2017-12-18 16:29:00
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摘要：針對目前我國軍隊營區信息化建設中普遍存在的網絡資源利用率不高、系統應用智能化程度較低、數據集中統合力度不夠、信息安全防護手段單一等問題，以平戰一體化綜合保障需求為牽引，以訓練、管理、保障、政工、信息基礎設施為重點建設對象，通過對SOA架構等相關技術的研究，提出設計基于SOA架構的智慧軍營管理系統，實現軍營日常管理可視化、信息資源網絡化、綜合保障精細化、平戰轉換高效化，滿足信息化條件下“一體化聯合作戰”和多樣化軍事綜合保障的智慧應用。
一、引言
近年來，信息技術手段在基層部隊廣泛運用，有力地推動部隊管理向精細化、技術化、科學化方向發展。但是，軍營信息化全局工作缺少全局規劃、信息化系統與軍營實際業務融合度低、軍隊不同部門間系統數據缺乏共享、大安全體系尚未完全建立，影響和制約了部隊的建設發展。因而迫切需要適應軍營建設創新發展的新形勢，調整建設思路，進一步拓展軍營保障功能，建設智慧軍營，滿足軍隊建設發展的現實需要。
為解決上述問題，本文研究設計了智慧軍營管理系統。系統圍繞部隊信息化建設“平時用出效益，戰時為戰服務”的總求，目標在于有效消除部隊各單元之間的空間距離障礙，實現營區服務的統一集中管理，實現營區安全防范工作的信息化、高效化和節能化，實現后裝保障體系以及被保障單元之間連成一體化的保障網絡，提高規范化管理水平，不斷增強綜合保障能力，確保人員及器材裝備處于良好的執勤戰備狀態，最終形成功能一體的綜合信息管理平臺，突出中心，實現一個系統覆蓋全業務、全功能的目標。
二、系統設計
2.1系統總體設計原則。面向服務的體系結構 (ServiceOriented?Architecture,?SOA) 是目前常用的基于 WEB 服務的核
心架構，具有低耦合、高復用的特性。利用它可以解決分布式系統結構下服務需求者與提供者間的松散耦合關系。SOA 架構基于服務請求、服務提供和服務注冊中心三者交互來實現[1] 。利用 XML 的標準化消息傳遞機制，實現網絡訪問接口，基本機制如下：通過 WS-DL(Web?ServiceDefinition?Language) 定義服務提供者的服務內容[2]并在注冊中心發布，服務請求者使用 AJAX 技術通過 UDDI(UniversalDescription?Discovery?and?Integration) 協議從服務中心查詢匹配服務，應用 Web 服務或者利用 SOAP(Simple?Object?AccessProtocol) 消息進行交互并按需綁定。基于 SOA 的智慧軍營管理系統，通過軍隊核心網絡總線將不同的監管信息單元交互銜接，充分運用 SOA 松散耦合性的優良開放性，實現各監管協作部門間異構數據的集成。
設計原則如下：
2.1.1 及時準確。使用統一數據庫引擎，對文檔資料，關系數據庫等業務數據進行統一管理，建立優化的索引機制，確保用戶數據查詢及時，統計結果精準。
2.1.2 規范標準。使用標準的軟件、硬件接口，規范的體系結構，使得系統滿足用戶單位自身使用需求外，系統具有普遍適用性。方便系統的擴展和融合。
2.1.3 先進成熟。采用當前成熟且先進的技術，保持系統硬件、軟件、技術方法和數據管理的先進性，保證系統建成后在技術上不落后。同時具有較強的可移植性、可重用性，在將來能迅速采用最新技術，以長期保持系統的先進性。
2.1.4 安全可靠。選擇成熟、領先的技術框架構建系統，對用戶進行分級、分權管理，用戶只能查看和管理有權限的數據。對用戶身份進行數字簽名認證，確保用戶身份的真實性，訪問數據合法性。使用成熟和主流的框架，系統應能夠支持較大的用戶并發，滿足用戶同時進行數據的查詢、瀏覽操作，并且相對占用較少的硬件資源。
2.1.5 開放擴展。系統采用標準的數據交互接口，全面支持 JSON、XML、SOAP、Web?Service、LDAP、UDDI 等當前受到普遍支持的開放標準，保證系統能夠與其它平臺的應用系統、數據庫等相互交換數據并進行應用級的互操作性和互連性。使用多層瀏覽器 / 服務器體系結構，在滿足用戶當前的業務需求前提下，能保證在系統的體系結構不需做較大改變的前提下，實現日后業務功能的二次開放和平滑升級。
2.1.6 簡單易用。系統采用門戶設計理念，將展示和業務分開，根據用戶實際業務需求和使用系統，設計對應的客戶化界面，保證系統易于使用和推廣，并具有實際可操作性，使用戶能夠快速地掌握系統的使用。除特殊的、必須的應用外，用戶終端全部采用瀏覽器方式。
2.2?系統總體架構設計。在智慧軍營建設需求分析基礎上，按照“數字化、智能化、網絡化、互動化、協同化、融合化”要求，總體規劃智慧軍營管理系統體系框架、功能組成，分層設計系統的技術體系結構，梳理歸納了信息交換內容和交互方式，確定了系統研制須遵循的標準規范和可靠性設計指標。通過對軍營內人與物及其行為的全面感知和互聯互通，大幅優化并提升部隊各項工作運行的效率和效益，實現工作更加便捷、環境更加友好、資源更加節約的可持續發展的軍營，為部隊全面建設和戰斗力生長提供總體設計架構和詳細設計指導。參考 SOA、物聯網和云計算技術架構，系統從邏輯上劃分為物理層、數據層、服務層、應用層、界面層，如下圖如圖 1 所示。
物理層。整個平臺中涉及到的相關設備包括承載設備和感知設備。承載設備即是指在系統運行中所涉及到的一些硬件設備，如計算機網絡、通信鏈路、終端設備（如計算機、筆記本、觸摸屏、大屏電視等）、加密設備、安全設備（如防火墻）、
數據存儲設備。感知設備是在正常業務中所涉及到的一些與系統有感知交互的設備，如射頻、門禁、指紋、身份識別、攝像頭、紅外傳感設備、視頻監控設備等。數據層。數據層是整個平臺的數據中心，包括平臺中使用的關系數據庫、文檔資料等非關系數據庫和外部應用提供的數據源。服務層。服務層包括了系統中所需要的所有基本的以及公共的組件。
JAVA 動態模型框架（OSGi）：OSGi 整個信息系統一個基礎實現框架，整合平臺中的各大管理模塊，該基礎框架是一套基于 OSGi（開放服務網關協議，開放 JAVA 動態模型系統）體系結構的開發框架。平臺內所有開發的模塊都將以動態模型化管理。OSGi 提供了一個面向服務組件的編程模型，基于 OSGi 編程，具有模塊化、標準化、面向服務、動態性、易復用、易擴展、易部署等諸多優點。智能表單引擎：當前系統中大部分業務數據都是表單形式展現，以及錄入一些靜態數據到數據庫中，智能表單引擎是實現這些純表單業務的一個設計器，通過這種引擎產生的業務數據，提高表單的可維護性、可擴展性以及靈活性。工作流引擎（BPM）：通過工作流引擎（BPM）使用工作流后可以實現對整個業務流程的監控管理，將業務模塊的不同功能單元通過這些模塊之間定義良好的接口和契約聯系起來。
搜索引擎：作為一個基礎系統，能夠體現其強大的的一大特點就是搜索功能，通過提供搜索引擎技術，將系統中的各個業務模塊關鍵字及關鍵數據進行收集、分類、比對，組成強大的搜索庫，用戶可以在業務模塊中通過關鍵字搜索出自己想要的業務數據來。
報表引擎：簡單的報表可以輕易的通過一些方法實現，但想要處理復雜的業務報表，則需要一套報表引擎。它可以分離報表實際業務數據和展現形式，只需提供給報表引擎源數據，后續數據展現工作則由報表引擎來完成。應用層。根據需求，平臺中接入以下：物資信息管理、物資出入庫管理、庫房盤點、視頻監控、統計報表等應用功能；界面層。界面層用來實現整個系統的操作界面和顯示層。
另外，某些客戶端程序（觸摸屏、大屏電視）也可實現業務邏輯，可分為基于 Web 的和基于非 Web 的客戶端兩種情況。
基于 Web 的情況下，主要作為企業 Web 服務器的瀏覽器。非基于 Web 的客戶端層則是獨立的應用程序，可以完成客戶機無法完成的任務。安全保障。安全保障是部隊系統部署的基礎環節也是重要環節，智慧軍營管理系統將通過以下幾個方面來保證系統的運行安全：軟件數據安全保障和硬件安全體系保障。所謂軟件數據安全保障，就是通過軟件控制方式對平臺訪問對象及數據進行保障，其包括以下幾方式：身份認證：通過用戶身份認證（包括用戶賬號、CA證書、UKey）的方式來訪問系統。身份認證是證明一個訪問主體的身份的過程。訪問控制：是在用戶身份得到認證后，根據安全策略對用戶進行限制機制和手段。它決定了用戶在系統內能做什么。它在用戶訪問系統的整個過程中都發揮著作用，為安全分析提供了有利的證據支持。
數據加密（3DES）：為提高內部數據的安全性，實現內部辦公文檔內容流轉安全可控，實現文檔脫離平臺后能有效防止文件的擴散和外泄，即對于內部文檔使用范圍、用戶權限、用戶操作、文檔流轉進行控制管理，以防止文檔內部核心信息非法授權閱覽、拷貝、篡改。達到既防止文檔外泄和擴散，又支持內部知識積累和文件共享的目的。
硬件安全體系保障通過以下方式硬件設備進行防護：防火墻、入侵檢測、網絡防病毒、CA 認證中心、漏洞掃描等。
2.3?系統功能組成結構。系統功能可劃分為感知控制、支撐平臺、固定典型應用和機動典型應用 4 個部分，如圖 2所示。
1. 感知控制功能。感知控制層功能結構圖 3 所示，按照信息處理流程，可分為數據采集、設備控制、接入匯聚、接入配置和數據預處理 5 大功能，以及支持感知設備運行的接入配置功能。其中，數據采集通過集成各種傳感設備，采集RFID射頻、指紋識別、周邊防護、視音頻、紅外、身份證識別、二維碼、油料監控、北斗定位、水量統計、用電監控、蓄電池監控、溫濕度監控、煙霧探測、營門開關、光照度等感知數據；設備控制可實現空調、風機、發電機、門禁道閘開關、營區照明、警報和廣播等設備的遠程控制；接入匯聚為各類數字、模擬感知設備提供了串口、USB、CAN 總線、以太網、藍牙、ZigBee、WIFI、紅外等接入和匯聚方式；數據預處理則進一步可區分為末端感知信息采集、數據分析處理、業務邏輯判斷、信息的分發和設備控制指令發送等 5 項子功能；接入配置提供設備地址、接口方式、通信協議和傳輸模式等4 類配置參數設置功能。
2. 支撐平臺功能。支撐平臺功能結構圖 4 所示，主要由開發類、開發服務、感知分發服務、監控服務、整合服務、存儲服務、云服務引擎、組件服務、運行服務和數據處理服務等 10 類服務組成。
3. 應用功能。應用功能組織如圖 5 所示，業務應用處理分系統由戰備工作、軍事訓練、部隊管理、政治工作、后裝保障和日常辦公 6 類功能組成，滿足部隊日常業務應用需要。（1）戰備工作。用于首長機關和分隊領導、文書等相關用戶，提供戰備常識、戰備值班、戰備信號發放、戰備行動監控等應用功能；（2）軍事訓練。用于首長機關、訓練中心、訓練教室和分隊領導、文書等部位，提供訓練計劃擬制報批、訓練登記統計、訓練落實查詢、訓練設施管理等管理功能，以及訓練大綱、教材、教案、課件等資源服務，并具有組織模擬訓練、網絡訓練、網上考核等應用功能；（3）部隊管理。提供政策法規、請銷假人員管理、車輛派遣管理、重點目標監控、士官考評等應用功能；（4）政治工作。用于部隊首長和政治機關、分隊政工領導和各類課堂、教室等部位，提供思想調查、遠程教育、“三戰”建設、政工研究、資源查詢等應用功能（5）后裝保障。區分后勤和裝備保障兩個部分，后勤保障用于部隊首長和后勤機關、衛生部門、服務中心、后勤分隊、分隊領導、司務長等部位，提供賬務管理、衛生防疫、營產管理、生活保障、物資采購、駕駛員隊伍管理等應用功能；裝備保障用于部隊首長和裝備機關、技術保障分隊、分隊領導、軍械員等部位，提供技術資源管理、遠程技術支援、武器裝備維護使用管理、裝備器材儲供管理等應用功能；（6）日常辦公。面向首長機關和分隊領導。
三、結論
本文介紹了基于 SOA 架構的智慧軍營管理系統的總體設計方案與主要功能。智慧軍營管理系統在設計上內部采用傳統的緊密耦合系統架構，而在系統之間則采用疏松耦合的架構方式，這樣既保持了同構系統內部體系獨立與完整，又能實現異構子系統互相通訊集成而構成整體，實現現有異構子系統的無縫集成和連接，實現營區信息的共享和整合，促進部隊信息管理系統集成的應用與管理水平的不斷提高。
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（作者單位 : 北京京航計算通訊研究所）作者：鞠 巖 胡 婷 劉艷層 袁 鵬
