基于物聯(lián)網(wǎng)技術的倉儲物流管理系統(tǒng)應用研究

馮希

[摘 要]伴隨計算機技術、信息化技術和互聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，實現(xiàn)了多種現(xiàn)代信息技術融合集成的新型物聯(lián)網(wǎng)技術。該復合型技術通過整合射頻RFID技術、傳感器技術和激光掃描技術，極大提升了物流倉儲對貨物管理的信息化程度。本文將現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術與傳感器網(wǎng)絡技術進行有機的結合運用，分析了智能化物流倉儲管理信息系統(tǒng)，滿足了新經(jīng)濟時代現(xiàn)代物流倉儲對信息化技術的需求，并對物聯(lián)網(wǎng)技術的應用前景進行了闡述。

[關鍵詞]物聯(lián)網(wǎng)技術;物流倉儲;無線射頻識別;WSN;EPC

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.11.024

物流行業(yè)作為商品流通的重要環(huán)節(jié)，控制著原料、成品和信息的流轉，伴隨著信息技術與社會經(jīng)濟發(fā)展的步伐，尤其是物聯(lián)網(wǎng)概念的興起，現(xiàn)代物流體系與秩序正發(fā)生著深刻變革。倉儲作為現(xiàn)代物流體系的重要構成部分，歷來是廠商、庫管所關注和研究的重點，在物流環(huán)節(jié)中起著至關重要的作用。物流倉儲管理中伴隨訂貨、入庫、管理和出庫的事件而產(chǎn)生大量伴生信息，數(shù)據(jù)操作次數(shù)多、數(shù)據(jù)規(guī)模大和信息內(nèi)容多樣。

因此，伴隨著新興物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，研究如何更加高效地對倉儲貨物進行管理和調(diào)配管理、壓縮出入庫流程，提高人、財、物的使用效率，對于提高企業(yè)和物流商家自身競爭力具有關鍵意義。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展狀況

“物聯(lián)網(wǎng)”概念的首次提出是在1999年美國召開的移動計算與網(wǎng)絡國際會議，當時的定義為“基于互聯(lián)網(wǎng)、無線射頻識別（RFID）技術、產(chǎn)品電子代碼（EPC）標準，構建的實現(xiàn)全球物品相關信息實時共享的互聯(lián)網(wǎng)”，即簡稱為“物聯(lián)網(wǎng)”，后來隨數(shù)字通信時代的到來、新技術的加入，豐富和發(fā)展了物聯(lián)網(wǎng)的概念。

國內(nèi)對“物聯(lián)網(wǎng)”技術的發(fā)展也高度關注，2009年溫家寶總理考察無錫市高新微納工程中心時，提議在無錫市建立傳感網(wǎng)絡中心，大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)，此后關于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一些積極舉措與相關政策紛紛出臺，加速了我國物聯(lián)網(wǎng)技術和新一代寬帶移動通信網(wǎng)絡的發(fā)展，逐步形成RFID、M2M、傳感網(wǎng)等三種形式的物聯(lián)網(wǎng)模式，初步實現(xiàn)了物品與互聯(lián)網(wǎng)信息交互通信、定位跟蹤、智能識別監(jiān)管的網(wǎng)絡構架。

2 物聯(lián)網(wǎng)倉儲物流系統(tǒng)的架構與關鍵技術

目前物聯(lián)網(wǎng)技術已在物流倉儲、智能樓宇、城市部件維護、城市自來水管網(wǎng)與智能電表等居民基礎設施和醫(yī)療信息管理等相關領域得到了實際應用。但考慮到物聯(lián)網(wǎng)技術尚未形成統(tǒng)一標準的行業(yè)規(guī)范、研究和應用均處于初級階段的基本情況，應首先明確當前物聯(lián)網(wǎng)體系的構架情況。

物聯(lián)網(wǎng)技術的網(wǎng)絡構架體系基本分為三個層級，即物聯(lián)網(wǎng)感知層、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層和物聯(lián)網(wǎng)應用層。物聯(lián)網(wǎng)感知層主要由傳感器信息采集設備、數(shù)據(jù)至網(wǎng)關間傳感器網(wǎng)絡與其他智能終端構成，具體來說包含M2M終端、RFID無線射頻讀寫器、傳感器與網(wǎng)關、攝像頭等部件，其中RFID技術因為技術成本較低、手持終端簡單，從而大大提升了貨物分揀與選擇效率，成為目前國內(nèi)倉儲管理行業(yè)應用較多的感知技術，年均增長率在18%以上，同時傳感器終端有時根據(jù)貨物種類的差異，常常會采用不同的類型，譬如農(nóng)產(chǎn)品冷庫又經(jīng)常會用到溫度、適度傳感器;物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層是依托現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)絡與通信網(wǎng)絡，結合物聯(lián)網(wǎng)信息管理控制中心，完成貨物商品的信息查詢、發(fā)送、存儲與更新管理職能，其中心特征就是網(wǎng)絡化和智能化;物聯(lián)網(wǎng)應用層主要是根據(jù)信息控制中心的監(jiān)管數(shù)據(jù)，通過具體的終端或傳感設備，完成交通、環(huán)境、醫(yī)療信息的共享使用，目前物聯(lián)網(wǎng)應用層面開發(fā)的廣度和力度仍不夠深入，基本停留在商品貨物自動識別、感知與定的層面，在深層次數(shù)據(jù)挖掘、網(wǎng)絡信息融合、專家決策系統(tǒng)與智能調(diào)度方面的具體應用，還處于較為淺顯的階段。

當前國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)技術的實際應用多是基于無線射頻識別技術RFID相關的EPC物聯(lián)網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)傳輸多采用無線通信模式，現(xiàn)代物流倉儲系統(tǒng)可通過對WSN無線感知網(wǎng)絡與EPC技術進行融合，優(yōu)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流與系統(tǒng)架構。

WSN（Wireless Sensor Network），即無線感知網(wǎng)絡，通過布設安裝在待監(jiān)測區(qū)內(nèi)的多源傳感設備節(jié)點，以無線通信的方式組成一個數(shù)據(jù)采集、感知、監(jiān)管的信息網(wǎng)絡。智能倉儲系統(tǒng)設計時可通過無線感知網(wǎng)絡WSN與EPC進行技術融合，利用WSN網(wǎng)絡進行物聯(lián)網(wǎng)中EPC數(shù)據(jù)的傳輸，完成節(jié)點信息的無線通信，提高WSN數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性的同時，還降低了EPC數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪\營成本。

RFID（Radio Frequency Identification）技術，即無線射頻識別，采用無線射頻電磁波信號來識別特定受眾目標（EPC數(shù)字標識）并完成相關數(shù)據(jù)的讀寫工作，無須系統(tǒng)與目標間的機械或光學觸碰，進而達到信息識別的功能;EPC（Electronic Product Code）數(shù)字標識，即產(chǎn)品電子代碼，建立在全球統(tǒng)一標識系統(tǒng)條形編碼的基礎之上，可對物流產(chǎn)品供應鏈的對象（貨物、貨架、貨盤與位置等）存儲在RFID標簽上，讀取時即可完成動態(tài)數(shù)據(jù)連接，然后通過EPC這把數(shù)字鑰匙獲取相關信息;EPC中間部件，用戶可根據(jù)特定的應用需求來開發(fā)定制、集成EPC部件，而其中最核心的部件便是EPCGlobal公司提出的應用層事件ALE（Application Layer Events），有效收集、傳送EPC數(shù)據(jù)，ALE事件有助于RFID終端使用者自由選擇所關注和希望接收到的RFID信息數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)冗余的發(fā)生，EPC服務主要完成中間部件信息存儲與信息的秘鑰查詢，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)之間的信息共享交流。

物流倉儲伴隨著生產(chǎn)的發(fā)展而進步，所經(jīng)歷的發(fā)展階段大致為人工機械聯(lián)動、自動化和智能化倉儲。其中，智能化倉儲是在自動化倉儲的基礎上，通過與其他相關信息決策系統(tǒng)整合集成而組建，目前仍處于初級發(fā)展階段。通過EPC與WSN節(jié)點融合，推進物聯(lián)網(wǎng)技術的更新發(fā)展，既可以傳輸閱讀器掃描的貨品EPC電子標簽身份認證信息，又可以傳送傳感器所監(jiān)測到的倉儲環(huán)境實時動態(tài)變化信息數(shù)據(jù)，系統(tǒng)結構設計為網(wǎng)狀樹形自組織結構，從而較少單一組織節(jié)點損壞或故障對整個傳輸網(wǎng)絡的影響，實現(xiàn)倉儲物流系統(tǒng)的多源感知、動態(tài)監(jiān)控、實施調(diào)度與大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術的倉儲物流系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)技術是自能化倉儲物流的技術支撐，通過互聯(lián)網(wǎng)將不同的物體進行信息聯(lián)通共享，使倉儲的貨物可被遠程感知與操控，構建現(xiàn)代智能物流倉儲配送方案。現(xiàn)代物流的發(fā)展，對現(xiàn)代化智能物流倉儲提出了新的要求，諸如不單單要能完成出入庫、移動調(diào)撥、貨物盤點、退換貨與基本報表功能，還要適應時代技術需要，滿足倉儲環(huán)境濕度、溫度，甚至光線、火災等多源傳感器的監(jiān)測需求。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的物流倉儲系統(tǒng)主要分為硬件平臺和軟件平臺兩部分。硬件平臺主要為支撐和維護智能倉儲管理系統(tǒng)的多種硬件設備、傳感器與工具等，是倉儲系統(tǒng)的基礎;軟件平臺主要為倉儲管理信息系統(tǒng)，主要根據(jù)現(xiàn)代物流倉儲的業(yè)務數(shù)據(jù)流要求，對數(shù)據(jù)、資源、事件、貨品與人員等調(diào)度與指揮，維持人、財、物的高效有序運轉，并使整個倉儲貨物間與互聯(lián)網(wǎng)間相實現(xiàn)網(wǎng)絡對接，將貨品基本信息發(fā)布傳送至物聯(lián)網(wǎng)中，進行在線操作與查詢。

智能倉儲物流系統(tǒng)之中貨物的基本處理流程為：

（1）貨品入庫。利用RFID射頻技術完成待入庫貨品的EPC電子標簽身份認證，讀取貨品的基本信息，同時以WSN節(jié)點將貨物信息上傳至數(shù)據(jù)庫管理中心實現(xiàn)貨品入庫登記、分析適宜的貨架倉位、優(yōu)化配置傳送線路，最后向移動機械（例如移動叉車）發(fā)布貨品傳送指令，通過傳感器對貨物定位跟蹤，跟蹤信息也采用WSN進行數(shù)據(jù)傳輸，直至貨品入庫放置于預訂的適宜倉位。

（2）貨品出庫、庫存盤點、移動調(diào)撥。通過管理系統(tǒng)平臺，對庫存貨品實現(xiàn)內(nèi)部操控處理，涉及對象指引到位監(jiān)督、物品識別與數(shù)量自檢、移動調(diào)配退貨與報廢信息上傳等功能基本指令，這些指令與數(shù)據(jù)的傳輸，均依賴WSN節(jié)點完成數(shù)據(jù)信息的交流傳輸，實現(xiàn)調(diào)運機械硬件與倉儲管理軟件的物聯(lián)結合，通過實時數(shù)據(jù)回傳，判定貨品的處理狀態(tài)。

目前國內(nèi)已有不少企業(yè)建立了物聯(lián)網(wǎng)倉儲物流系統(tǒng)，盡管處于初級的階段，但還是取得了一定的經(jīng)濟效應。例如濟寧金鄉(xiāng)建立的“物聯(lián)網(wǎng)大蒜冷庫管理系統(tǒng)”，通過傳感器對冷庫內(nèi)的濕度、溫度、CO2等指標完成在線監(jiān)測、無線傳輸，主控中心與設定的指標參數(shù)進行對比，自動發(fā)布冷庫的加溫、除濕、通風等指令，完成系統(tǒng)的自動運行;嘉興電業(yè)局通過物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)大小型燃料庫房間的遠程信息交互，堆垛機自動存取貨物等功能，實現(xiàn)了燃料庫間的物質(zhì)資料智能調(diào)配。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術應用于倉儲物流的展望

本文通過闡述物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展狀況，介紹物聯(lián)網(wǎng)設計的EPC、WSN等數(shù)據(jù)傳輸與感知的關鍵技術，介紹了基于物聯(lián)網(wǎng)技術的倉儲物流系統(tǒng)的基本構架與運作模式，并根據(jù)社會中已存在的物聯(lián)網(wǎng)倉儲物流管理系統(tǒng)案例，分析了物聯(lián)網(wǎng)技術普及應用的現(xiàn)實意義與所取得的經(jīng)濟效益。

伴隨著無線感知技術、數(shù)字移動通信技術和自動化技術的日益成熟，物流倉儲系統(tǒng)的智能終端設備不斷更新發(fā)展，為構建“智慧物流”提供了軟硬件條件，物聯(lián)網(wǎng)技術的應用前景十分廣闊。但同時也要清晰的認識到當前的物聯(lián)網(wǎng)技術應用仍處于較為低端的階段，數(shù)據(jù)的采集傳輸、系統(tǒng)的網(wǎng)絡構架、信息的加密安全等方面還不甚成熟，離現(xiàn)代“智慧物流”、“智能倉儲”的要求還差距很大，在以上方面還存在探索研究的空間。

參考文獻：

[1]張曉川.現(xiàn)代倉儲物流技術與裝備[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003.

[2]王繼祥.物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展推動中國智慧物流變革[J].物流技術與應用，2010（6）.

[3]武曉釗，王繼祥.物聯(lián)網(wǎng)技術在物流業(yè)應用現(xiàn)狀與前景[J].物流技術與應用，2011（2）.

[4]談曉勇，秋菊.應急配送車輛調(diào)度優(yōu)化研究綜述與展望[J].計算機應用研究，2012，29（9）.