军事物联网解决方案研究

摘要：为了适应信息化战争的要求，全面提升信息化战争的保障能力，从战略的高度重视并推进军事物联网事业的发展，许多国家都在通过军事物联网来实现保障资源的系统化、合理化利用，为构建现代化军事物流体系而努力。文章介绍了构建军事物联网的必要性，给出了军事物联网的构建方案，并对关键模块和业务流程进行了说明。
关键词：RFID；军事物联网；终端；电子标签

0 引言
    伴随着对物流流程、物流装备的革新，世界各主要国家都纷纷通过物流信息化来应对现代战争对物流的挑战，对各种军事物资的各个环节进行全程管控，以期形成闭合快捷的物资供应保障信息链，也就是构建军事物联网。构建军事物联网，首先是要建立畅通的通信网络，保证物流信息与其他作战通信畅通无阻，坚固可靠；其次，是要实现物流作业电子化，利用计算机的超强计算能力，大大缩短人工信息处理所占用的巨大人力、物力；再次，通过视频识别、条码技术、GPS等自动识别技术来消除人工跟踪监控所造成的效率瓶颈。综合以上各种技术，发达国家的军事物流已基本实现了实时可视化的目标。

1 现代战争与物流信息化
1．1 现代战争的物流特点
    当前，信息技术在军事领域已经广泛应用，正推动战争形态向信息化加速深化。现代军事物联网是军事物流与信息技术相结合的产物，与新时期军事斗争准备紧密相关，是现代军事和国防事业建设的重要组成部分。要适应信息化战争要求，就必须全面提升信息化保障能力，从战略高度重视并推进军事物联网事业的发展。目前许多国家都在通过军事物联网来保障资源的系统化、合理化利用，为构建现代化军事物流体系而努力。信息化战争是诸军兵种一体化作战，战场空间广阔，作战手段多样，情况复杂多变，物资消耗巨大，保障范围扩大，因而需要有现代军事物联网来提供强有力的支撑。
    近期发生的数次战争中，都表现出战斗节奏加快，部队机动范围广，需要物资装备的数量、种类都在急剧膨胀。相应的，为了减少后勤保障的巨大经济负担，各国军队的供应理念都在发生巨大的变革，他们都在寻求从超额库存保障转变到按需供应，从层次筹措供应向承包商转包托运，从军种独立供应到跨军种、甚至联军间跨国别供应的特点。
    在新的战争形式下，部队更加迫切地面临着物流信息透明化、实时化的压力，必须在第一时间洞悉整个供应链上物资、装备的分布情况，及时对现状作出快速反应和动态调整。
1．2 外军全程物流信息系统
    在1991年的海湾战争中，美国向中东运送了约4万个集装箱，但由于标识不清，其中2万多个集装箱不得不重新打开、登记、封装并再次投入运输系统。战争结束后，还有8 000多个打开的集装箱未能加以利用。如果具有强有力的物流规划及跟踪系统，将可能为美国国防部节省大约20亿美元的支出。海湾战争后，美军为解决物资在请领、运输、分发等环节中存在的严重现实问题，给作战部队提供快速、准确的后勤保障，提出了全资产可视性计划，要实现后勤保障中资产的高度透明化。在此后的10年间，美军全面进行了这项计划的开发与部署。
    在第二次海湾战争中，美军依托综合性的物流信息网络、RFID、GPS技术，最优规划了分布在数个国家的物联网供应链，实现对“人员流”、“装备流”和“物资流”的全程跟踪，并指挥和控制其接收、分发和调换，有效地克服了第一次海湾战争中常见的无谓开箱、反复发货、运送地点错误以及物资无人认领的现象。美军实现了由储备式后勤到配送式后勤的转变。与第一次海湾战争相比，海运量减少了87％，空运量减少了88．6％，战略支援装备动员量减少89％，战役物资储备量减少了75％。这种新的动作模式，为美国国防部节省了几十亿美元的开支。

2 动态军事物联网解决方案的总体结构
    动态军事物联网解决方案集成了多种信息技术，致力于提升军队物流信息化水平，以通讯与信息技术为军用物资储备、战场物资保障提供精确化、实时化、透明化的一种飞跃型新手段。图1所示是一种动态军事物联网总体解决方案图。

    动态军事物联网总体解决方案包括物联网业务终端、物联网业务平台、RFID网络服务、RFID／GPS现场传感系统、现场终端等。
    解决方案的总体思路是依托军用有线、无线数据网络，建立集中的物联网业务平台，实现物联网业务逻辑自动化、信息流动实时化。物联网业务平台通过电子数据交换等手段，连接分布在各地的既有仓库管理系统，以将分布的仓库集成为一个巨大的、扁平的、跨建制的虚拟仓库。将传统的逐级配送线路转变为信息畅通的扁平物联网网络，并在强大的计算能力的支持下，使供应人员能够从宏观到微观，对物资流通进行感知、控制和优化。
    解决方案依托计算机的运算能力，帮助物联网决策人员指定最优物联网决策。通过优化算法引擎，以满足多点需求，降低物资超额储备，提高物联网资源利用率，压缩物联网决策时间为目标，可为规划人员提供最佳并行运输、装箱拆并、动态调拨、分布存储等方面的最佳方案。同时，本解决方案还可以通过可配置的工作流来实现军队物联网制度与命令体系。
    解决方案依据作战部署动态地构建RFID传感网络，完成物联网规划的后续跟踪。系统用RFID传感网络实时感知抵达各地的车辆、物资和装备，并瞬间反馈到物联网业务系统；释放跟踪物联网所需要的人力，压缩人工作业时间；在RFID传感网络的帮助下，后勤部门可以做到对整个供应链的透明、实时、精确把握，并实施闭环跟踪控制。通过给军用物资贴上电子标签，并在沿途设置射频信息读取点，同时安装RFID
感知设备，与整个军事物联网信息平台联网。当物资通过这些信息读取点时，系统就会以固定的RFID信息读取器从电子标签自动取得数据，实时传人在途物资管理系统的数据库，实现信息共享。各级指挥员可以实时地取得正确的保障信息，并追踪、记录及定位物资在整个供应链中的移动。

3 方案的具体构成
3．1 业务呈现终端
    供应链各个指挥、调度、作业人员所执行的物联网作业的交互界面是各种基于Web页面浏览器的业务呈现层。依据不同的身份及角色，物联网作业人员通过各个业务终端提供的视图执行位于物联网业务平台的各种业务逻辑，其中包括场地规划、载具规划、运输线路规划、现场作业以及其他命令。
    场地规划就是向物联网人员呈现各个物资场地的容量与状态，物资堆放种类与数量汇总，运输线路连接。规划人员应执行多点物资同步调拨与分配，执行机动物资场地布设与变更。
    载具规划是向规划人员呈现各种载具的状态，包括位置、生命周期、质量、任务占用、可调拨依据等。规划人员应执行任务指派、调拨指令，触发业务流。
    运输线路规划是向规划人员呈现运输路径拓扑和路径状态。规划人员执行最优路径选择、多路径并行同步控制。
    现场作业就是执行现场作业工作流；主要指快速物资清点作业、物资定位、物资配送核对与放行手续、快速储位优化调整等。
    另外还包括物资采购、物资托运、堆场管理、物资及物联网资源搜索等。
3．2 物联网业务平台
    物联网业务平台用于接收并执行物联网管理指令，并向业务终端返回执行结果。平台由容器式集中网络应用服务器和运行于其中的各种业务应用组件组成。应用组件主要包括各种规划与跟踪逻辑、优化逻辑、决策支持等。
    物联网业务平台可通过电子数据转换(EDI)等机制，从部队各个既有仓库管理软件取数、存数，并可与制造商、承运商等外部机构的供应链管理系统进行通信。
    物联网业务平台可将物资、载具的调度与跟踪意图传达给底层的RFID传感网络服务，接受RFID传感网络服务跟踪的结果事件，根据正常或异常时间事件触发对应的业务流，并将物资、载具、时间、地点状态解释为供物联网人员解读的物联网业务状态，使其顺利产生物联网执行决策。
    物联网人员通过物联网业务平台的闭环规划和跟踪机制，及时识别各个物联网节点、地域上的资源空置或资源紧缺情况，优化供应链资源，及时缓和和纠正物资错配、错送、延时到达等物联网异常。通过实时通讯与精确计算来降低各个物资节点的超额储备压力，保障作训及作战行动顺利进行。
    平台中集成了数据仓库与数据挖掘系统，利用业务组件和RFID网络自动持续收集的海量数据，提取统计规律与趋势预测，向决策人员提供宏观的多维图表，为优化物资流动与存储、场地、载具、线路等资源的规划提供依据。基本消除耗时的传统人工统计加工对作训和作战决策的延误。
3．3 RFID网络服务
    RFID网络服务是将业务系统的物资、载具跟踪意图落实为分布在各地的RFID感知规则。根据物资、指挥各处RFID感应机构按照一定的时间、规律，捕捉和汇报感应结果。RFID网络服务按照一定的规律汇聚RFID事件，识别物联网在地点和时间上的吻合与偏差，向物联网业务平台反馈正常或异常事件。
3．4 现场感知系统
    RFID传感网络由分布在各地的现场感知系统组成。现场感知系统是物联网感应网络的神经末梢，可以通过固定或者车载的方式，布放在物联网节点和关键路口处，落实单一地点的物联网跟踪任务，感知到达附近的物资、载具的身份、到达时间和地点等。感知系统配备长距离天线，可以在瞬间准确识别数米范围内高速通过的数百件物品。
    现场感知系统读取RFID标签并向网络服务报告。感知系统适配各种厂商与型号的RFID感知终端、GPS终端、补充的条码设备，使RFID网络服务避免理解具体的底层报文。按照指定的规则对感应结果进行过滤，挑选加工成符合业务要求的RFID数据，并以XML协议进行传递，减少原始RFID流量对网络的冲击。
    分布在供应链路径上的现场感知系统可将物资从发出地点到抵达地点之间的信息盲区大大缩小，也使物联网甚至作战决策从事后修正转变为在过程中修正。
3．5 移动现场终端
    移动现场终端是包含RFID传感器、网络通讯接口的微型手持式计算机，供物联网一线作业人员在开阔或机动场地实施流动作业，包括货物交接清点、查找、配送核对等。移动现场终端同时具备业务终端及RFID现场感知功能，可在瞬间识别作业人面前1 m范围的数十件物品，并进行自动任务单据核对。终端在通用嵌入式操作系统的基础上配备标准RFID程序接口，主要以Web应用界面来执行位于业务平台的业务逻辑和人机交互。移动现场终端一般通过WLAN等无线接口实现在线作业，因此，即使在无网络条件时，也可通过文件方式与整体系统互通，从而实现离线业务逻辑。
3．6 计算与通讯设施
    计算与通讯基础设施包括高性能、低成本的服务器，WLAN、CDMA或其他无线、有线数据网络接入手段，手持终端、网络信息安全设备等。

4 结语
    动态军事物联网解决方案可帮助军事物流体系迎接现代化战争的挑战。本文的解决方案主要依托计算技术、通讯技术、传感技术，可使军事物流全面实现信息化、实时化、精确化，提升后勤指挥员及作业人员的作业效能，保证后勤系统以最小的耗费、最短的时间、最小的误差将物资投放到正确的目的地。