20世紀90年代以來，以信息技術為主導的高新技術的迅速發展，引發了世界軍事作戰方式的信息化變革，同時也推動了傳統裝備保障向著數字化、分布式、精確性保障的轉變。尤其在海域爭議日益嚴峻的形勢下，作為空海一體戰重要的作戰武器，艦炮裝備日趨智能化、復雜化，其保障問題的關鍵性和嚴重性也同步增長。傳統的艦炮裝備保障主要有依賴人工服務、保障站點地域分散、保障設備自動化程度較低等特點，將導致保障信息處理緩慢、資源調配與保障嚴重延遲、作戰保障需求無法得到及時滿足等問題.這些均逐漸發展成為制約艦炮裝備正常發揮其作戰性能的瓶頸。因此，如何利用現代化信息技術實現艦炮裝備的實時、高效保障是目前迫切需要解決的課題。當前，在裝備保障模式轉變的探索過程中，物聯網的先進理念和技術在國內外的裝備后勤保障領域得到了迅速的發展與運用.如基于物聯網技術建立了武器裝備信息化管理系統、配送式后勤保障系統、保障資源的實時智能調配系統等平臺。而云計算技術使用相對集中的計算資源為各種分布式應用提供服務.可以極大地提高物聯網中計算資源的利用率，降低資源獲取與調度的成本，也被廣泛應用于商業、醫學、軍事等領域中。這兩種技術的推出及其應用成果為提高信息化中艦炮裝備的綜合保障能力提供了新的思路——將兩者結合應用于艦炮裝備保障中，從而實現基于物聯網的艦炮裝備“云保障”。
1、相關理論
1.1 物聯網及其關鍵技術
物聯網概念自1999年提出以來.受到了廣泛關注，被譽為世界信息產業的第3次浪潮。物聯網是通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來.進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
物聯網的主要支撐技術包括RFID技術、傳感器網絡技術、智能技術及納米技術等。這些支撐技術可實現對物體的自動識別，對網絡覆蓋區域中信息的實時感知、采集、傳送和操控，物一物、人一物之間的互聯互通。依據物聯網的概念，物聯網的基本架構可分為感知層、傳輸層、支撐層和應用層4個部分。如圖1所示。感知層主要包括傳感器等數據采集設備，負責信息獲取及狀態辨識；傳輸層主要包括基于ZigBee協議的無線傳感器網絡，對感知層的信息進行接入和傳輸；支撐層主要包括智能處理、海量存儲及管理系統和數據庫等支撐平臺，將海量信息資源整合為一個大型的互聯互通的智能網絡；應用層主要包括各種服務器人機交互程序，按需構建應用管理平臺和運行平臺，并集成服務內容。
1.2云計算及其基本架構
云計算是并行計算、網格計算和效用計算等分布式計算技術發展和融合的產物，是目前主要的計算資源提供方式之一。不僅包括了互聯網上以服務形式傳遞給用戶的應用，也包括了在數據中心中提供這些服務的硬件和軟件。而包含這些軟、硬件的數據中心則被稱為云。
相對于網格和數據中心這兩種傳統的計算資源提供方法，云計算融人了虛擬化技術，可實現硬件資源的虛擬化管理、高度及應用；在云計算平臺中.所有數據及軟件均直接存儲在服務器端(云端)，用戶可以按需求或喜好靈活定制服務及資源，性價比極高，而且能夠提供數據備份和自動故障恢復功能，可實現動態可擴展性及數據的高可靠性和安全性。云計算是物聯網中支撐層中非常關鍵的支撐平臺，其基本架構主要包括基礎設施層、平臺層及應用層，如圖2所示。
這三層模型對應的云計算集合中的子服務分別為基礎架構即服務(IaaS)、平臺即服務(PaaS)和軟件即服務(SaaS)。其中，(SaaS以服務的形式提供虛擬基礎資源；PaaS提供應用服務引擎；SaaS即指用戶通過網絡按需租用軟件。
2、艦炮裝備保障任務分析
艦炮裝備保障的重點是艦炮研制和使用時如何處理與保障有關問題，其目的是在獲得艦炮裝備與其匹配的保障資源的同時建立保障系統，及時形成作戰能力。艦炮裝備保障的研究對象主要是艦炮裝備在平時和戰時所需保障人力和物力及其所構成的保障系統，基本保障任務如圖3所示。
由圖3可知，艦炮裝備的基本保障任務可歸納為5點。
(1)根據裝備發展更新計劃和安排，完成艦炮武器系統交接、退役處理中運輸、質量檢測、評估等技術保障任務。
(2)在有關部門組織下，為部隊裝備使用人員提供技術指導并進行培訓，保證部隊按照艦炮武器系統的特性、編配用途、使用要求和封存動用規定，正確使用艦炮武器系統。
(3)完成艦炮武器系統的技術檢查維護任務，主要工作為技術狀況檢查和維護修理。
(4)保證艦炮武器系統及時得到所需的保障資源，做好物資的計劃、采購、請領、供應等工作，既保證艦炮武器系統得到所需的物資保障，又不積壓浪費。
(5)其他有關保障任務。為了實現保障的目標，完成保障任務，保障管理人員或管理部門應對保障的管理對象進行決策、計劃、組織、指揮、協調、控制和實施等。
3、基于物聯網的艦炮裝備“云保障”架構
建立基于物聯網的艦炮裝備“云保障”架構的目的是在物聯網的基礎上建立武器裝備局域網，利用現有物聯網與云計算的先進理論與技術，積極提升艦炮裝備的各個保障單元、要素的互聯互通能力、信息共享能力及資源合理調配能力.在艦炮裝備、人員、資源和信息之間進行相互感應和智能化無縫連接。
依據艦炮的保障任務分析，參照物聯網和云計算的基本架構，建立如圖4所示的基于物聯網的艦炮裝備“云保障”架構。主要考慮艦炮裝備的如圖3中所示的5方面保障任務。在建立艦炮裝備“云保障”架構時，將這5個保障任務對應的數據中心視為5個私有云，即技術保障云、人員培訓云、檢查維護云、保障資源云和保障管理云。在建立武器裝備的物聯網后，對艦炮進行保障時首先對保障任務中的目標對象以射頻標簽進行標識(人員可通過記錄相關信息的磁卡或身份識別卡進行標識)，然后采用RFID技術通過射頻信號自動識別并獲取相關信息，再通過無線傳感器網絡，對艦炮各保障任務中獲取的大量或海量信息進行實時采集并傳送至相應的保障任務子云中進行處理。同時，通過艦炮裝備物聯網網絡層中的廣域網絡通信系統，可以實現保障任務私有云之間及其與總數據中心(公有云)端的互聯互通，實現云端之間的數據快速、可靠、安全地傳送，使艦炮保障中艦炮裝備的實體之間、人員之間及實體和人員之間能夠相互進行遠距離、大范圍的通信。通過各云端的處理.負責艦炮裝備各保障任務的子服務器端(如保障資源管理中心、人員培訓管理中心等)及用戶(基層人員或指揮員等)可以隨時、隨地按需查看和管理艦炮裝備任意位置、任意時間的任意狀態，實現高效的資源調度和基礎設施資源的充分利用。
4、基于物聯網的艦炮裝備
4.1 艦炮裝備保障過程的實時監控
艦炮裝備保障過程的主要工作是在現有保障環境下，滿足對艦炮裝備故障修復和預防性維修過程中所產生的如備件維修、維修設備和服務等方面的各種要求。艦炮保障過程的基本流程如圖5所示。
由圖5艦炮保障過程的基本工作邏輯可知，艦炮保障過程中主要涉及維修請求排隊、檢索維修級別和站點、維修資源請求等待、維修資源調用及記錄管理幾個問題。通過建立基于物聯網的艦炮裝備“云保障”模式，一方面通過物聯網的信息互聯互通、云計算的動態資源調度f}}等功能，可以縮短維修請求、維修級別和站點檢索、維修資源請求排隊等待的時間，實現艦炮裝備在平時維護及戰場搶修中更加及時、靈敏的調度;另一方面通過對所有維修資源中的物資嵌人射頻標簽，可對艦炮保障資源從物資請領、運輸到接收、儲存和發放的全程跟蹤管理，并能通過各種狀態檢測、可視化及同步互通等技術實現對保障過程的實時監控;此外，物聯網中為艦炮裝備安裝的各種傳感器、自動檢測系統等信息化設備，可實現艦炮保障裝備故障自動報警、智能診斷、遠程維修等，保證艦炮裝備平時和戰時保障的低故障率及維修保障的便捷性。
4.2艦炮裝備保障資源的動態管理
對艦炮裝備保障資源實施動態管理的目的是使艦炮裝備在各保障任務中實現“適時、適地、適量”的動態自適應資源保障。在基于物聯網平臺的艦炮裝備保障中，基層人員、軍代表和戰斗指揮部等用戶對各保障對象的狀態變化、資源需求變化和資源流通變化等動態信息，及保障資源的數、質、時、空等靜態參數可得到及時的互通、管理與控制，加之利用云計算平臺的中心數據處理等優勢，可極大地提高修訂保障資源計劃、協調保障行動的高效性、準確性與安全性。同時，運用物聯網中的定位系統和傳感器網絡可以對使用與維修保障人員逐一定位，及時獲取每個人員的保障需求，并實時、有效地解決資源運輸過程中運輸載體的調度和行進路線選擇等諸多問題，有利于提高艦炮保障資源的調配和補給速度，從而實現從起點直達戰斗部隊的“一站式”供給及高效聚能的精確化保障。
5、結論
在物聯網中利用云計算對大規模基礎設施的合理調配和高效利用的模式，不僅可為工商業帶來新的贏利點，還能為艦炮等武器裝備的保障提高閑置資源的利用率，降低成本，并延長基礎設施更新換代的周期。因此，研究基于物聯網的艦炮裝備“云保障”可有效提高艦炮裝備保障中各個保障單元、要素的互聯互通能力和信息共享能力，提升保障過程中數據處理和資源調度的效率，為實現武器裝備保障過程可視化、保障手段智能化、保障方式精確化、保障人員與資源互通化提供有效途徑。
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本文標題：基于物聯網的艦炮裝備云保障模式
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