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        多機(jī)種綜合保障基地油料保障調(diào)度與決策系統(tǒng)

        2013-08-08 07:56:32王世宏張建央何劍如
        中國儲運(yùn) 2013年6期
        關(guān)鍵詞:機(jī)種油料指令

        文/王世宏 張建央 何劍如

        虛擬現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)(VRGIS)是近年來在軍民領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的新技術(shù),它將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)與地理信息系統(tǒng)(GIS)集成于一體,以VR作為前端與用戶進(jìn)行交互,GIS作為底層支持空間數(shù)據(jù)處理,可以模擬地形、地貌的真實(shí)表現(xiàn),用戶可與系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時交互。本文著眼多機(jī)種綜合保障基地油料保障調(diào)度與決策可視化、智能化、實(shí)時化的實(shí)際需求,在VRGIS技術(shù)的啟發(fā)下,結(jié)合北斗定位系統(tǒng)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等多種技術(shù)與方法,對多機(jī)種綜合保障基地油料保障調(diào)度與決策系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究。

        1.系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

        多機(jī)種綜合保障基地油料保障調(diào)度與決策系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo):①信息查詢功能,系統(tǒng)首先應(yīng)是一個能夠高效管理油料保障相關(guān)信息的系統(tǒng),它集信息采集、傳輸、處理、存儲及輸出于一體,可為決策者們提供可視化、實(shí)時化、精確化的油料保障信息;②輔助決策功能,基地油料保障是一個組織指揮十分復(fù)雜的過程,其中每一個活動都離不開決策,系統(tǒng)應(yīng)能快速、準(zhǔn)確地生成決策方案;③實(shí)時調(diào)度功能,基地油料保障涉及多種人員、設(shè)施設(shè)備和裝備器材,系統(tǒng)應(yīng)能對決策指令做出實(shí)時反饋,使這些保障力量達(dá)到人機(jī)協(xié)調(diào)、人機(jī)和諧,從而更好地發(fā)揮整體保障效能;④人機(jī)交互功能,決策者所接收的每一種信息,所做的每一項(xiàng)決策,發(fā)出每一條指令都通過系統(tǒng)的人機(jī)交互接口完成,系統(tǒng)應(yīng)具備實(shí)時、智能、逼真的人機(jī)交互接口,以便決策者的組織指揮意圖能得到有效實(shí)現(xiàn)。

        2.系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

        2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

        系統(tǒng)的技、戰(zhàn)術(shù)性能是融合油料保障各要素的關(guān)鍵所在,從這個角度出發(fā),本文確立了多機(jī)種綜合保障基地油料保障調(diào)度與決策系統(tǒng)總體架構(gòu),如圖1所示。

        圖1 油料保障調(diào)度與決策系統(tǒng)總體架構(gòu)

        系統(tǒng)主要由調(diào)度與決策中心、信息終端、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、軍事移動通信系統(tǒng)及外接的飛行指揮系統(tǒng)和油庫測控系統(tǒng)等六部分組成。調(diào)度與決策中心是一個人機(jī)系統(tǒng),決策者發(fā)出的應(yīng)用請求、調(diào)度指令都通過機(jī)器系統(tǒng)來完成;信息終端是配備于車輛、人員及其它設(shè)施裝備的定位、狀態(tài)信息采集以及發(fā)送數(shù)據(jù)和接收指令的設(shè)備;北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)負(fù)責(zé)跟蹤和定位移動實(shí)體;移動通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)移動實(shí)體和調(diào)度與決策中心的通信;測控終端用于監(jiān)測、控制油庫設(shè)施裝備運(yùn)行狀態(tài);飛行保障指揮系統(tǒng)用來向本系統(tǒng)提供飛行狀態(tài)信息。

        2.2 硬件技術(shù)體系

        基于上文建立的系統(tǒng)總體架構(gòu),通過跟蹤相關(guān)信息技術(shù)、通信技術(shù)及自動控制技術(shù)的最新進(jìn)展,確定了系統(tǒng)的硬件技術(shù)體系,其抽象化的體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。具體構(gòu)成上,系統(tǒng)由“信息終端主機(jī)”、“通用接口盒”、“導(dǎo)航通信外設(shè)”、“測控終端主機(jī)”等四部分組成。通用接口裝置應(yīng)遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并經(jīng)過精心的機(jī)械和電氣定義,可集成多種導(dǎo)航、通信、測控設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了硬件層面上的真正“通用”。

        2.3 軟件技術(shù)體系

        圖2 系統(tǒng)硬件技術(shù)體系

        多機(jī)種綜合保障基地一體化指控平臺是用于統(tǒng)一指揮和控制油料等所有地面保障的信息化管理平臺,油料保障調(diào)度與決策系統(tǒng)是其重要的組成部分之一,其軟件技術(shù)體系如圖3所示。油料保障調(diào)度與決策系統(tǒng)的功能需求體現(xiàn)在“對內(nèi)”的“監(jiān)視診斷”和“對外”的“通信控制”兩個層面。“對外”,是指通過集成導(dǎo)航定位、戰(zhàn)術(shù)通信等模塊,使系統(tǒng)能適應(yīng)信息采集、傳輸、處理與使用需要,以便實(shí)時掌握保障現(xiàn)場狀態(tài)、部隊需求等信息,便于在不定空間、時間的情況下,快速有效地控制油料保障活動,實(shí)現(xiàn)油料保障的精確化?!皩?nèi)”,是指通過實(shí)時監(jiān)測與調(diào)控成套裝備作業(yè)過程中的過程量和過程參數(shù),來提高人與裝備系統(tǒng)的可靠性、協(xié)調(diào)性,從而有效提高保障效能。

        3.系統(tǒng)功能設(shè)計

        3.1 決策支持子系統(tǒng)

        決策支持子系統(tǒng)分為決策支撐層、決策服務(wù)層和決策應(yīng)用層等三個基本層次,采用分層、分模塊的設(shè)計理念。

        圖3 系統(tǒng)軟件技術(shù)體系

        (1)決策支撐層是決策支持子系統(tǒng)的核心所在,包括油料保障數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、知識庫管理系統(tǒng)、方法庫管理系統(tǒng)及模型庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)用于建立、使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫中封裝了油料保障相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù),并可實(shí)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)的聯(lián)機(jī)和分時處理。知識庫管理系統(tǒng)以本體論、知識管理理論為指導(dǎo),將相關(guān)油料保障理論知識、事實(shí)數(shù)據(jù)、定義、常識性知識及其它可用于油料保障活動的信息,采用某種知識表示方式組織起來,并實(shí)現(xiàn)存儲、管理和使用。模型庫管理系統(tǒng)封裝了與油料保障相關(guān)的解析模型。方法庫管理系統(tǒng)中,方法庫由方法程序庫和方法字典組成,方法程序集成了求解模型的算法,方法字典中存放了這些算法的類別、功能、使用方法、調(diào)用形式、方法參數(shù)等基本信息。

        (2)決策服務(wù)層是面向應(yīng)用的基于服務(wù)器端的各種服務(wù)應(yīng)用的集合,利用W ebService等技術(shù),封裝各種信息訪問,實(shí)現(xiàn)油料保障數(shù)據(jù)、信息、知識的透明訪問,其核心能力是能夠分析、理解應(yīng)用端的請求,實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的訪問。

        (3)決策應(yīng)用層是整個系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的頂層,是面向用戶的油料保障決策過程的具體實(shí)現(xiàn),是用戶和智能決策支持系統(tǒng)的人機(jī)接口。決策應(yīng)用層采用分層化、模塊化理念進(jìn)行各個子功能的設(shè)計,并提供系統(tǒng)維護(hù)平臺,實(shí)現(xiàn)油料保障數(shù)據(jù)庫、知識庫、模型庫、方法庫及系統(tǒng)安全等管理功能。

        3.2 實(shí)時調(diào)度子系統(tǒng)

        實(shí)時調(diào)度子系統(tǒng)主要由油料保障決策者、人機(jī)交互接口和VRGIS平臺,以及用來輔助系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的決策支持子系統(tǒng)、通信模塊構(gòu)成。VRGIS平臺利用虛擬方式真實(shí)再現(xiàn)多機(jī)種綜合保障基地油料保障各種靜、動態(tài)地物,既能跟蹤、定位空間物體,又能以可視化方式展示空間物體的屬性數(shù)據(jù),它至少應(yīng)具備以下八個功能:①通視和縮放,即根據(jù)應(yīng)用請求實(shí)現(xiàn)場景的三維全景展示和實(shí)物聚焦;②定位,即系統(tǒng)根據(jù)回傳的定位信息實(shí)時地將視點(diǎn)定位到目標(biāo);③漫游,虛擬場景可在多機(jī)種綜合保障基地地域及其一定的空間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)視景轉(zhuǎn)移、擴(kuò)展及移動目標(biāo)的跟蹤;④顯示模式,即加油車輛、油料保障人員、飛機(jī)等移動實(shí)體,在定位信息的驅(qū)動下實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、接觸等過程狀態(tài);⑤地形量算,可測量任意兩點(diǎn)的實(shí)際距離和任意區(qū)域的面積;⑥屬性數(shù)據(jù)編輯,即可以編輯相關(guān)靜、動地物的信息;⑦加油過程狀態(tài)表現(xiàn),可實(shí)時顯示加油車輛油罐剩余油量、作業(yè)狀態(tài)等;⑧軌跡回放,可利用歷史數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)加油車輛、油料保障人員在油料保障過程中所經(jīng)歷的線路及作業(yè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息的顯示。油料保障決策者在實(shí)施調(diào)度子系統(tǒng)中主要起著數(shù)據(jù)請求者、決策指令生成者和調(diào)度指令發(fā)布者的作用,而人機(jī)交互接口是用來實(shí)現(xiàn)油料保障決策者和實(shí)時調(diào)度子系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時交互的媒介。

        3.3 信息終端

        信息終端包括加油車輛和手持式移動信息終端。加油車輛車載信息終端主要由北斗定位單元、嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)、車載供電單元、傳感器、無線通信單元等五部分組成。其功能為:一是自動采集加油車的位置、加油狀態(tài)、裝載油品、剩余油量、容量等信息;二是通過移動通信系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)回傳服務(wù)器端;三是接收調(diào)度與決策中心發(fā)出的指令;四是發(fā)出指令警報,油料保障人員接收后控制加油作業(yè)過程。北斗定位單元主要包括定位請求端和定位信息接收端,加油車輛在移動過程中不斷地發(fā)出定位請求,地面中心站收到請求后解算出用戶位置,再通過衛(wèi)星傳送給定位信息接收端,北斗定位單元的定位信息通過無線通信模塊加密后傳回調(diào)度與決策中心。

        3.4 與飛行指揮系統(tǒng)融合的接口模塊

        飛行指揮系統(tǒng)具有對飛機(jī)實(shí)施指揮、控制的功能,直接或間接地封裝了系統(tǒng)所需的駐場、轉(zhuǎn)進(jìn)的多機(jī)種飛機(jī)相關(guān)信息,因此,系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)留有與飛行指揮系統(tǒng)融合的接口,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

        4.結(jié)語

        本文研究了基于VRGIS的多機(jī)種綜合保障基地油料保障調(diào)度與決策系統(tǒng)框架模型,針對油料保障調(diào)度與決策人機(jī)可視化、實(shí)時化、智能化的實(shí)際需求,提出將VRGIS技術(shù)與決策支持系統(tǒng)相融合,設(shè)計了系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)及其功能,力求實(shí)現(xiàn)真實(shí)場景虛擬再現(xiàn)、決策指令動態(tài)生成、保障力量實(shí)時調(diào)度的系統(tǒng)功能。提出的方法對系統(tǒng)實(shí)際開發(fā)具有一定的參考價值。

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