某类国防工程信息化管理系统项目需求及方案设计

曾令东 董鹏 王飞辉

摘  要：结合信息化技术的最新发展成果和理念，分析某国防工程信息化管理系统项目建设现状，探索研究新形势下信息化管理系统需求，以现代信息技术为基础，利用计算机、自动化、智能安防、工业控制、环境监测等技术，提出相应的设计方案，实现某国防工程和武器装备信息的采集、存储、传输、使用的一体化和自动化，满足某国防工程和武器装备使用管理要求。

关键词：信息化;国防工程;需求分析;方案设计

中图分类号：TP311.52       文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）03-0119-04

Abstract：Combined with the latest development achievements and concepts of information technology，this paper analyzes the current situation of information management system construction of a national defense project，explores and researches the requirements of information management system under the new situation，and puts forward the corresponding design scheme based on modern information technology，using computer，automation，intelligent security，industrial control，environmental monitoring and other technologies to realize a national defense project the integration and automation of acquisition，storage，transmission and use of process and weapon equipment information meet the requirements of a national defense project and weapon equipment use management.

Keywords：informatization;national defense engineering;demand analysis;scheme design

0  引  言

信息化管理系统已在各行各业设计建设和使用多年，作者在从事某国防工程和武器装备管理工作后认为某类国防工程（下文简称工程）信息化管理系统（下文简称系统）建设普遍缺乏顶层设计和整体规划，存在各子系统整合不够、指挥自动化程度不高、环境保障系统不完备、设备兼容性和可拓展性较差、系统维护难度较大等问题。随着国际军事斗争形势的变化和军事变革的发展，现有工程系统距离实战化要求还存在较大差距。某类国防工程系统所涵盖的技术领域较广，系统组成复杂，各国对类似系统的细节描述也较少，其他行业也没有功能组成相似的系统。随着武器装备数质量大幅提高，训练和使用强度也将显著增强，现有工程系统存在的问题亟待解决。作者根据某国防工程实际、建设需求和技术发展等提出的设计方案可提高工程和武器装备综合管理使用水平，确保工程和武器装备管理的实时、精确、高效，其設计经验和成果可用于同类国防工程系统的设计建设中，也可供其他行业同类系统借鉴参考。

1  工程系统项目现状分析

1.1  缺乏顶层设计和整体规划

工程系统在建设初期没有清晰的建设目标，功能相对单一，各子系统分散独立，不同系统间的接口标准、数据交换、资源共享等缺乏统一的规范与策划，从而形成了一个个信息孤岛。

1.2  指挥调度功能不健全

工程系统信息收集、分析和处理手段相对落后，各部门和上下级之间的信息沟通和共享不够顺畅，各级指挥员缺乏对工程综合态势的有效实时掌控，无法实时获取准确的数据用以决策。

1.3  安全防护功能不完善

技防和物防措施还不够完善，缺乏对出入重要区域人员进行管控和对非授权接触行为进行预防的有效技术手段。

1.4  环境保障系统功能不完备

各个功能模块较为分散、环境控制精度低、缺乏集中智能管控、缺乏远程设备监控和环境信息实时采集等问题。

2  工程系统项目建设需求分析

武器装备保障信息的采集、存储、传输、使用需实现一体化和自动化。

2.1  顶层设计和总体规划

需从过去分散独立、功能单一、各要素间相互割裂的传统模式向集成化、智能化、一体化的模式转变。项目论证阶段就应对工程系统进行总体规划，明确建设目标，确立系统的整体框架，制定不同功能模块间接口关系的标准规范。在各功能模块和主控平台的建设过程中，应严格按照制定的标准和规范进行建设，确保系统功能整体全面，各功能模块能相互匹配。

2.2  构建综合管理平台

一方面，需建设一个集成整合所有信息化子系统资源的综合管理系统，作为工程系统所有子系统的总入口，在统一的平台上进行展示、处理和业务联动，为各级指挥员提供直观可视化的数据呈现和分析;另一方面，需建设指挥调度系统，能够在应急突发事件和紧急情况下提供相对独立、稳定、保密的通讯支持。此外，指挥控制大厅是进行集中指挥、调度和决策必不可少的基础设施。

2.3  构建纵深安全防护体系

需开展工程周界安防系统建设，有效防范敌对势力非法潜入的风险。对于重要建筑体周界及内部区域，需对人员出入进行有效管控。构建严格的分级授权技术防范体系，结合严格的行政管理制度，实现对人员和要害设备的有效管控。

2.4  构建环境综合保障系统

将各环境保障功能模块进行有机整合和集中监控与管理，设计建设以自动化和智能化为特征的大规模联合环境综合保障系统。各子系统之间信息共享、协同工作，共同抵御火灾、漏水、外网断电等事故。通过信息化基础设施和综合管理系统同其他各应用系统进行信息共享和协同工作，提高对工程环境的监测和控制水平。

2.5  构建基础支撑平台

统一网络架构设计、布线设计和机房设计，建成满足整体规划、符合标准、技术先进、可扩展的基础信息网络和数据中心机房;统筹考虑安全、保密与数据共享的要求，提供符合部队安全保密标准、稳定、可靠的基础运行环境;建成包括网络接入安全、终端安全防护、网络及应用系统访问控制、信息交换及输入输出管控、信息安全审计、桌面及数据集中管控、数据存储备份等功能的防护体系。

2.6  构建工程三维地理信息平台

工程中视频报警、监控、门禁、环境监测等各类设备的数量大、门类多;工程通道、管线、机构、设施在地上、地下星罗棋布，错综复杂;工程面积大、房间多，需对工程内部人员位置进行掌控。需采用地理信息服务和应用、地理信息数据库、地理信息数据采集加工等技术实现工程三维地理信息数据的采集、加工、存储及标准化管理。

3  方案设计

3.1  设计原则

设计、建造、施工时应严格遵照军用标准以及行业规范执行。尽量选用比较成熟而稳定的技术和产品。可引入已在相关行业内得到充分验证的先进技术。总体结构应采用高度模块化设计和开放的技术标准，设计统一的数据规则，预留标准接口，便于系统后续的升级换代。系统应具备较强的维护和自诊断能力，具备分析和诊断工具。系统中的数据存储、交换和访问应具备安全措施，软、硬件设备须容错性强、故障率低。

3.2  系统组成设计

不同国防工程需求不一样，信息化系统组成也不一样，一般可参照图1所示进行设计。

3.3  技术架构设计

工程系统可采用总控和分控相结合的方式，各系统可建设独立的分控中心，综合管理系统作为所有系统的总控中心，实现对全系统的管理和调度，从而实现各个分控与总控中心之间的协调控制和优化分配，满足分级管理、调度自动化、资源共享等需求。工程具体技术架构如图2所示。

3.4  综合管理系统方案设计

3.4.1  总体方案设计

充分运用先进信息集成技术，依托工程基础数据，集成设计安全防范、环境保障、指挥监控等系统，实现各类保障要素的实时监控、集中管理。提供工程综合态势评估与展示，以及各个分系统或部门业务的综合评估。集成对接相关的地理信息、资源信息，实现方便灵活的全面可视的态势掌控、指挥关系重构、及时动态的指令传递。指挥监控中心设计主要包括大屏系统和值班座席。大屏系统展示工程综合态势，显示现场实时信息。大屏系统监控各自业务的总体态势，进行业务监督和应急处置，下达作业指令。调度通信系统可在工程的指挥大厅、管理机构、执勤岗位、出入口控制点等部署调度台、桌面话机、墙式话机等终端。

3.4.2  系统架构

通过统一、标准数据接口，实现业务联动及数据共享。使用标准、规范的数据接口、数据规范，提供功能调用、系统对接的标准接口和应用模块，便于系统扩容和升级。通过数据可视化、评估指数化、指挥调度扁平化、设备智能化等方式全面反应洞库整体态势，提供综合、深入、全局、融合的应用。作为工程所有子系统的总入口，实现统一的用户、权限等方面的管理。

3.4.3  主要功能

以三维地理信息系统为基础，提供三维场景下的资源可视化展示。叠加展示视频、门禁、报警、车辆、通信设备、环境保障设备、环境监测设备、广播、消防等各类资源。以业务数据为基础，建立管理评价模型，利用大数据分析技术、视频分析技术、数据融合技术及图形化展示技术，将管理诉求进行图表呈现，提高系统易用性和科学性。以可视化、智能化为出发点，实现视频检索智能化、事件关联自动化、证据链建立自动化，全面简化管控操作。为指挥决策、应急救援、处理突发事件提供基于三维电子地图的作业工具，对各单位应急任务进行调度分配。协助工程决策层及相关部门完成重大突发事件的指挥处置。通过运维的全信息记录以及全过程管理，及时发现问题，进行有效预警。

3.5  安防系统建设方案设计

安防系统方案设计应包括探测（入侵探测系统、视频监视系统、门禁控制系统等）、延迟（周界实体屏障、出入口设施、各设施建筑物外墙等）和反应（联勤保障、通讯指挥、反应力量等）三部分。

根据工程布局和保护目标分布情况、周边环境、道路交通状况，设计周界、控制区、保护区和内区等防护层次。技术架构设计应包括集成平台、数据库与数据接口层、功能支撑层和基础支撑层。设计建设网络通信系统（安防系统专用）、配电系统、辅助照明系统、防雷接地系统和实体屏障。设计建设出入口控制、入侵探测报警、视频监视、在线巡更、视频智能分析等子系统。根据需求，设计基础、业务、分析等数据库。

3.6  环境保障系统方案设计

3.6.1  工艺设计

通风系统、配电系统、应急电力装置、后备电力等均应考虑全冗余，温湿度系统在比较重要的区域应考虑100%或200%冗余。着重考虑人员生存的需求，通风系统在隔绝式通风模式时应能及时向生命隔絕区进行供氧，以满足人员生存的需要。参照国家电网电站自动化设计原则进行设计，实现全站智能化、无人化操作。

3.6.2  控制设计

采用大规模联合控制技术，实现各工艺设备的远程监视和控制，在本系统内实现设备信息的动态化、在线化管理。统一采集各系统数据，在控制器内处理后送至监督控制层，通过信息交互后，根据事件的特征，执行相应的处理流程，由各区域控制器送达各执行机构，从而实现多个系统之间的连锁控制。

根据大规模联合控制系统的结构特征，系统总体设计四层结构，即企业管理层（Enterprise System）、操作管理层（Operations Management）、监督控制层（Supervisory Con-trol）、现场控制层（Basic Control），分别实现不同的功能。

企业管理层由指挥管理终端、部门管理终端、无线移动终端和远程浏览终端组成，通过网络连接操作管理层。操作管理层由各类服务器和全局工程师站组成，主要提供数据信息服务和对全控制系统的维护管理，该层为过程信息网，主要是提高信息服务，不参与具体的设备控制。监督控制层由操作站、工程师站、数据服务器、设备管理服务器、OPC服务器等设备组成，实现对现场控制层设备的远程监视和控制，通过各类服务实现数据服务和设备服务，以及其他系统的接入。现场控制层由区域控制器实现区域内的设备管控，由区域控制器、通信模块、IO模块、IO接口模块、直控设备、智能仪表、小型控制系统等组成。

3.6.3  管理设计

设备管理系统不仅要支持符合Foundation Fieldbus和HART协议的智能设备，也支持传统设备。由AMS服务器实现管理功能，基本功能有信息获取、设备组态、设备诊断、设备浏览、事件记录等功能。系统设计运行维护、备品备件、采购资产、系统权限等模块，实现设备全寿命管理、设备的分级以及分阶段管理。

3.7  信息安全防护方案设计

安全技术措施设计包括网络运行安全、物理安全、信息保密安全等方面内容。信息安全保密设计网络区域安全、访问控制、信息传送防护、数据库安全、安全审计操作系统安全等功能模块。管理体系设计分为管理机构、管理技术、人员管理和管理制度几部分，涉及到技防、人防、物防、安全保密技术措施、管理机构、技术队伍、培训等各个方面。主要功能模块的信息安全防护措施如表1所示。

3.8  信息化基础运行平台方案设计

以网络数据中心的基本体系框架建设为基础，以先进高效的网络数据中心机房及其支持设施为基石，以高速可靠的网络体系为支撑，以集中统一的数据存储备份系统及标准化数据与信息管理系统建设为主体，设计高速IP网络系统、数据中心基础设施、数据管理平台和三维地理信息平台。信息化基础运行平台以网络数据中心的建设为主体，设计工程高速IP基础网络、数据中心机房，以及数据中心云服务平台、业务应用平台和运维管理平台。

IP网络系统架构的纵向设计为核心层、汇聚层和接入层，横向设计为工程综合信息网和办公网两大部分。工程综合信息网承载工程管控业务应用系统和安防监控等数据，网络安全防护等级为4级，办公网用于工程与部队相关业务单位间的业务办公，网络安全防护等级为3级;办公网与工程综合信息网通过边界防火墙和加密机进行逻辑隔离，必要时可以连接到部队通用网络。设计包括主数据编码、主数据识别、数据共享及快速同步、完善的主数据档案等功能模块。

4  结  论

某工程系统项目方案设计建设，可促进工程及武器装备保障体系朝“统筹建设、科学决策、扁平管理、实时分析、精确保障、可视管控、安全运行”的方向发展，可解决制约武器装备战斗力生成的若干瓶颈问题，对于提升实战化水平具有重要意义。同类国防工程信息化管理系统需求不尽相同，但设计理念和手段方法相通，文中提出方案设计经验和成果具有普适性，可用于其他工程的设计建设中，也可供相关学者研究参考。

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