彭 濤，趙 翔,余騰飛

(1.中國人民解放軍陸軍勤務(wù)學(xué)院 油料系， 重慶 401331； 2.重慶交通大學(xué) 建筑與城市規(guī)劃學(xué)院， 重慶 400074)

隨著以信息技術(shù)為核心的高新技術(shù)的發(fā)展，我軍后勤裝備復(fù)雜程度、自動(dòng)化程度和信息化程度不斷增強(qiáng)，維修工作量和難度也隨之呈幾何倍增大[1]。盡管我軍在裝備保障信息化方面已有較大進(jìn)步，但維修機(jī)構(gòu)和基層部隊(duì)對信息技術(shù)的應(yīng)用仍不充分，不能滿足高效、快速、有力的裝備維修保障要求[2-5]：

1) 裝備管理仍以人工管理為主。裝備維修信息的搜集采用紙質(zhì)記錄或手動(dòng)錄入電腦方式，即便部分單位已采用PDA查庫，也只是對某個(gè)區(qū)域進(jìn)行巡查記錄，發(fā)現(xiàn)問題后手動(dòng)錄入文字描述，工作粗放，效率低下，受作業(yè)人員責(zé)任心和業(yè)務(wù)素質(zhì)影響大。

2) 基層部隊(duì)維修力量薄弱。裝備報(bào)修主要采用電話、短信等語言文字?jǐn)⑹龅姆绞?，時(shí)效性差且信息單一，難以準(zhǔn)確地進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和維修方案的制定，而基層部隊(duì)地處偏遠(yuǎn)，錯(cuò)誤的判斷將導(dǎo)致維修時(shí)間的延誤和維修資源的大量浪費(fèi)。

3) 裝備維修信息統(tǒng)計(jì)方式不規(guī)范。部隊(duì)以前所用信息系統(tǒng)多為各業(yè)務(wù)單位根據(jù)自身需求進(jìn)行開發(fā)的，信息重疊、標(biāo)準(zhǔn)不一、共享困難、軍地資源脫節(jié)，難以進(jìn)行長時(shí)間大范圍的信息整合以形成有效維修信息數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)維修經(jīng)驗(yàn)共享和提供宏觀數(shù)據(jù)進(jìn)行決策支持。

針對上述問題，與后勤裝備維修管理信息系統(tǒng)配套設(shè)計(jì)了一款便攜式維修輔助設(shè)備(PMA)，配發(fā)維修機(jī)構(gòu)和基層部隊(duì)，可現(xiàn)場記錄采集后勤裝備維修過程圖文音視頻信息和查閱技術(shù)資料，輔助維修器材管理，對充實(shí)維修信息數(shù)據(jù)庫，提高后勤裝備遠(yuǎn)程維修能力和維修保障效能具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 后勤裝備維修管理信息系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

維修終端是后勤裝備維修管理信息系統(tǒng)在業(yè)務(wù)現(xiàn)場完成維修過程管理、維修器材入出庫倒垛操作、圖文音視頻信息采集、憑證填報(bào)和技術(shù)資料查詢的工具，二者與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器共同構(gòu)成了一套完整的后勤裝備維修管理信息平臺(tái)，如圖1所示。

1.2 維修管理和維修器材管理業(yè)務(wù)流程

對基層部隊(duì)而言，利用維修終端可進(jìn)行音視頻信息采集和技術(shù)資料的查詢，對維修機(jī)構(gòu)而言，維修終端則是實(shí)現(xiàn)維修管理和維修器材管理的載體。

維修管理業(yè)務(wù)流程如下：部隊(duì)裝備出現(xiàn)故障不能自修排除時(shí)，向上級(jí)機(jī)關(guān)提出維修申請，上級(jí)機(jī)關(guān)向維修機(jī)構(gòu)下達(dá)任務(wù)，同時(shí)部隊(duì)通過發(fā)送裝備故障音視頻信息等方式向維修機(jī)構(gòu)匯報(bào)情況，維修機(jī)構(gòu)以此進(jìn)行初步診斷，制定相應(yīng)維修方案，獲批后通過遠(yuǎn)程會(huì)診確認(rèn)采取巡修(抽組維修)、送修或是遠(yuǎn)程維修的方式。而后現(xiàn)場組織故障檢測，實(shí)施維修，維修過程中可通過維修終端進(jìn)行裝備卡片維護(hù)、IETM查詢、維修資源查詢、維修器材請領(lǐng)歸還、音視頻采集和維修登記。裝備修竣后進(jìn)行技術(shù)鑒定，而后交付部隊(duì)，最后匯總維修過程信息進(jìn)行數(shù)據(jù)同步和情況上報(bào)，如圖2所示。維修終端是完成步驟①③⑦⑨⑩以及憑證填報(bào)、音視頻采集、技術(shù)資料查詢和數(shù)據(jù)同步的媒介。

維修器材管理分為入庫管理、在庫管理和出庫管理。入庫管理流程為：器材到場驗(yàn)收合格后掃描入庫，如系統(tǒng)無該器材信息，可通過信息編輯和照片采集來維護(hù)完善器材信息，在終端編輯入庫單，而后與PC端同步后完成入庫操作。在庫管理主要分為庫存信息查詢、日常查庫、器材倒垛、照片采集和庫存報(bào)警幾個(gè)部分。出庫管理主要是完成維修過程中維修器材的請領(lǐng)工作。如圖3所示，終端是入出庫倒垛操作、器材信息維護(hù)、庫存查詢的重要工具。

圖2 后勤裝備維修管理業(yè)務(wù)流程

圖3 維修器材管理業(yè)務(wù)流程

2 便攜式維修終端設(shè)計(jì)

2.1 維修終端系統(tǒng)架構(gòu)

維修終端以手持?jǐn)?shù)據(jù)采集器作為硬件平臺(tái)，通過二維碼掃描、拍照攝像、信息錄入等方式，實(shí)現(xiàn)維修過程管理、故障信息采集、器材入出庫倒垛操作、憑證填報(bào)和技術(shù)資料的查詢。單獨(dú)設(shè)計(jì)制造一款數(shù)據(jù)采集器費(fèi)用高昂，目前市面手持?jǐn)?shù)據(jù)采集器已發(fā)展較為成熟，功能豐富、性能可靠，在快遞物流等領(lǐng)域廣泛使用，直接選購一款滿足功能需求、結(jié)實(shí)耐用的數(shù)據(jù)采集器將能節(jié)省大量成本。市售手持?jǐn)?shù)據(jù)采集器操作系統(tǒng)主要為Android系統(tǒng)和Win CE系統(tǒng)。WinCE系統(tǒng)成熟、穩(wěn)定，易與Windows系統(tǒng)集成，但其產(chǎn)業(yè)鏈斷裂，在售后或者替換上無方案，且?guī)挷蛔?，對無線通信技術(shù)支持不好[6]。Android平臺(tái)具有開源性，產(chǎn)業(yè)鏈成熟，工業(yè)貼合度高，二次開發(fā)資源豐富，便于根據(jù)自身需求開發(fā)應(yīng)用程序，可充分發(fā)揮硬件功能[7]。因此操作系統(tǒng)選擇Android系統(tǒng)。根據(jù)上述要求，市面可選產(chǎn)品豐富，選擇性價(jià)比高、口碑較好的廠家產(chǎn)品，例如優(yōu)博訊i6200S手持?jǐn)?shù)據(jù)采集器。

維修終端總體采用3層架構(gòu)設(shè)計(jì)，分別為數(shù)據(jù)訪問層、維修應(yīng)用層和人機(jī)交互層，如圖4所示。

圖4 維修終端架構(gòu)

人機(jī)交互層包括人機(jī)交互界面和界面控制邏輯。人機(jī)交互界面負(fù)責(zé)從用戶接收命令和數(shù)據(jù)，傳遞給維修應(yīng)用層，然后呈現(xiàn)結(jié)果。界面控制邏輯負(fù)責(zé)處理人機(jī)交互層和維修應(yīng)用層之間的數(shù)據(jù)交換，以及界面之間流程的控制和數(shù)據(jù)格式化等功能。

維修應(yīng)用層封裝實(shí)際業(yè)務(wù)邏輯，包含業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)操作，是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的核心。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)將本地?cái)?shù)據(jù)庫中的憑證表單或文件映射至內(nèi)存。業(yè)務(wù)操作主要包括裝備卡片查詢維護(hù)、維修管理憑證下載填報(bào)、圖片音視頻采集、器材管理憑證下載填報(bào)、IETM閱讀、賬戶和文件管理、安全認(rèn)證與加密傳輸。

數(shù)據(jù)訪問層為數(shù)據(jù)庫提供外界訪問的接口，主要完成裝備基礎(chǔ)信息，維修信息(包括裝備卡片、各類憑證表單和圖片視頻信息)和電子技術(shù)資料的存取功能。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

維修終端與后勤裝備維修管理信息系統(tǒng)配套，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)置維修管理、器材管理、音視頻采集、IETM查詢、數(shù)據(jù)同步和用戶管理5個(gè)模塊，如圖5所示。

圖5 維修終端功能結(jié)構(gòu)

維修管理模塊：所有裝備按樹狀分類編碼規(guī)則具有全軍唯一身份代碼，以二維碼存儲(chǔ)裝備技術(shù)信息[8-9]。通過該功能，可查詢維護(hù)裝備卡片，查詢維修任務(wù)和維修資源，根據(jù)維護(hù)保養(yǎng)、維修受理、維修實(shí)施、技術(shù)鑒定、裝備交付等具體業(yè)務(wù)流程掃描二維碼、填報(bào)相應(yīng)憑證，或通過攝像頭采集維修過程音視頻信息，實(shí)現(xiàn)對維修的全過程管理。

器材管理模塊：包括維修器材的入庫、出庫、倒垛憑證填報(bào)功能、圖片采集和庫存查詢功能。

IETM查詢模塊：包括文檔資料和技術(shù)手冊。文檔資料包含裝備故障圖文信息、維修案例等與裝備使用、維修相關(guān)的資料。技術(shù)手冊包含裝備維修手冊、裝備保養(yǎng)手冊、維修規(guī)程等與裝備相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。IETM(交互式電子手冊)將內(nèi)容繁雜的文檔資料、技術(shù)手冊和裝備信息數(shù)據(jù)庫有機(jī)組織起來，能夠以交互方式進(jìn)行查閱，將所需信息以文字、表格、圖像等多種信息反饋給操作人員，可幫助其熟悉裝備機(jī)理、分析裝備故障，提高現(xiàn)場維修能力[10]。

數(shù)據(jù)同步模塊：包含附件交換功能和數(shù)據(jù)交換功能。附件交換功能主要實(shí)現(xiàn)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的交換，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包括文檔、圖片、音視頻、交互式電子技術(shù)手冊等以文件形式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)交換功能主要實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的交換，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包括裝備代碼、裝備卡片、維修過程憑證、器材管理信息等數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

用戶管理模塊：主要實(shí)現(xiàn)對賬戶、本地文件的管理和對軟件的升級(jí)?？紤]部隊(duì)專崗專人，軟件采用多用戶管理模式。終端從PC端自動(dòng)檢測升級(jí)包，可選擇下載進(jìn)行軟件升級(jí)。

2.3 系統(tǒng)操作流程設(shè)計(jì)

以維修登記為例，維修人員通過掃描二維碼，終端自動(dòng)調(diào)用數(shù)據(jù)訪問層接口，訪問本地?cái)?shù)據(jù)庫，關(guān)聯(lián)對應(yīng)裝備基礎(chǔ)信息和維修信息，并根據(jù)維修字典給出維修級(jí)別、維修方式、維修器材等信息選項(xiàng)，從而減少信息錄入量，維修人員只需填寫故障描述、維修工時(shí)、耗材數(shù)量等具體信息。充分考慮作業(yè)效率，發(fā)揮維修終端優(yōu)勢，維修登記業(yè)務(wù)流程如圖6所示。

圖6 維修登記業(yè)務(wù)流程

3 系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

Android Studio提供了集成的Android開發(fā)工具，SQLite具有開源性，性能良好且占用資源低[11-12]。維修終端以Android Studio為平臺(tái)， SQLite為數(shù)據(jù)庫，以Java語言進(jìn)行開發(fā)。

3.1 用戶界面設(shè)計(jì)

界面設(shè)計(jì)是終端給操作人員的第一體驗(yàn)。根據(jù)功能結(jié)構(gòu)，本著功能齊全、界面簡潔、導(dǎo)航清晰的原則，終端運(yùn)行界面采用較為美觀高效的Flex實(shí)現(xiàn)。終端操作界面圖例如圖7所示。

圖7 終端操作界面圖例

3.2 數(shù)據(jù)同步方案

根據(jù)部隊(duì)保密要求，智能設(shè)備不可通過USB直接連接軍網(wǎng)電腦，需采用USB轉(zhuǎn)RJ45轉(zhuǎn)接線與軍網(wǎng)電腦進(jìn)行有線連接，為使數(shù)據(jù)交換便利化和多樣化，可考慮采用無線傳輸方式作為輔助傳輸方式。

目前主流手持?jǐn)?shù)據(jù)采集器無線傳輸方式多為WIFI傳輸和藍(lán)牙4.0傳輸。WIFI是IEEE定義的無線通信標(biāo)準(zhǔn)，在有線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上通過無線集線器、無線訪問節(jié)點(diǎn)、無線網(wǎng)橋、無線網(wǎng)卡等設(shè)備使無線通信得以實(shí)現(xiàn)，具有傳輸速率大、距離遠(yuǎn)、穿透性強(qiáng)的特點(diǎn)[13]。藍(lán)牙是一種基于數(shù)據(jù)包、有著主從架構(gòu)協(xié)議的短距離通信技術(shù)，采用跳頻通信方式，穩(wěn)定性、抗干擾性和保密性更強(qiáng)，實(shí)際使用傳輸速率為100 kb/s級(jí)，傳輸距離為10 m級(jí)，能滿足終端數(shù)據(jù)傳輸需求[14]。藍(lán)牙采用跳頻通信且傳輸傳輸距離有限，在室內(nèi)使用時(shí)將藍(lán)牙功率調(diào)至滿足業(yè)務(wù)需求的最低功率，隨用隨開、用完即關(guān)，輔以保密措施能夠滿足保密需求，終端選擇藍(lán)牙作為數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)姆绞健?/p>

維修終端結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地SQLite數(shù)據(jù)庫，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)則存儲(chǔ)在存儲(chǔ)卡中。終端與PC端的數(shù)據(jù)同步分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)同步和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)同步，數(shù)據(jù)上傳流程分別如圖8和圖9所示。

圖8 終端結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)上傳流程

圖9 終端非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)上傳流程

結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)同步：XML是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中應(yīng)用廣泛的數(shù)據(jù)交換載體[15]，終端先從本地?cái)?shù)據(jù)庫提取結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為XML文本格式，再將生成的文件信息(文件名)以字符串形式發(fā)往PC端，而后將文件內(nèi)容(XML文件本身)發(fā)往PC端，XML文件接收完成后， PC端將XML文件解析為原格式數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)寫入PC端數(shù)據(jù)庫。

非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)同步：終端從存儲(chǔ)卡提取非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，生成相應(yīng)的文件信息字符串，文件信息包括文件對應(yīng)的類型、編號(hào)(或代碼)和文件名，再將將文件信息發(fā)往PC端，而后將文件內(nèi)容(文件本身)傳送至PC端，PC端解析出相應(yīng)文件信息。PC端文件目錄本身是按類型、編號(hào)(或代碼)的樹狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行排列的，文件內(nèi)容接收完成后，系統(tǒng)將自動(dòng)將文件放至對應(yīng)的文件夾路徑下，實(shí)現(xiàn)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與PC端的同步。

維修終端從PC端進(jìn)行數(shù)據(jù)下載則是數(shù)據(jù)上傳的逆過程，不再贅述。

3.3 加密方案

由于PC端接入軍事綜合信息網(wǎng)，對保密安全性要求很高。系統(tǒng)的物理安全、數(shù)據(jù)的存取和傳輸安全都是終端數(shù)據(jù)安全的突出問題，終端采取的安全保密措施如下[16-19]：

① 存入數(shù)據(jù)自動(dòng)加密機(jī)制：對存入終端的各類數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行加密，不通過登錄口令進(jìn)入系統(tǒng)，操作人員無法打開數(shù)據(jù)文件。

② 安全認(rèn)證機(jī)制：安全認(rèn)證是終端與PC端連接的第一道防線，藍(lán)牙連接時(shí)為所有連接授權(quán)認(rèn)證和加密，選擇足夠長、隨機(jī)和私密的PIN碼。

③ 傳輸鏈路加密機(jī)制：數(shù)據(jù)加密是保證數(shù)據(jù)傳輸過程安全性最有效的方法，藍(lán)牙4.0自身采用安全簡單配對策略(SSP)，使用橢圓曲線(DCDH)算法生成密鑰。要保證所有設(shè)備擁有定期改變的、唯一的、以強(qiáng)健方式生成的ECDH密鑰對，增強(qiáng)SSP的竊聽保護(hù)。

4 結(jié)束語

本文研制的便攜式數(shù)據(jù)終端已在某維修機(jī)構(gòu)與后勤裝備管理信息系統(tǒng)配套試用，各項(xiàng)功能工作正常，有效提高了維修人員作業(yè)效率，受到維修機(jī)構(gòu)各級(jí)好評，下步我們將進(jìn)一步對維修終端進(jìn)行整體優(yōu)化。本終端可使維修人員現(xiàn)場采集維修過程信息、查閱技術(shù)資料，提高維修人員業(yè)務(wù)能力，增強(qiáng)遠(yuǎn)程維修能力，充實(shí)裝備維修信息數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)后勤裝備維修全系統(tǒng)全過程管理，為裝備維修管理及維修器材管理提供決策支持，具有全軍推廣價(jià)值。