基于5G的智慧物流园自动装卸技术研究

张赟 王工一

摘要：5G万物互联带来交通物流新机遇，其商业化实现了数字化、实时化、自动化、可视化、智能追踪和控制赋能。文章探索移动通信5G技术在智慧园区的数字化物流、智能仓储、自动化运输和物流追踪等场景的应用，对自动装卸提出了对应措施，即利用智慧物流管理系统集成信息，通过园区地图导航精确定位，平面运输规范驾驶，在手机App端实现自主预约、无人值守过磅等；同时启用自动车牌识别，业务图像超高清传输，实现自动装卸真正提升物流运作效率。

关键词：智慧物流；5G；低时延；密集网络；自动装卸

中图分类号：TH137中图分类号  文献标志码：A文献标志码

0 引言

随着电子商务和贸易的全球化发展，全球的物流业务量每年都以很高的速度增长，需要大量的物流从业人员完成货物的分拣、包装、装卸和运输等一系列物流过程。目前，部分装卸工作都是人工完成的，这无论对于工人劳动强度，还是企业用人成本来说都是一个痛点。另外，人工装卸作业存在大量的问题。野蛮装卸会造成货物新的质量缺陷，影响服务口碑。受农忙、春节等影响，人员产生波动，淡旺季难平衡，存在安全隐患。对应危险品的装载，工伤事故时有发生。

智慧物流使物流系统能模仿人，拥有感知、学习、推理判断和自行解决物流中某些问题的能力。例如：在流通过程中通过获取、分析信息做出决策，从源头开始对商品实施跟踪与管理，可通过射频技术、5G移动通信技术等实现配送货物自动化、信息化和网络化。本系统旨在实现物流各环节精细化、动态化、可视化管理，如实现自主预约、无人值守过磅、自动车牌识别等提高物流系统智能化分析决策和自动化操作执行能力，提升物流运作效率的现代化物流模式。确保各个运输环节均在掌控范围内，准确传递全厂液体、固体的入厂计量，质量抽检及存量统计数据信息，及时有效地控制运输车辆的配送过程，实现运输车辆信息的共享，实现承运商信息、供应商信息、车辆信息、原料日报等报表及车辆监控信息的综合集成，建设实施物流管理系统，使决策层能够及时得到动态的车辆运输、管线传输数据，为决策提供依据。

1 基于5G通信技术的智慧物流园自动装卸技术

智慧物流园包括智慧物流技术、智慧仓储包装、智慧装卸搬运、配送等基础知识。自动装卸系统是一种集成在卡车（或园区运输火车）和装卸平台之间的自动化输送设备，通过相互协同运作，代替人力和叉车，完成货物的全自动化装卸。该系统解决了作业批次多、物料品种复杂，手工易出错；车辆等待时间长，现场秩序混乱；人工计量准确度低，缺乏安全保障；地磅称重易作弊，造成企业损失等问题。传统地磅自动装卸技术有应用無线通信方式的电容式称重系统。随着移动5G 技术的发展，园区地图导航精确定位，平面运输规范驾驶，手机端实现自主预约、无人值守过磅。自动车牌识别，业务图像超高清传输，提升物流运作效率［1］。

1.1 移动5G技术助力物流领域

1.1.1 移动5G的三大应用场景

eMBB（增强移动宽带）：让VR、超高清视频、无线宽带等大流量业务成为可能或体验更好。视频信号超高清传输在智慧物流园、无人物流港能全天不间断实时监控，移动侦测，节约人防成本。物流运输使用的车辆能够突破非视距感知、数据信息即时共享，实现物流运输全自动化。

uRLLC（超可靠低时延通信）：满足无人驾驶、工业自动化等需要的低时延、高可靠连接业务，对于园区铁路站点轨道衡自动运作，平面运输规范驾驶提供安全基础。

mMTC（大连接物联网）：可承载大规模、高密度的物联网业务，每平方千米支持100万个设备连接。密集网络技术的应用是非常重要的。密集网络技术的主要内容主要有以下两方面 （1）在宏基站外部设置大量天线，用这种方法拓宽室外空间，可达到增加系统容量的目的，此外，可以大幅度提高系统的灵活性。（2）在室外布置大量密集网络，促进各个网络节点之间的相互协作，可以提高相邻节点的准确性与有效性，同时，提高信噪比。在5G 网络中，密集网络技术的使用，可以增加网络空间与时间的动态变化，增大网络覆盖面积，发挥网络优势。

1.1.2 现代5G优势

5G给用户带来更高的带宽速率、更低且更可靠的时延和更大容量的网络连接。5G除了不断提升手机的数据通信能力之外，更重要的是开启万物互联时代。因此，5G终端的突破重点不在手机，而是在物联网终端、传感器等。5G从移动互联网扩展到移动物联网领域，服务对象从人与人通信拓展到人与物、物与物通信，与经济社会各领域深度融合，引发生产生活方式的深刻变革。5G应用场景更加丰富，关键性能指标也更加多样化［2］。

当5G开始普及后，园区实现智能化无线联网，根据网络定位和一些操作进行关联，让万物根据其行为进行通信，达到最满意的状态。5G并非通信业发展成熟的终点，而是一个颠覆性的起点。终端意味着通信到了这台设备就终止了。终端将成为下一代的移动网络节点，每一台设备都会成为一个通信起点，由此带来的用户体验会达到新高度［3］。

1.2 系统架构设计

应用场景介绍：在智慧物流园区，空车入厂后，司机将车停在地磅上，下车到自助终端上输入车牌号后取卡，同时自助完成空车称重。将卡直接放在机器上，输入预装量后完成制卡，司机带卡前往作业区装货。

司机抵达现场后，在司机休息室内的签到机上签到确认。系统会根据排队先后的规则，自动对该车辆进行排队并在大屏幕上显示等待信息。司机在休息室内等候。开启自动叫号功能后，系统按照算法规则实现自动叫号，被叫到的车辆按顺序入厂作业。

现场设备依据制卡量实现定量装车，到达预装量后自动停止，提升装车效率、节省单车装车时间，确保重装量更加精准。全部业务流程均线上审批、执行，通过权限控制，可完全脱离纸质单据，全部交由系统完成。

1.2.1 智慧物流管理系统集成信息

智慧物流园区的管理信息系统可以方便与其他系统集成，让车辆过磅自主、有序、智能、安全、高效。主要的集成信息如图1所示。

其中，承运商管理端软件的目的是将前期的基本信息录入工作转移到承运商，比如提货单要求信息、车辆及司机信息注册、车辆的实时位置等，最大程度减少运输车辆在厂区的工作。通过承运商管理端软件，系统将承运商的车辆及司机纳入管理范围，从而更好地发挥管理调度的能力。该客户端采用B/S技术架构，PC端通过浏览器进行后台管理，司机通过微信小程序进行任务管理及消息提醒。

装车管理系统采用分布控制、集中管理的设计思想，将整个系统总体结构划分为两部分：上位监控管理系统和现场计量控制仪表设备。系统设置装车监控管理操作站，可在控制室控制定量装车，也可在现场通过和计算机连接的现场隔爆定值控制仪，在灌装区现场就地自动灌装，用于装车系统的自动化装车监控和管理。

移动端应用（App及微信小程序）：司机通过手机端微信小程序，可随时对已下达的订单进行预约，当无法履约时可随时取消预约，抵达现场后可发起质检申请通知化验室人员；还可以通过App签到程序，对自己已预约的记录进行签到确认，系统根据其签到时间对其进行排队显示。

系统集成：与车号识别系统、道闸控制系统、语音指挥系统、视频监控系统、信号灯指示系统等进行集成。

1.2.2 网络架构设计

系统网络架构建设以TCP/IP为基础，采用OSI体系结构，采用星型冗余拓扑结构。骨干网络使用交换式快速以太网。各个子系统（过磅管理系统、装车管理系统等）通过以太网相互连接，业务数据共享，形成完整的装车管理系统。外网通过防火墙、移动宽带接入，利用移动互联网实现与远程客户交流信息，远端查询可通过互联网及移动网络查询库区装车记录、装车状态等相关数据。各个生产区的设备通过工业防火墙接入核心机房系统。网络架构如图1所示。

系统实施之后，机械性、重复性的烦琐工作完全交由计算机完成；减少人为错误，数据准确率大幅提升；规范装车业务，提高管理水平，减少人工工作量67%。使用系统后，作业速度提升15%～20%。在车次保持不变的情况下，每日作业量的92%在24点前完成，缩短工作时长约2小时；与ERP系统互联，做到数据实时到账，减少应收账款，加速资金回笼。

1.3 移动端应用

1.3.1 手机移动端应用

在手机移动端，有“司机预约”“易港通”等App及微信移动端应用，司机可以在App上自己操作、预约设置，用户能全天24小时人工与大数据相结合申请审核。例如“易港通”是宁波舟山港旗下服务港航物流的多功能平台，平台借助大数据、人工智能等新兴信息技术，可对运力和司机资源進行细致排查、分类、动态管理和调度，并能开展提货单管理。提货单管理主要包括的内容有客户信息、要求送货时间、产品产线指定（默认为不指定）、车辆绑定及其他备注信息。其中，车辆与提货单进行绑定，一个提货单允许多辆车承载运输任务；司机与车辆绑定（车辆管理中操作），一辆车最多允许绑定2个司机，管理者可以根据车辆联系任何一个绑定的司机，从而实现系统对车辆的管理。司机手机端的提货单管理有任务传达功能，司机可以根据提货单中的信息，将产品运送到客户指定位置。

1.3.2 司机端及调度端小程序具体功能

司机点击提货单中的执行任务功能（司机由于特殊原因可以选择“退回”操作），填写预计到达工厂时间（预约取货时间），客户端会汇总所有司机预约情况反馈给系统。系统经过综合数据分析显示拥堵或者空闲的时间段，以此提醒司机作出更加合理的预约决策。在完成确认后，系统开始运行任务导航模块。该模块规划了任务的取货流程及行车路线（可链接至专业导航软件）信息。从提货单任务执行开始，车辆的状态开始接受系统的监控。在每完成一个环节时，系统都将推送下一个环节的信息给司机，让司机实时明白当前及之后要完成的工作。

2 智慧物流园自动装卸关键技术

自动装卸系统每台地磅秤配备1个智慧终端，是实现无人值守装车的核心设备，自带人脸识别、语音提示对讲、光电开关、栏杆机、语音播报等附属设备的控制，例如系统提供语音提示功能，减轻过磅员工作量。系统提供IP语音对讲功能，实现局域网内任何一台微机与磅房语音对讲，实现对磅台的远程调度。终端安装称重软件和电子提货软件，实时记录汽车称重过程及数据。自助终端集成票据打印机，用于出厂磅单的打印等。系统提供远程网络打印功能，实现打印远程化，自动切纸。车主可以在指定地方领取磅单。系统还有LED提示功能，实现LED文字提示功能。

智慧物流发展的关键在于大数据、人工智能、自动驾驶和物联网等的应用。5G通信技术超低延时、高速宽带和海量接入的特征能推动大数据、人工智能、自动驾驶和物联网的技术进步，进而赋能物流智慧化的发展。智慧化建设对于物流行业的发展至关重要，可以让现代物流实现更高效运作，节省人力成本，能快速响应并满足客户需求。因此，抓住5G商用化的机遇，利用新一代5G信息技术成为发展智慧物流的关键。

3 结语

智慧物流主要呈现以通信技术为支撑的现代化综合性物流管理，它不仅满足于传统物流对物流信息的被动感知，而且通过智能化收集、集成、处理物流的采购、运输、包装、装卸搬运、流通加工、配送、信息服务等各个环节的信息，实现全面的分析，及时处理及自我调整功能。智慧物流综合管理平台是以现代物联网、通信技术、人工智能和云技术等为基础，贯穿整条物流供应链的综合性物流网络服务平台，以推进现代物流业跨越式发展为目标，依托于集疏运网络和物流公共信息网络，通过畅通的信息共享及丰富的物流应用服务，整合供应链物流资源，实现物流全过程的信息化监控和智慧化决策。基于此，本文分析5G技术对于数字化物流、智能仓储、自动化运输和物流追踪等应用场景及供应链化智慧物流的实现产生的影响。随着企业自动化和信息化水平的不断提升，更加迫切需要先进技术实现物流信息化管理，优化物流企业的提货流程，例如采用IC卡等为提货凭证的方式，通过移动端App程序等真正实现装卸过程无人干预的目标，有效地提高企业物流整体管理水平。

參考文献

［1］李俨.一场“交通进化”将至：5G带给车联网与自动驾驶新动能［J］.大数据时代，2019（4）：6-15.

［2］陈智炜.基于5G技术的物联网应用研究［J］.数字通信世界，2018（11）：164.

［3］刘薇.基于5G技术的物联网应用［J］.福建电脑，2018（9）：57-58.

（编辑 王永超）

Research on the automatic loading and unloading technology of smart logistics park based on 5G

Zhang  Yun， Wang  Gongyi

（Zhejiang Institute of Communication， Hangzhou 315300， China）

Abstract： Recent years， with the internet of everything 5G has brought new opportunities for transportation and logistics.The commercialization of 5G realizes digitalization， real-time， automation， visualization， intelligent tracking and control enabling. This paper analyzes and discusses the overview of 5G wireless communication technology and its application in the construction of smart logistics platform. This paper hopes that through the research of digital logistics， intelligent warehousing， automated transportation and logistics tracking，we can build a set of efficient automatic loading and unloading handling system with accurate map navigation positioning，standardized transportation driving，independent reservation， unattended weighing at the mobile App， enable automatic license plate recognition and ultra-high definition transmission of business images.

Key words： smart logistics; 5G; low latency; intensive network; automatic loading and unloading