馮希

[摘 要]伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息化技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了多種現(xiàn)代信息技術(shù)融合集成的新型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。該復(fù)合型技術(shù)通過(guò)整合射頻RFID技術(shù)、傳感器技術(shù)和激光掃描技術(shù)，極大提升了物流倉(cāng)儲(chǔ)對(duì)貨物管理的信息化程度。本文將現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合運(yùn)用，分析了智能化物流倉(cāng)儲(chǔ)管理信息系統(tǒng)，滿足了新經(jīng)濟(jì)時(shí)代現(xiàn)代物流倉(cāng)儲(chǔ)對(duì)信息化技術(shù)的需求，并對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行了闡述。

[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);物流倉(cāng)儲(chǔ);無(wú)線射頻識(shí)別;WSN;EPC

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.11.024

物流行業(yè)作為商品流通的重要環(huán)節(jié)，控制著原料、成品和信息的流轉(zhuǎn)，伴隨著信息技術(shù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的步伐，尤其是物聯(lián)網(wǎng)概念的興起，現(xiàn)代物流體系與秩序正發(fā)生著深刻變革。倉(cāng)儲(chǔ)作為現(xiàn)代物流體系的重要構(gòu)成部分，歷來(lái)是廠商、庫(kù)管所關(guān)注和研究的重點(diǎn)，在物流環(huán)節(jié)中起著至關(guān)重要的作用。物流倉(cāng)儲(chǔ)管理中伴隨訂貨、入庫(kù)、管理和出庫(kù)的事件而產(chǎn)生大量伴生信息，數(shù)據(jù)操作次數(shù)多、數(shù)據(jù)規(guī)模大和信息內(nèi)容多樣。

因此，伴隨著新興物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，研究如何更加高效地對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)貨物進(jìn)行管理和調(diào)配管理、壓縮出入庫(kù)流程，提高人、財(cái)、物的使用效率，對(duì)于提高企業(yè)和物流商家自身競(jìng)爭(zhēng)力具有關(guān)鍵意義。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

“物聯(lián)網(wǎng)”概念的首次提出是在1999年美國(guó)召開(kāi)的移動(dòng)計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)國(guó)際會(huì)議，當(dāng)時(shí)的定義為“基于互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)、產(chǎn)品電子代碼（EPC）標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建的實(shí)現(xiàn)全球物品相關(guān)信息實(shí)時(shí)共享的互聯(lián)網(wǎng)”，即簡(jiǎn)稱為“物聯(lián)網(wǎng)”，后來(lái)隨數(shù)字通信時(shí)代的到來(lái)、新技術(shù)的加入，豐富和發(fā)展了物聯(lián)網(wǎng)的概念。

國(guó)內(nèi)對(duì)“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)的發(fā)展也高度關(guān)注，2009年溫家寶總理考察無(wú)錫市高新微納工程中心時(shí)，提議在無(wú)錫市建立傳感網(wǎng)絡(luò)中心，大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)，此后關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一些積極舉措與相關(guān)政策紛紛出臺(tái)，加速了我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和新一代寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，逐步形成RFID、M2M、傳感網(wǎng)等三種形式的物聯(lián)網(wǎng)模式，初步實(shí)現(xiàn)了物品與互聯(lián)網(wǎng)信息交互通信、定位跟蹤、智能識(shí)別監(jiān)管的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。

2 物聯(lián)網(wǎng)倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)的架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)

目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已在物流倉(cāng)儲(chǔ)、智能樓宇、城市部件維護(hù)、城市自來(lái)水管網(wǎng)與智能電表等居民基礎(chǔ)設(shè)施和醫(yī)療信息管理等相關(guān)領(lǐng)域得到了實(shí)際應(yīng)用。但考慮到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)規(guī)范、研究和應(yīng)用均處于初級(jí)階段的基本情況，應(yīng)首先明確當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)體系的構(gòu)架情況。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架體系基本分為三個(gè)層級(jí)，即物聯(lián)網(wǎng)感知層、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層。物聯(lián)網(wǎng)感知層主要由傳感器信息采集設(shè)備、數(shù)據(jù)至網(wǎng)關(guān)間傳感器網(wǎng)絡(luò)與其他智能終端構(gòu)成，具體來(lái)說(shuō)包含M2M終端、RFID無(wú)線射頻讀寫(xiě)器、傳感器與網(wǎng)關(guān)、攝像頭等部件，其中RFID技術(shù)因?yàn)榧夹g(shù)成本較低、手持終端簡(jiǎn)單，從而大大提升了貨物分揀與選擇效率，成為目前國(guó)內(nèi)倉(cāng)儲(chǔ)管理行業(yè)應(yīng)用較多的感知技術(shù)，年均增長(zhǎng)率在18%以上，同時(shí)傳感器終端有時(shí)根據(jù)貨物種類(lèi)的差異，常常會(huì)采用不同的類(lèi)型，譬如農(nóng)產(chǎn)品冷庫(kù)又經(jīng)常會(huì)用到溫度、適度傳感器;物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層是依托現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)信息管理控制中心，完成貨物商品的信息查詢、發(fā)送、存儲(chǔ)與更新管理職能，其中心特征就是網(wǎng)絡(luò)化和智能化;物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層主要是根據(jù)信息控制中心的監(jiān)管數(shù)據(jù)，通過(guò)具體的終端或傳感設(shè)備，完成交通、環(huán)境、醫(yī)療信息的共享使用，目前物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層面開(kāi)發(fā)的廣度和力度仍不夠深入，基本停留在商品貨物自動(dòng)識(shí)別、感知與定的層面，在深層次數(shù)據(jù)挖掘、網(wǎng)絡(luò)信息融合、專家決策系統(tǒng)與智能調(diào)度方面的具體應(yīng)用，還處于較為淺顯的階段。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用多是基于無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)RFID相關(guān)的EPC物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸多采用無(wú)線通信模式，現(xiàn)代物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)可通過(guò)對(duì)WSN無(wú)線感知網(wǎng)絡(luò)與EPC技術(shù)進(jìn)行融合，優(yōu)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流與系統(tǒng)架構(gòu)。

WSN（Wireless Sensor Network），即無(wú)線感知網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)布設(shè)安裝在待監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)的多源傳感設(shè)備節(jié)點(diǎn)，以無(wú)線通信的方式組成一個(gè)數(shù)據(jù)采集、感知、監(jiān)管的信息網(wǎng)絡(luò)。智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可通過(guò)無(wú)線感知網(wǎng)絡(luò)WSN與EPC進(jìn)行技術(shù)融合，利用WSN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)中EPC數(shù)據(jù)的傳輸，完成節(jié)點(diǎn)信息的無(wú)線通信，提高WSN數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性的同時(shí)，還降低了EPC數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪\(yùn)營(yíng)成本。

RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)，即無(wú)線射頻識(shí)別，采用無(wú)線射頻電磁波信號(hào)來(lái)識(shí)別特定受眾目標(biāo)（EPC數(shù)字標(biāo)識(shí)）并完成相關(guān)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)工作，無(wú)須系統(tǒng)與目標(biāo)間的機(jī)械或光學(xué)觸碰，進(jìn)而達(dá)到信息識(shí)別的功能;EPC（Electronic Product Code）數(shù)字標(biāo)識(shí)，即產(chǎn)品電子代碼，建立在全球統(tǒng)一標(biāo)識(shí)系統(tǒng)條形編碼的基礎(chǔ)之上，可對(duì)物流產(chǎn)品供應(yīng)鏈的對(duì)象（貨物、貨架、貨盤(pán)與位置等）存儲(chǔ)在RFID標(biāo)簽上，讀取時(shí)即可完成動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)連接，然后通過(guò)EPC這把數(shù)字鑰匙獲取相關(guān)信息;EPC中間部件，用戶可根據(jù)特定的應(yīng)用需求來(lái)開(kāi)發(fā)定制、集成EPC部件，而其中最核心的部件便是EPCGlobal公司提出的應(yīng)用層事件ALE（Application Layer Events），有效收集、傳送EPC數(shù)據(jù)，ALE事件有助于RFID終端使用者自由選擇所關(guān)注和希望接收到的RFID信息數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)冗余的發(fā)生，EPC服務(wù)主要完成中間部件信息存儲(chǔ)與信息的秘鑰查詢，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)之間的信息共享交流。

物流倉(cāng)儲(chǔ)伴隨著生產(chǎn)的發(fā)展而進(jìn)步，所經(jīng)歷的發(fā)展階段大致為人工機(jī)械聯(lián)動(dòng)、自動(dòng)化和智能化倉(cāng)儲(chǔ)。其中，智能化倉(cāng)儲(chǔ)是在自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)的基礎(chǔ)上，通過(guò)與其他相關(guān)信息決策系統(tǒng)整合集成而組建，目前仍處于初級(jí)發(fā)展階段。通過(guò)EPC與WSN節(jié)點(diǎn)融合，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的更新發(fā)展，既可以傳輸閱讀器掃描的貨品EPC電子標(biāo)簽身份認(rèn)證信息，又可以傳送傳感器所監(jiān)測(cè)到的倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化信息數(shù)據(jù)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為網(wǎng)狀樹(shù)形自組織結(jié)構(gòu)，從而較少單一組織節(jié)點(diǎn)損壞或故障對(duì)整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)的影響，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)的多源感知、動(dòng)態(tài)監(jiān)控、實(shí)施調(diào)度與大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是自能化倉(cāng)儲(chǔ)物流的技術(shù)支撐，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將不同的物體進(jìn)行信息聯(lián)通共享，使倉(cāng)儲(chǔ)的貨物可被遠(yuǎn)程感知與操控，構(gòu)建現(xiàn)代智能物流倉(cāng)儲(chǔ)配送方案?，F(xiàn)代物流的發(fā)展，對(duì)現(xiàn)代化智能物流倉(cāng)儲(chǔ)提出了新的要求，諸如不單單要能完成出入庫(kù)、移動(dòng)調(diào)撥、貨物盤(pán)點(diǎn)、退換貨與基本報(bào)表功能，還要適應(yīng)時(shí)代技術(shù)需要，滿足倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境濕度、溫度，甚至光線、火災(zāi)等多源傳感器的監(jiān)測(cè)需求。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)主要分為硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)兩部分。硬件平臺(tái)主要為支撐和維護(hù)智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的多種硬件設(shè)備、傳感器與工具等，是倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的基礎(chǔ);軟件平臺(tái)主要為倉(cāng)儲(chǔ)管理信息系統(tǒng)，主要根據(jù)現(xiàn)代物流倉(cāng)儲(chǔ)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流要求，對(duì)數(shù)據(jù)、資源、事件、貨品與人員等調(diào)度與指揮，維持人、財(cái)、物的高效有序運(yùn)轉(zhuǎn)，并使整個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)貨物間與互聯(lián)網(wǎng)間相實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對(duì)接，將貨品基本信息發(fā)布傳送至物聯(lián)網(wǎng)中，進(jìn)行在線操作與查詢。

智能倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)之中貨物的基本處理流程為：

（1）貨品入庫(kù)。利用RFID射頻技術(shù)完成待入庫(kù)貨品的EPC電子標(biāo)簽身份認(rèn)證，讀取貨品的基本信息，同時(shí)以WSN節(jié)點(diǎn)將貨物信息上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)管理中心實(shí)現(xiàn)貨品入庫(kù)登記、分析適宜的貨架倉(cāng)位、優(yōu)化配置傳送線路，最后向移動(dòng)機(jī)械（例如移動(dòng)叉車(chē)）發(fā)布貨品傳送指令，通過(guò)傳感器對(duì)貨物定位跟蹤，跟蹤信息也采用WSN進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，直至貨品入庫(kù)放置于預(yù)訂的適宜倉(cāng)位。

（2）貨品出庫(kù)、庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)、移動(dòng)調(diào)撥。通過(guò)管理系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)庫(kù)存貨品實(shí)現(xiàn)內(nèi)部操控處理，涉及對(duì)象指引到位監(jiān)督、物品識(shí)別與數(shù)量自檢、移動(dòng)調(diào)配退貨與報(bào)廢信息上傳等功能基本指令，這些指令與數(shù)據(jù)的傳輸，均依賴WSN節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)信息的交流傳輸，實(shí)現(xiàn)調(diào)運(yùn)機(jī)械硬件與倉(cāng)儲(chǔ)管理軟件的物聯(lián)結(jié)合，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)回傳，判定貨品的處理狀態(tài)。

目前國(guó)內(nèi)已有不少企業(yè)建立了物聯(lián)網(wǎng)倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)，盡管處于初級(jí)的階段，但還是取得了一定的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。例如濟(jì)寧金鄉(xiāng)建立的“物聯(lián)網(wǎng)大蒜冷庫(kù)管理系統(tǒng)”，通過(guò)傳感器對(duì)冷庫(kù)內(nèi)的濕度、溫度、CO2等指標(biāo)完成在線監(jiān)測(cè)、無(wú)線傳輸，主控中心與設(shè)定的指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，自動(dòng)發(fā)布冷庫(kù)的加溫、除濕、通風(fēng)等指令，完成系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行;嘉興電業(yè)局通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大小型燃料庫(kù)房間的遠(yuǎn)程信息交互，堆垛機(jī)自動(dòng)存取貨物等功能，實(shí)現(xiàn)了燃料庫(kù)間的物質(zhì)資料智能調(diào)配。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)物流的展望

本文通過(guò)闡述物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，介紹物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的EPC、WSN等數(shù)據(jù)傳輸與感知的關(guān)鍵技術(shù)，介紹了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)的基本構(gòu)架與運(yùn)作模式，并根據(jù)社會(huì)中已存在的物聯(lián)網(wǎng)倉(cāng)儲(chǔ)物流管理系統(tǒng)案例，分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)普及應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)意義與所取得的經(jīng)濟(jì)效益。

伴隨著無(wú)線感知技術(shù)、數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的日益成熟，物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的智能終端設(shè)備不斷更新發(fā)展，為構(gòu)建“智慧物流”提供了軟硬件條件，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊。但同時(shí)也要清晰的認(rèn)識(shí)到當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用仍處于較為低端的階段，數(shù)據(jù)的采集傳輸、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、信息的加密安全等方面還不甚成熟，離現(xiàn)代“智慧物流”、“智能倉(cāng)儲(chǔ)”的要求還差距很大，在以上方面還存在探索研究的空間。

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