黃歡 畢晨靜

摘 ?要：隨著2020年初新冠肺炎疫情的爆發(fā)，物流運(yùn)輸面臨前所未有的挑戰(zhàn)，而托盤是物流搬運(yùn)中最基本的設(shè)備之一，其智能化、信息化水平直接影響著物流操作的效率，進(jìn)而影響物流管理成本。因此，文章基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一款智能物流托盤，簡(jiǎn)要分析、闡述了該托盤的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用功能，對(duì)物流運(yùn)輸中的人員、車輛和貨物進(jìn)行定位和監(jiān)控，這在一定程度上保障了人員、車輛、貨物的安全性，不但提高了物流效率，而且節(jié)省了物流企業(yè)管理成本。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);智能物流托盤;物流效率

中圖分類號(hào)：TP277 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2021）14-0154-04

Abstract： With the outbreak of the COVID-19 epidemic in early 2020， the logistics transportation is facing unprecedented challenges. Pallet is one of the most basic equipment in logistics handling， it，s intelligence and informatization level directly affect the efficiency of logistics operation， and then affect the cost of logistics management. Therefore， based on the internet of things technology， this paper designs an intelligent logistics pallet， briefly analyzes and expounds the design structure and application functions of the pallet， locates and monitors personnel， vehicles and goods in logistics transportation， this ensures the safety of personnel， vehicles and goods to a certain extent， it not only improves the logistics efficiency， but also saves the management cost of logistics enterprises.

Keywords： internet of things; intelligent logistics pallet; logistics efficiency

0 ?引 ?言

2020年初，一場(chǎng)突如其來的新冠肺炎疫情，給物流業(yè)的發(fā)展帶來了從未有過的挑戰(zhàn)。人們對(duì)物流的依賴程度遠(yuǎn)比預(yù)計(jì)的還要深。國(guó)內(nèi)對(duì)物流業(yè)的關(guān)注度越來越高，但隨之而來的問題也越來越明顯。我國(guó)物流系統(tǒng)效率低、成本高，并且數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化程度較低。托盤是物流搬運(yùn)中最基本的設(shè)備之一，托盤運(yùn)輸已成為全球公認(rèn)的多式聯(lián)運(yùn)方式之一。我國(guó)托盤保有量和年均產(chǎn)量均以較高的速度增長(zhǎng)，市場(chǎng)發(fā)展前景優(yōu)越。隨著國(guó)家十四五規(guī)劃政策的出臺(tái)，托盤市場(chǎng)規(guī)模從2014年的212.5億元增長(zhǎng)至2020年的548.5億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)14.5%。預(yù)計(jì)到2023年托盤的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到829億元，且未來五年將以12.8%的增長(zhǎng)率持續(xù)增長(zhǎng)[1]。2019年我國(guó)智慧物流市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)至4 872億元，增幅達(dá)19.55%。預(yù)計(jì)到2025年，我國(guó)智慧物流市場(chǎng)規(guī)模將突破萬億元。智能物流托盤作為新一代的智慧物流市場(chǎng)支柱，將全面連接物流資源，推動(dòng)物流及托盤的“智能化”和“在線化”發(fā)展，創(chuàng)造萬億以上的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益[2]。

托盤正在經(jīng)歷著從自用到共享、從傳統(tǒng)的無序混亂狀態(tài)到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信息化管理的深刻變革，這對(duì)提高物流操作效率、降低物流管理成本等有著非常重要的影響。因此，物流行業(yè)中托盤的選用和信息技術(shù)水平在整個(gè)物流環(huán)節(jié)中起著非常重要的作用。隨著倉儲(chǔ)行業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的人工托盤作業(yè)模式和數(shù)據(jù)采集模式已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代化倉儲(chǔ)智能管理的需求。目前物流行業(yè)在托盤存儲(chǔ)和托盤運(yùn)輸中，還未實(shí)現(xiàn)對(duì)托盤中貨物運(yùn)輸過程的的實(shí)時(shí)監(jiān)控，貨物運(yùn)輸過程無法實(shí)時(shí)查看托盤中貨物的真實(shí)狀態(tài)，而只能查看貨物的運(yùn)輸軌跡。

基于此，為改變當(dāng)前物流行業(yè)中托盤及托盤貨物依然依靠人力的低效率管理模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)托盤及其承載貨物的實(shí)時(shí)在線管理，避免上下游重復(fù)投資、資源閑置，本文結(jié)合方藍(lán)石家莊教育科技有限公司研發(fā)設(shè)計(jì)的智能物流托盤，以在途監(jiān)管軟件為平臺(tái)，以途中監(jiān)管為目標(biāo)，對(duì)物流運(yùn)輸中的人員、車輛和貨物進(jìn)行定位和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了貨品全程運(yùn)輸至倉庫堆放狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并在出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)報(bào)警。通過對(duì)物流托盤的跟蹤管理，可以幫助企業(yè)構(gòu)建物流最小顆粒的可視化，實(shí)現(xiàn)從“跟車”到“跟托”的貨物跟蹤升級(jí)，對(duì)貨物流通領(lǐng)域的發(fā)展發(fā)揮至關(guān)重要的作用[3]。

1 ?智能物流托盤系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

智能物流托盤基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用集成NB-IOT多模通信模組，內(nèi)置GPS/BD定位功能技術(shù)。針對(duì)不同企業(yè)的定制化需求，智能托盤的傳感器組件加裝振動(dòng)、加速度感應(yīng)、稱重感應(yīng)、溫濕度感應(yīng)等傳感器組件，利用安裝在物流托盤內(nèi)部的“智慧物流芯片”終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)物流托盤的定位，結(jié)合RFID識(shí)別技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)托盤上裝載貨物精準(zhǔn)識(shí)別的目的，并且通過在線網(wǎng)絡(luò)，將托盤上裝載貨物的狀態(tài)實(shí)時(shí)上傳到數(shù)據(jù)管理終端，實(shí)現(xiàn)物流過程中對(duì)貨物狀態(tài)的可視化管理[4]。

1.1 ?智能物流托盤結(jié)構(gòu)

智能物流托盤主要包括托盤本體（1）、信息檢測(cè)模塊（2）、定位模塊（3）、路線監(jiān)測(cè)模塊（4）、主控模塊（5）、警報(bào)模塊（6）、無線通信模塊（7）及電源模塊（8）。

托盤本體（1）整體為長(zhǎng)方體，托盤中部預(yù)留有一塊安裝倉，用于安裝壓力傳感器2011以及主控模塊、定位模塊、路線監(jiān)測(cè)模塊、無線通信模塊，上述模塊可以集成在一塊線路板上，線路板安裝在中心位置的壓力傳感器下方。其中，可配置多個(gè)壓力傳感器2011，多個(gè)壓力傳感器2011設(shè)于托盤本體上表面的中心以及靠近邊緣的四角位置;托盤本體一側(cè)的外壁上還設(shè)有顯示屏（9），與主控模塊電連接;托盤本體一側(cè)的外壁上還設(shè)有操控面板（10），與主控模塊電連接;托盤本體一側(cè)的外壁上還設(shè)有充電接口（11），與可充電電池電連接，如圖1所示。

信息檢測(cè)模塊（2）設(shè)于托盤本體（1）的上表面，定位模塊（3）、路線監(jiān)測(cè)模塊（4）、主控模塊（5）、無線通信模塊（7）以及電源模塊（8）均封裝于托盤本體（1）的內(nèi)部，警報(bào)模塊（6）設(shè)于托盤本體一側(cè)的壁上;定位模塊（3）與路線監(jiān)測(cè)模塊（4）電連接，信息檢測(cè)模塊（2）、路線監(jiān)測(cè)模塊（4）、警報(bào)模塊（6）、無線通信模塊（7）以及電源模塊（8）均與主控模塊（5）電連接[4]。

1.2 ?智能物流托盤各模塊功能連接

智能物流托盤上的7大模塊，即信息檢測(cè)模塊（2）、定位模塊（3）、路線監(jiān)測(cè)模塊（4）、主控模塊（5）、警報(bào)模塊（6）、無線通信模塊（7）及電源模塊（8），它們位于托盤主體上，通過電路實(shí)現(xiàn)功能連接，其具體電連接關(guān)系及形式如圖2所示。

信息檢測(cè)模塊（2）：包括數(shù)據(jù)采集單元201和數(shù)據(jù)處理單元202，數(shù)據(jù)采集單元201用于采集托盤本體的自身參數(shù)及環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，采集的范圍包括托盤本體及其承載的托盤貨物實(shí)時(shí)狀態(tài);數(shù)據(jù)處理單元202用于分別將自身參數(shù)及環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定的對(duì)應(yīng)閾值進(jìn)行比對(duì)分析，提取異常參數(shù)數(shù)據(jù)，并將自身參數(shù)及環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)及異常參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送至主控模塊。

定位模塊（3）：用于實(shí)時(shí)獲取托盤本體的位置信息，并將位置信息發(fā)送至路線監(jiān)測(cè)模塊;可以采用GPS定位器或北斗定位器，具體可以根據(jù)需要合理選擇。

路線監(jiān)測(cè)模塊（4）：用于根據(jù)預(yù)設(shè)的路線數(shù)據(jù)以及位置信息對(duì)托盤本體的運(yùn)輸路線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在運(yùn)輸路線偏離預(yù)設(shè)的路線數(shù)據(jù)時(shí)，生成偏航預(yù)警信號(hào)，并將位置信息和偏航預(yù)警信號(hào)發(fā)送至主控模塊。

主控模塊（5）：用于根據(jù)異常參數(shù)數(shù)據(jù)和/或偏航預(yù)警信號(hào)，向警報(bào)模塊發(fā)出預(yù)警指令，還用于將接收到的所有數(shù)據(jù)發(fā)送至無線通信模塊。可以采用單片機(jī)或可編程邏輯控制器，主要實(shí)現(xiàn)指令生成、數(shù)據(jù)收發(fā)、數(shù)據(jù)運(yùn)算等功能。

警報(bào)模塊（6）：可采用聲光報(bào)警器，通過聲音或報(bào)警燈顏色的不同對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行區(qū)分，接收預(yù)警指令，發(fā)出預(yù)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多種預(yù)警功能。

無線通信模塊（7）：用于將接收到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上報(bào)。

1.3 ?智能物流托盤管理系統(tǒng)

智能物流托盤管理系統(tǒng)，包括智能監(jiān)管終端I以及至少一個(gè)智能物流托盤II。智能監(jiān)管終端與智能物流托盤通信連接，智能物流托盤將檢測(cè)到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上報(bào)至智能監(jiān)管終端，并接收智能監(jiān)管終端下發(fā)的遠(yuǎn)程操控指令，執(zhí)行檢測(cè)任務(wù)。

具體而言，該系統(tǒng)主要是通過智能監(jiān)管終端實(shí)現(xiàn)對(duì)智能物流托盤的遠(yuǎn)程操控、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接收功能，一個(gè)智能監(jiān)管終端可以控制一個(gè)甚至同時(shí)控制多個(gè)智能物流托盤，這在很大程度上提高了托盤管理工作的效率。其中，智能監(jiān)管終端I可以是智能手機(jī)、平板電腦或臺(tái)式計(jì)算機(jī)中的任何一種，其他可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)收發(fā)、操控指令輸入和顯示功能的智能設(shè)備也可以作為智能監(jiān)管終端，如圖3所示。

2 ?智能物流托盤應(yīng)用功能

智能物流托盤通過上述7大模塊與智能監(jiān)管終端電連接，結(jié)合內(nèi)置GPS/BD定位功能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物運(yùn)輸過程中狀態(tài)的全程監(jiān)測(cè)，并將采集到的真實(shí)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享，方便用戶隨時(shí)掌握貨物在途狀態(tài)，這可以在很大程度上保障安全性并提高效率。智能物流托盤的具體功能包括以下五項(xiàng)：

（1）信息實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該智能物流托盤能夠?qū)ψ陨砑碍h(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，檢測(cè)自身受到的壓力、自身角度以及周圍溫度信息，能夠在壓力、溫度超標(biāo)，角度偏離設(shè)定閾值等異常情況出現(xiàn)時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)以提示異常狀態(tài)，這可以在很大程度上避免因超負(fù)荷或超溫工作而對(duì)托盤造成損傷，能夠根據(jù)自身角度獲知上方貨物的碼放狀態(tài)，在角度偏離時(shí)，說明貨物有可能出現(xiàn)歪斜或碼放不對(duì)稱的問題，從而可避免貨物倒塌的風(fēng)險(xiǎn)和損失[5]。

（2）路線監(jiān)測(cè)。該智能物流托盤具有路線監(jiān)測(cè)功能，能夠避免因路線偏離而降低運(yùn)輸效率的問題，定位模塊的設(shè)置也能夠避免托盤丟失的問題，整個(gè)托盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，且功能更加完善、智能，更適合推廣應(yīng)用。

（3）實(shí)時(shí)定位追蹤溯源。利用安裝在物流托盤內(nèi)部的“智慧物流芯片”終端，可實(shí)現(xiàn)對(duì)物流托盤的定位，結(jié)合RFID識(shí)別技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)托盤上裝載貨物精準(zhǔn)識(shí)別的目的，并且可通過在線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)更新位置信息，輕松掌握物流動(dòng)態(tài)。

（4）數(shù)據(jù)主動(dòng)傳輸?？芍鲃?dòng)對(duì)貨物進(jìn)行掃描并上傳數(shù)據(jù)，將貨物信息與托盤綁定在一起。

（5）優(yōu)化供應(yīng)鏈。在途監(jiān)管系統(tǒng)可以與企業(yè)園區(qū)卡口硬件端、企業(yè)內(nèi)部管理ERP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，各個(gè)部分的數(shù)據(jù)相互傳遞，各個(gè)環(huán)節(jié)自動(dòng)聯(lián)動(dòng)，從整體提升其物流信息化水平[6]。

3 ?應(yīng)用及效用

下面是智能物流托盤管理系統(tǒng)具體操作步驟及其效用：

（1）登錄。在登錄界面中輸入用戶名和密碼，其中初次登入系統(tǒng)的用戶名和密碼由系統(tǒng)管理員進(jìn)行分配。點(diǎn)擊“登錄”按鈕，系統(tǒng)驗(yàn)證通過后，進(jìn)入系統(tǒng)主頁。

（2） 進(jìn)入系統(tǒng)主頁。該界面是軟件系統(tǒng)的主要操作界面，使用者可以在該區(qū)域進(jìn)行軟件的操作與使用，如圖4所示。

（3）參數(shù)監(jiān)測(cè)。點(diǎn)擊系統(tǒng)主頁面中的參數(shù)監(jiān)測(cè)按鈕，可以對(duì)系統(tǒng)通過DPS信號(hào)采集到的點(diǎn)擊參數(shù)信息進(jìn)行查看。用戶可以根據(jù)參數(shù)監(jiān)測(cè)的信息設(shè)置相應(yīng)的報(bào)警閾值，當(dāng)參數(shù)越界時(shí)系統(tǒng)會(huì)通過報(bào)警功能模塊進(jìn)行報(bào)警，如圖5所示。

（4）IO控制。點(diǎn)擊系統(tǒng)主頁面中的IO控制功能按鈕，可以對(duì)信息采集點(diǎn)的第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記操作，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)信號(hào)處理的標(biāo)記進(jìn)行一個(gè)項(xiàng)目列表的顯示，隨時(shí)可以根據(jù)定位標(biāo)記進(jìn)行MARK點(diǎn)搜索區(qū)和伺服DSP信號(hào)處理，如圖6所示。

（5）伺服檢測(cè)。點(diǎn)擊系統(tǒng)主頁面中的伺服檢測(cè)按鈕，通過對(duì)設(shè)備的伺服信號(hào)的幅值進(jìn)行檢測(cè)，并模擬輸出數(shù)據(jù)，對(duì)通過的批次和號(hào)碼一一進(jìn)行檢測(cè)操作，點(diǎn)擊開始檢測(cè)按鈕進(jìn)行伺服信號(hào)的檢測(cè)操作，如圖7所示。

（6）異常信號(hào)采集。點(diǎn)擊主頁面中的異常信號(hào)采集按鈕?？梢詫?duì)伺服異常的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過原始信號(hào)、濾波信號(hào)和頻譜分析來解析測(cè)試數(shù)據(jù)，同時(shí)用戶可以采集伺服異常的參數(shù)配置，如圖8所示。

（7）電力測(cè)試。點(diǎn)擊主頁面中的電力測(cè)試按鈕，電力的數(shù)據(jù)直接影響到伺服轉(zhuǎn)速，當(dāng)電力達(dá)不到系統(tǒng)需求時(shí)，伺服轉(zhuǎn)速也達(dá)不到系統(tǒng)要求，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。為保障電力正常供應(yīng)，電力測(cè)試功能可以隨時(shí)根據(jù)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和模擬電力給量操作。

（8）報(bào)警管理。是在系統(tǒng)運(yùn)行過程中對(duì)伺服實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行閾值分析，得到報(bào)警信息而產(chǎn)生的報(bào)警事件。用戶可以通過對(duì)系統(tǒng)報(bào)警信息的管理分析，有效地解決報(bào)警事件，維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，如圖9所示。

（9）退出系統(tǒng)。點(diǎn)擊退出系統(tǒng)按鈕，系統(tǒng)關(guān)閉。

4 ?結(jié) ?論

本文基于目前物流行業(yè)尚未實(shí)現(xiàn)對(duì)托盤運(yùn)輸過程的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，無法實(shí)時(shí)查看托盤承載貨物運(yùn)輸狀態(tài)的境況，進(jìn)而依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究設(shè)計(jì)了一種智能物流托盤。該智能物流托盤由1個(gè)托盤本體和信息檢測(cè)模塊、定位模塊、路線監(jiān)測(cè)模塊、主控模塊、警報(bào)模塊、無線通信模塊、電源模塊等7大模塊組成，內(nèi)置GPS/BD定位功能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了信息實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、路線監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)定位追蹤溯源、數(shù)據(jù)主動(dòng)傳輸和供應(yīng)鏈優(yōu)化等功能，在一定程度上保障了人員、車輛、貨物的安全性，提高了物流效率，節(jié)省了物流企業(yè)管理成本。與此同時(shí)，在今后的研究中，可以從該智能物流托盤的實(shí)際應(yīng)用和市場(chǎng)前景等角度進(jìn)行深入分析，從而進(jìn)一步優(yōu)化智能物流托盤的設(shè)計(jì)方案。

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作者簡(jiǎn)介：黃歡（1989.07—），女，漢族，江西鷹潭人，講師，碩士，研究方向：物流工程;畢晨靜（2000.07—），女，漢族，河北保定人，本科在讀，研究方向：物流管理。