基于区块链的智能物流系统设计研究

文/杨南芬

物流系统在运行过程中存在几个重要问题，即物流信息录入问题、物流配送不对等问题、货物溯源层断点问题。相关研究人员针对上述智能物流系统存在的问题设计了几种常规的智能物流系统[1]，第一种是动力学智能物流系统；第二种是卫星物联网RFID智能物流系统[2]，本文基于区块链技术设计了一种全新的智能物流系统。

1.硬件设计

1.1 ARM 处理器

为了提高设计的智能物流系统的处理性能，降低系统处理功耗，本文基于系统功耗选取ARM 系列处理器作为系统的操作处理器，但ARM 处理器的类型较多，包括ARM7911Cortex等[3]，各有优势，其性能对比表如下表1所示。

表1 处理器性能对比表

由表1可知，ARMCortex处理器的性能较好，具有明显优势，满足本文设计的智能物流系统需求，整体处理功耗较低，其内部组成框图如下图1所示。

图1 ARMCortex处理器内部组成框图

由图1可知，ARMCortex处理器内部设置了多级指令，能处理较复杂的OS程序，最高处理速度可达到1GHz[4]。不仅如此，该处理器支持Thumb等多种指令集，以满足虚拟地址的存储需求。在智能物流系统运行过程中，可以实时处理指令，提高系统的吞吐量。

1.2 S5PC100智能核心芯片

设计的智能物流系统内包括多个模块，各个模块需要相互配合，共同执行系统任务，为了提高各个功能模块的使用协调性，避免出现运行异常问题，本文需要选取有效的智能核心芯片。S5PC100芯片是sumsung电子研发的一种特殊的智能芯片，其使用功耗较低，价格适中，运行性能良好[5]，其内部使用32位精简指令集，最大程度上提高系统的运算速度，增强系统的解码能力，因此，本文选取S5PC100芯片作为设计系统的智能核心芯片，该芯片的参数如下表2所示。

表2 S5PC100智能核心芯片参数

由表2可知，上述芯片的性能参数满足智能物流系统的实际使用需求，且该芯片设置了时钟、存储等中心，有效地控制系统信号频率，进行智能化转换。除此之外，针对不断产生的智能物流信息，该存储芯片内置了K4T1G164QQ可扩展存储颗粒，其容量较高，进一步提高了系统的运行性能。

2.软件设计

2.1 基于区块链设计智能物流合约

为了提高智能物流系统的运行可靠性，降低其运行异常率，本文设计的系统以Comtroller-Data模式为基础，利用区块链技术设计智能物流控制合约。区块链属于一种分布式数据库，可以将某段时间内系统内部的智能物流数据存放到Block中，再使用密码算法生成指纹密码，实现网络同步，具有较强的不可更改性，因此，可以根据该特性设置一个以太坊区块链平台，进行去中心化处理，生成区块链智能物流合约，如下图2所示。

图2 区块链智能物流合约

由图2可知，该智能合约以非篡改性作为基础原则，内置有效的智能物流控制算法，且在该智能合约运行的过程中存在一个标准的执行合约代码，可以通过该代码统一执行智能物流任务，完成内部数据信息的读取和传输。本文设计的区块链智能物流合约主要有几个功能，首先是维护存储数据，其次是访问某些特定的EOA账户，管理存在的智能物流合约，最后是提供合约函数，作为中心数据库。在智能物流系统运行的过程中，需要实时进行智能推荐，计算不同项目的相似度sim（i，j），如下（1）所示。

公式（1）中，Ru，i代表物品相似度，代表物品相似均值，在实际物流配送的过程中，每个物品的配送需求都存在显著差异，因此本文计算了不同物品的智能物流评分p（i，j），如下（2）所示。

公式（2）中，similarT（i）代表物品预测评分，similarT（0）代表物品差异性集合，sin代表智能处理参数，此时可以根据上述公式生成配送复合模型F（M），如下（3）所示。

公式（3）中，∂代表提升梯度，f（x）代表损失迭代函数，L代表损失迭代变量，结合上述智能物流合约可以有效提高系统的运行可靠性，提高系统的吞吐量。

2.2 设计智能物流功能模块

结合上述设计的智能物流合约可以在Web开发环境下设计智能物流功能模块，首先是订单管理模块，该模块是系统业务流程的初始模块，可以录入核心代码，完成智能物流管理。为了实现订单的查询审核功能，本文设置了OrderStruct接口，该模块的运行结构如下图3所示。

图3 订单管理模块运行结构

由图3可知，该模块能永久保存智能配送列表，完成订单实时查询。

仓储管理模块主要对配送中心的货物进行管理，再根据订单状态生成运单，完成订单配载。为了降低智能物流系统的存储难度，本文使用wareHouse变更数组数据，便于进行订单配载与检索。运输管理模块能根据配送车辆实时信息进行状态更新，再结合相关的推荐算法获取配送位置。本文设计的系统在该模块设置了一个特殊的Vehicle结构体，可以实时进行车辆管理和信息修改，还可以获取keccak256Hash索引，更新物流运单的详细信息。上述功能模块相互协作，提高系统的运行性能，实现相关的智能物流功能。

3.系统测试

3.1 测试准备

结合系统测试需求，本文选取某园区若干个物流仓库搭建测试环境，设置系统测试试点，按照智能物流系统测试要求部署各个节点的区块链，此时的测试拓扑连接示意图如下图4所示。

图4 测试拓扑连接示意图

由图4可知，上述测试拓扑均使用Geth客户端运行，利用Go编写智能运行语言，生成Ethereum协议，再与以太网交互测试系统的实际性能，此时配置的测试客户端参数如下：

网络标识（networkid）设置为1；同步模式（syncmode）为full；自定义节点名称（identify）为nodel；HTTP-RPC服务器启用编码为rpc；HTTP-RPC 监听端口rpcpart设置为8545；HTTP-RPC服务器接口地址为localhost。此时测试环境中形成了一条以太坊私链，本文选取ETH状态监测器监测系统各个节点的吞吐量等信息。

3.2 测试结果与讨论

结合上述的测试准备，以预先布设的系统测试节点为基础，进行后续的系统测试，即选取系统的常规使用对象及系统的功能选项设置测试用例。为了降低测试难度，本文采用TPS多线程模拟法模拟用户在不同场景中使用本文设计的智能物流系统的异常情况，并记录不同并发数下各个功能的使用异常率，测试结果如下表3所示。

由表3可知，在提交注册审核、订单录入、运单查看、库运管理，这四个抽取的测试功能下，系统可以准确地完成目标任务，运行异常率为0.00%，且随着并发数增加，设计的基于区块链的智能物流系统吞吐量也会随之增加，证明设计的基于区块链的智能物流系统的性能良好，满足智能物流的应用需求，有一定的应用价值。

4.结束语

本文基于区块链设计了一种全新的智能物流系统。系统测试结果表明，设计的智能物流系统的性能良好，运行异常率较低，有一定的应用价值，为我国物流产业智能化发展作出了一定的贡献。

引用出处

[1].王玉.技术创新与能力增强双管齐下持续提升客户售后服务体验——访北自所（北京）科技发展股份有限公司董事、总经理王勇[J].物流技术与应用,2022,27(07):94-97.

[2].许莹.致力物流自动化创新与变革激发柔性物流更大潜能——旷视科技智能托盘四向车系统重磅来袭[J].现代制造,2022(06):24-25.

[3].张颖川.智慧物流发展路径与趋势——访德国弗劳恩霍夫物流研究院中国首席科学家房殿军教授[J].中国物流与采购,2021(16):19-21.

[4].张颖川.电商快递持续推动智能物流系统升级发展——访上海欣巴自动化科技股份有限公司副总裁王骞[J].物流技术与应用,2021,26(01):101-103.

[5].任芳.全渠道信息系统+智能物流系统引领一站式家居服务——访太子家居有限公司物流负责人熊丽丽[J].物流技术与应用,2020,25(08):62-65.