杨　飞,于洪敏,吕耀平

(中国人民解放军装备学院　a.研究生管理大队； b.装备指挥系，北京　101416)



【信息科学与控制工程】

基于物联网的部队装备信息共享体系架构研究

杨飞a,于洪敏b,吕耀平b

(中国人民解放军装备学院a.研究生管理大队；b.装备指挥系，北京101416)

针对军用物联网的发展需要，分析了物联网技术在部队装备保障中的应用，提出了部队装备信息共享的物联网体系架构，构建了能够实现信息纵横之间广泛共享的部队装备信息共享体系，并对基于物联网的部队装备信息共享体系功能进行了分析，为构建我军统一的基于物联网的装备信息共享体系提供了理论支撑。

部队装备；物联网；信息共享；体系架构

物联网在我军军事装备保障领域应用还存在诸多问题，在整体设计上缺乏统一考虑[1]，军用物联网建设“烟囱”现象较为普遍，导致无法实现广泛的互连互通，信息难以共享，而且浪费了大量的人力、财力和物力。分散和重复建设的物联网系统之间要实现广泛的装备信息共享，就必须按照开放性、可扩展性、安全性和抗毁性[2]等要求对我军部队装备信息共享体系框架进行重新设计，建立一个统一的、可扩展的装备信息共享体系结构。

1　物联网技术在部队装备保障中的应用

随着信息技术革命的深入，大量的工作逐渐被智能化的机器所取代，这就需要建立机器到机器、机器到人的通信，致使物联网技术的应用需求日益突出。依托RFID、传感网、云计算、短距离无线通信、物联网络、物联网应用系统集成等新技术[3-4]建立起来的物联网已经广泛地应用于国民经济的各个领域，在军事装备保障领域的应用也非常成功。在美军发起的近几场局部战争中，装备保障的时效性、准确性、经济性都得到了成倍的提高[5]。物联网建设对我军装备的信息化管理与保障意义也非同凡响，特别是在仓储、维修、状态监控等方面逐渐取代了人的大量工作，展现了更高的效率。

1.1物联网技术在美军装备领域的应用

目前，物联网技术已经广泛地应用于装备领域，并在各类装备保障的实践中验证了其强大的生命力和功能。

最成功的应用是“全资产可视化”系统，2003年的伊拉克战争中，美军利用“全资产可视化”系统，不但实现了后勤装备从工厂到“散兵坑”的运送，而且有效消除了超额库存和补给，一改海湾战争时期大量装备物资遗失、滞留和过剩的现象。美军利用物联网技术在装备维修保障方面的应用也非常成功，建立了维修专家、交互式电子技术手册、远程维修、单兵维修等系统[6]，通过信息共享，实现了对状态监控、故障诊断、配件供给、装备维修等活动的远程遥测保障，大幅提高了装备维修保障的效能、效率和效益。物联网技术在单兵系统中的应用是军用物联网发展的一个重要方向，美军的“陆地勇士”系统[7]就是其典型代表，单兵不再只是一个传统的作战单元，而且成为战时物联网系统中的一个末端信息节点，同时也是一个集感知与识别、打击与防护、通信与定位、生活与保障的数字化系统，极大地拓展了物联网技术在装备领域的应用深度。

1.2物联网技术在我军装备领域的应用

我军信息化建设起步较晚，受制于认知和技术领域的巨大差距，物联网技术在我军装备领域更多的是围绕从传感器、标示与识别、侦察监视、定位等基础技术以及军用物联网架构等方面进行研究和探索，其应用主要集中在装备仓储、物流、状态监控、定位跟踪、毁伤评估及可视化等系统层面，缺少对物联网系统体系整体强大的信息共享能力的开发利用。主要原因：一方面是缺乏统一的体系结构下的物联网应用建设，另一方面是对物联网整体技术需求认识不足。为此，整合我军装备领域的物联网建设资源，建立一个统一的部队装备信息共享的物联网体系结构，是开展我军装备领域物联网技术研究和应用的基础。

1.3物联网技术对部队装备保障的影响

物联网技术在智能电网、智能交通、环境监控、灾害防护、物流运输、智慧城市[8]等领域的应用已经非常成功，在人力成本控制，提高工作效率和质量、降低安全隐患等方面都展现出了巨大的效益和应用潜力，对装备保障中的动态感知、智能监控、储供保障等方面都有很好的借鉴意义。特别是我国的“智慧银川2.0模式”，它是物联网系统集成应用的成功典范，通过“技术架构、商业模式和运营管理”等方面的创新，构建了一个包括十大系统13个子模块的综合信息平台[9]，为构建我军统一的多系统综合集成的物联网信息共享平台提供了理论和技术支撑。

2　基于物联网的部队装备信息共享体系架构

2.1部队装备信息共享的物联网体系架构

基于物联网在军事装备保障领域的广泛应用，部队装备信息共享的物联网体系架构分为感知层、网络层和应用层，通过广泛的互联互通实现部队装备信息共享。鉴于目前我军因工作任务而独立开发的装备信息共享系统缺乏统一的规划和顶层设计，导致系统在建模、体系结构设计、技术融合、应用标准、接口规范[10]等方面存在较大差异，难以实现广泛的互联互通。因此，从物联网顶层结构设计出发，把物联网体系细分为采集层、接入层、承载层、支撑层和应用层[11]，统一其相关标准，并建立其安全防护体系，有利于解决目前各系统兼容和互联互通的难题，并能有效提高系统的安全性、保密性和抗毁性。部队装备信息共享的物联网体系架构如图1所示。

图1　部队装备信息共享的物联网体系架构

1) 采集层。采集层的主要功能是通过传感器、标识与识别、侦察监视、定位和智能交互等设备对装备管理与保障活动的需求、环境、形势、装备等各要素的信息参数进行感知、识别与采集。

2) 接入层。接入层的主要任务是无线传感器网络、现场总线、网关、接入点对终端节点信息进行组网控制和信息汇集，并接入承载层的相关网络，实现终端设备通过相关网络互联。

3) 承载层。承载层主要由军用网络、移动网络、广电网络、卫星网、无线网等组成，其主要功能是利用各类网络，对来自接入层的信息进行传输，实现信息的上下传递。

4) 支撑层。支撑层主要根据底层采集的数据，利用元数据注册、信息资源目录、分类编码、并行计算、数据挖掘、智能搜索等技术，形成与调配、指挥控制、训练管理、技术与经费、全资可视化等装备管理与保障应用相适应的高效、可靠的支撑技术平台。

5) 应用层。应用层主要根据调配、指挥控制、训练管理、技术与经费、全资可视化等装备保障应用建立相应的应用子系统，最终实现对装备管理与保障体系的终端节点信息的汇聚、传输、分析和处理，并根据应用需求，利用状态指令实现对各节点的控制。

2.2部队装备信息共享组织体系构建

为了强化部队作战能力，我军建立了军委——战区——部队的作战指挥体系和军委——军种——部队的领导管理体系，其中军委管总、战区主战、军种主建。军委及战区/军种根据全寿命周期内的装备管理与保障活动信息共享要求，建立一个多系统的信息共享平台[12]，该共享平台主要由可靠的军用物联网、信息共享组织架构、装备保障信息共享中心和装备保障指挥与管理信息子系统4部分组成，如图2所示。

可靠的军事装备物联网是全军物联网建设的一个分支，它建立在一个可靠的、全军统一的物联网架构上，为装备信息共享提供基础支撑。

装备保障指挥与管理信息子系统主要由调配保障信息系统、装备物流系统、维修保障信息系统、装备状态性能监测系统、战场全资可视系统、远程技术支援系统、保障模拟训练系统等组成，其主要功能是根据装备保障指挥信息活动与装备信息管理的相关内容对信息进行管理，各子系统根据需要接入保障指挥信息系统或管理信息系统，或同时接入两个系统。

装备保障信息共享中心主要由保障信息融合中心、战役保障指挥中心、战斗保障指挥中心、前方保障基地、后方保障基地等组成，装备保障信息共享中心对各类保障信息进行综合分析后，利用智能决策系统提出最佳保障方案，并通过可靠的军事装备物联网实现保障信息的综合共享。装备保障信息共享中心大多是根据需要临时设立的，它对物联网建设的开放性、可扩展性和模块化接入等方面要求很高。

信息共享组织架构是由各级装备保障机构的保障指挥信息系统与管理信息系统共同构成的信息共享组织结构，按照“训管分离”的原则，各级保障指挥(管理)信息系统依照所属建制接入上一级的保障指挥(管理)信息系统，各级保障指挥(管理)信息系统的主要任务是完成对本级及下级节点信息的汇总、处理和融合，并储存在服务器中，然后将处理后的信息上传给上级装备保障综合信息系统，同时将上级系统下发的信息传递给下级系统，为本级和上、下级保障机构提供信息共享服务。

图2基于物联网的部队装备信息共享组织体系

在该组织体系中，各部门可以实现对上下级各系统之间纵向的信息共享，也可以实现同级单位各系统之间横向的信息共享，各级装备综合信息系统既是信息共享的信息资源提供者，也是信息共享的信息资源使用者，同时还是信息资源共享的中间节点。

部队装备信息共享体系架构基于现代物联网技术，实现了部队装备信息更为高效、稳定和广泛的共享能力，也极大地加速了装备管理和保障能力的变革，为建设适应现代化联合作战的装备管理与保障工作奠定了技术基础。

3　基于物联网的部队装备信息共享体系功能

物联网技术在装备领域的广泛深入应用使部队装备信息量飙升，如何有效地利用这些信息，并发挥相应作用，成为部队装备信息共享的核心任务。基于物联网的部队装备信息共享体系以军用物联网为技术支撑，服务于部队装备信息共享，其功能目标可以概括如下[13]：

1) 部队装备信息资源的开发与组织管理。这是部队装备信息共享的基础，涉及部队装备管理与保障的各个方面，其内容包括对部队装备管理与保障内容的相关法规、制度、标准、组织、计划与方案等信息资源的开发，调配、仓储、物流、维修、状态性能、经费等信息资源的采集，各类信息资源的布局与利用组织等。

2) 部队装备信息的技术与系统管理。对军用物联网中海量的信息进行管理，需要结合装备管理与保障需要，针对各类信息服务进行软、硬件技术开发和利用，并对技术的标准化和规范进行管理，还需要对人员、技术、设施、系统环境等信息系统要素与运行机制进行管理与控制。

3) 部队装备信息的处理与控制。无论是哪一个部门都必须对所采集的信息进行全面加工，使信息有序化，以便服务于书目信息、信息检索及相关业务，同时方便于对信息的控制，并提供信息共享的基础服务工作。

4) 部队装备信息服务与用户管理。用户是服务的对象，部队装备信息服务建设以用户需求为前提，主要有装备信息的采集转换、存储与传输、查询与统计、融合与挖掘、可视化与主动化等服务。

5) 部队装备信息的智能化决策管理。这是一种高层次的共享功能，通过基础的共享信息识别、分析、整理和加工，并结合信息库中预设的信息处理和决策模型，对信息进行定量分析并提出决策建议。

4　对策建议

物联网应用发展迅速，但也面临着诸多问题，最关键的是能不能找到一条适合物联网应用拓展和技术不断完善的发展途径，对于构建全军统一的部队装备信息共享的物联网，主要应从以下几个方面入手：

4.1聚焦顶层设计，建立统一的体系架构

我军物联网建设存在起步较晚、发展缓慢、应用层次不一和集成困难等诸多问题，给物联网在全军范围内的推广应用和系统集成带来困难，同时也严重影响了不同体系架构下的信息互联互通，其根源是各自为建、缺乏统一的体系架构，所以在我军部队装备信息共享的物联网体系中，要从顶层设计的角度出发，统一管理、整体推进，构建全军统一的体系架构。

4.2分析信息共享需求，建立一体化的信息系统

物联网的功能发挥关键在于应用层的应用系统建设是否与部队装备信息共享的需求相匹配。我军信息系统大多都是各军兵种和各业务部门独立建设的，难以适应联合作战保障的需要，为此在物联网系统建设上要坚持以需求为牵引，加强系统集成建设，建立适应联合作战保障的一体化综合信息系统。

4.3 吸纳先进的技术成果，建立全面的服务体系

物联网是一个几乎融合了当今所有高技术的系统集成体系，任何技术的进步都会对其发展产生重要影响。对于部队装备信息共享的物联网这类关乎国运和广大人民福祉的军事领域，必须积极吸纳所有可用的先进技术成果，建立一个从底层到顶层的全面的服务体系，并不断对其完善，以提高信息共享能力和信息系统的安全。

4.4借鉴军民物联网体系标准，建立统一的标准体系

物联网技术作为一个高技术系统的集合，各类信息广泛共享的实现必须要有统一的标准体系规范，国内外前期建设的军、民用物联网之所以没有形成高度的集成除了没有基于统一的体系架构外，另一个重要的原因就是没有统一的标准体系，为此在我军基于物联网的部队装备信息共享体系架构研究中，必须考虑建立一个统一的标准体系作支撑。

4.5紧盯军用物联网的特殊性，建立完善的安全保障体系

安全保障是军用物联网建设的首要要求，也是贯穿于物联网建设和使用全过程的一项重要要求，所以在物联网建设上既要充分考虑感知层、网络层、应用层的安全，又要考虑来自与物联网衔接的物理域和认知域的安全问题，积极利用物联网在可跟踪性、可监控性、可连接性[14]等方面的特点做好技术保密与安全防范。

基于物联网的部队装备信息共享体系架构研究是军用物联网研究的基础性工作，也是解决各部门、各系统之间互联互通的根本举措。建立在物联网基础上的部队装备信息共享组织体系，实现了信息纵横之间的广泛共享，同时也直接定位了军用物联网亟待解决的技术性问题，为建立全军统一的军用物联网奠定了理论基础。挖掘军用物联网在部队装备信息共享应用中的潜力将是今后研究的重点，这需要既要关注物联网关键技术的突破，还要探索形成一套完善的军用物联网发展机制。

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(责任编辑杨继森)

ResearchofInformationSharingSystemArchitectureBasedonInternetofThingsforArmyEquipment

YANGFeia，YUHong-minb，LYUYao-pingb

(a.DepartmentofGraduateManagement;b.DepartmentofEquipmentCommand,AcademyofEquipmentofPLA,Beijing101416,China)

AccordingtothedevelopmentoftheInternetofThings(IoT),weanalyzedthetechnologyofIoTinthearmyequipmentsupport,andproposedarmyequipmentinformationsharingarchitectureoftheIoT.Theinformationsharingsystemofarmyequipmentwhichiswidelysharedbetweentheverticalandhorizontalinformationwasconstructed,andthefunctionofinformationsharingsystemofarmyequipmentbasedontheIoTwasanalyzed,thus,providingthetheoreticalsupportforbuildingaunifiedinformationsharingsystembasedontheIoT.

armyequipment;internetofthings;informationsharing;architecture

2016-04-11；

2016-04-29

军事装备物联网信息共享机制研究(43857)

杨飞(1985—)，男，硕士研究生，主要从事装备管理研究。

10.11809/scbgxb2016.09.026

format:YANGFei，YUHong-min，LYUYao-ping.ResearchofInformationSharingSystemArchitectureBasedonInternetofThingsforArmyEquipment[J].JournalofOrdnanceEquipmentEngineering,2016(9):110-114.

E917

A

2096-2304(2016)09-0110-05

本文引用格式：杨飞,于洪敏,吕耀平.基于物联网的部队装备信息共享体系架构研究[J].兵器装备工程学报，2016(9):110-114.