物联网在物流领域应用现状分析

武中凯 WU Zhong-kai

（哈尔滨铁路局货运处，黑龙江 哈尔滨 150006）

物联网被视为继计算机、互联网之后的第三次信息产业浪潮，世界各国政府都看好物联网的产业前景，把发展物联网纳入国家整体信息化战略，将其提升到国家发展战略层。物流业是国家十大产业振兴规划的一个，是信息化及物联网应用的重要领域。同时，物流业是最早接触物联网理念的行业，也是物联网超前发展与被寄予厚望的一个行业。物联网在物流领域虽有一定的应用，其发展尚处于起步阶段，还只是局部的应用，形成实质性全局地运用还有很长一段路要走；物流业如何正确认识物联网，如何借助国内外发展经验及国内发展现状，推动应用自身发展，提升信息化、自动化、智能化水平，已经成为亟待解决的问题。

1 国外物流领域物联网发展现状

1.1 美国

在美国物流及相关领域，物联网的应用主要有以下三个方面[1]：

（1）物流管理。美国海军应用RFID进行反向物流试验。美国海军运营RFID技术在美国海军资产管控处 （ATAC）和国防物流机构 （DLA）工厂之间跟踪破损零件，减少了ATAC和DLA双方的工作负荷，并提高物资数据的精确性和一致性。

（2）物品管理。美国M/A-COM推出RFID叉车托盘读取系统。美国微波及射频方案专业供应公司M/A-com推出的新型的传感器主要为基础的RFID叉车系统，安装在最新或已有的RFID托盘标签读取设备上，在读取托盘标签时使用传感器进行识别，减少了潜在的误差，适用于配销及制造等行业。

（3）自动化管理。美国德克萨斯州El Paso县的911中心的RFID系统。美国德克萨斯州El Paso县的911中心，为当地70多万居民服务，那里的工作人员每月处理45 000多个紧急呼叫。

1.2 欧洲

欧盟各国的物联网在电力、交通以及物流领域已经形成了一定规模的应用。物联网在物流及其相关领域中的应用主要包括以下几个方面：

（1）车载物联网。欧洲CVIS信息平台，车辆将可以直接与路况 “对话”。只需要通过一个简单的红绿灯、十字路口或者是其他基础设施上的接受器模块，就能直接获得最新路况，了解潜在的危险。

（2）汽车制造业。通过采用RFID这样的自动识别技术提高工业生产的整体生产效率、改善物流整体水平、加强车辆的质量控制，以及帮助改善客户服务体验。

（3）零售、物流与供应链管理。将物流单元 （零售、物流、供应链管理领域中的物品）与RFID标签进行绑定，可以实时跟踪这些物流单元的智能货架，如自动化检查商品单据、实时地监控库存情况、及时地发现缺货情况或者防止店内盗窃行为的发生。

1.3 日本

物联网在日本物流及其相关领域的应用主要包括以下几个方面：

（1）运输管理。运输公司出于保证长途货车司机的安全以及降低油耗的目的引入使用基于DOCOMO 3G网络的运行实时管理系统e-navi system，通过货车驾驶台内置的物联网终端，如超过法定速度立即以话音来提醒司机，并且通过GPS实时记录车辆的位置和作业习惯，从而分析司机的驾驶行为并提出改良意见 （如稳定速度）来降低汽油消耗。

（2）运输安全。丰田与KDDI合作推出的G—BOOK导航仪可以在安全气囊弹出时，与其连动直接向急救中心报警，大幅减少报警延迟，挽救生命。除此之外，G—BOOK还能提供安全导航方面的增值服务，如：检知汽车是否被盗，追踪车辆的位置，与用户进行联络。

（3）车载物联网。日本制定了Smartway（智能道路）计划的目的是实现车路联网，设想：道路将会有先进的通信设施不断向车辆发送各种交通信息，所有的收费站都不需停车交费，能以较快的速度通行，道路与车辆可高度协调，道路提供必要信息以便车辆进行自动驾驶。

1.4 韩国

物联网在韩国物流领域中的应用主要包括以下几个方面：

（1）港口物流。韩国在釜山港建立的RFID系统用于货物追踪。该项目采用Savi公司的一些有源的RFID，在集装箱沿着供应链移动的时候，标签将收集从方位和安全状况到集装箱内照明、温度和湿度的各种信息。这些信息将被实时收集，并上传到一个可以通过互联网访问的监视网络进行货物的监控管理。

（2）军事物流。为了解决获取补给品需求信息是困难的问题，韩国陆军在新的军事配送体系中推广使用RFID标签，对物资进行迅速运送和精确管理。

（3）汽车制造。韩国现代汽车公司早先就将RFID技术应用于汽车防盗，现在更引进相关技术管理物流供应链、采集装配线上的信息。

2 国内物流领域物联网发展现状

2010年9月 《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中确定了七大战略性新兴产业，明确了物联网作为新一代信息化战略产业，将物联网纳入到未来五年发展规划当中，预示着政府对物联网产业的扶持会不断加强。物流行业是物联网重要应用领域，物联网技术的应用会极大提升物流信息化的水平，为物流系统的智能化打下基础。

2010~2011年，我国物流行业的物联网应用开始进入大发展新阶段，主要表现在：政策环境不断改善，企业关注度大幅增加，技术进步明显加快，市场培育持续深化，成功案例显著增多。与此同时，发改委、工信部等部门大力发展的物联网热门技术如RFID、GPS、智能机器人已经在物流领域获得一定程度的推广[2]。

2.1 感知技术应用状况

中国物流信息化领域，应用最普遍的物联网感知技术首先就是RFID技术，据最新数据统计，有将近45%的物流信息化案例中采用了RFID技术作为物流信息感知技术，RFID标签及智能手持终端产品有比较广泛的应用，RFID技术主要用来感知定位、过程追踪、信息采集、物品分类拣选等；其次是GPS/GIS技术，根据各种案例的统计分析，案例中大约有35%的物流信息系统采用了GPS/GIS感知技术，用于物流运输与配送环节的车辆或物品进行定位、追踪、监控与管理；尤其在具有运输环节的物流信息系统，大部分均采用了这一感知技术。视频与图像感知技术居第三位，截至2010年底，大约有10%的案例中采用了视频或图像的感知技术，在物流系统中主要作为其他感知的辅助手段，也常用来对物流系统安防监控，用于物流运输中的安全防盗等，这一系统往往会与RFID、GPS等技术结合应用。传感器的感知技术居于第四位，大约不到5%的案例采用了传感器感知技术；目前传感器感知技术也是与GPS、RFID等技术结合应用，主要用于对危险物流系统、粮食物流系统、冷链物流系统的物品状况及环境进行感知。传感技术丰富了物联网系统中的感知技术手段，使传统的物流管理仅仅对物品定位、追踪、追溯、管理与运作，发展到对物品的性能、环境、品质进行感知，使感知更加全面与深入，也更加有力推动了智慧物流的发展，尤其在食品、医药冷链物流和危险品物流具有广泛应用前景。

另外，扫描、红外、激光、蓝牙等其他感知技术在物流行业中也有零星应用，根据统计分析，案例中采纳这些感知技术应用合计不足5%。这些技术主要用在自动化物流中心自动输送分拣系统，用于对物品编码自动扫描、计数、分拣等方面，激光和红外也应用于物流系统中智能搬运机器人的导引。

根据对相关资料的统计分析，2011年物流行业多项感知技术集成应用的情况也逐渐增多，如RFID技术与传感器技术结合；GPS技术与RFID技术相结合；车载视频与GPS技术结合等。

2.2 网络与通信技术应用状况

现代物流的特点就是系统化和网络化，2011年，国内物流系统几乎全部是网络化运作，很少有物流系统是点对点的单线管理与优化。

从企业物流来看，大部分企业内部的生产物流管理系统往往是与企业生产系统的运作与管理相融合，物流系统作为生产系统的一部分，在企业生产管理中起着非常重要的作用。企业内部物流系统的网络架构，往往都是以企业内部局域网为主体建设的独立的网络系统。

从物流企业来看，目前国内的物流公司，面对大范围的物流作业，由于货物的分布在全国各地，并且货物处在实时移动状态下，因此，物流的网络化信息管理往往是借助于互联网系统与企业局域网相结合的应用。也有企业全部采用局域网技术。在物流中心，物流网络往往基于局域网技术，也采用无线局域网技术，组建物流信息系统。数据通信方面往往是采用无线通信与有线通信相结合，目前新的物流信息系统还大量采用了3G通信技术等先进的技术手段。根据2010年物流信息化案例的统计分析，本年度国内物流系统采用互联网技术的占68%，采用局域网技术的占63%，采用无线局域网技术的占24%，有的系统采用多种网络技术。

2.3 智能管理技术应用状况

根据相关资料的统计分析，目前我国物流信息系统能够实现对物流过程智能控制与管理的还不多，只是在企业物流系统中，部分物流系统还可以做到与企业生产管理系统无缝结合，智能运作；在部分全智能化和自动化的物流中心的物流信息系统，可以做到全自动化与智能化物流作业。物联网及物流信息化还仅仅停留在对物品自动识别、自动感知、自动定位、过程追溯、在线追踪、在线调度等一般的应用。专家系统、数据挖掘、网络融合与信息共享优化、智能调度与线路自动化调整管理等智能管理技术应用还有很大差距。2010年物流信息化调查报告显示，大约70.5%的物流企业建立自己的企业管理信息系统。

由上述数据可知：企业智能管理信息系统的建立彻底转变企业的传统管理和经营理念，充分完善信息基础设施，加快建设我国现代物流信息化的发展、实现现代化物流的电子商务化。

基于感知技术、网络通信技术和智能管理系统三层架构，在物流行业建立了一系列的物联网局部应用系统，这些系统主要体现在产品智能追溯、仓储智能管理、物流智能运作、货运车辆智能监控与调度管理等方面。

3 物联网相关技术国内外对比分析

3.1 RFID技术应用现状及对比分析

从国内外RFID应用可以看出，RFID在国外的应用不但早于中国，并且有的国家已投入大规模使用，我国在RFID应用方面虽然一定程度上有了较大应用，但基本上都是局部应用居多，和国外比较还有一定的差距，同时我们还应该清醒看到，我国在RFID方面并无主动权，这方面美国申请专利占53%。制约我国RFID发展的主要障碍：研发水平薄弱、标签成本高，缺乏国家标准、人才匮乏等。

3.2 传感器技术应用现状及对比分析

传感器是构成物联网的基础单元，是物联网的耳目，是物联网获取相关信息的来源。近几年，传感器技术发展迅速，探测精度提高、制作成本降低、芯片体积减小，大大促进了物联网产业的快速扩张。物联网将发展成为一个上万亿元规模的高科技市场，产业规模将比互联网大30倍。传感器是物联网整个链条需求总量最大和最基础的环节，预计2014年市场规模将达到1 200亿元。

作为物联网数据传输端的传感器，目前在向高精度、高可靠性、宽温度范围、微型化、微功耗及无源化、数字化、智能化方向发展。美国、德国、日本是传感器市场分布最大的区域，在技术方面，欧洲和日本具有很大的优势。

德勒斯登的Fraunhofer研究院光子微系统研究中心所最近开发出一种转发器 （transponder），能量测温度、压力与湿度，这种芯片能让RFID技术结合传感器功能，识别出对温度或湿度敏感的物品，扩大其在物流应用的范围。该RFID模块内整合了一颗微控制器，以确保传感器所量测到的信息以压缩并部分处理过，这能缩小传送至读取装置的数据大小，并降低RFID标签的耗电量；此外内建的微控制器也赋予了读取装置传送指令给传感器的功能。除了传统的物流应用，这种新的RFID标签能用以监控冷藏供应链的生鲜产品或医疗用疫苗；甚至可应用在伤员治疗过程中提供温湿度信息，让二线救护人员决定是否需要提供石膏绷带等医疗用品。

作为物联网关键的基础设施，我国传感器产业面临许多突出问题：技术创新能力很弱，企业的技术创新主体难以确立，国家研发投入严重不足；产业结构不合理，产业链失衡，重研发、轻应用，产品附加值不高；体制机制不完善，创业投资机制不健全，政策环境不适应产业化发展，国际分工地位较低，不具备有国际竞争力的高技术企业，无知名产品、无知名品牌、无知名企业；传感技术人才短缺，特别是高技术人才匮乏。相对于计算机技术、通信技术，传感器技术在国内处于弱势地位，存在问题众多，与国外的差距在进一步扩大。

传感器已成我国物联网发展的瓶颈，国产化要求迫切。我国传感器行业发展落后，国内传感器需求，尤其是高端需求严重依赖进口，国产化缺口巨大，目前传感器进口占比达80%，传感器芯片进口占比达90%。物联网想要获得更好的发展，国内传感器企业重任在肩。加大技术革新，抓住市场机遇，为国内物联网发展提供可靠的传感器支撑，减少传感器的进口份额，是国内传感器生产企业的使命。

3.3 无线传感网 （WSN）技术应用现状及对比分析

无线传感器网络技术使得传感器能够形成自组织网络，使得大量传感器能够协同感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，是物联网感知能力在生产生活环境中得以大规模实现的重要手段。

无线传感器网络系统是一个学科交叉综合的、知识高度集成的前沿热点研究领域，正受到各方面的高度关注。美国国防部在2000年就把传感网定为五大国防建设领域之一；美国研究机构和媒体认为它是21世纪世界最具有影响力的、高技术领域的四大支柱型产业之一，是改变世界的十大新兴技术之一。日本在2004年就把传感器网络定为四项重点战略之一。

由于物联网数据具有多态性、异构性、海量性、时效性等特点，这样就给无线传感器网提出了难题。WSN式物联网在实际应用中，节点的数量目前还难以突破1 000大关，这并不完全是由上述异构性、海量性等原因所致。数据采集、传输元器件的性能——功耗、实用性、可靠性和稳定性，成为目前WSN数据管理的瓶颈。对于复杂的数据，传感网如何接入因特网是物联网发展过程中的一个主题。

无线传感网在世界上已经有很多成功的事例。在我国的应用有对电网的智能控制、湖水的污染监测等案例。但与发达国家相比，还有一定差距。为了推广无线传感网的应用，首先要解决高性能、低成本的通用型无线传感模块的研发，国外早有这样的产品。前几年中国着力发展RFID，但对无线传感网络并没有足够重视，与RFID元器件的高性能、低成本相比，无线传感元器件的水平还很低下。随着物联网的发展，我国传感器及传感网将会得到快速发展[3]。

3.4 云计算技术应用现状及对比分析

云计算作为一种能提供海量计算和存储资源的技术，能为各种不同的物联网应用提供低成本计算和交付平台，也可以作为物联网应用层的智能处理技术。目前，物联网应用中已经有可以商业运营的M2M业务，在安全监测、公共交通系统、车队管理、工业流程自动化、电动机械、城市信息化等环境中已经能提供广泛的解决方案，逐渐成为从物联网突破两化融合的 “尖兵”。

目前，云计算革命正处于初级阶段。全球各大IT巨头都倾注巨资围绕云计算展开了激烈角逐。Google在云计算方面已经走在众多IT公司的前面，其对外公布的云计算技术，主要由MapReduce、GFS及BigTable。从2007年开始，微软公司也在美国、爱尔兰、冰岛等地投资数10亿美元建设其用于 “云计算”的 “服务器农场”，每个 “农场”占地都超过7个足球场，集成数10万台计算机服务器。IBM的蓝云计算平台为企业客户搭建分布式、可通过互联网访问的云计算体系，是一个企业级的解决方案。它整合了IBM自身的Tivoli、vmware的虚拟化软件以及Hadoop开源分布式文件系统，由数据中心、管理软件、监控软件、应用服务器、数据库以及一些虚拟化的组件共同组成。亚马逊的云名为亚马逊网络服务，目前主要由4块核心服务组成：简单存储服务；弹性计算云；简单排列服务以及尚处于测试阶段的。亚马逊推出的弹性计算云 （EC2）服务，用来为应用开发人员提供以云为基础的可调整的计算能力。其他如雅虎、Sun和思科等公司，围绕 “云计算”也都有重大举措。

我国的科研机构和企业，也紧跟时代发展的步伐，在云计算的研究和探索方面开展了卓有成效的工作。中国移动通信研究院正在研究。

基于开源技术建造的实验性云计算平台，名为 “Big Cloud”。联想也在积极思考和探索云计算可能带来的新机会。联想正在研究如何为服务器提供云计算所需的动态配置能力，而在笔记本电脑等终端方面，联想也正在和第三方合作针对具体应用进行优化。

为便于研究、探索云计算问题，中国电子学会在2008年专门成立了中国电子学会 “云计算专家委员会”。在工业和信息化部、教育部、中国科协及相关部委的指导下，中国电子学会于2009年5月22日在北京举办了首届中国云计算大会。大会就云计算的概念、实质内涵及发展趋势，云计算对产业、教育和社会发展的影响，进行了深入研究和探讨，并交流了国内外云计算的最新研究成果。2009年阿里巴巴集团在南京开始建立国内首个 “电子商务云计算中心”。

中国率先提出并正在实施的物联网项目，有望成为云计算的一个重要产业应用，这两项技术将形成相互促进的良好局面，物联网是一个巨大的产业应用，其影响不只是在信息产业，它将对生活产生深远的影响。这两项技术都是国家目前全力支持的技术，特别是物联网技术的发展被写入政府工作报告更表明了中国政府的决心和远见。

我国在云计算方面起步和国外发达国家差距不是很明显，因此，在云计算方面应加强投入，在高可靠的网络系统技术、数据安全技术、可扩展的并行计算技术、海量数据的挖掘技术、网络协议与标准、推广等方面加大努力，争取占领该领域的制高点。在物联网技术方面，国外发达国家比我国基础好，我国应抓住物联网整体推进契机，以应用为驱动，结合工业领域两化融合及物流信息化整体发展策略，在RFID、传感器、云计算、无线传感网及智能芯片等领域进行攻关，力争行业前沿。

[1] 佚名.物联网RFID技术在国内外的行业应用[EB/OL].(2010-04-14)[2012-10-12].http://www.cctime.com/html/2010-4-14/20104141145578176.htm.

[2] 佚名.2010年物联网技术在物流业应用现状分析[EB/OL].(2011-01-20)[2012-10-12].http://www.56products.com/special/201112093239/CKKGFHI3ECDF4BD.html.

[3] 尹传忠.物联网在物流领域应用推进策略研究[M].上海：上海海事大学学报，2012.

[4] 国务院技术发展研究中心技术经济研究部.物联网影响未来[M].北京：中国发展出版社，2011.