装备器材保障物联网构架及应用研究

牛星星， 王铁宁， 刘大伟 （装甲兵工程学院，北京 100072）

随着美国MIT Auto-ID Center对物联网概念的提出以及各个发达国家对物联网技术认识的不断深入，我国也开始将物联网纳入到国家五大新型战略性产业当中，开始全面认知物联网技术会给各个产业带来的巨大前景。装备器材保障作为我军装备保障的重要方面，如果将物联网技术正确合理的纳入到装备器材保障中去，将有效提升我军的装备保障能力。

1 装备器材保障物联网概论

物联网 （The internet of things，IOT），按照国际电信联盟 （ITU）的定义，物联网主要解决物品到物品 （Thing to thing,T2T）， 人到物品 （Human to thing,H2T）， 人到人 （Human to human,H2H） 之间的互连。是在计算机互联网的基础上，通过射频识别 （RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1]。装备器材保障物联网 （Equipment material support internet of things，EMS-IOT）作为物联网技术在装备器材保障中的应用，涵盖了装备器材保障的全过程，具体可以分为 “在筹” “在储” “在供” “在运”四个方面。

装备器材保障物联网对于装备保障能力的提升有着重要作用： （1）装备器材保障物联网使得装备保障系统的顶层设计得到统一，整体能力得到增强。装备器材保障物联网核心理念是通过物联网的技术、构架、设计原则来对装备保障系统进行整体规划，因此装备保障整个系统建设必须遵循物联网的某些标准和要求。 （2）装备保障系统实现手段更加丰富多样，实现周期缩短。通过对装备保障物联网信息的有效处理，能够在最短的时间得到全面有效的数据，为正确遂行装备保障任务建立基础。

2 装备器材保障物联网模型构建及分析

装备保障物联网原理如图1所示，通过EMS-IOT将装备保障器材的实时信息和地理位置等信息直接反映给无线数据采集网络，然后通过移动入网端口按照规定的网络协议进入到以太网中，形成海量信息库，拥有权限的部队和单位在任何时候、任何地点通过PDA、移动笔记本电脑、固定PC等设备从云端服务器组进行数据获取、处理以及远程控制等操作。

2.1 装备器材保障物联网理论模型

在模型的建立上，装备保障物联网采用物联网的架构模型，建立装备保障物联网理论模型如图2所示，将装备保障物联网分为三层：感知层、网络层、应用层。

（1）感知层。通过无线传感器、二维条形码技术、RFID技术、GPS定位技术、GIS地理信息技术等实现信息的感知，即自动识别并采集所需装备器材的信息。针对不同环节，可采用不同的信息感知设备。如 “在储”装备器材可以采用RFID标签或无线通信网络进行定位感知，而 “在运”装备器材由于运行范围较大，则必须借助于移动通信和卫星定位。

（2）网络层。网络层主要实现两个功能：一是对海量信息的解码和处理。经过解码和处理后，将海量信息变成适合于不同用户的分类信息，并将其分别存储在分布式数据库中，以供不同用户、不同部门的调用。例如，从标有RFID射频标签的器材上面，通过手持机阅读标签得到了它的特定编号与标签中的基本信息，然后将其信息传输到网络当中，通过网络调用分布式数据库中该编号所对应的信息，从而完成了对装备器材的全面感知[2]。二是实现信息的传输。无论是下级单位向上级汇报还是相关部门对装备器材信息的获取等都需要借助于网络。这就需要各个涉及到物联网感知层的单位对器材装备感知之后，通过统一的装备器材编码标准以及入网协议传输到网络当中，以供使用。传输网络主要包括具有严格加密的无线传感网络、军队综合信息网、指挥专用网、北斗卫星通讯系统等。

（3）应用层。装备器材保障物联网将应用层划分为三部分：应用系统、载体和终端。

①应用系统：主要指装备保障物联网涉及到的相关部门设计的相应的信息系统，包括装备器材筹措系统、装备器材供应系统、装备器材存储系统、装备器材运输调度系统等[3-4]。这些系统都可调用装备器材保障物联网的资源。如现已全面实施的 “装甲装备器材网络管理信息系统”[5]。

②载体：是指安装有装备保障物联网应用终端的设备设施或人员。通常情况下由具体的设备，单兵、单车装备组成。例如在关键的设施、重要设备上安装终端，实现定位与通信，美军单兵携带的卫星定位装置，指挥车上安装的指挥辅助系统等。

③终端：有固定式、车载、手持式等类型。根据其所搭载的载体不同而有所区别。在装备器材保障指挥机构安装的监控设备是固定式的，在各种保障车辆上安装的监控终端是车载的；配发给单兵，用于定位、导航、查询等功能的手持机是属于手持式的。终端类型如图3、图4所示。

图3 手持型终端

图4 车载型终端

2.2 装备器材保障物联网构架分析

根据EMS-IOT的物理模型，可以将装备保障物联网按照信息流的顺序划分为信息的感知、传输、处理和调用显示。就是通过各类传感器等感知设备将装备的信息经过无线和有线网络传输到以太网中，再通过云端服务器进行信息筛选，分析和处理，最后通过人机交互系统反映给相关部门和用户。将装备保障物联网按照业务分为： “在筹”、 “在储”、 “在供”、 “在运”四个物联网子系统，且每个物联网子系统都是相互影响、相互补充的统一整体。

2.2.1 “在筹”物联网子系统

装甲装备器材筹措就是装甲器材主管部门，通过各种形式和渠道，有组织、有计划、有选择的进行申请、采购、订货、生产等筹集器材的活动。若我军已经成功建立了装备保障物联网系统，就可以随时随地地从物联网上获得装备的实力情况、技术状况、作训任务，装备可能消耗的摩托小时，器材目前的消耗统计信息，计划参与的作训人员信息，场地信息以及管理水平历史信息等，获得涉及到 “在储”装备器材保障阶段 （简称 “在储”阶段）的库存结构、数量、质量，可利用库存量等库存状况，供货单位的生产能力，价格浮动情况等器材筹措决策过程中所要考虑的因素，综合分析处理后，提供辅助决策，最终根据这些获得的信息决定计划任务量的多少，器材需求量的多少，初期库存量的多少和器材筹措量的多少。

2.2.2 “在储”物联网子系统

器材储备是指器材离开生产过程，尚未进入装备维修消耗过程，在流通领域中形成的暂时停留。它是保证装备维修能够正常进行的客观必要条件。通过物联网，可以随时获得储备的器材数量是否合适，是否存在器材需求紧缺或者器材积压，器材的品种是否齐全，结构是否合理，器材储备的空间分配是否合理，仓库区域的安全管理，温湿度监控以及储备区外的交通道路情况，地理自然环境等信息。而且可以建立自动警报或者监控系统，如果超出允许范围，立刻反馈给相关人员。

2.2.3 “在供”物联网子系统

器材供应是指器材由生产企业作为商品向生产消耗单位流通过程中所采取的商品交换形式。器材供应方式的选择：根据器材本身的特点，如大型机械设备，精密仪器，易燃、易爆、易损坏这样的器材选择中转方式，器材需求量大的、无特殊情况的多采用直供方式。这些因素都可以同过物联网将信息汇总，预决策，给决策部分提供辅助决策能力，提高决策效率。另外，在供应网点的设置时，可以通过物联网技术对地理信息进行分析与反馈，随时反应网点周围的环境及交通，对网点进行分析比较之后决定，做到科学合理。

2.2.4 “在运”物联网子系统

器材运输是指器材借助外力在空间上发生的位置转移的经济活动，它是部门之间、地区之间、生产与消费之间的经济联系桥梁。选择合理的运输方案和路径可以保障器材补给的安全性、及时性和低费用， “在供”阶段已经确定了供给的方式，这里则要根据器材需求缓急程度，用户到货时间等具体考虑运输器材的人、费用、运输方式、运输路线，根据物联网反馈的具体信息，再通过相关部门和专家进行评估决策，得出安全性最强、路程最短、效益最高的运输路线和运输方式以及运输人员。

3 装备器材保障物联网的应用及研究重点

3.1 应用实施

装备器材保障物联网的建设步骤是由点及面，由局部到整体，由平面向立体，由横向向横纵一体化的发展过程。概括来说，就是首先实现局部的多点的互联互通，而后扩展为一个覆盖整个平面的网络，最后向立体空间发展，形成了一个立体、全维覆盖的网络。装备保障物联网应用实施主要可以分为四个阶段。分别为：初级阶段、发展阶段、高级阶段和理想阶段。

初级阶段：实现局部的互联互通，选取重点个别单位进行试点建设。要全面实现装备保障物联网需要较大的投入以及较高的技术手段，离我军的实际情况还有一定的差距。选择一个区域进行试点，借助地方的优势，从中获取经验，然后在面上铺开发展，此外集中一批专家，筹措一定经费进行技术攻关，建立系统、全面装备保障物联网。

发展阶段：实现一个区域内多个单位的互联。通过初级阶段获得的经验与培养的技术人员，开始带动一个区域内进行物联网建设。这一方面可以对前期所得的经验进行验证，另一方面可以培养多一些装备保障物联网方面的专家与技术，达到供需均衡发展。

高级阶段：实现区域与区域之间的互联。我军区域内部装备保障物联网技术已经相对比较成熟，可以拓展到跨区域、跨兵种的装备器材保障物联网的发展阶段，开始形成初级的全军装备保障物联网系统。

理想阶段：最后实现装备保障各个业务环节的娴熟、科学的互联互通。在这个阶段全面实现我军的装备保障物联网，形成一个系统、全面、科学的涵盖全军装备器材保障的物联网。

3.2 研究重点

（1）重点要把握对 “感知”和 “识别”等关键技术的突破。在逐步实施EMS-IOT时，目前物联网技术难题仍然非常突出，因此，要把全面感知技术与自动识别技术的攻关与应用作为切入点。例如，二维条形码、RFID技术、红外感应装置、GPS定位、GIS地理信息以及激光扫描等技术难题。使得能够在装备保障过程当中快速准确地标识、管理、点验、物流控制等操作。

（2）总体规划要正确。虽然我军迫切需要装备保障物联网来显现我军的装备保障信息化，但是必须严格按照科学的项目研究方法实施，从需求论证、立项审查、科研攻关、试点建设、改进完善、全面推广等一系列环节逐步进行。否则，将埋下重大隐患，得不偿失。

（3）安全保密工作必须放首位。虽然装备保障物联网是我军装备保障发展的趋势，但是在实施装备保障物联网的同时，必须把好安全关，将信息安全技术，完善的信息服务、网络防御，安全保障系统等技术纳入到攻坚行列当中，重点研究加密技术，身份识别认证技术，授权管理技术等[6]。

4 结束语

装备保障物联网是一把双刃剑，一方面可以使我军随时随地获得装备的即时信息，提高装备保障的能力，而另一方面也将我军的装备情况完全暴露在无线网络当中，具有巨大的安全隐患，所以我们应正确认识装备保障物联网，在发展装备保障物联网的优越性的同时，紧抓安全保密问题，使之成为我军装备保障的有生力量，提升装备保障能力的智能化、自动化水平。

[1] 田景熙.物联网概论[M].南京：东南大学，2010.

[2] 李忠红，王铁宁,等.RFID技术在物流中应用的探讨[J].物流科技，2004,27(109):11-14.

[3] 王宗喜.军事物流学[M].北京：清华大学出版社，2007.

[4] 王铁宁，王兵，王玉泉.装备物流[M].北京：国防工业出版社，2007.

[5] 杨学强，王胜得，彭艳丽.装甲装备器材网络管理信息系统培训教程[M].北京：装甲兵工程学院，2001,12(2):1-2.

[6] 宋川.对通指装备技术保障物联网建设的思考[J].军事通信学术，2010(1):15-17.