■傅健

引言

物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展到一定階段后出現(xiàn)的一種集成應(yīng)用與系統(tǒng)創(chuàng)新發(fā)展，它是物體通過射頻識別等信息傳感設(shè)備并借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)物-物相連。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的與應(yīng)用是一次新的信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)革命。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在軍事上體現(xiàn)了極為重要的應(yīng)用空間，最為我們熟知的是數(shù)字營區(qū)、智慧營區(qū)建設(shè)、物流供應(yīng)鏈、后勤裝備維修上的應(yīng)用。精細(xì)化管理是一種管理理念和文化，是一種以最大限度減少管理所占資源和降低管理成本為主要目標(biāo)的管理方式。艦船裝備維修器材精細(xì)化管理的實現(xiàn)過程也就是對裝備維修器材管理這個目標(biāo)的分解細(xì)化和落實的過程，將復(fù)雜的事情簡單化，簡單的事情流程化，流程化事情定量化，定量的事情信息化。實現(xiàn)對艦船裝備維修器材的信息化管理是裝備維修器材的精細(xì)化管理中最為重要的一個環(huán)節(jié)，也是最重要的一種手段。

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)基本概念

物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱是Internet of Things，簡稱IOT。其概念最先是由麻省理工學(xué)院自動化研究中心的Ashton教授在1999 年研究RFID 視頻技術(shù)時提出的。物聯(lián)網(wǎng)是指物體通過二維碼、無線射頻識別(RFID，Radio Frequency Identification Devices)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)(GPS，Global Position System)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，使任何物體實現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的相連，全面獲取現(xiàn)實世界的各種信息，完成物與物、人與物的信息交互，以實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、管理和控制的一種網(wǎng)絡(luò)。簡而言之，物聯(lián)網(wǎng)是多種信息技術(shù)的融合與集成應(yīng)用。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

從技術(shù)架構(gòu)來看，物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層3 部分組成，圖1 所示是物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)。感知層主要分為數(shù)據(jù)采集和短距離無線傳輸部分，數(shù)據(jù)采集部分通過使用RFID、傳感器等技術(shù)采集各類信息和數(shù)據(jù)，短距離無線通信主要對小范圍內(nèi)的多個物品的信息進(jìn)行集中與互通；網(wǎng)絡(luò)層建立在現(xiàn)有通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上，將各種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有機(jī)集合、綜合使用，對采集的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分類和傳輸；應(yīng)用層是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，利用云計算對海量的物品信息進(jìn)行快速處理，通過計算機(jī)、手機(jī)、智能控制器等輸入輸出終端，完成對物品信息的智能分析、匯總、協(xié)同、共享、互通、分析、決策等功能，用戶根據(jù)需求獲取相應(yīng)的服務(wù)。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

1.3 關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)涉及傳感器、集成電路、數(shù)據(jù)通信、自動化、高性能計算、信息處理及安全等多個領(lǐng)域，它是對現(xiàn)有信息技術(shù)的集成應(yīng)用，其產(chǎn)業(yè)鏈可以細(xì)分為標(biāo)識、感知、處理和信息傳送4 個環(huán)節(jié)。一般認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)主要涉及3 個部分，即無線射頻識別(RFID)技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)技術(shù)、傳感器。

1.3.1 無線射頻技術(shù)RFID(Radio Frequency Identification)

RFID 技術(shù)俗稱電子標(biāo)簽，它是一種利用射頻信號通過空間耦合實現(xiàn)無接觸信息傳遞的自動識別技術(shù)，它可以對信息進(jìn)行標(biāo)記、登記、存儲和管理。RFID系統(tǒng)由閱讀器、應(yīng)答器（標(biāo)簽）和應(yīng)用系統(tǒng)3 部分組成，它通過無線電波在響應(yīng)媒介和詢問媒介間傳遞信息，RFID設(shè)備可以在艦艇器材儲存艙、倉庫、冷庫等多種環(huán)境和場合下正常使用。標(biāo)簽(Tag) 附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象，它由耦合元件及芯片組成，每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼；閱讀器(Reader)負(fù)責(zé)讀取（有時還可以寫入）標(biāo)簽信息，目前有手持式和固定式閱讀器兩種；天線(Antenna)是在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號的設(shè)備。

1.3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量傳感器節(jié)點通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對象的信息，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集量化、處理融合和傳輸應(yīng)用，它具有低成本、微型化、低功耗和靈活的組網(wǎng)方式、鋪設(shè)方式以及適合移動目標(biāo)等優(yōu)點。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)中物與物、物與人的信息交互。無線多媒體傳感器不僅能獲取標(biāo)量信息，還能獲取視頻、音頻和圖像等矢量信息，并且可以利用壓縮、識別、融合和重建等多種方法來處理信息。

1.3.3 傳感器

傳感器通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，敏感元件能夠靈敏地感受被測變量并做出響應(yīng)，轉(zhuǎn)換元件則是能夠按照一定規(guī)律將被測變量轉(zhuǎn)換成可用信號。傳感器除了傳統(tǒng)的傳感功能外，還要具備一些基本的本地處理能力，它是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的核心。物聯(lián)網(wǎng)正是通過遍布在各個角落和物體上的形形色色的傳感器以及由它們組成的無線傳感網(wǎng)絡(luò)來最終感知整個物質(zhì)世界的。

除了以上3 項關(guān)鍵技術(shù)外，還有很多其他技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。比如智能技術(shù)，它是為了有效地達(dá)到某種預(yù)期目的，而利用知識的各種方法和手段。通過在物體中植入智能系統(tǒng)，可以使得物體具備一定的智能性，能夠主動或被動的實現(xiàn)與用戶的溝通，目前主要的研究方向包括人工智能理論研究、先進(jìn)的人-機(jī)交互技術(shù)與系統(tǒng)、智能控制技術(shù)與系統(tǒng)、智能信號處理等。

2 艦船裝備維修器材物聯(lián)網(wǎng)智能管理系統(tǒng)及應(yīng)用設(shè)計

2.1 艦船裝備維修器材物聯(lián)網(wǎng)智能管理系統(tǒng)構(gòu)建

艦船裝備維修器材物聯(lián)網(wǎng)智能管理系統(tǒng)的構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵和構(gòu)成，結(jié)合艦船裝備維修器材管理制度、流程和特點，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，通過整合艦船裝備維修器材管理系統(tǒng)、裝備維修器材數(shù)據(jù)庫等模塊，進(jìn)一步拓展艦船裝備維修器材管理功能、優(yōu)化管理手段的艦船裝備維修器材管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是涵蓋艦船裝備維修器材信息采集、器材入庫、倉庫管理、器材出庫、動用管理、技術(shù)保障、資源管理等各個環(huán)節(jié)的智能化器材管理系統(tǒng)。

艦船裝備維修器材物聯(lián)網(wǎng)智能管理系統(tǒng)，主要由艦船裝備維修器材管理子系統(tǒng)、器材技術(shù)保障業(yè)務(wù)處理子系統(tǒng)和裝備維修器材數(shù)據(jù)庫3 部分組成。艦船裝備維修器材管理子系統(tǒng)，包括艦船裝備維修器材數(shù)據(jù)采集、消耗及庫存實時上報、器材動態(tài)管理等模塊，主要實現(xiàn)艦船裝備維修器材的日常管理和庫存信息的實時采集，具備艦船裝備維修器材信息更新、歷史記錄和業(yè)務(wù)記錄存取等動能。器材技術(shù)保障業(yè)務(wù)處理子系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程技術(shù)支援、裝備和器材故障實時上報、器材故障案例分析和器材維修履歷查詢等模塊，具備遠(yuǎn)程視頻指導(dǎo)、故障上報、故障分析等功能，完成器材技術(shù)保障任務(wù)。維修器材數(shù)據(jù)庫，包括器材各項戰(zhàn)技性能標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和交互式電子技術(shù)手冊（IETM）查詢功能，完成器材資料查詢和器材維修技術(shù)支援任務(wù)。

艦船裝備維修器材物聯(lián)網(wǎng)智能管理系統(tǒng)根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)可分為傳感層、傳輸層、應(yīng)用層3 部分。傳感層，主要采取射頻識別技術(shù)和信息傳感技術(shù)，通過給維修器材加裝“器材信息識別標(biāo)簽”、信息采集模塊及分布式傳感器，實現(xiàn)信息統(tǒng)計、實時監(jiān)控、出入庫狀態(tài)上報和質(zhì)量監(jiān)控。傳輸層，主要采用Wi-Fi 無線網(wǎng)絡(luò)和專用有線網(wǎng)，實現(xiàn)維修器材管理全過程的數(shù)據(jù)匯總和信息傳輸。應(yīng)用層，以各級管理控制節(jié)點為主體，通過艦艇智能倉儲管理子模塊、環(huán)境檢測子模塊、維修器材動態(tài)管理子模塊及技術(shù)支援平臺子模塊，實現(xiàn)維修器材管理的智能化、技術(shù)保障的實時性和資源分配的合理性。

2.2 艦船裝備維修器材物聯(lián)網(wǎng)智能管理系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計

2.2.1 實現(xiàn)維修器材管理信息的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)傳輸

利用器材信息采集終端和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，將上級的命令、指示，采集的艦船裝備維修器材技術(shù)信息、管理信息和決策指令進(jìn)行擬制、傳送和建檔，并將各類艦船裝備維修器材管理信息存儲到艦船裝備維修器材管理信息子系統(tǒng)中，自動生成艦船裝備維修器材管理統(tǒng)計報表和料單，完成艦船裝備維修器材收發(fā)、數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計及動態(tài)管理等功能，進(jìn)一步提升艦船裝備維修器材管理的時效性、準(zhǔn)確性和可靠性。

2.2.2 實現(xiàn)維修器材信息的精確識別

通過給裝備維修器材安裝RFID 電子標(biāo)簽，使維修器材成為“智能物體”，并在庫用機(jī)械、自動立體貨架、庫房進(jìn)出通道及室外移動節(jié)點等關(guān)鍵部位，安裝信息自動采集器和閱讀器，讀取裝備實時狀態(tài)信息，并傳送給信息中心，實現(xiàn)自動識別、定位與統(tǒng)計。其中，RFID電子標(biāo)簽是聯(lián)結(jié)艦船裝備維修器材倉庫管理活動的紐帶，存儲有裝備各種不同屬性的信息，可實現(xiàn)艦船裝備維修器材的身份識別、存儲定位、數(shù)量統(tǒng)計、跟蹤監(jiān)控和歷史記錄等功能。

2.2.3 實現(xiàn)維修器材出入庫信息的精準(zhǔn)感知

加裝過RFID電子標(biāo)簽的維修器材，其備件名稱、生產(chǎn)單位、生產(chǎn)日期、數(shù)質(zhì)量情況、所適用裝備、壽命期等信息都能夠存儲在與之身份對應(yīng)的唯一電子標(biāo)簽中。器材進(jìn)入器材倉庫后，射頻識別技術(shù)能夠自動登記存放地點、自動生成備件入庫清單。器材出庫作業(yè)，射頻識別技術(shù)能夠準(zhǔn)確告知器材存放位置等信息，提高器材出庫工作效率，并且自動生成出庫清單，做到對庫存器材數(shù)據(jù)的精確統(tǒng)計，大大減輕人工盤存工作量。

2.2.4 實現(xiàn)維修器材維護(hù)需求的實時提示

維修器材需要定期進(jìn)行維護(hù)，以往器材維護(hù)工作具有很大的滯后性，主要原因在于維護(hù)保養(yǎng)時間的不掌握或者掌握較少，傳統(tǒng)管理方式已經(jīng)無法滿足器材精細(xì)化管理的需要。在維修器材數(shù)據(jù)庫的支持下，維修器材技術(shù)保障業(yè)務(wù)處理子系統(tǒng)，可根據(jù)“器材信息識別標(biāo)簽”的告警信息確定維護(hù)需求，并及時提示操作維護(hù)人員進(jìn)行針對性維護(hù)；針對復(fù)雜情況還可以通過異地視頻方式，遠(yuǎn)程指導(dǎo)所屬部（分）隊完成器材維護(hù)。同時根據(jù)器材性能指標(biāo)的異常變化，及時提示維護(hù)人員排除故障隱患，實現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)。還可以存儲維護(hù)、維修的歷史數(shù)據(jù)，建立完善的器材維修履歷，以便器材管理人員快速排除故障。

2.2.5 實現(xiàn)裝備維修器材的共享和快速保障

根據(jù)轄區(qū)內(nèi)單位任務(wù)、位置分布、器材儲備情況，科學(xué)劃分器材保障區(qū)域，通過器材技術(shù)保障業(yè)務(wù)處理子系統(tǒng)，實時掌握保障單位裝備故障和維修器材數(shù)質(zhì)量等情況。當(dāng)裝備出現(xiàn)故障需要維修時，可利用維修器材管理系統(tǒng)了解友鄰單位維修器材和備件的儲備情況，在上級業(yè)務(wù)部門的統(tǒng)一組織下，根據(jù)器材存儲情況，既可從友鄰單位就近調(diào)撥裝備維修器材，也可從轄區(qū)外單位調(diào)撥維修器材及時排除裝備故障，實現(xiàn)維修器材共享和跨區(qū)域快速保障，提高保障效率。

2.2.6 裝備維修器材保障資源的合理配置

維修器材的合理配置在于能夠依據(jù)不同類型的保障對象、保障方式和保障需求，實現(xiàn)維修器材資源的合理分配和有效利用。因此，應(yīng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，依據(jù)任務(wù)目標(biāo)和任務(wù)類型，對維修器材進(jìn)行量化分析和效果模擬仿真，利用計算機(jī)計算和仿真出最優(yōu)的保障模型，采取模塊化的維修器材儲備方式進(jìn)行器材保障。海軍護(hù)航軍艦的模塊化器材儲備，有效保證了艦艇在遠(yuǎn)海條件下的維修器材供應(yīng)保障，為裝備故障修復(fù)提供了有力的物質(zhì)基礎(chǔ)支撐，提高了器材保障效率，實現(xiàn)了器材保障資源的合理配置。

3 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是實現(xiàn)艦船裝備維修器材精細(xì)化管理、提高器材保障效率的有效手段，它在艦船裝備維修器材保障領(lǐng)域的應(yīng)用，打通了器材保障的“最后一公里”。它不僅能實現(xiàn)器材管理信息的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)傳輸、信息的精確識別、出入庫的精準(zhǔn)感知、維護(hù)需求實時提示，還能實現(xiàn)器材資源快速保障和合理配置。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使器材保障活動與戰(zhàn)場活動融為一體，實現(xiàn)了保障行動與作戰(zhàn)行動的一體化，提高了器材保障的信息化程度和保障效率。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的裝備維修器材物聯(lián)網(wǎng)智能管理系統(tǒng)在裝備保障領(lǐng)域的廣泛運用，對于進(jìn)一步提高艦船裝備維修器材保障能力、打贏現(xiàn)代化局部戰(zhàn)爭將發(fā)揮至關(guān)重要的作用。