Thiết kế, chế tạo và ứng dụng thiết bị hỗ trợ điều hành tác chiến phục vụ công tác chỉ huy tác chiến cho các sở chỉ huy lục quân

Thông tin khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 44, 08 - 2016 163 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG THIẾT BỊ HỖ TRỢ ĐIỀU HÀNH TÁC CHIẾN PHỤC VỤ CÔNG TÁC CHỈ HUY TÁC CHIẾN CHO CÁC SỞ CHỈ HUY LỤC QUÂN Lữ Hồng Châu, Huỳnh Huy Cường, Trần Việt Dũng, Nguyễn Trúc Quyên, Phù Phước Huy* Tóm tắt: Trong bài báo này chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị hỗ trợ điều hành tác chiến (HTĐHTC) phục vụ công tác chỉ huy tác chiến cho các đơn vị lục quân các cấp và nghiên cứu mở rộng ứng dụng. Sản phẩm đạt được là sự kết hợp những kết quả nghiên cứu trước đây với việc ứng dụng kỹ thuật công nghệ hiện đại, đáp ứng một số yêu cầu cơ bản của hoạt động chỉ huy tác chiến tại sở chỉ huy các đơn vị lục quân. Ngoài ra, thiết bị được thiết kế chế tạo theo mô đun, có cấu trúc mở, nên có khả năng thay đổi cấu hình và chương trình điều khiển để ứng dụng tại sở chỉ huy các quân binh chủng khác. Từ khóa: Chỉ huy tác chiến, Trực ban tác chiến, Sở chỉ huy lục quân, Thiết bị sở chỉ huy. 1. MỞ ĐẦU Chỉ huy tác chiến là hoạt động đặc thù trong sở chỉ huy (SCH), trong đó trực ban tác chiến (TBTC) là bộ phận có vai trò vô cùng quan trọng. Căn cứ chức năng nhiệm vụ TBTC và cách thức tổ chức thông tin chỉ huy trong SCH [1], thiết bị HTĐHTC phục vụ chỉ huy tác chiến được trang bị cho bộ phận TBTC cần giải quyết các yêu cầu cơ bản sau [2], [3]: - Giúp báo động chuyển trạng thái sẵn sàng chiến đấu (SSCĐ), đồng thời nắm bắt tình hình chuyển trạng thái (CTT) của các đơn vị được nhanh chóng và chính xác qua các kênh điện thoại, và hiển thị đầy đủ thông tin trạng thái. - Giúp phát thông báo, báo động trong nội bộ SCH được nhanh chóng thuận lợi. - Giúp ê kíp TBTC kết nối liên lạc với các đơn vị đồng thời qua nhiều kênh điện thoại được thuận tiện và kịp thời. - Ghi âm đầy đủ các cuộc đàm thoại với TBTC để kiểm tra, theo dõi về sau. Đây cũng là các yêu cầu chính trong thiết kế chế tạo thiết bị phục vụ chỉ huy tác chiến cho các đơn vị, và cũng là mục tiêu của các đề tài đã triển khai [4], [5]. 2. XÂY DỰNG TÍNH NĂNG, CHỈ TIÊU KỸ THUẬT THIẾT BỊ HTĐHTC Quy trình chỉ huy tác chiến bao gồm các bước: tiếp nhận thông tin - xử lý thông tin - ra quyết định - truyền đạt mệnh lệnh - giám sát thực hiện. Các hệ thống công nghệ thông tin (CNTT), hệ thống truyền tin vô tuyến, hữu tuyến là công cụ hỗ trợ thực hiện quy trình trên. Như đã phân tích [3], thiết bị được nghiên cứu chế tạo sẽ tập trung giải quyết bài toán tiếp nhận thông tin - truyền đạt mệnh lệnh - giám sát thực hiện qua các kênh điện thoại. Do đó, việc phân tích xây dựng tính năng và chỉ tiêu kỹ thuật sẽ hướng tới mục tiêu này. 2.1. Phân tích xây dựng tính năng chính và chế độ hoạt động của thiết bị Nhằm phù hợp với mục tiêu đặc ra thiết bị được xây dựng với các tính năng chính và chế độ hoạt động như sau: - Số lượng đơn vị được quản lý và kết nối: các đơn vị được quản lý và kết nối Công nghệ thông tin & Khoa học máy tính L. H. Châu, H. H. Cường, , “Thiết kế, chế tạo và ứng dụng các sở chỉ huy lục quân.” 164 theo danh bạ điện thoại nên số lượng không bị hạn chế, tuy nhiên theo thực tế biên chế thì số đơn vị đầu mối được quản lý và kết nối giới hạn tối đa là 50. - Số kênh điện thoại kết nối đến thiết bị: Thiết bị kết nối truyền lệnh tới các đơn vị đồng thời theo từng nhóm, mỗi đơn vị trong nhóm chiếm 01 kênh điện thoại nên càng có nhiều kênh điện thoại thì càng rút ngắn được thời gian truyền lệnh so với kết nối thoại lần lượt từng đơn vị. Theo quy chế trang bị, số kênh điện thoại được trang bị tại bộ phận TBTC không nhiều nên bước đầu giới hạn số kênh được kết nối là 08. - Số lượng đơn vị được thông báo/báo động đồng thời: tối đa là 08 vì khi truyền lệnh thì mỗi đơn vị chiếm 01 kênh điện thoại. - Số bàn điều khiển: Theo quy định bộ phận TBTC có 01 trực ban trưởng và 01 trực ban phó nên số bàn điều khiển được giới hạn là 02 (có thể mở rộng khi cần). - Các chế độ tiếp nhận thông tin qua điện thoại đối với TBTC: + Nhận cuộc gọi hoặc gọi đi trên kênh điện thoại bất kỳ. + Hiển thị số điện thoại gọi đến để nhận diện đối tượng sẽ làm việc. + Giữ cuộc gọi trên một kênh bất kỳ để nhận cuộc gọi ở kênh khác. + Chuyển thoại từ một kênh bất kỳ đến máy chỉ huy. - Các chế độ thông báo/phát lệnh qua điện thoại: + Phát thông báo, đọc điện đồng thời xuống từng nhóm đơn vị. + Phát lệnh đồng thời xuống từng nhóm đơn vị. + Tổ chức đàm thoại hội nghị với nhiều đơn vị qua điện thoại. - Các chế độ kiểm tra giám sát thực hiện lệnh: + Ghi nhận thời điểm phát lệnh, nhận lệnh, chuyển trạng thái của từng đơn vị. + Hiển thị trạng thái các đơn vị lên bảng đèn tại TBTC và Trung tâm chỉ huy (TTCH). + Tự động ghi âm các cuộc thoại giữa TBTC với đơn vị. - Các chế độ hỗ trợ cho tác nghiệp của TBTC qua hệ thống loa chung: + Phát tín hiệu báo động phòng không/ chiến đấu trong nội bộ SCH. + Dùng micro để thông báo - phát lệnh bằng lời trong nội bộ SCH. 2.2. Các yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị Để việc khai thác sử dụng được dễ dàng, thuận lợi và hiệu quả, thiết bị cần đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật sau: + Thiết bị phải hoạt động ổn định 24/24. + Thao tác sử dụng đơn giản, giao diện tương tác thân thiện, ít làm thay đổi hoặc ít ảnh hưởng đến quy trình hoạt động hiện có. + Dễ dàng cách ly toàn bộ thiết bị và trả lại nguyên trạng như trước khi gắn thiết bị. + Giao tiếp với tổng đài theo kiểu CO line để phù hợp với thực tế trang bị. + Kỹ thuật chuyển mạch thoại có độ suy hao kết nối thấp và tạo nhiều chế độ đàm thoại khác nhau. + Số người được tham gia cùng đàm thoại hội nghị tối đa là 03, bao gồm chỉ huy, trực ban và đơn vị. + Số kênh ghi âm thoại đồng thời là 02 do có 02 trực ban làm việc đồng thời. + Bàn điều khiển (BĐK) phải tạo ra nhiều giao diện khác nhau theo từng chế độ hoạt động và bảo đảm sự tương tác hai chiều người sử dụng - máy. Thông tin khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 44, 08 - 2016 165 3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH THIẾT BỊ VÀ GIẢI PHÁP CHẾ TẠO HTĐHTC 3.1. Xây dựng mô hình thiết bị Để đáp ứng được các yêu cầu về tính năng và tiêu chí kỹ thuật vừa nêu, mô hình cấu trúc thiết bị được xây dựng như hình 1 gồm các bộ phận với các chức năng sau [4], [5]: - Khối xử lý trung tâm (XLTT) là trung tâm xử lý, lưu trữ, điều khiển và đồng bộ hoạt động các bộ phận thiết bị; kết nối với các BĐK để nhận tương tác từ người sử dụng và xuất dữ liệu hiển thị; kết nối với khối chuyển mạch thoại và giao tiếp để nhận dữ liệu ghi âm và điều khiển kết nối với các đường dây điện thoại; xuất dữ liệu hiển thị cho các bảng đèn. - Các bàn điều khiển: sử dụng màn hình cảm ứng để nhận tương tác và hiển thị các giao diện chức năng. - Khối chuyển mạch thoại và giao tiếp: kết nối với kênh điện thoại và tạo các chế độ thoại giữa TBTC với các đơn vị, được thiết kế theo mô đun và tích hợp các mạch chống sét. - Các bảng đèn trạng thái cho TBTC và TTCH: hiển thị trạng thái SSCĐ của tất cả các đơn vị bằng đèn LED hoặc màn hình LCD. - Khối tăng âm và loa: dùng để phát thông báo, báo động và các âm hiệu trong khuôn viên SCH. - Các máy trực và Micro: dùng để đàm thoại với các đơn vị và phát các thông báo ra loa. - Tổng đài và các kênh thông tin: sử dụng hạ tầng hiện có tại SCH, dùng để kết nối thoại với các đơn vị. - Máy điện thoại tại đơn vị: sử dụng máy điện thoại sẵn có của TBTC các đơn vị để nhận lệnh và báo cáo tình hình. - Khối nguồn, UPS: cung cấp nguồn nuôi ổn định cho thiết bị. 3.2. Các giải pháp và công nghệ chế tạo thiết bị Với định hướng phát triển và nâng cấp dòng sản phẩm thiết bị ngày càng hoàn thiện, bắt kịp xu hướng phát triển của KHCN, đồng thời có thể mở rộng ứng dụng tại cái QBC khác, thiết bị được thiết kế chế tạo dựa trên các giải pháp và công nghệ sau: - Thiết bị được thiết kế theo mô đun chức năng nhằm dễ dàng mở rộng quy mô và chức năng hệ thống, cho phép mở rộng tăng số kênh kết nối, tăng số bàn điều khiển làm việc, cho phép mở rộng thêm chức năng, tính năng theo yêu cầu. - Thiết bị được thiết kế theo cấu trúc mở, cho phép kết nối các thiết bị khác theo chuẩn RS485, Ethernet với mục đích cho phép mở rộng giao tiếp với các hạ tầng hệ thống thông tin khác. - Sử dụng máy tính chuyên dụng làm khối xử lý trung tâm để "mềm hóa" xử lý, điều khiển thiết bị, nâng cao khả năng xử lý và độ mềm dẻo, cho phép thay đổi cấu Hình 1. Sơ đồ cấu trúc thiết bị phục vụ chỉ huy tác chiến. Công nghệ thông tin & Khoa học máy tính L. H. Châu, H. H. Cường, , “Thiết kế, chế tạo và ứng dụng các sở chỉ huy lục quân.” 166 hình và phần mềm điều khiển để tạo thành mẫu thiết bị mới phù hợp với quy trình chỉ huy tác chiến của QBC khác. - Sử dụng màn hình cảm ứng để nâng cao khả năng tương tác người-máy, tạo được nhiều giao diện điều khiển và hiển thị đầy đủ thông tin hoạt động của thiết bị. - Ứng dụng chuyển mạch kỹ thuật số để giảm độ suy hao thoại cũng như tạo được các chế độ đàm thoại hội nghị có chất lượng cao. - Chọn kỹ thuật Vi điều khiển để thiết kế các ngoại vi nhằm giảm kích thước, tiêu hao năng lượng và tăng độ tin cậy. - Sử dụng các vật tư thiết bị chuyên dụng như máy tính, màn hình cảm ứng, bộ chuyển mạch để giúp thiết bị hoạt động ổn định trong điều kiện hoạt động 24/24. 4. XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ HTĐHTC Dựa trên mồ hình thiết bị và giải pháp công nghệ đã xây dựng, hệ thống phần mềm quản lý và điều khiển thiết bị HTĐHTC được thiết kế có những đặc điểm sau: - Áp dụng mô hình server-client, trong đó khối XLTT đóng vai trò server nhận yêu cầu, xử lý yêu cầu và gửi trả kết quả về các BĐK; BĐK đóng vai trò là máy client, có nhiệm vụ tiếp nhận tương tác từ người sử dụng, gửi các yêu cầu này đến máy server, chờ kết quả và hiển thị ra giao diện điều khiển. - Phần mềm được thiết kế theo hướng mô đun, cho phép dễ dàng kế thừa hay cải tiến để mở rộng khả năng ứng dụng cho các quân binh chủng khác. - Áp dụng phân chia xử lý tuần tự, xử lý song song, xử lý sự kiện một cách hợp lý, linh hoạt trong hoạt động của thiết bị để tổ chức, xử lý, phát triển phần mềm được dễ dàng; Sử dụng lập trình phân chia nhiều lớp để tối ưu hóa quy trình xử lý. - Thiết kế giao diện và lôgic điều khiển hợp lý, thông tin hiển thị đầy đủ, kết hợp hài hòa giữa ký hiệu - biểu tượng - màu sắc, "Việt hóa" các cửa sổ giao diện để dễ sử dụng, tránh sai sót; bổ sung các thông tin bổ trợ, hướng dẫn khai thác vận hành thiết bị đúng quy trình, cảnh báo các sai sót trong quá trình sử dụng. - Bổ sung các chương trình tự động kiểm tra và hiển thị trạng thái hoạt động của từng bộ phận thiết bị để giúp người sử dụng có thể xác định được tình trạng hoạt động của thiết bị, chủ động trong công tác bảo dưỡng thiết bị. - Phần mền quản lý và điều khiển thiết bị bao gồm các mô đun sau: + Trên máy server: mô đun quản lý và tự kiểm tra thiết bị; Mô đun ghi âm; Mô đun báo động CTT; Mô đun điện thoại đa hướng; Mô đun thông báo báo động nội bộ; Mô đun giao tiếp và hiển thị; Mô đun kết nối khối chuyển mạch thoại và giao tiếp; Cơ sở dữ liệu. + Trên máy client: Mô đun hiển thị BĐK; Mô đun nhận tương tác người dùng; Hình 2. Sơ đồ mô đun phần mềm hệ thống. Thông tin khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 44, 08 - 2016 167 Mô đun phục vụ in ấn. - Giữa server và clinet liên kết với nhau qua giao thức TCP/IP. 5. TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM Các thiết bị phục vụ chỉ huy tác chiến - sản phẩm của đề tài KHCN cấp TP Hồ Chí Minh (Nghiên cứu chế tạo thiết bị kỹ thuật đa năng cho Sở chỉ huy các đơn vị cấp chiến thuật) và đề tài KHCN cấp TP Hà Nội (Nghiên cứu thiết kế chế tạo tổ hợp thiết bị phục vụ chỉ huy tác chiến cho BTL Thủ đô Hà Nội) được triển khai ứng dụng tại Trung đoàn Gia Định/BTL TP Hồ Chí Minh (2011) và Bộ Tham mưu/BTL Thủ đô Hà Nội (2014). Một thiết bị tương tự đã được chế tạo và triển khai sử dụng tại Sở chỉ huy diễn tập - Học viện Lục quân (2014). Sau đây là một số hình ảnh về thiết bị. Đây là loại thiết bị mới nên trong quá trình sử dụng thử nghiệm nhóm nghiên cứu luôn hoàn thiện phần mềm điều khiển để sát với nhu cầu khai thác và sử dụng của các đơn vị. Đến nay các thiết bị đã hoạt động ổn định và đáp ứng được các yêu cầu đề ra. 6. KẾT LUẬN Thiết bị HTĐHTC phục vụ điều hành chỉ huy tác chiến được thiết kế chế tạo có chức năng, tính năng kỹ thuật phù hợp với hạ tầng kỹ thuật hiện có tại đơn vị, bám sát và đáp ứng được thực tế chỉ huy tác chiến tại các SCH Lục quân từ cấp trung sư đoàn đến cấp Quân khu, Quân đoàn. Kết quả mà nhóm nghiên cứu đã đạt được mở ra một hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực tự động hóa chỉ huy, góp phần tạo ra các sản phẩm nhằm hiện đại hóa các SCH, nâng cao khả năng SSCĐ của các đơn vị. Sau khi đưa vào sử dụng, loại thiết bị này được nhiều đơn vị quan tâm và đặt hàng. Tuy nhiên, thiết bị loại này được thiết kế, chế tạo từ các đề tài KHCN cấp tỉnh thành, do đó cần được các cơ quan chức năng của Bộ quốc phòng thẩm định thiết kế và cho phép sản xuất thử nghiệm loạt nhỏ để có cơ sở đánh giá toàn diện trước khi chế tạo hàng loạt để trang bị theo nhu cầu các đơn vị. Hiện nay chưa có bộ tiêu chuẩn về thiết kế, chế tạo và trang bị loại thiết bị HTĐHTC cho SCH các cấp nên thiết bị nêu trên mới đóng vai trò là các thiết bị hỗ trợ Hình 3. Bàn thiết bị tại Trung đoàn Gia Định. Hình 4. Bàn thiết bị tại khung f - Sở chỉ huy diễn tập, Học viện Lục quân. Công nghệ thông tin & Khoa học máy tính L. H. Châu, H. H. Cường, , “Thiết kế, chế tạo và ứng dụng các sở chỉ huy lục quân.” 168 chỉ huy tác chiến trong SCH. Do đó, cần nhanh chóng xây dựng và ban hành bộ tiêu chuẩn cho loại thiết bị để làm cơ sở thiết kế, chế tạo và đưa vào biên chế trang bị tại SCH các cấp. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. “Điều lệnh công tác tham mưu tác chiến Quân đội nhân dân Việt Nam”, NXB Quân đội nhân dân, 2011. [2]. Lữ Hồng Châu và các tác giả, “Nghiên cứu hoàn thiện và đưa vào ứng dụng thiết bị báo động chuyển trạng thái sẵn sàng chiến đấu”, Tạp chí Nghiên cứu KH và CN quân sự, số Đặc biệt 4-2009. [3]. Lữ Hồng Châu và các tác giả, “Nghiên cứu thiết kế chế tạo tổ hợp thiết bị phục vụ điều hành chỉ huy tác chiến cho phòng trực ban tác chiến các sở chỉ huy”, Tạp chí Nghiên cứu KH và CN quân sự, số Đặc biệt 4-2009. [4]. Báo cáo đề tài KHCN cấp TP HCM: “Nghiên cứu chế tạo thiết bị kỹ thuật đa năng cho sở chỉ huy các đơn vị cấp chiến thuật”, Viện CNTT, 2011. [5]. Báo cáo đề tài KHCN cấp TP Hà Nội: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo tổ hợp thiết bị phục vụ chỉ huy tác chiến cho Bộ Tư lệnh Thủ đô Hà Nội”, Viện CNTT, 2014. ABSTRACT DESIGNING, MANUFACTURING AND APPLYING EQUIPMENT FOR OPERATING ACTIVITIES AT THE HEADQUARTER OF THE GROUND FORCES Based on the implementation of the two scientific and technological projects about designing and manufacturing equipment for operating activities for tactical level units and research to extend the using, our research team has developed some criteria, strategic and technical features, system models and manufactured the sets of equipment which were tested at in three different level Headquarters. Achieved products were a combination of the results of previous studies with the use modern technology which satisfy requirements of operating activities at the Headquarter of Ground Forces. In addition, the devices are designed and manufactured according to the modular, open structures. Therefore it should have the ability to be change the configuration and control program to apply at the Headquarters of the other Armed Forces. Keywords: Operating activity, Warfare duty, Headquarter of Ground Forces, Headquarter equipment. Nhận bài ngày 16 tháng 07 năm 2015 Hoàn thiện ngày 30 tháng 08 năm 2015 Chấp nhận đăng ngày 17 tháng 08 năm 2016 Địa chỉ: Phòng Số hóa và điều khiển - Viện Công nghệ thông tin; *Email: phuphuochuy@gmail.com.