基于云计算和物联网的智慧营区规划设计
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摘 要：随着云计算、物联网、大数据等技术的不断发展完善，智慧营区已经成为营区建设的新模式，也进一步促进了现代化营区建设的发展。文中基于当前营区的建设现状，提出了一种基于云计算和物联网的智慧营区规划设计和智慧营区云平台架构，并对平台的逻辑架构进行描述，采用该架构，提出了智慧营区综合信息服务平台功能体系，通过该信息服务平台可实现全面感知营区资源，提高资源利用率，对营区进行综合管理，提升营区服务效能的目的。
关键词：云计算；物联网；智慧营区；综合信息服务平台
中图分类号：TP311.5 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）01-0-04
0 引 言
营区是军队人员工作、训练、生活的场所，是后勤保障的重要组成部分，是形成战斗力的依托。随着科学技术的迅速发展，信息技术已深入到营区建设的各个领域，构建以信息技术为依托的现代化营区已成为当前营区建设的重要内容。当前智慧营区是信息化发展的新阶段，云计算、物联网、大数据等新技术为智慧营区的发展提供了强有力的技术支持，推动着现代化营区的跨越式发展，智慧营区建设方案与系统架构也成为当前的研究热点之一。
本文阐述了智慧营区的内涵特征，介绍了云计算、物联网及大数据等技术，给出了智慧营区的建设目标及建设内容，提出了基于云平台的智慧营区架构，最后介绍了智慧营区综合服务平台。
1 智慧营区内涵特征及相关技术
1.1 智慧营区的内涵
所谓智慧营区，是以营区的数字化信息为基础，以计算网络、物联网、云计算、大数据等数字化技术手段为依托，全面感知营区资源，整合营区业务内容，提高营区信息资源利用率，融合服务和管理理念，提升营区服务效能，为营区人员提供便捷的信息化服务。之所以称为智慧营区，是因为智慧营区以技术视角，强调了物联网、云计算、大数据等新一代技术的应用；以人的视角，强调了以人为本和可持续创新；以营区为视角，强调了营区的智慧及服务效果。智慧营区是继数字营区之后信息化营区发展的高级形态，是数字营区的高级发展阶段，具备全面透彻感知、泛在互联、海量数据、智能融合、可持续创新和综合服务等特点。
智慧营区建设要适应营房保障信息化的发展要求，以提高营区服务保障需求为目的，遵循“统一规划、统一标准、统一平台”的设计思想，坚持“统筹规划、需求牵引，突出重点、分步实施，资源共享、综合集成”的建设原则，实现“状态实时反映、设备实时控制、信息实时统计、服务保障高效”。智慧营区在建设过程中要与营区通信、网络、安防和业务处理等信息系统进行融合建设，在综合布线、数据共享、操作使用和管理维护等方面统一规划，同时充分考虑安全可靠性，实现营区管理自动化、指挥控制自动化、安全防范体系化、保障可视化和业务办公网络化，全面改善部队营区管理水平，高效调度管理各种营区信息资源，满足各种情况下部队快速保障的需要。
1.2 云计算技术
云计算是基于网络的一种计算模式，利用非本地或远程服务器的分布式计算机，通过并行计算、分布式计算、网络存储等技术，将很多计算机整合到一起，通过基础设施即服务（Iaas）、平台即服务（Paas）、件即服务（Saas）等模式实现运营，让用户可以方便快捷的实现不同设备之间的数据和应用共享。云计算还具有高可靠性、超大规模、可扩展性等特征。
云计算平台是智慧营区中最重要的高集成、高智能数据网络平台，是智慧营区大量数据收集、存储、分析和服务系统的保障平台，能够统一提供给用户服务，构建云计算平台已成为大型现代化营区信息化设计和建设需要考虑的重要内容。
1.3 物联网技术
物联网是在现有网络的基础上，综合运用射频识别技术（RFID）、传感器技术、二维码技术以及卫星定位技术等信息感知技术手段，按照约定的协议，将物品和网络连接起来进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
利用物联网技术在智慧营区中构建物联感知系统，实现对营区内各种对象的感知、定位与控制，实现人与物、物与物之间的信息交换，其实质是将智慧营区中各种基础设施和信息系统衔接在一起，实现信息的汇总、融合，并对获取的信息进行综合分析、智能处理，形成一个完整综合的融合系统，改变了以往个别设施功能的叠加模式，实时掌握各感知对象的详细信息，为形成正确决策提供依据。物联感知系统可用于营区设施设备控制、营区安防系统、营区综合服务等方面。
1.4 大数据技术
大数据技术是指从高频率获取的、大容量的、不同结构和类型的数据中获取价值，而设计的新一代架构和技术。大数据具备4V特点，即Volume（海量）、Variety （多样）、Velocity（实时）、Value（价值）。一个大数据系统从逻辑上可以分为数据采集、数据存储、数据处理、数据分析、数据应用展现五个层次。其中包含海量存储、实时流数据处理、数据挖掘、数据可视化、联机分析处理、并行计算、NoSQL（Not only SQL非关系型数据库）数据库等技术。
智慧营区建设必然带来数据的爆发式增长，大数据技术能够提供工具来解决营区管理所面临的问题，在海量数据环境和业务中实现大量数据快速存储、显示、多条件检索等，更好地解决营区管理、服务、安全等问题，大数据能够提供科学规划、实时监测、精确治理、高效服务功能，为管理人员提供强大的决策支持，提高决策效率和服务水平。
2 智慧营区的建设内容
当前，军队营区现代化建设任务日趋重要，建设现代化营区，需要对营区现状进行充分掌握和了解，当前营区信息化建设主要存在以下几点问题：
（1）大多数营区尚未进行数字化改造，不具备营区信息要素感知、处理功能，部分营区构建的信息系统受当时建设的技术水平和资金限制，数字化程度不高，应用效果较差，营区信息化建设不均衡。
（2）构建的营区系统中的集成化、智能化程度不高，多数系统独立运行，没有实现集成联动功能，大多还需要人工手动作业，处理速度大受影响；
（3）目前进行的数字化营区建设多数未考虑当前云计算、物联网等新技术应用，仍旧采用传统的技术进行建设，可能会导致应用效果较差。
因此，针对以上问题，对于现代化智慧营区建设，必须充分利用新技术，充分重视数据的存储、分析和数据的重复建设，实现数据的互联互通，实现各类信息资源的动态分配和均衡负载，按照全生命周期管理要求，建立营区保障的生命周期业务模型和全过程业务数据关联关系流，优化、重组和再造营区相关业务流程，有效管理各个系统业务之间的关系，统一管理应用接口，构建一体化营区公共综合服务平台，实现智能化管理，为营区提供科学化决策。
智慧营区的建设关键是打破传统的将IT基础设施和物理基础设施分裂开的方法，将各个应用系统的数据和信息资源进行有效整合与集成，从数字营区到智慧营区，不但要融合全新的服务理念，还要具备全面的管理信息和业务的共享机制，不断优化流程、提升管理水平。智慧营区建设内容如图1所示。
2.1 构建营区物联网络和计算机网络
布设营区设备网，加装设备控制箱，联通局域网，建成营区物联网，实现设备数据实时交换。构建物联网的核心是在营区综合信息网基础上，建立智能设备与信息网相连接的网络，主体是工控网、设备网。
2.2 设施设备智能改造和智能识别
对营区供水、供电、供热等设施设备进行智能改造，实现设施设备智能管控。目前来看，主要是把机械式的仪表更换为具有感知、信息传输、可以控制的数字式仪表。对工程、装备和营具等加装射频识别卡或粘贴可读的二维条码，标识基本属性和管理责任，实现装备营具的智能识别与管理。核心是采用自动识别设备，通过相应的管理软件实现装备营具智能识别。基于各种智能感知的硬件建设基础，营区管理人员就可以自动收集各类营房数据。
2.3 建立信息融合平台
信息融合是智慧营区建设的核心，由各类应用服务器、数据库服务器、存储服务器等组成，这些设备通过云计算网络互联。通过建立的信息融合平台，构建包括通用数据、基础数据、业务数据、保障数据和系统管理数据的多源、异构、全过程、全要素云计算中心，具备“全、通、新、用”特点，“全”指覆盖所有涉及的业务数据；“通”指实现所有业务无缝管理、所有数据互联互通；“新”源自生命周期循环的内动力，实现业务数据在生命周期不同环节的产生、流转、更新和共享的常态化与自动化，保证其数据的准确性和现实性；“用”指所有管理行为在统一平台上协同办公。
2.4 统一的管理服务平台
营区公共综合服务平台基于统一平台框架，实现资源共享、信息汇集、应用整合和综合服务等功能，智慧营区综合管理服务平台的建设包括很多子系统，建议设立营区专用控制室，配置相关信息硬件设备，集成部署各种信息融合平台、服务平台、设施设备监控系统，业务管理系统等信息软件系统，提供营区保障和管理信息化手段。
在智慧营区建设过程中，最重要的是掌握拥有自主知识产权的核心技术和关键技术，避免智慧城市建设受制于人，避免出现信息安全方面的问题。智慧营区建设总体规模庞大，是一项复杂的系统工程，且存在地域差异性问题，要按照不同营区的类型、级别，适应不同营区类型进行智慧营区设计及建设。在智慧营区建设中，需要遵循规范化、集中统一管理、开放性、松耦合、稳定性、可持续性、易用性、安全性的建设原则。
3 智慧营区云平台架构
云计算技术通过强大的实体基础架构平台提供云计算服务，将云计算技术应用到营区建设，可以充分利用整合现有的硬件资源，降低软件的开发和采购成本，在有限的资金和时间等条件下进行营区信息化建设。在借鉴很多国内外智慧城市、智慧营区的规划设计基础上，本文提出了一种基于云平台的智慧营区规划设计模型。
智慧营区云平台框架如图2所示，从下而上可分为应用基础层、应用平台层、应用层和综合服务平台，框架以物联网、云计算、大数据为核心，提供简便的物联接入、数据存储、数据计算等融合服务能力引擎，具有按需所付和弹性扩展的共享服务能力。
IaaS层主要实现数据的采集与处理，该层由服务器、存储、网络、安全设备组成的计算资源池、存储资源池、网络资源池和安全资源池组成，通过多样的物联网云终端设备，管理末端连接的机器设备或传感器，收集数据并通过网络传输到服务支撑层。基础层用到的虚拟化技术，将在硬件资源整合形成资源池，并负责物理设备自身和虚拟资源池的健康运转和管理，提供统一的硬件资源，以便实现资源的动态分配，达到动态负载均衡，最终提高资源利用率。
PaaS层为各个应用提供标准化的共享云服务，能够支撑实现多个独立的服务功能，基于服务开放的接口实现各应用，主要由云服务引擎、中间件平台、数据平台、云服务能力四个功能组件组成。云服务引擎是云平台系统的核心，由终端接入服务连接各物联网云终端，这些服务和其他服务都是基于PaaS框架承载，并在IaaS上运行。服务实现基于多租户技术，支持多个用户用同一数据库和数据模板。各功能服务与物联网云终端通过接入服务进行通讯。
SaaS层基于PaaS提供的接口来快速开发部署各类应用，根据智慧营区涉及的各业务领域进行细分用部署。智慧营区的应用主要包括营区人员生活、物资、装备保障和各类业务管理等方面内容，所有应用都通过云平台综合信息服务进行展现。智慧营区综合信息服务平台应采用B/S（浏览器）等模式，通过统一门户服务提供统一的接入与业务界面，并根据不同的角色进行区别授权，承载大数据的并行处理和可靠安全存储服务能力，资源的虚拟化管理和弹性扩展可支撑发展所需的大并发吞吐量，大数据量，高运算性能的业务需求。营区内各类人员可通过云计算平台选择和利用各类信息资源和服务，同时信息管理人员能更好的管理营区资源、了解营区信息服务效果，优化营区信息保障。
云管理平台为整个智慧营区云平台的运行提供管理功能，实现对资源、业务、数据的管理工作，主要包括运维管理、资源管理、资源池管理接口、监控管理和多中心管理架构等功能模块。业务管理平台为智慧营区云平台的业务运营提供管理功能，实现用户管理、服务管理、统计分析、应用监控、安全管理等功能模块。
云平台涉及的技术很多，在智慧营区建设过程中，要充分考虑军队智慧营区建设的特殊性，重点研究虚拟化技术、数据处理模型以及决策支持技术。
4 智慧营区综合信息服务平台
智慧营区综合信息服务平台为用户提供各类服务的主要接口，信息服务平台主要通过构建营区信息服务网站等形式，提供营区各类业务管理系统的用户界面，设置多级别访问权限，为单位领导、营房管理人员和基层官兵及住户等提供营区综合信息服务。主要功能体系包括：
（1）业务信息处理：营房业务管理系统和设施设备监控系统为营房日常管理办公提供可视化集成环境。
（2）公用信息服务：具有新闻、通知、公告，法规制度、营房知识查阅，工程建设、营房维修、水电消耗、住房分配、营具领等相关信息公示的功能。
（3）数据分析：是指对海量历史数据按照一定的统计指标进行统计计算和评价。特别对于时间序列数据，通常会从I质性、周期性、随机性等方面进行考察。通过自相关性分析，可以得知这几种典型特性的大致情况。通过与假设相关的指标进行互相关性分析，能够验证指标是否互相影响。
（4）管理决策支持：在营区平面图或者三维图上，任意查询分栋建筑、设施设备、管网数据等基础信息，营房住用、水电气热消耗、分类收费等管理信息，以及供水、供电、供热、中央空调等设施设备的运行状况。
（5）统一门户服务：为基层单位或者住户提供定制的交互桌面，主要包括营房住用、水电消耗、供热质量、分类缴费和营房维修、营具请领、物资使用计价挂账等信息查询，以及网上报修、意见反馈、工作评议等功能。
（6）用户管理授权：采用信息权限的规则，对各用户进行统一授权；不同权限的用户在信息位置、范围、浏览内容、信息删改等方面具有不同权限，系统对权限自动管理，并且可以对权限范围进行修改。
（7）其他信息服务：可提供营房各类信息的管理服务，包括信息检索、文件查询、更新、备份、删除等维护操作；同时还可以提供信箱、留言等信息服务。
5 结 语
信息技术的不断发展进步为现代营区建设带来了新的契机，智慧营区规划设计主要利用云计算等技术实现资源共享及合理利用，拓展物联网应用，为营区各类人员提供信息综合服务平台。从长远发展来看，在营区建设中，通过加强顶层设计，有助于推动营房建设转型，提高管理效率和决策水平。
参考文献
[1] 吴吉义，平玲娣，潘雪增，等.云计算：从概念到平台[J].电信科学，2009，25（12）：1-11.
[2]孔晓波.物联网概念和演进路径[J].电信工程技术与标准化，2009，22（12）：12-14.
[3] 姚高峰，杜晓静，钟诚.物联网在智慧营区建设中的应用研究[J]. 物联网技术，2011，1（7）：80-82.
[4]孙媛，周源，李季颖，等.物联网技术在数字化营区建设中的应用 [J].物联网技术，2015，5（7）：80-81.
[5]杨俊峰，王德泉，肖航，等.基于物联网技术的智慧营区系统[J].指挥信息系统与技术，2015，6（6）：52-57.
[6]周扬帆.基于物联网的智慧校园构建研究[J].物联网技术，2014，4（10）：66-68.
[7]李燕，陈建军，包一青.基于云计算的智慧型物联网实现技术研究[J].软件导刊，2012，11（11）：112-114.
[8]徐大成.基于物联网和云计算的智慧园区信息系统的研究与实现[D].西安：西安电子科技大学，2015.