車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能物流中的應(yīng)用

智能物流在物流業(yè)掀起了一場(chǎng)革命的浪潮，物流智能程度的提高使得采用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸?shù)闹悄芑蔀榭赡?。本文就?guó)內(nèi)物流行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題進(jìn)行了分析，并對(duì)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能物流中的應(yīng)用進(jìn)行了可行性研究，最后提出了基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的物流車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)的總體架構(gòu)。該設(shè)計(jì)為車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能物流中的具體應(yīng)用設(shè)計(jì)有著建設(shè)性的幫助和指導(dǎo)意義。

隨著國(guó)內(nèi)物流市場(chǎng)的完全開放，大型國(guó)際物流巨頭如UPS、 Fedex、DHL 等紛紛打入中國(guó)市場(chǎng)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)迅速進(jìn)入白熱化階段。在物流業(yè)領(lǐng)域，服務(wù)質(zhì)量水平的高低始終是保證物流企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵所在。而提高物流服務(wù)質(zhì)量水平必須從物流運(yùn)輸環(huán)節(jié)著手，這是因?yàn)槲锪鬟\(yùn)輸貫穿于物流各個(gè)環(huán)節(jié)。最近車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展及其產(chǎn)品的逐漸普及，為提高物流企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量提供了新思路，未來也必將成為物流企業(yè)制勝的法寶和開拓市場(chǎng)空間的利器。

物流行業(yè)的發(fā)展與機(jī)遇

近年來，物流行業(yè)迅速發(fā)展、廣泛興起。作為一種融合運(yùn)輸、倉儲(chǔ)、貨代、信息等產(chǎn)業(yè)的復(fù)合型服務(wù)業(yè)，物流產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè)，并且是國(guó)家國(guó)民生活水平的評(píng)價(jià)指標(biāo)。物流行業(yè)的形成和發(fā)展，是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展、分工細(xì)化的必然產(chǎn)物。作為必需的、不可替代的中間環(huán)節(jié)，物流將生產(chǎn)與銷售環(huán)節(jié)銜接起來形成完整的商品流通過程。它能夠快速高效的把生產(chǎn)企業(yè)的商品和服務(wù)運(yùn)送到顧客們的手中，使顧客方便的獲得豐富的商品和服務(wù)。在經(jīng)濟(jì)全球化、生產(chǎn)國(guó)際化的今天，伴隨著信息技術(shù)的發(fā)展尤其是互聯(lián)網(wǎng)的繁榮，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都受到了極大的沖擊。物流行業(yè)并沒有固步自封而是主動(dòng)引入吸收最新的科學(xué)發(fā)展成果，不斷指引著全球物流業(yè)的革新和發(fā)展趨勢(shì)。

現(xiàn)代物流行業(yè)的服務(wù)與傳統(tǒng)物流相比，不再局限于純粹的貨物運(yùn)輸，更重要的是需要站在商家的角度去做好倉儲(chǔ)庫存物流配送的環(huán)節(jié)，使商家整體流程形成良性發(fā)展。它的最終目的是在物流過程中以最小的物流成本來滿足顧客的需求。我國(guó)政府和企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到現(xiàn)代物流給國(guó)民生產(chǎn)和生活帶來的巨大影響和作用。政府部門從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的宏觀角度將發(fā)展現(xiàn)代物流作為支持國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益、合理配置社會(huì)資源、降低生產(chǎn)生活成本、抑制通貨膨脹的重要策略，企業(yè)則把物流作為降低生產(chǎn)成本，提高自身競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)蓬勃發(fā)展更是催生了物流產(chǎn)業(yè)的井噴式的發(fā)展，帶動(dòng)了眾多的企業(yè)向快遞業(yè)務(wù)的拓展。目前，中國(guó)物流業(yè)的規(guī)模已位居全球第一，尤其以電商結(jié)合的快遞來看，不管是快遞的包裹數(shù)、成本和性價(jià)比都已占據(jù)全球第一位。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年中國(guó)社會(huì)物流總額達(dá)220萬億元，僅在2015年雙十一當(dāng)天，淘寶和天貓成交額達(dá)到912億元，由此產(chǎn)生4.67億個(gè)包裹。對(duì)于物流企業(yè)來說，數(shù)量如此眾多的包裹，如何快速、準(zhǔn)確、安全的運(yùn)送到顧客的手中，無疑使得物流過程變得無比復(fù)雜，隨之而來的是貨物的聯(lián)合調(diào)度以及物流資源的優(yōu)化配置和管理的難度和復(fù)雜度大幅度提高。在如此巨大的物流規(guī)模下，國(guó)內(nèi)物流企業(yè)的信息化管理水平落后的問題凸顯出來，因此而帶來的諸如物流成本居高不下、物流資源配置不合理、物流運(yùn)輸組織效率低下、服務(wù)質(zhì)量不高等諸多問題也逐一暴露；此外，物流運(yùn)輸車輛交通事故頻發(fā)，貨物丟失、損壞等問題也屢見不鮮。

為了解決上述物流過程中存在的問題，物流企業(yè)一方面通過提高信息化管理水平，對(duì)物流資源進(jìn)行更合理的優(yōu)化配置，提高服務(wù)質(zhì)量；另一方面，積極引進(jìn)融合其他相關(guān)行業(yè)特別是物聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)的技術(shù)，提高企業(yè)本身的核心競(jìng)爭(zhēng)力?，F(xiàn)如今國(guó)內(nèi)物流業(yè)已經(jīng)從傳統(tǒng)的完全人工模式，經(jīng)歷了半自動(dòng)化模式，正在向著智能化模式的方向發(fā)展，也就是所謂的“智能物流”。 最具代表性的項(xiàng)目是菜鳥網(wǎng)絡(luò)，由阿里巴巴啟動(dòng)的物流項(xiàng)目“中國(guó)智能骨干網(wǎng)”。智能物流是結(jié)合信息處理和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將條形碼、RFID（Radio Frequency Identification Technology）射頻識(shí)別技術(shù)、無線傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)等先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于物流業(yè)的基本活動(dòng)環(huán)節(jié)，以提高貨物運(yùn)輸過程的自動(dòng)化程度，降低物流成本，減少資源消耗和浪費(fèi)，從而達(dá)到提高物流行業(yè)服務(wù)質(zhì)量水平的目的。智能物流正是物流行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，而物聯(lián)網(wǎng)為實(shí)現(xiàn)智能化、信息化、自動(dòng)化的智能物流提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)踐平臺(tái)，使得物流行業(yè)將傳統(tǒng)物流與智能化系統(tǒng)運(yùn)作管理更好的結(jié)合在一起。

車聯(lián)網(wǎng)概述

被譽(yù)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮的物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）技術(shù)，指的是基于互聯(lián)網(wǎng)，使用各種信息傳感設(shè)備把所有物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，形成一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)物品的智能化識(shí)別和管理，其目的是通過互聯(lián)網(wǎng)可以監(jiān)控所有聯(lián)網(wǎng)的物品。作為物聯(lián)網(wǎng)與智能汽車技術(shù)相互融合形成的新型技術(shù)，車聯(lián)網(wǎng)是指運(yùn)用安裝在車輛上的傳感器感知收集車輛、道路及周邊環(huán)境信息，并且通過無線通信實(shí)現(xiàn)車與車、車與路、車與人、車與互聯(lián)網(wǎng)信息交換與共享的信息交互網(wǎng)絡(luò)。通過互聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)對(duì)車輛上傳的信息進(jìn)行綜合處理，根據(jù)不同的功能需求實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛進(jìn)行監(jiān)控以及提供各種智能交通綜合服務(wù)。換句話說，車聯(lián)網(wǎng)可以看作是物聯(lián)網(wǎng)把“物”的概念具體到了車、路、人。圖1展示了一個(gè)典型的車聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成。通過GPS、RFID以及各種狀態(tài)傳感器等設(shè)備，車輛可以完成自身狀態(tài)信息和周邊道路狀況信息的采集。這些信息可以在車輛之間相互傳遞，車輛通過對(duì)周邊車輛相關(guān)信息的處理，有效的預(yù)防交通事故的發(fā)生；同時(shí)，所有的車輛可以將自身的各種信息通過無線通信發(fā)送到網(wǎng)上信息服務(wù)平臺(tái)，信息服務(wù)平臺(tái)會(huì)統(tǒng)計(jì)道路擁堵狀況和車輛通行數(shù)量，提醒駕駛員合理安排行車路線并適時(shí)修改信號(hào)燈周期，以緩解交通擁堵現(xiàn)狀，減少尾氣排放。據(jù)預(yù)測(cè)，車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可要減少約60%的交通擁堵，提高現(xiàn)有路網(wǎng)通行能力2～3倍。另外，車聯(lián)網(wǎng)還可以通過因特網(wǎng)為駕乘人員提供各種娛樂信息，提高駕駛舒適度。

隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和家庭收入的大幅度提高，越來越多的家庭選擇購買汽車作為交通工具，但是汽車保有量的增加也帶來了交通事故數(shù)量的增長(zhǎng)，有效的遏制交通事故的發(fā)生已成為迫在眉睫的問題。國(guó)家和政府對(duì)交通擁堵的治理和交通安全問題十分關(guān)注，在2010 年將車聯(lián)網(wǎng)列為國(guó)家重大專項(xiàng)科技項(xiàng)目。次年北京市汽車限購政策的實(shí)施，不僅引發(fā)全社會(huì)的熱議，而且能夠有效解決問題的車聯(lián)網(wǎng)概念也在兩會(huì)上又一次被提及。國(guó)家發(fā)展車聯(lián)網(wǎng)的政策也隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展與推廣而逐步完善，根據(jù)《國(guó)家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》，將車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用作為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的核心應(yīng)用，第一期資金投入就達(dá)百億元級(jí)別，發(fā)展車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為必然的趨勢(shì)。通過車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入，物流企業(yè)希望建設(shè)涵蓋車、路、人、物的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，有效降低物理成本，提高運(yùn)輸車輛的行車安全及優(yōu)化行車路線，解決物流業(yè)存在已久的諸多難題，以實(shí)現(xiàn)物流企業(yè)夢(mèng)寐以求的“高服務(wù)質(zhì)量、嚴(yán)格的準(zhǔn)時(shí)率、極小的貨損率、較低的物流成本”的目標(biāo)。

圖1　車聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

車聯(lián)網(wǎng)與智能物流

智能物流的最終目的是更加快速安全準(zhǔn)確的運(yùn)送物品到達(dá)目的地。所謂智能，實(shí)際上是指一個(gè)動(dòng)態(tài)的控制反應(yīng)過程，它會(huì)是根據(jù)實(shí)時(shí)采集的信息及時(shí)做出判斷和控制。物品運(yùn)輸是智能物流中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，既要保證物流車輛安全準(zhǔn)時(shí)的抵達(dá)，又要保證途中運(yùn)輸物品的安全完整。在物流運(yùn)輸中引入先進(jìn)的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)智能物流的目的。

車聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)主要包括車內(nèi)傳感器網(wǎng)絡(luò)（車內(nèi)網(wǎng)）、車際傳感器網(wǎng)絡(luò)（車際網(wǎng)）和車載無線通信網(wǎng)絡(luò)。車內(nèi)網(wǎng)是指安裝在車身以及運(yùn)輸物品上的傳感器所形成的無線網(wǎng)絡(luò)。車際網(wǎng)即車與車、車與路所形成的無線傳感網(wǎng)絡(luò)。車載無線通信網(wǎng)絡(luò)是車輛安裝的3G/4G通信設(shè)備，負(fù)責(zé)把車輛關(guān)鍵信息發(fā)送到公司服務(wù)器。

在運(yùn)輸過程中，物流車輛內(nèi)安裝各種傳感器以及GPS定位終端等感知設(shè)備，采集運(yùn)輸途中的物流車輛狀態(tài)信息和道路狀態(tài)信息，并通過車際網(wǎng)與周邊其它車輛交換信息，綜合現(xiàn)階段路況信息主動(dòng)的預(yù)測(cè)潛在交通事故的發(fā)生，及時(shí)提醒駕駛員對(duì)可能出現(xiàn)的碰撞事故或者前方已經(jīng)發(fā)生的交通事故做出正確反應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)行車安全。車輛還可以通過車際網(wǎng)與路邊通信單元得到前方道路擁堵信息，駕駛員根據(jù)信息選擇變更行駛路線的方式以避開前方擁堵道路，實(shí)現(xiàn)高效低耗的運(yùn)輸。

物品在運(yùn)輸過程中安裝傳感器形成車內(nèi)網(wǎng)，傳感器收集物品自身狀態(tài)信息并通過車內(nèi)網(wǎng)發(fā)送給安裝在駕駛室的狀態(tài)分析設(shè)備。越來越多的貴重物品如首飾、易碎品等和特殊物品如冷鮮食品、藥品和化學(xué)危險(xiǎn)品等通過物流向全國(guó)各地發(fā)送。這些物品往往需要特殊的環(huán)境條件進(jìn)行存放，在物流運(yùn)輸過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因?yàn)榄h(huán)境條件的變化產(chǎn)生的物品損壞、被竊、丟失、冷鮮食品變質(zhì)甚至是化學(xué)危險(xiǎn)品泄露等重大事故，給客戶和物流企業(yè)帶來重大損失。通過為物品安裝狀態(tài)傳感器監(jiān)控物品狀態(tài)，安裝環(huán)境傳感器對(duì)物品所處環(huán)境條件進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)物品在運(yùn)輸過程中狀態(tài)發(fā)生改變或者周邊環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)，安裝在駕駛室的狀態(tài)分析設(shè)備會(huì)根據(jù)該物品上的傳感器上傳的數(shù)據(jù)做出分析，提醒駕駛員及時(shí)進(jìn)行處置以避免嚴(yán)重后果的發(fā)生。采集的物品狀態(tài)信息還會(huì)通過無線互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到物流控制中心，顧客可以通過互聯(lián)網(wǎng)查看貨物在物流運(yùn)輸過程中的即時(shí)信息。

圖2　物流車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

物流車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流領(lǐng)域的應(yīng)用對(duì)智能物流發(fā)展有著重要影響，因此基于先進(jìn)的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，我們?cè)O(shè)計(jì)出了一套適用于物流領(lǐng)域的物流車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)，系統(tǒng)整體的架構(gòu)如圖2所示。

該系統(tǒng)由車載終端、無線通信網(wǎng)絡(luò)、以及后臺(tái)控制中心組成。車載終端集成了用以感知車輛速度和經(jīng)緯度的 GPS模塊、用于車際間通信的DSRC模塊、用于無線通信的3G/4G模塊、用于采集車輛和運(yùn)輸物品信息的各種無線傳感器以及物品狀態(tài)分析設(shè)備；無線通信網(wǎng)絡(luò)，擔(dān)負(fù)著車載終端和后臺(tái)控制中心數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?；后臺(tái)控制中心用來實(shí)現(xiàn)物流資源統(tǒng)一調(diào)度管理、監(jiān)控信息處理、客戶互動(dòng)、系統(tǒng)維護(hù)等功能。

本物流車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)的工作流程如下：

安裝在物流車輛以及運(yùn)送物品上的各種傳感器，負(fù)責(zé)采集車輛的位置、速度、方向、加速度、物品狀態(tài)及其周邊環(huán)境等信息。

車際網(wǎng)的DSRC模塊會(huì)與附近的其它車輛以及路邊設(shè)施交換行車安全相關(guān)的車輛信息，車載計(jì)算機(jī)經(jīng)計(jì)算后對(duì)前方潛在的碰撞威脅、交通路況進(jìn)行預(yù)判，提醒駕駛員規(guī)避碰撞的發(fā)生或者改變行駛路線。

物品的狀態(tài)信息也會(huì)通過車內(nèi)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給物品狀態(tài)分析設(shè)備，經(jīng)過分析處理后提醒駕駛員對(duì)運(yùn)輸物品的異常狀態(tài)做出處置。

這些采集到的信息還會(huì)通過無線通信網(wǎng)絡(luò)傳遞給后臺(tái)控制中心，后臺(tái)控制中心對(duì)采集到的信息進(jìn)行綜合處理，一可以對(duì)駕駛員、車輛、物品等信息進(jìn)行管理與維護(hù)，合理分配資源，優(yōu)化資源調(diào)度；二可以實(shí)時(shí)監(jiān)控物流車輛狀態(tài)和行駛軌跡，提供路況信息給物流車輛以便進(jìn)行合理的路線規(guī)劃；三可以實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)輸物品的狀態(tài)，方便客戶查詢所屬貨物情況等其他功能。

結(jié)語

智能物流是現(xiàn)代物流發(fā)展的必然趨勢(shì)， 在物流運(yùn)輸行業(yè)引入新技術(shù)、新觀點(diǎn)是非常有必要的。作為物聯(lián)網(wǎng)與汽車技術(shù)成功融合的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，非常適合應(yīng)用到物流領(lǐng)域，并且已經(jīng)為物流運(yùn)輸行業(yè)帶來了不菲的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值。本文所提出的基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的物流車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)將車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更深層次地應(yīng)用到物流運(yùn)輸行業(yè)中，為智能物流的發(fā)展提供了新的思路。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.15.008