軍事物聯(lián)網(wǎng)解決方案研究

引言

伴隨著對(duì)物流流程、物流裝備的革新，世界各主要國(guó)家都紛紛通過(guò)物流信息化來(lái)應(yīng)對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)物流的挑戰(zhàn),對(duì)各種軍事物資的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全程管控，以期形成閉合快捷的物資供應(yīng)保障信息鏈，也就是構(gòu)建軍事物聯(lián)網(wǎng)。構(gòu)建軍事物聯(lián)網(wǎng)，首先是要建立暢通的通信網(wǎng)絡(luò)，保證物流信息與其他作戰(zhàn)通信暢通無(wú)阻，堅(jiān)固可靠；其次，是要實(shí)現(xiàn)物流作業(yè)電子化，利用計(jì)算機(jī)的超強(qiáng)計(jì)算能力，大大縮短人工信息處理所占用的巨大人力、物力；再次，通過(guò)視頻識(shí)別、條碼技術(shù)、GPS等自動(dòng)識(shí)別技術(shù)來(lái)消除人工跟蹤監(jiān)控所造成的效率瓶頸。綜合以上各種技術(shù)，發(fā)達(dá)國(guó)家的軍事物流已基本實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)可視化的目標(biāo)。

1現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)與物流信息化

1.1現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的物流特點(diǎn)

當(dāng)前，信息技術(shù)在軍事領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用，正推動(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)向信息化加速深化?，F(xiàn)代軍事物聯(lián)網(wǎng)是軍事物流與信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，與新時(shí)期軍事斗爭(zhēng)準(zhǔn)備緊密相關(guān)，是現(xiàn)代軍事和國(guó)防事業(yè)建設(shè)的重要組成部分。要適應(yīng)信息化戰(zhàn)爭(zhēng)要求,就必須全面提升信息化保障能力，從戰(zhàn)略高度重視并推進(jìn)軍事物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展。目前許多國(guó)家都在通過(guò)軍事物聯(lián)網(wǎng)來(lái)保障資源的系統(tǒng)化、合理化利用，為構(gòu)建現(xiàn)代化軍事物流體系而努力。信息化戰(zhàn)爭(zhēng)是諸軍兵種一體化作戰(zhàn)，戰(zhàn)場(chǎng)空間廣闊,作戰(zhàn)手段多樣，情況復(fù)雜多變，物資消耗巨大，保障范圍擴(kuò)大,因而需要有現(xiàn)代軍事物聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供強(qiáng)有力的支撐。

近期發(fā)生的數(shù)次戰(zhàn)爭(zhēng)中，都表現(xiàn)出戰(zhàn)斗節(jié)奏加快，部隊(duì)機(jī)動(dòng)范圍廣，需要物資裝備的數(shù)量、種類都在急劇膨脹。相應(yīng)的，為了減少后勤保障的巨大經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，各國(guó)軍隊(duì)的供應(yīng)理念都在發(fā)生巨大的變革，他們都在尋求從超額庫(kù)存保障轉(zhuǎn)變到按需供應(yīng)，從層次籌措供應(yīng)向承包商轉(zhuǎn)包托運(yùn)，從軍種獨(dú)立供應(yīng)到跨軍種、甚至聯(lián)軍間跨國(guó)別供應(yīng)的特點(diǎn)。

在新的戰(zhàn)爭(zhēng)形式下，部隊(duì)更加迫切地面臨著物流信息透明化、實(shí)時(shí)化的壓力，必須在第一時(shí)間洞悉整個(gè)供應(yīng)鏈上物資、裝備的分布情況，及時(shí)對(duì)現(xiàn)狀作出快速反應(yīng)和動(dòng)態(tài)調(diào)整。

1.2外軍全程物流信息系統(tǒng)

在1991年的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)向中東運(yùn)送了約4萬(wàn)個(gè)集裝箱，但由于標(biāo)識(shí)不清，其中2萬(wàn)多個(gè)集裝箱不得不重新打開(kāi)、登記、封裝并再次投入運(yùn)輸系統(tǒng)。戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后，還有8000多個(gè)打開(kāi)的集裝箱未能加以利用。如果具有強(qiáng)有力的物流規(guī)劃及跟蹤系統(tǒng)，將可能為美國(guó)國(guó)防部節(jié)省大約20億美元的支出。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)后，美軍為解決物資在請(qǐng)領(lǐng)、運(yùn)輸、分發(fā)等環(huán)節(jié)中存在的嚴(yán)重現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，給作戰(zhàn)部隊(duì)提供快速、準(zhǔn)確的后勤保障,提出了全資產(chǎn)可視性計(jì)劃，要實(shí)現(xiàn)后勤保障中資產(chǎn)的高度透明化。在此后的10年間,美軍全面進(jìn)行了這項(xiàng)計(jì)劃的開(kāi)發(fā)與部署。

在第二次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍依托綜合性的物流信息網(wǎng)絡(luò)、RFID、GPS技術(shù)，最優(yōu)規(guī)劃了分布在數(shù)個(gè)國(guó)家的物聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)鏈，實(shí)現(xiàn)對(duì)“人員流”、“裝備流”和“物資流”的全程跟蹤,并指揮和控制其接收、分發(fā)和調(diào)換，有效地克服了第一次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中常見(jiàn)的無(wú)謂開(kāi)箱、反復(fù)發(fā)貨、運(yùn)送地點(diǎn)錯(cuò)誤以及物資無(wú)人認(rèn)領(lǐng)的現(xiàn)象。美軍實(shí)現(xiàn)了由儲(chǔ)備式后勤到配送式后勤的轉(zhuǎn)變。與第一次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)相比，海運(yùn)量減少了87%，空運(yùn)量減少了88.6%，戰(zhàn)略支援裝備動(dòng)員量減少89%，戰(zhàn)役物資儲(chǔ)備量減少了75%。這種新的動(dòng)作模式，為美國(guó)國(guó)防部節(jié)省了幾十億美元的開(kāi)支。

2動(dòng)態(tài)軍事物聯(lián)網(wǎng)解決方案的總體結(jié)構(gòu)

動(dòng)態(tài)軍事物聯(lián)網(wǎng)解決方案集成了多種信息技術(shù)，致力于提升軍隊(duì)物流信息化水平，以通訊與信息技術(shù)為軍用物資儲(chǔ)備、戰(zhàn)場(chǎng)物資保障提供精確化、實(shí)時(shí)化、透明化的一種飛躍型新手段。圖1所示是一種動(dòng)態(tài)軍事物聯(lián)網(wǎng)總體解決方案圖。

圖1  動(dòng)態(tài)軍事物聯(lián)網(wǎng)解決方案

動(dòng)態(tài)軍事物聯(lián)網(wǎng)總體解決方案包括物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)終端、物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)、RFID網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、RFID/GPS現(xiàn)場(chǎng)傳感系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)終端等。

解決方案的總體思路是依托軍用有線、無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),建立集中的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)邏輯自動(dòng)化、信息流動(dòng)實(shí)時(shí)化。物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)通過(guò)電子數(shù)據(jù)交換等手段,連接分布在各地的既有倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，以將分布的倉(cāng)庫(kù)集成為一個(gè)巨大的、扁平的、跨建制的虛擬倉(cāng)庫(kù)。將傳統(tǒng)的逐級(jí)配送線路轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔惩ǖ谋馄轿锫?lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，并在強(qiáng)大的計(jì)算能力的支持下，使供應(yīng)人員能夠從宏觀到微觀，對(duì)物資流通進(jìn)行感知、控制和優(yōu)化。

解決方案依托計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力，幫助物聯(lián)網(wǎng)決策人員指定最優(yōu)物聯(lián)網(wǎng)決策。通過(guò)優(yōu)化算法引擎，以滿足多點(diǎn)需求，降低物資超額儲(chǔ)備，提高物聯(lián)網(wǎng)資源利用率，壓縮物聯(lián)網(wǎng)決策時(shí)間為目標(biāo)，可為規(guī)劃人員提供最佳并行運(yùn)輸、裝箱拆并、動(dòng)態(tài)調(diào)撥、分布存儲(chǔ)等方面的最佳方案。同時(shí)，本解決方案還可以通過(guò)可配置的工作流來(lái)實(shí)現(xiàn)軍隊(duì)物聯(lián)網(wǎng)制度與命令體系。

解決方案依據(jù)作戰(zhàn)部署動(dòng)態(tài)地構(gòu)建RFID傳感網(wǎng)絡(luò)，完成物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃的后續(xù)跟蹤。系統(tǒng)用RFID傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)感知抵達(dá)各地的車輛、物資和裝備，并瞬間反饋到物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)；釋放跟蹤物聯(lián)網(wǎng)所需要的人力，壓縮人工作業(yè)時(shí)間；在RFID傳感網(wǎng)絡(luò)的幫助下，后勤部門(mén)可以做到對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈的透明、實(shí)時(shí)、精確把握，并實(shí)施閉環(huán)跟蹤控制。通過(guò)給軍用物資貼上電子標(biāo)簽，并在沿途設(shè)置射頻信息讀取點(diǎn)，同時(shí)安裝RFID感知設(shè)備，與整個(gè)軍事物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)物資通過(guò)這些信息讀取點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)以固定的RFID信息讀取器從電子標(biāo)簽自動(dòng)取得數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)傳入在途物資管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)信息共享。各級(jí)指揮員可以實(shí)時(shí)地取得正確的保障信息，并追蹤、記錄及定位物資在整個(gè)供應(yīng)鏈中的移動(dòng)。

3方案的具體構(gòu)成

3.1業(yè)務(wù)呈現(xiàn)終端

供應(yīng)鏈各個(gè)指揮、調(diào)度、作業(yè)人員所執(zhí)行的物聯(lián)網(wǎng)作業(yè)的交互界面是各種基于Web頁(yè)面瀏覽器的業(yè)務(wù)呈現(xiàn)層。依據(jù)不同的身份及角色，物聯(lián)網(wǎng)作業(yè)人員通過(guò)各個(gè)業(yè)務(wù)終端提供的視圖執(zhí)行位于物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)的各種業(yè)務(wù)邏輯，其中包括場(chǎng)地規(guī)劃、載具規(guī)劃、運(yùn)輸線路規(guī)劃、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)以及其他命令。

場(chǎng)地規(guī)劃就是向物聯(lián)網(wǎng)人員呈現(xiàn)各個(gè)物資場(chǎng)地的容量與狀態(tài)，物資堆放種類與數(shù)量匯總，運(yùn)輸線路連接。規(guī)劃人員應(yīng)執(zhí)行多點(diǎn)物資同步調(diào)撥與分配，執(zhí)行機(jī)動(dòng)物資場(chǎng)地布設(shè)與變更。

載具規(guī)劃是向規(guī)劃人員呈現(xiàn)各種載具的狀態(tài)，包括位置、生命周期、質(zhì)量、任務(wù)占用、可調(diào)撥依據(jù)等。規(guī)劃人員應(yīng)執(zhí)行任務(wù)指派、調(diào)撥指令，觸發(fā)業(yè)務(wù)流。

運(yùn)輸線路規(guī)劃是向規(guī)劃人員呈現(xiàn)運(yùn)輸路徑拓?fù)浜吐窂綘顟B(tài)。規(guī)劃人員執(zhí)行最優(yōu)路徑選擇、多路徑并行同步控制。

現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)就是執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)工作流；主要指快速物資清點(diǎn)作業(yè)、物資定位、物資配送核對(duì)與放行手續(xù)、快速儲(chǔ)位優(yōu)化調(diào)整等。

另外還包括物資采購(gòu)、物資托運(yùn)、堆場(chǎng)管理、物資及物聯(lián)網(wǎng)資源搜索等。

3.2物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)

物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)用于接收并執(zhí)行物聯(lián)網(wǎng)管理指令，并向業(yè)務(wù)終端返回執(zhí)行結(jié)果。平臺(tái)由容器式集中網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器和運(yùn)行于其中的各種業(yè)務(wù)應(yīng)用組件組成。應(yīng)用組件主要包括各種規(guī)劃與跟蹤邏輯、優(yōu)化邏輯、決策支持等。

物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)可通過(guò)電子數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(EDI)等機(jī)制，從部隊(duì)各個(gè)既有倉(cāng)庫(kù)管理軟件取數(shù)、存數(shù)，并可與制造商、承運(yùn)商等外部機(jī)構(gòu)的供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)進(jìn)行通信。

物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)可將物資、載具的調(diào)度與跟蹤意圖傳達(dá)給底層的RFID傳感網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，接受RFID傳感網(wǎng)絡(luò)服務(wù)跟蹤的結(jié)果事件，根據(jù)正?；虍惓r(shí)間事件觸發(fā)對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)流,并將物資、載具、時(shí)間、地點(diǎn)狀態(tài)解釋為供物聯(lián)網(wǎng)人員解讀的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)狀態(tài)，使其順利產(chǎn)生物聯(lián)網(wǎng)執(zhí)行決策。

物聯(lián)網(wǎng)人員通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)的閉環(huán)規(guī)劃和跟蹤機(jī)制，及時(shí)識(shí)別各個(gè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、地域上的資源空置或資源緊缺情況，優(yōu)化供應(yīng)鏈資源，及時(shí)緩和和糾正物資錯(cuò)配、錯(cuò)送、延時(shí)到達(dá)等物聯(lián)網(wǎng)異常。通過(guò)實(shí)時(shí)通訊與精確計(jì)算來(lái)降低各個(gè)物資節(jié)點(diǎn)的超額儲(chǔ)備壓力，保障作訓(xùn)及作戰(zhàn)行動(dòng)順利進(jìn)行。

平臺(tái)中集成了數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)，利用業(yè)務(wù)組件和RFID網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)持續(xù)收集的海量數(shù)據(jù)，提取統(tǒng)計(jì)規(guī)律與趨勢(shì)預(yù)測(cè)，向決策人員提供宏觀的多維圖表，為優(yōu)化物資流動(dòng)與存儲(chǔ)、場(chǎng)地、載具、線路等資源的規(guī)劃提供依據(jù)?；鞠臅r(shí)的傳統(tǒng)人工統(tǒng)計(jì)加工對(duì)作訓(xùn)和作戰(zhàn)決策的延誤。

3.3RFID網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

RFID網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是將業(yè)務(wù)系統(tǒng)的物資、載具跟蹤意圖落實(shí)為分布在各地的RFID感知規(guī)則。根據(jù)物資、指揮各處RFID感應(yīng)機(jī)構(gòu)按照一定的時(shí)間、規(guī)律，捕捉和匯報(bào)感應(yīng)結(jié)果。RFID網(wǎng)絡(luò)服務(wù)按照一定的規(guī)律匯聚RFID事件，識(shí)別物聯(lián)網(wǎng)在地點(diǎn)和時(shí)間上的吻合與偏差，向物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)反饋正?；虍惓Ｊ录?。

3.4現(xiàn)場(chǎng)感知系統(tǒng)

RFID傳感網(wǎng)絡(luò)由分布在各地的現(xiàn)場(chǎng)感知系統(tǒng)組成?，F(xiàn)場(chǎng)感知系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)末梢，可以通過(guò)固定或者車載的方式，布放在物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵路口處，落實(shí)單一地點(diǎn)的物聯(lián)網(wǎng)跟蹤任務(wù)，感知到達(dá)附近的物資、載具的身份、到達(dá)時(shí)間和地點(diǎn)等。感知系統(tǒng)配備長(zhǎng)距離天線，可以在瞬間準(zhǔn)確識(shí)別數(shù)米范圍內(nèi)高速通過(guò)的數(shù)百件物品。

現(xiàn)場(chǎng)感知系統(tǒng)讀取RFID標(biāo)簽并向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)報(bào)告。感知系統(tǒng)適配各種廠商與型號(hào)的RFID感知終端、GPS終端、補(bǔ)充的條碼設(shè)備，使RFID網(wǎng)絡(luò)服務(wù)避免理解具體的底層報(bào)文。按照指定的規(guī)則對(duì)感應(yīng)結(jié)果進(jìn)行過(guò)濾，挑選加工成符合業(yè)務(wù)要求的RFID數(shù)據(jù)，并以XML協(xié)議進(jìn)行傳遞，減少原始RFID流量對(duì)網(wǎng)絡(luò)的沖擊。

分布在供應(yīng)鏈路徑上的現(xiàn)場(chǎng)感知系統(tǒng)可將物資從發(fā)出地點(diǎn)到抵達(dá)地點(diǎn)之間的信息盲區(qū)大大縮小，也使物聯(lián)網(wǎng)甚至作戰(zhàn)決策從事后修正轉(zhuǎn)變?yōu)樵谶^(guò)程中修正。

3.5移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)終端

移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)終端是包含RFID傳感器、網(wǎng)絡(luò)通訊接口的微型手持式計(jì)算機(jī)，供物聯(lián)網(wǎng)一線作業(yè)人員在開(kāi)闊或機(jī)動(dòng)場(chǎng)地實(shí)施流動(dòng)作業(yè)，包括貨物交接清點(diǎn)、查找、配送核對(duì)等。移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)終端同時(shí)具備業(yè)務(wù)終端及RFID現(xiàn)場(chǎng)感知功能，可在瞬間識(shí)別作業(yè)人面前1m范圍的數(shù)十件物品，并進(jìn)行自動(dòng)任務(wù)單據(jù)核對(duì)。終端在通用嵌入式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上配備標(biāo)準(zhǔn)RFID程序接口，主要以Web應(yīng)用界面來(lái)執(zhí)行位于業(yè)務(wù)平臺(tái)的業(yè)務(wù)邏輯和人機(jī)交互。移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)終端一般通過(guò)WLAN等無(wú)線接口實(shí)現(xiàn)在線作業(yè)，因此，即使在無(wú)網(wǎng)絡(luò)條件時(shí)，也可通過(guò)文件方式與整體系統(tǒng)互通，從而實(shí)現(xiàn)離線業(yè)務(wù)邏輯。

3.6計(jì)算與通訊設(shè)施

計(jì)算與通訊基礎(chǔ)設(shè)施包括高性能、低成本的服務(wù)器,WLAN、CDMA或其他無(wú)線、有線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接入手段，手持終端、網(wǎng)絡(luò)信息安全設(shè)備等。

4結(jié)語(yǔ)

動(dòng)態(tài)軍事物聯(lián)網(wǎng)解決方案可幫助軍事物流體系迎接現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)的挑戰(zhàn)。本文的解決方案主要依托計(jì)算技術(shù)、通訊技術(shù)、傳感技術(shù)，可使軍事物流全面實(shí)現(xiàn)信息化、實(shí)時(shí)化、精確化,提升后勤指揮員及作業(yè)人員的作業(yè)效能，保證后勤系統(tǒng)以最小的耗費(fèi)、最短的時(shí)間、最小的誤差將物資投放到正確的目的地。

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