IETM在潛艇聲納裝備中的應用研究＊

唐鎖夫 董文娟

（海軍702廠 上海 200434）

1 引言

潛艇聲納系統組成設備復雜，維修保障要求高。目前技術資料和手冊大部分仍以紙質形式存儲，導致技術資料及信息的管理任務日益繁重，資料重復率和冗余度增大，且難于更新，數據互操作性、傳遞實時性和共享性難度比較大。為滿足該型聲納系統維修、保障、教學訓練的需要，實現裝備保障信息化、數字化、網絡化和智能化，達到“靠前保障、精確保障”的要求，進行該型聲納裝備系統交互式電子技術手冊（以下簡稱聲納IETM）的開發制作任務。交互式電 子 技 術 手 冊 （IETM，Interactive Electronic Technical Manual）［1］作為一種先進的裝備維修保障輔助手段，通過交互方式為使用人員提供詳盡的電子化文檔，可顯著提高維修的準確率和快捷性，對維修使用人員的經驗水平要求大幅降低，可以顯著提高裝備保障能力，降低維修保障費用。

2 IETM開發標準

IETM是以數字形式在一種合適的介質上，采用人工編程或自動編程系統編寫的技術手冊，是應用先進的計算機技術，為方便在電子顯示屏顯示和使用而設計制作的、以數字形式存在的技術手冊。IETM是技術手冊的一種高級形式，包括三層含義［2～3］：

1）IETM是技術手冊，是包括各種系統、系統部件和保障設備的安裝、使用、維修、培訓以及保障說明書在內的一種出版物，為用戶和維修人員提供使用和維修該項設備所需的資料和說明。

2）IETM是電子格式，其存儲方式、傳播途徑和顯示方式大都采用電子方式。

3）IETM是交互的，主要指用戶和IETM的交互，交互功能是為了用戶提供友好的IETM使用環境，但是明顯增加了IETM的創作成本。

美國最早就開始了IETM相關技術研究，并制定了一系列IETM相關標準，在美國的影響下，其他國家或區域組織將IETM作為一種重要的CALS應用技術加以研究。目前，國外較典型的、通用的IETM 標準有：S1000D、MILPRF－87268A、MIL－PRF－87269A 和 MIL－HDBK－511［4］。

ASD／AIA S1000D［5］：歐洲航空工業協會（AECMA）發起的采用通用資源數據庫（CSDB）來創建的，正逐漸取代MIL－PRF－87269A成為創建技術文檔的通用國際標準。所創建的技術文檔以中性數據格式存儲，因此可以跨平臺、跨系統使用［11］。

MIL－PRF－87268A［6］：美國國防部頒布的交互式電子技術手冊通用內容、風格、格式和用戶交互要求，提出了對IETM的一般內容、規格、管理性與系統的基本要求，以及對文字、表格、圖形、音頻、視頻等內容類型及格式的要求，還提出了與用戶交互的功能要求［11］。

MIL－PRF－87269A［7］：美國國防部頒布的可修改的交互式電子化技術手冊數據庫標準，主要目的是制定共同的數據規范，使得文字或圖形存儲于數據庫，而不受軟、硬件限制，即可跨平臺進行數據交換［11］。

MIL－HDBK－511［8］：美國國防部頒布的IETM 互操作性手冊，主要規定了JIA（Joint IETM Architecture）的系統結構、信息流程、用戶網絡、交互界面、通信安全和基礎設施建設等方面［11］。

3 IETM開發的關鍵技術

交互式電子技術手冊是以最新信息技術應用為基礎，伴隨科學技術的發展而不斷進步；互用性、網絡化是當前IETM技術發展的主要方向。本文根據當前研究的熱點在IETM開發過程總結出其相關關鍵技術如下。

3.1 IETM標準化技術

標準化是創作IETM的關鍵技術之一。“標準化（Standardization）”是適用于各行各業的術語，軍事裝備系統“標準化”的定義是：利用一致通用的工程準則、術語、原理、應用、材料、成品、過程、設備、備件、分組件和部件來達到產品、保障和工程實踐最大的實用一致而形成的方法，用以保證可行的最少多樣性，并實現設備的備件和零部件最佳的互換性。所以，“一致性、通用性、減少多樣性”是裝備實施標準化的主要目標。交互式電子技術手冊IETM的標準化問題，其實就是解決信息在實現共享、產品數據實現互操作性的過程中使用共同“語言”問題［2，10］。

3.2 數據庫技術

數據庫技術即數據存儲技術，IETM具有良好的互用性和共享性，要實現各部門及各系統間的數據共享，必須規范各開發單位的元數據采集標準和數據庫開發標準。例如美國國防部專門為第四、五級IETM的元數據采集和數據庫開發工作制定了規范即 MIL－PRF－87269。MIL－PRF－87269規范的目的在于提供標準化的文檔結構方式，并將之應用于第四、五級IETM的功能中，并且結合使用SGML或 XML標記語言［4，11］。

3.3 數據描述技術

互用性和共享性是IETM的重要特征，美國起始的IETM發展目標是希望其能在海軍系統內部各部門以及陸海空三軍之間互操作，以減少各部門及各軍種之間數據的冗余度，實現對數據資料的共享，因此互相傳遞數據時必須以一種大家都公認的中性格式。為此，首先要制定標準并推廣實施，然后選擇標記語言，依據標準設計DTD（文檔類型定義），開發數據庫［5］。

4 系統設計

基于某型潛艇聲納系統的IETM自動交互手冊是在.NET開發平臺下，采用ASP.NET開發語言，以SQL Server 2005為數據庫支撐，通過IETM的網絡系統電子化、標準化，方便對相關診斷策略的查找，形成可供維修保障人員使用的電子手冊。

4.1 IETM的開發環節

交互式電子技術手冊IEIM的開發，運用了多媒體、數據庫和網絡等技術，而且隨著計算機技術的不斷發展而呈現出不同的內容。實施IETM主要體現在電子圖像化、電子文檔化、多媒體支持和數據庫支持四個環節［11］。

1）電子圖像化

將所有設計圖紙等原始的圖形和紙張轉換成數字式電子資料，按有關標準存放在資料庫文件中，通過建立索引，以方便查詢；

2）電子文檔化

將所有說明書冊、技術文檔等用文字描述的資料轉換成電子文檔格式，轉換后的資料以ASCII或單純文字為主；

3）多媒體支持

即采用多媒體開發軟件，將以聲音、圖像、文本、錄像片段和動畫演示等格式存儲的各種資料組織起來，以多媒體軟件的方式保存，提供給產品用戶各種功能，實現基本層次的交互；

4）數據庫支持

即結合多媒體界面風格，將產品各壽命周期的各種數據和資料通過后臺數據庫來管理和維護，支持各種查詢和統計功能，最終實現通過單一系統獲取多處信息來源的不同信息功能。

4.2 系統體系結構

面對裝備信息化保障的需求，本文提出了基于.NET平臺的Web交互式電子技術手冊應用框架，采用面向對象的ASP.NET技術開發，系統具有安全可靠性強、執行效率高、可擴展性好的特點［3～4］。某型潛艇聲納IETM的體系結構見圖1。

圖1 某型潛艇聲納系統IETM系統結構圖

第一層是用戶界面層，即瀏覽器層，主要完成用戶的接口功能，使用人員通過該層向Web服務器提出服務請求，Web服務器接收相應的請求，將相應的文件資源通過HTTP協議顯示在瀏覽器端，完成使用人員權限允許范圍內的操作請求。

第二層是服務層，即 Web服務器層，主要完成操作使用人員的應用功能，負責接收瀏覽器端的操作請求，通過ASP（Active Server Page，動態服務器主頁）與數據庫連接，完成相應的請求，將結果返回給瀏覽器端。

第三層是數據層，即數據庫服務器，存儲應用系統的所有數據，以便實施信息的集中管理，滿足保密要求。

考慮到實際應用，具體實現時將信息存儲和Web服務集中在同一服務器中，采用邏輯分開編程實現。為提高系統運行速度和效率，客戶端使用瀏覽器模式。

4.3 數據庫設計

該聲納IETM按照海軍標4.1對IETM的分類，以第二類IETM為指導實施開發，即建立面向對象的的信息結構，考慮到目前研制開發的實際需求，實現層次結構IETM，為此，按照裝備保障、裝備使用的業務流程，建立相應的數據庫來實現信息的層次化以對信息的綜合管理。

1）故障信息庫設計

本數據庫存儲該型聲納系統發生典型故障的基本信息，根據這些信息可引導相關部門實施有效的故障排除。

故障信息庫的基本描述信息見表1。

表1 故障信息表

2）零部件信息庫設計

零部件信息庫存儲該型聲納裝備的零部件信息。零部件包括機械零部件、備件零部件和電氣元器件等。零部件分為裝艦件和備件，其中備件又分為長期、基地和隨艦三種類型，根據上述分類，建立相應的零部件信息庫，具體零部件信息見表2。

表2 零部件信息表

4.4 信息內容和結構設計

1）信息結構設計

按照海軍標，將聲納IETM按照第二類IETM開發，將其信息分為技術信息、輔助信息和管理信息，并將該系統分為基本信息層、主題信息層和應用信息層，其信息結構如圖2所示。

圖2 某型聲納系統交互式電子技術手冊信息結構圖

·基本信息層按照海軍標附錄A中提供的DTD建立XML文檔，為形成文本、表格、圖形、對話框等基本元素，并將所需的視頻、動畫作為外部程序存儲。

·主題信息層建立在基本信息層基礎上，定義艦船裝備可使用的幾種通用信息模塊，包含了描述該型聲納IETM的系統組成、技術性能、儀器組成及結構、工作原理、使用與維護、零部件信息的所有文本、圖形、表格、對話框、警示信息、動畫及音頻和視頻。

·應用信息層是利用主題信息層的五種通用信息模塊進行組合，構建用該型聲納IETM。

2）信息總體界面

本文嚴格遵守IETM海軍標的規范，充分利用計算機技術和網絡技術的結合，用數據庫管理裝備構成和使用信息，設計和研制了潛艇綜合聲納系統IETM。實現了對潛艇綜合聲納系統資料進行全面收集、整理，并對裝備的線路及其工作原理進行深入消化和理解，進而細化、補充、核實相關資料。

5 系統實現

在上述分析和設計基礎上，以某型潛艇聲納為研制背景，開發實現了其交互式電子技術手冊。

6 結語

本文研制的潛艇聲納系統IETM以某型潛艇的聲納裝備為背景，旨在為其操作使用和維修保障人員建立一套基于IETM的技術資料信息管理系統。系統設計和開發遵循IETM海軍標準，達到IETM 4級標準，使用數據庫存儲相關信息，對聲納裝備的結構、功能、工作原理、使用方法和維護維修等內容進行層次化編排，以直觀、方便的電子交互手段為裝備維修人員提供資料查詢、培訓學習、故障診斷與維修等技術支持。該IETM可用于輔助維修、人員培訓，大力提高了裝備的維修和使用人員的維修水平，是裝備維修信息化建設的重要組成部分。

由于該交互式電子技術針對的是某型艇的聲納設備，技術資料單一，信息量有限，若要對海軍所有裝備構建標準化、一體化的交互式電子技術手冊體系，應結合各類裝備的實際需求，建立分層的信息存儲結構，設計快速有效的故障排除算法和流程，優化查詢瀏覽功能，逐步實現智能化、規范化的海裝裝備交互式電子技術手冊架構和研制框架，進而提高海軍維修保障工作信息化建設水平。

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