题远远达不到对职称未来系统保障的信息共享的要求，亟需形成规范的信息录入通道，确立高效准确的信息获取方法，增强系统内部之间以及支撑跨系统的沟通。

3.3 解决措施

针对这些问题，迫切需要引入新的技术，从结构上来对舰载信息管理系统进行重新解读，形成新的体系，进而指导其系统结构设计。而物联网提出的较多概念以及应用方式，完全可以同样应用于舰载管理信息系统当中来，对舰载管理信息系统涉及的各个方面进行综合科学的智能化集成。

4 物联网技术应用分析

目前，海军的现代化的舰载物资、装备等种类繁多，数量巨大。对舰载管理信息系统的应用，包含了物资的计划、采购、上舰、维护、更新换代、报废等多个环节。其管理工作流程繁琐、工作的内容复杂，传统的依靠人力的方式容易出现纰漏，造成效率底下，数据的分析、统计过程难以准确实现。物联网技术的应用可以使这一问题得到解决，从而满足未来海军管理信息系统的未来适用需求。拟从物联网的关键技术——RFID、二维码以及平台实现技术的角度进行应用分析。

4.1 二维码技术

条码技术已经广泛应用于生活中的各种物品当中。二维码技术是在条码技术上发展而来，与一般的条码技术不一样的是，二维码是按照特定的几何图形按照指定的方法在二维方向上的分布。由黑白相间的图形符号记录相关的数据信息。二维码相比传统的条码技术，不仅能够代表数字，还能代表汉字、图像等多种信息，具有代表的内容多、编码密度大、译码可靠性强的特点。在国际上虽然二维码的编码方式有很多种，在我国，二维码使用QRcode编码，该编码方式不仅使用便利，而且制作成本优异，此外该编码还具备超高速的QRcode符号识别读取能力，可容纳7 089个数字字符的大容量，利于在装备系统中的方面扫描。

二维码技术可以非常方便的应用于装备在舰载管理系统的各个管理环节当中。二维码用于描述一个装备的唯一标示，在装备上舰前，将装备的各种信息，如型号、编号等生成二维码贴于装备外部，有二维码识别终端进行采集并添加入装备的数据库中。在装备的使用中的各个环节，也可通过二维码来对其进行识别管理和控制。由于二维码谁都可以进行扫描，并获取相应的信息，因此，在使用过程中，二维码存储的信息不仅要加密，而且重要的信息不能存在于二维码中，以防止出现泄密事故。

在对装备进行使用、日常保养维护以及装备生命周期到了之后的报废过程中，都需要用户通过对二维码进行扫描，获取装备的信息并进行对应的操作，从而为装备物资的管理提供了一种标准化的格式数据，为实现装备物资的有效管理提供了基础。

二维码在舰载管理信息系统中的应用系统结构，如图2所示，二维码由管理人员录入装备物资相关信息后在服务器端生成，在对应的管理计算机上进行打印，随后可以根据打印的二维码贴至指定的装备物资上。整个系统都需要通过网络进行数据的传输，在用户端通过二维码扫描设备对相关信息直接扫描读取，并在授权计算机上对该信息进行处理，并最终将处理的结果反馈给服务器端。通过二维码的管理方式可以很方便的对相关装备物资信息生成报表或者记录。

4.2 RFID技术

RFID技术、也称为无线射频识别，也是一种电子标签技术。它是一种在国际上通用的利用无线电信号进行目标信息的读写操作的通信技术。RFID有无源标签和有源标签两种，相比二维码技术，其具有寿命长，稳定性好、容易识别的特点。RFID在目前的车辆系统中有广泛的应用。RFID技术应用于舰载管理信息系统，其应用流程与二维码类似。

舰载管理信息系统应用RFID技术对舰载装备或者物资的智能化管理，需要针对每一种物资或装备制作单独的RFID标签，通过该标签进行该类物资装备的信息识别。进而通过管理系统实现对装备物资的各项管理业务处理。其原理，如图3所示。

装备物资在上舰前，需要针对每一个装备物资预先制作该对象的RFID标签，标签中应包含该对象的相关基础信息，如编号、类别、管理负责人等。并在上舰前将该标签贴在该物资装备上。上舰入库时，需要有专用的RFID标签读写设备读取该信息，由专门人员将该信息存入管理系统的后台数据库中。在日常对物资的该项使用业务中，均可由RFID读写设备通过读取标签后，辅助完成该装备物资的相关业务。

RFID技术不仅能应用于舰载管理信息系统的物资的管理应用，利用RFID可识别性好的特点，可以大大扩展舰载管理系统的业务。通过RFID技术以及其它相关技术实现对所有装备的电子标签，可以完成装备的可视化的灵活一体化保障。

通过RFID技术，能实现舰载管理信息系统能够实现装备物资的入库、使用以及维护等智能化管理。能实时提供全舰物资使用情况、进而进行分析报警等功能，进而辅助舰船管理人员的各项业务管理需求。RFID技术也存在一定的局限性。如RFID技术造价高，而且需要RFID读取器，还需要考虑其电磁兼容性等，此外，其技术成熟性和保密性还需要有效的提高。

4.3 平台设计技术

舰载管理信息系统主要包含了两类功能，一类是系统的各种设置，一类是对舰载装备物资的管理。其功能结构，如图4所示。系统的设置一般包含对系统用户的信息管理、不同用户的不同的操作权限以及登陆账号的信息和权限维护。舰载装备物资的管理一般为装备的入库、使用借出、检测、维修、以及各种查询统计报表。

舰载信息管理系统包括了的装备物资生命周期的诸多管理环节。现代化的舰载管理信息系统的数据量趋于庞大、而且数据的操作频率高。对系统的安全性、稳定性、高效性、扩展性都有很高的要求。

随着计算机Web2.0技术的飞速发展，目前越来越多的商业系统广泛采用了B/S架构的结构。该结构能客服传统C/S结构的扩展性不足，解决其跨系统集成复杂的问题。因此，越来越多的商业物联网系统选择了分布式的B/S结构或者两者兼具的混合架构。考虑目前舰载管理信息系统的特殊性，二维码与RFID的物联网技术可能都会在未来系统中进行使用，舰载信息管理系统中因此采用B/S和C/S的混合的架构。针对普通的业务流程处理交给B/S部分的来完成，而信息的采集等，由C/S结构完成。一种典型的基于J2EE的物联网应用模式，如图5所示

采用J2EE的系统设计，使系统具备跨平台的特性。使用Hibernate作为舰载管理信息系统的数据持久层，屏蔽了数据库读写诸多细节，使系统未来可以支持横跨多数据库的访问，而基本不需要修改系统。而Struts框架的使用，使系统只需要通过xml的简单配置就可以实现系统参数在客户端和服务器端的传递。通过xfire的web service客户端整合了B/S和C/S系统，解决了其相互访问的问题。这种实现方式可以使开发人员关心的重点放在业务流程上，减少对技术实现要求的关注，从而可以加快系统的开发速度，保证系统的开发质量。

5 物联网技术的运用问题分析

物联网技术在舰载管理信息系统中的应用对促进我军信息化建设有不可估量的作用，但是目前物联网的技术还在不断的发展当中，相关的理论、配套的规范还有待成熟，物联网技术在舰载管理信息系统中受各种原因的影响，会存在较多问题，主要包括以下几方面。

5.1 信息安全问题

在未来的装备物资管理体系中，如果将一切装备物资都接入网络，其信息安全问题，将会是重大难关。物联网技术大量运用了无线传感技术，在民用中，安全问题并不凸显，而一旦上舰，风险将会大大增加。这是因为无线射频的安全性并不容易保障，一旦装备物资的信息被敌方窃取，将会对我方军队造成难以想象的损失。

5.2 信息标准问题

物联网技术一旦上舰，必将带来信息的统一化问题。需要制定全军通用的物联网接口标准平台，统一的编码与标示系统。只有这样才能保证装备物资的使用延续性，才能使装备物资的信息能够在各型舰艇上通用。

5.3 电磁兼容问题

舰载装备对电磁兼容有严格的要求，舰载平台的通信设备密集，电磁环境复杂，物联网相关设备需要在保障自身能正常工作的前提下，还不能对其它的设备形成干扰。特别是与作战相关的通信传感器设备，这类设备对电磁的使用有非常严格的要求，物联网设备在工作时不能影响其稳定性。

5.4 使用保障问题

目前物联网设备大多数都是采用民用技术生产，其在舰载平台的恶劣环境下，寿命、使用安全等都需要严格的保障措施。

6 结 语

物联网技术的不断发展，对促进我军的信息化建设有重要意义，物联网虽然在装备应用中还处在开始阶段，技术体制还亟待成熟，将会在一定程度上限制物联网技术的应用，但是，物联网技术能够贯穿于舰载装备物资信息管理的各个环节，给物资装备的管理以及支援新的形势下的舰载信息应用提供了一种新的思路。物联网在舰载信息系统中的应用将会随着其各种问题的逐步解决，进而在外来的舰载信息管理体系中发挥突破作用。

参考文献：

[1] 肖果平. 物联网技术及其军事应用[J]. 物联网技术，2013，（1）.

[2] 郑卫东，谭亮，石剑，等.物联网技术在海军舰艇工程中的运用探讨[J].中 国舰船研究，2013，（3）.

[3] 糜玉林，张帅，桑德一，等.分布式舰艇武器装备管理系统中数据共享模 型研究[J].科学技术与工程，2009，（23）.

[4] 李江，李雄伟，武根友，等.基于Hibernate的装备管理系统的设计与实现[J].军械工程学院学报，2008，（1）.

[5] 樊少云，李俊山，胡双演，等.基于Struts和Hibernate的装备管理系统 [J].无线电通信技术，2009，（6）.

[6] 方明星，宋庭新，胡红霞.物联网复杂事件处理的研究及应用[J].计算机 与数字工程，2012，（5）.

[7] 苏永红.基于物联网的物流车辆监控系统的设计与实现[J].计算机与 数字工程，2011，（7）.

[8] 颜世刚，柳磊，郭鑫.基于物联网的海军武器装备综合保障研究[J].舰船 电子工程，2014，（2）.

[9] 邹向阳，黑锐，彭刚，等。基于物联网的武器装备管理系统[J].火力与指 挥控制，2012，（2）.

[10] 张帅，赵建军，糜玉林.舰艇武器装备管理系统研究[J].信息技术与信 息化，2009，（5）.