基于物联网技术的智能物流系统的研究

张琳芳

（三明职业技术学院机械电子系，三明365000）

电子商务的兴起，市场竞争的加剧，对物流产业的发展提出了更高的要求。以物联网技术为核心的智能物流系统，整合了物流产业链仓储、运输、配送、包装等各个环节，融合了射频技术、无线传感器网络技术、物流实时跟踪技术、网络和通信技术等，使传统的物流产业获得了长足的改进和优化，顺应了物流产业的智能化、自动化、网络化发展的新趋势。

1 物联网

20世纪90年代初，美国麻省理工的学者首次提出物联网的基本概念，但在相当长的一个时期，物联网的概念还只是在技术界受到关注。在2009年，欧盟执委会发表了《Internet of Tings—an action plan for Europe》，描述了物联网的发展前景，在世界范围内首次系统的提出了物联网发展和管理设想。此后物联网得到了各国政府和企业的极大关注，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

那么何谓物联网?物联网，“The Internet of Things”，是以互联网为基础，以激光扫描器、红外感应器、射频识别RFID（radio frequency identification）、全球定位系统等信息传感设备为媒介，在人与物、物与物之间进行智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理，实现高效的信息交换与通讯[1]。

物联网的价值在于实现了人与物、物与物之间的沟通，物联网的特征在于感知、互联和智能的叠加。因此，物联网由感知层、网络层、应用层三个部分组成。

感知层是物联网技术的“五官和皮肤”——识别物体，采集信息。即利用二维码标签、RFID、传感器、摄像头等，及时对物体进行信息的采集和获取，包括用户位置、环境、气候、状态等，实现物的识别。感知层是物联网发展和应用的基础，解决的是物理空间和信息空间的融合问题，具有十分重要的作用。

网络层是物联网技术的“神经中枢和大脑”——信息的传递和处理。在现有互联网和移动通信网的基础上，通过各种接入设备与网络、业务、运营管理的融合，实现感知层数据和控制信息的双向传递和控制，进行高可靠性、高安全性的交互和共享。

应用层是物联网技术发展的根本目标。应用层的主要功能是利用M2M、云计算、模糊识别等技术，对海量的数据和信息进行分析并处理，实现智能化的管理、应用和服务。应用层是物联网与行业专业技术的深度融合，旨在完成跨行业、跨应用、跨系统的信息协同、共享和互通。

2 基于物联网技术的智能物流系统

2.1 智能物流系统的概念和内涵

智能物流系统是基于物联网技术的深化应用，综合运用信息技术、自动化技术、现代物流技术、人工智能技术等，智能化的完成运输、仓储、配送、装卸等多项作业环节，将物流信息、物流活动、物流资源以及物流规范有机集成并优化运行，实现强化流动监控、降低物流成本、提升物流效率的发展目标[2]。

2.2 智能物流系统的架构设计

基于物联网技术的智能物流系统是传统物流系统的更新换代，系统功能主要体现在以下几个方面：（1）实现对仓储环节的出入库管理、盘点管理、调拨管理、监控报警等功能，并能够支持合作企业间的信息系统兼容；（2）实现对配送路径的规划和实时监控，包括车辆货物查询、车辆实时跟踪等；（3）实现对采集信息的管理，包括订单处理、订购计划、运力匹配、货物查询等。故智能物流系统由仓储管理子系统、运输管理子系统、物流管理子系统所组成。系统架构图如图1所示。

图1 智能物流系统架构图Fig.1 Intelligent logistics system frame diagram

2.2.1 仓储管理子系统

仓储管理子系统主要利用RFID技术、传感器技术、监控技术、网络技术等，将货物的信息发布到物联网中，使得在整个物联网范围内，实现对货物信息、货物订购、货物流通进行远程操作与监控。该子系统示意图如图2所示。具体如下：

（1）入库管理：利用RFID技术、条码技术、无线通信技术，快速收集货物的数量、存储要求等信息，并将信息传送至数据中心。数据中心自动对货物进行库位分配、路线规划，再将分配信息发送到智能叉车命令工作。工作中保持对货物进行跟踪和定位，以确保入库分配的准确性。入库完毕，回传相应数据至物流管理子系统，更新库存数据。

（2）在库管理：综合应用无线传感器网络WSN、RFID技术、监控技术，实现对在库货物的日常保管和养护。通过RFID技术实现货位识别、数量校验。通过无线传感器网络感知、采集仓库环境数据，包括仓库温度、湿度，将仓库物理信息及时上传到物流管理子系统。

（3）出库管理：仓库方和客户端建立网络互联，提前获得订单信息，自动生成出库单。管理系统按照优先级顺序，查询货物的信息和仓位，再向智能叉车发出调度命令，完成货物的调配出库。在这一过程中，无线传感器网络、RFID将及时反馈货物信息至物流管理子系统，以保障每个环节的操作准确无误[3]。

2.2.2 运输管理子系统

运输管理子系统涵盖了ITS（Intelligent Logistics System）、EC（Electronic Commerce）和物流三方面的内容，涉及到GPS（global position system）、GSM（group specialmobile）、GPRS（General Packet Radio Service）、监控等相关技术。GPS技术能够在卫星覆盖范围内，对在途货物进行定位，在卫星盲区，如地下停车场、高架桥、高楼密集区等可以采用基于RFID技术的定位，并结合GSM技术，以语音或短消息的形式，与物流管理子系统进行双向无线通信，动态反馈在途货物的运输路线数据、车辆数据和行驶数据等，有助于物流管理子系统的监控与调配。

2.2.3 物流管理子系统

物流管理子系统主要包含决策支持模块、信息管理模块和调度优化模块。

（1）决策支持模块旨在解决物流决策问题，如库存决策、采购决策、配送决策等，充分运用商务智能、人工智能和计算智能等方面的理论和方法，建立数学模型和求解模型，提供最佳的物流实施方案。

图2 仓储管理子系统示意图Fig.2 Intelligentwarehousemanagement system

（2）信息管理模块的主要作用是电子商务、信息管理和发布。电子商务主要提供网上报价、网上下单、网上交易等服务；信息管理主要完成各终端采集信息的收集、处理和实时监控；信息发布主要是通过计算机网络对外对内提供物流信息服务。

（3）调度优化模块由SMSP、服务器、SQL Server数据库和GIS等组成，通过遥感技术和遗传算法实现最优配送路径的规划，也可以对在途货物进行实时动态跟踪和监控[4]。

3 关键性应用技术

3.1 RFID技术

RFID是一种非接触式的自动识别技术。它通过无线电讯号，自动识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触[5]。一般RFID系统由电子标签、天线、读写器、信息处理系统组成。当带有RFID电子标签的物品通过特定的信息读写器时，接收读写器发出的射频信号，标签被读写器激活，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者主动发送某一频率的信号；并通过无线电波将标签中携带的信息传送到读写器以及信息处理系统，完成信息的自动采集工作。

RFID技术在仓储管理子系统发挥重要的作用。RFID阅读器有手持式和安装式两种。手持式RFID阅读器的应用结合手持式终端设备，灵活应对各种零散的物品；安装式阅读器则主要安装在固定货架、进出通道和智能叉车上，便于货物的自动识别和跟踪校验。RFID在使用过程中，还需要与WSN、读写器等设备相配合，并且要架设在有无线网络的范围之内，保证作业数据的实时传输[6]。

3.2 无线传感器网络技术

无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN），是由部署在监测区域内的大量静止或移动的微型传感器组成，通过以自组织和多跳的方式构成无线网络，协作的感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。它是由传感器节点、汇聚节点（sink节点）、互联网和用户终端等部分组成[7]。

在该系统中，WSN节点散步在仓库中的指定区域。一方面，利用传感器节点实时感知、采集和处理节点周围的物理或环境条件，如温度、湿度、压力等。另一方面，与RFID模块相结合互补，形成自组织的无线传感器网络，并利用ZigBee协议进行数据传输。即通过RFID技术读取货物信息后，经WSN节点把信息进行量化，形成数据并发送，由物流管理子系统分析并作出调度指令。

4 结束语

将物联网技术运用到智能物流系统的仓储、运输、管理三大环节，并对各环节模块的结构及关键技术的应用进行了研究和分析。通过分析和研究发现，物联网技术对智能物流系统的构建具有重要意义，突破传统物流系统的发展瓶颈，也将为物流业的改革提供可靠借鉴。

[1]孙其博，刘杰，黎羴.物联网概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报，2010，33（3）：1-9.

[2]刘志硕.智能物流系统若干问题的探讨[J].铁路采购与物流，2007（6）：23-24.

[3]董淑华，刘敬佳.智能物流系统架构与解决方案[J].信息化研究，2012，38（5）：6-10.

[4]闻学伟，汝宜红.智能物流系统设计及应用[J].交通运输系统工程与信息，2002，2（1）：16-19.

[5]朱晓琳，王新利.连锁超市生鲜农产品物流配送模式选择分析[J].黑龙江八一农垦大学学报，2012，24（3）：103-108.

[6]黄志雨，嵇启春，陈登峰.物联网中的智能物流仓储系统研究[J].自动化仪表，2011，32（3）：12-15.

[7]陆霓凤，王培爱.基于ZiqBee的无线传感网络在工业监控中的应用[J].装备制造技术，2009（4）：76-78.