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     引言

     隨著信息化技術(shù)飛速發(fā)展，數(shù)以億計嵌入式系 統(tǒng)為人類社會提供了大量零散服務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則 將零散服務(wù)整合起來。該技術(shù)錢夠感知并采集物理 世界的信息，通過信息傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)信息傳輸至 上層，并呈現(xiàn)給底層用戶。上層網(wǎng)絡(luò)將采集到的所 有信息以云計算方式融合在一起，實現(xiàn)物與物、物與人和人與人之間的交互。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣以及新軍事革命的變革，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正逐步應(yīng)用到軍 事信息化建設(shè)中，發(fā)揮重要作用。目前，國內(nèi)軍事單位已建設(shè)了營區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)，研制并配發(fā)了各種信息系統(tǒng)，基本完成軍事營區(qū)的可視化管理和信息化建設(shè)。但仍存在不足，如感知手段單一，離智能化 相差甚遠，各種信息系統(tǒng)的使用缺乏兼容性等。為 此，本文將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)引入軍事營區(qū)建設(shè)領(lǐng)域，提出了智慧營區(qū)物聯(lián)網(wǎng)概念，構(gòu)建了基于物聯(lián)網(wǎng)的 智慧營區(qū)信息系統(tǒng)，透明感知營區(qū)周圍環(huán)境，實現(xiàn)了軍事營區(qū)管理系統(tǒng)的集成和融合，以促進營區(qū)管理模式和保障方式的有效轉(zhuǎn)變。

     1 智慧營區(qū)物聯(lián)網(wǎng)

     1．1概念 

     物聯(lián)網(wǎng)作為信息產(chǎn)業(yè)革命的尖端技術(shù)，具有較強的網(wǎng)絡(luò)整合能力，可實現(xiàn)物與物、物與人之間的交互。它將軍事工程的相關(guān)要素整合在一起，實現(xiàn)r信息的無縫鏈接和對相關(guān)要素的一體化管理。

     目前，智慧營區(qū)物聯(lián)網(wǎng)尚無一個公認的定義。本文將智慧營區(qū)物聯(lián)網(wǎng)定義為：通過射頻識別 (RFID)設(shè)備、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描 器和雷達探測儀等信息傳感設(shè)備，按照一定協(xié)議，將軍事營區(qū)的設(shè)施、人員和武器裝備等相關(guān)要素通過 戰(zhàn)術(shù)無線網(wǎng)、地域通信網(wǎng)和空間廣域網(wǎng)等融入聯(lián)合作戰(zhàn)和保障體系，從而形成能夠智能化獲取、傳輸與處理軍事營區(qū)信息的物聯(lián)網(wǎng)。智慧營區(qū)物聯(lián)網(wǎng)可為軍事營區(qū)管理提供信息化保障手段，有效提升了營區(qū)管理保障能力。 

     首先，進行基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧營區(qū)系統(tǒng)建設(shè)，通過綜合利用二維碼、RFID、嵌入式、無線傳感 器和衛(wèi)星定位等技術(shù)手段，對需要感知的對象進行 標識；接著，利用信息識別設(shè)備，對上述標識信息進 行識別，以獲得感知對象的數(shù)字信息；然后，通過網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)將這些信息及時且準確地傳送至信息處理中心，再由處理中心對信息進行匯總和融合后，傳輸至  營區(qū)指揮信息系統(tǒng)；最后，由指揮信息系統(tǒng)通過綜合分析和智能處理，使營區(qū)首長和各單位主官實時掌握和感知對象的詳細信息，以便正確決策。 

     1．2特征 

     智慧營區(qū)物聯(lián)網(wǎng)是一種特殊應(yīng)用，具備物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所有特征。同時，因其應(yīng)用背景具有以下特殊 性比普通物聯(lián)網(wǎng)具有更高要求。 

     1)感知性：通過大量分布式傳感設(shè)備感知和獲取物體的相關(guān)信息。因營區(qū)本體及其環(huán)境的特殊性，感知難度增大，具有一定的感知黑箱特征。 

     2)多種網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)性：數(shù)據(jù)信息的傳輸通過不同類型通信網(wǎng)絡(luò)完成，包括現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)以太網(wǎng)和指揮通信網(wǎng)等。 

     3)數(shù)據(jù)資源異構(gòu)性：智慧營區(qū)物聯(lián)網(wǎng)歷史、動態(tài)和靜態(tài)數(shù)據(jù)；多源化指數(shù)據(jù)來自不同方面，包括環(huán)境、設(shè)備和工程結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)；多模式指數(shù)據(jù)包括圖像、視頻和音頻等不同模式。 

     4)應(yīng)用服務(wù)綜合性：智慧營區(qū)物聯(lián)網(wǎng)是負責營區(qū)管理保障的信息系統(tǒng)，一項管理任務(wù)的完成需要相關(guān)服務(wù)間關(guān)聯(lián)、配合、互動和協(xié)調(diào)，從而為裝備和管理保障人員提供一體化的應(yīng)用服務(wù)。 

     5)可靠性：包括數(shù)據(jù)信息在傳輸過程中不被竊取的可靠和數(shù)據(jù)傳輸不丟失的可靠部分。任何一項數(shù)據(jù)的不可靠傳輸將直接導致營區(qū)管理保障能力下降，甚至導致營區(qū)安全管理失效。

     2 體系結(jié)構(gòu)

     根據(jù)完成功能的不同，智慧營區(qū)物聯(lián)網(wǎng)可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、監(jiān)控管理層和服務(wù)層4層，其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

     1)感知層：是智慧營區(qū)物聯(lián)網(wǎng)的感知器官。通過分布式傳感設(shè)備深入營區(qū)環(huán)境、結(jié)構(gòu)、設(shè)施、設(shè)備、物資和裝備中，對目標信息進行感知，并對獲取的信息進行處理。主要包含電子標簽和識讀器、二維碼標簽和讀取器、智能攝像頭以及各種參變量的傳感器等終端。 

     2)網(wǎng)絡(luò)層：其功能是通過融合感知網(wǎng)、監(jiān)控管理網(wǎng)和指揮通信網(wǎng)等負責感知層與上層應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)信息傳輸，包含管理中心、信息中心和融合網(wǎng)絡(luò)等，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)的關(guān)鍵。

     3)監(jiān)控管理層：包括數(shù)據(jù)庫和工具庫2部分。數(shù)據(jù)庫對各子系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)進行匯集和歷史存儲，構(gòu)建云實現(xiàn)信息的共享和管理；工具庫則負責操作數(shù)據(jù)庫和實現(xiàn)保障業(yè)務(wù)的人機交互。 

     4)服務(wù)層：通過匯集和處理各區(qū)域數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)對數(shù)據(jù)進一步提取，形成供指揮者決策的支持數(shù)據(jù)，并采用一體化服務(wù)系統(tǒng)為指揮決策者提供一個形象直觀的界面。

     3 關(guān)鍵技術(shù)

     3．1 標 識 

     在智慧營區(qū)中，利用標識技術(shù)可對任意環(huán)境和條件下的物資、人員及裝備進行編碼標識。通過該 編碼，可找到營區(qū)內(nèi)任何一個成員。同理，根據(jù)該唯一標識可查找或檢索到營區(qū)內(nèi)每個物資或裝備，標識最鮮明的特征是唯一性。 

     3．1．1 標識代碼

     研究過程中常用數(shù)字和字符的組合代碼作為標識代碼，使用較方便。對于屬性編碼，需先歸納物品屬性，再有機整合。雖然這種標識有難度，但在未來智慧營區(qū)發(fā)展中!物資、裝備及人員的唯一標識是一種數(shù)字身份的象征。從目前技術(shù)看，這種數(shù)字身份在未來一段時期內(nèi)只能通過唯一編碼技術(shù)實現(xiàn)。在數(shù)字層面研究營區(qū)內(nèi)部動態(tài)行為信息交換，是物 聯(lián)網(wǎng)智能化的基礎(chǔ)和前提，智慧營區(qū)只有利用標識技術(shù)才能真正實現(xiàn)連接和管理一切物品。 

     3．1．2 網(wǎng)絡(luò)標識 

     為實現(xiàn)信息交換，不僅需擁有個體編碼，還需要網(wǎng)絡(luò)標識。網(wǎng)絡(luò)標識和個體編碼同時接入網(wǎng)絡(luò)配置，才能實現(xiàn)信息交互。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)經(jīng)驗，網(wǎng)絡(luò)編碼是邏輯編碼。如營區(qū)個體自身附有一些傳感器和定位識別器，則便于網(wǎng)絡(luò)獲取這些地址。網(wǎng)絡(luò)標識是個體自身編碼的擴展，或在注冊查詢系統(tǒng)下與個體編碼鏈接，可實現(xiàn)個體間查詢和檢索功能。 

     3．2 自動識別和傳感 

     利用自動識別和傳感技術(shù)實現(xiàn)物與網(wǎng)的結(jié)合，是建立智慧營區(qū)的核心技術(shù)和重點內(nèi)容。近年來，RFID應(yīng)用較多，它不僅可獲取信息，還可與傳感設(shè)備集成。將具有強大物品標識能力的RFID與傳感器的數(shù)據(jù)采集和處理功能有機整合，可推動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。

     3．2．1 RFID

     RFID技術(shù)利用射頻信號及其空間耦合和傳輸特性，達到目標識別和數(shù)據(jù)交換的目的。RFID系統(tǒng)由電子標簽、閱讀器和天線3部分組成，如圖2所示。

     3．2．2無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 

     無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wSN)是集分布式數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理技術(shù)于一體的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是當前多學科高度交叉、新興和前沿的～個重要研究領(lǐng)域口]，WSN拓撲結(jié)構(gòu)如圖3所示。WSN是一種以數(shù)據(jù)為目的的網(wǎng)絡(luò)，通過在監(jiān)測區(qū)域隨機部署大量無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，實時監(jiān)測和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)各種監(jiān)測信息，并將信息以多跳自組織方式傳輸至匯聚節(jié)點，從而實現(xiàn)對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)目標信息的監(jiān)測和對象跟蹤。

     3．2．3 中間件 

     中間件是一種獨立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序，具有屏蔽異構(gòu)性、實現(xiàn)互操作和信息的預(yù)處理等功能。 

     物聯(lián)網(wǎng)旨在實現(xiàn)各種零散服務(wù)的整合，可屏蔽底層硬件和操作系統(tǒng)的多樣性、復(fù)雜性和異構(gòu)性。物聯(lián)網(wǎng)中間件是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)底層硬件設(shè)備和應(yīng)用系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸、過濾和格式轉(zhuǎn)換的一種中間程序，它能融合底層分布式設(shè)備問異構(gòu)性，同時為上層提供一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口和應(yīng)用接口。因此，中間件技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分。智慧營區(qū)物聯(lián)網(wǎng)中間件示意圖如圖4所示。

     3．3安全控制 

     軍事營區(qū)有其特殊性，最突出的就是安全性問題，智慧營區(qū)建設(shè)中有多數(shù)信息涉及部隊安全，若不 對信息加以安全性控制，則安全隱患不可估量。因此，需對智慧營區(qū)中信息進行加密與訪問權(quán)限控制設(shè)置，保護信息安全。在智慧營區(qū)安全保護方面，不僅技術(shù)上需提供相應(yīng)支持，還需完善政策法律。

     4 智慧營區(qū)系統(tǒng)

     4．1 系統(tǒng)組成 

      智慧營區(qū)系統(tǒng)主要由控制主機、后臺服務(wù)器平臺、電腦客戶端和移動客戶端組成。系統(tǒng)組成如圖5所示。 

     1)控制主機：包括信息終端主機、無線信息檢測設(shè)備(無線聲頻探測器和無線遙控器等)、無線控制設(shè)備(無線警號、無線開關(guān)和無線插座等)以及無線網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議(IP)攝像機。控制主機自帶路由器可完成信息采集與分析、智能控制、視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、攝像機配置和探測器配置等功能。 

     2)后臺服務(wù)器平臺；由主控、業(yè)務(wù)管理、視頻轉(zhuǎn)碼和數(shù)據(jù)庫等服務(wù)器組成。用戶數(shù)量越多，需要的視頻轉(zhuǎn)碼服務(wù)器數(shù)量則越多。 

     3)主控服務(wù)器：是整個系統(tǒng)的控制中心，負責對本系統(tǒng)中所有設(shè)備、手機和電腦的系統(tǒng)登錄進行管理，同時對多個視頻數(shù)據(jù)處理服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服 務(wù)器進行協(xié)調(diào)控制，如負載均衡等。 

     4)視頻轉(zhuǎn)碼服務(wù)器：用于對IP攝像機收到的 視頻數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)碼和轉(zhuǎn)發(fā)處理，IP攝像機收到的原 始視頻數(shù)據(jù)不能通過手機直接觀看，需對視頻數(shù)據(jù)進行視頻格式轉(zhuǎn)換。服務(wù)器還需對視頻數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)流媒體服務(wù)器功能。此外，該服務(wù)器還負責一些控制命令轉(zhuǎn)發(fā)操作。該服務(wù)器在硬件上要求CPU處理速度快，網(wǎng)絡(luò)接入帶寬高。 

     5)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：用于運行數(shù)據(jù)庫服務(wù)并存放系統(tǒng)中一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

     4．2 工作流程 

     智慧營區(qū)系統(tǒng)主要通過登錄數(shù)據(jù)、指令數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)3種連接方式。其中，智慧營區(qū)主控服務(wù)器通過指令數(shù)據(jù)連接完成與營區(qū)信息終端和客戶端軟件的通信。營區(qū)信息終端將采集到的信息通過視頻數(shù)據(jù)連接到視頻轉(zhuǎn)碼服務(wù)器上，將視頻轉(zhuǎn)碼后與客戶端軟件通過視頻數(shù)據(jù)連接進行通信。其他連接方式均為登錄數(shù)據(jù)連接。智能營區(qū)系統(tǒng)控制關(guān)系如圖6所示。

     以車輛進出為例，車輛進出智能營區(qū)系統(tǒng)工作流程如圖7所示。

     4．3 主要功能 

     1)智能化人員管理：主要通過為營區(qū)人員配備管理卡和通過各門禁系統(tǒng)和遍布營區(qū)的感應(yīng)點實現(xiàn)對所屬人員的實時感知與定位。營區(qū)首長、各單位主官和基層干部可實時了解所屬人員在位情況。 

     2)智能化保密管理：為重要資料、機密文件、辦公電腦及其他需保密設(shè)備貼上二維碼或嵌入射頻卡，實時感知所在位置，確保重要文件、資料和設(shè)備等的保密管理。 

     3)智慧圖書館：為館藏圖書安裝被動式射頻標簽，并通過使用書架感應(yīng)器或手持智能終端實現(xiàn)對圖書資料所在書架快速定位，方便借閱和管理。 

     4)精細化車船管理；通過為營區(qū)的車船、重點裝備和設(shè)備安裝電子標簽和衛(wèi)星定位裝置等，實現(xiàn)對車船和裝備設(shè)備進行準確定位和實時跟蹤，并通過嵌入的各類智能傳感器監(jiān)控其工作狀態(tài)和完好情況。 

     5)智能化后勤保障：通過為倉庫服裝和物資安裝包含其型號、種類和數(shù)量等狀態(tài)信息的電子標簽，使得后勤物資發(fā)放更加智能和快捷。同時，為草皮配備溫度和濕度傳感器，使灌溉更加合理。此外，為路燈安裝光學傳感器使其更節(jié)能。 

     6)智能化安全出入管理：傳統(tǒng)部隊營區(qū)由負責站崗的戰(zhàn)士進行出入管理。該管理方式既不利于出入信息查詢，也不利于營區(qū)首長掌握人員動向，且耗費大量人力，效率低下。而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出入管理系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)進行請銷假、派車及審批，并將相關(guān)信息與人員RFID卡和車輛RFID卡進行關(guān) 聯(lián)，通過安裝在出入口的管理終端實現(xiàn)人員和車輛出入自動登記和自動檢驗，可有效控制部隊營區(qū)人員和車輛的出入安全，且形成的出入記錄具有可查性和可追溯性。該系統(tǒng)不僅提高了部隊營區(qū)管理工作效率，而且有助于營區(qū)集成化管理，讓部隊首長更好掌握和管理部隊。 

     7)智能安保：通過遍布營區(qū)重要區(qū)域的攝像頭和感應(yīng)點自動對營區(qū)內(nèi)活動人員進行身份識別，并對進入重要區(qū)域的人員進行重點監(jiān)控，確保安全。

     5 面臨的挑戰(zhàn) 

     現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，除了RFID等技術(shù)較成熟外，其他技術(shù)有待研究和完善。智慧營區(qū)物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在營區(qū)智能化建設(shè)上應(yīng)用，存在以下挑戰(zhàn)： 

     1)異構(gòu)系統(tǒng)間可靠集成：智慧營區(qū)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是將分布于不同地理位置、擁有不同技術(shù)特性和使用不同通信媒介的各營區(qū)要素整合在一起，以提供整體化服務(wù)。因此，需掌控異構(gòu)系統(tǒng)間關(guān)鍵特性和非關(guān)鍵特性的交互，確保系統(tǒng)的容錯性。 

     2)物理分析模型和計算模型的整合：物理分析模型中大量使用微分方程和線性方程描述問題，系統(tǒng)組件間交互通過數(shù)據(jù)流網(wǎng)絡(luò)完成。而相應(yīng)的計算模型卻過程化和順序化，系統(tǒng)組件間交互則通過控制流完成。目前缺少切實可行的理論和方法 整合上述2種模型。 

     3)分布式系統(tǒng)高效設(shè)計：智慧營區(qū)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過分布式系統(tǒng)對營區(qū)各要素進行感知。由于對象 要素多，相應(yīng)的感知設(shè)備節(jié)點也較多，因此難以維修或更換，營區(qū)禁入地帶尤為如此。鑒于營區(qū)的軍事特性，對分布式系統(tǒng)的續(xù)航時間、無線通信帶寬和安全保密等提出了更高要求。

     6 結(jié)束語

     信息化條件下軍事營區(qū)建設(shè)面臨技術(shù)需求，利用物聯(lián)網(wǎng)的原理和方法，提出了建立智慧營區(qū)物聯(lián)網(wǎng)概念。本文介紹了智慧營區(qū)物聯(lián)網(wǎng)的基本概念和技術(shù)特征，建立了體系結(jié)構(gòu)并探討了關(guān)鍵技術(shù)。描 了智慧營區(qū)管理系統(tǒng)組成、工作流程和系統(tǒng)功能。最后，討論了系統(tǒng)建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)。智慧營區(qū)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用實現(xiàn)了營區(qū)內(nèi)各要素間交互，并通過信息融合與共享，為營區(qū)管理者掌握全局態(tài)勢和正確抉擇提供了信息支持，因而提升了一 體化管理能力，加快了軍事營區(qū)信息化建設(shè)步伐。鑒于物聯(lián)網(wǎng)涉及學科廣，技術(shù)不成熟，尚無統(tǒng)一協(xié)議標準，以及軍事營區(qū)的特殊性，智慧軍營物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 有待進一步研究與實踐。

 （文：楊俊峰 王德泉 肖航）