基于射頻識別的危險品物流智能決策系統(tǒng)研究

向繼平　張應(yīng)征　王蘇鳳

摘要；智能決策系統(tǒng)能為企業(yè)的決策提供參考，全面提高企業(yè)管理信息化和智能化的水平。本文針對危險品物流的特點，探討基于射頻識別的智能決策系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能和關(guān)鍵技術(shù)，為射頻識別技術(shù)在危險品物流企業(yè)中的應(yīng)用提供一種解決方案。

關(guān)鍵詞：RFID；危險品；智能；系統(tǒng)；融合

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）30-0202-02

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，危險品的用量和品種不斷增加，危險品的物流需求在逐年增加，而危險品的運輸存在巨大的危險性，一旦發(fā)生事故，極有可能造成物資損失或者人員傷亡，直接影響社會和危險品物流企業(yè)的和諧發(fā)展，甚至影響到社會的安定。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年因危險品運輸事故造成的損失超過4000億元人民幣[1]，我國危險品物流領(lǐng)域的安全事故也時有發(fā)生，對運輸路線的沿線居民、動植物以及生態(tài)環(huán)境造成了極大損害[2]。

射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）是一種自動識別技術(shù)，已被廣泛用于獲取信息，它具有識別距離遠(yuǎn)、安全性高、可實現(xiàn)多目標(biāo)識別、環(huán)境適應(yīng)性強等優(yōu)點，非常適用于危險品物流的監(jiān)控管理。但由于缺乏與之配套的危險品物流智能決策系統(tǒng)，利用RFID技術(shù)所獲取的數(shù)據(jù)信息無法有效地為物流企業(yè)和監(jiān)管部門提供決策參考[3]。

1 基于射頻識別的危險品物流智能決策系統(tǒng)框架

智能決策系統(tǒng)是在決策支持系統(tǒng)DSS的基礎(chǔ)上集成人工智能（Artificial Intelligence，AI）而形成的管理系統(tǒng)平臺，它可對復(fù)雜問題、不確定性問題及非結(jié)構(gòu)化問題進(jìn)行建模、推理和求解，從大量的數(shù)據(jù)中提取有用的信息和知識并做出決策。智能決策系統(tǒng)的核心思想是將人工智能與其他相關(guān)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步提升系統(tǒng)輔助決策的能力和范圍。

基于射頻識別的危險品物流智能決策系統(tǒng)（下文中簡稱“系統(tǒng)”）是從危險品物流管理的現(xiàn)狀和需求出發(fā)，綜合國內(nèi)外最新的危險品物流管理模式和解決方案，構(gòu)建基于RFID技術(shù)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、GPS全球定位系統(tǒng)、GIS地理信息系統(tǒng)、GPRS技術(shù)和專業(yè)模型，對危險品物流進(jìn)行管理決策的智能化系統(tǒng)。智能決策系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它包含用戶接口子系統(tǒng)（人機(jī)交互系統(tǒng)）、數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)、模型庫子系統(tǒng)、知識庫子系統(tǒng)和方法庫子系統(tǒng)等組成部分，這些部分聯(lián)成有機(jī)統(tǒng)一的整體，支持決策的制定。

系統(tǒng)以數(shù)據(jù)倉庫（DW）為基礎(chǔ)，將聯(lián)機(jī)分析處理（OLAP）、數(shù)據(jù)挖掘（DM）、人工智能（AI）和射頻識別（RFID）技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，充分發(fā)揮各自的特長[4]。通過貨物和運輸車輛上的RFID標(biāo)簽實時采集相關(guān)信息，整合企業(yè)的物流資源，根據(jù)模型優(yōu)化運輸路線，確定最優(yōu)的物流方案（包括貨物的收集方案、裝配方案、運輸方案、應(yīng)急救援方案等），節(jié)約運輸成本，綜合運用GPS全球定位系統(tǒng)、GIS地理信息系統(tǒng)和GPRS技術(shù)實時跟蹤危險品的運輸，確保應(yīng)急救援的有效性，保證危險品運輸?shù)目焖佟⒖煽亢蛯嵭?，從而提高企業(yè)的運行效率，提高管理決策的科學(xué)性，增強企業(yè)對物流過程的宏觀管理與調(diào)控能力。

2 系統(tǒng)的主要功能

為將RFID技術(shù)真正用于危險品物流的管理和智能決策，系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：

（1）危險品動態(tài)監(jiān)測：系統(tǒng)應(yīng)全程跟蹤危險品，在其物流活動的各個環(huán)節(jié)主動完成危險品的信息監(jiān)測，實時獲取其狀態(tài)的完整信息，只要危險品進(jìn)入監(jiān)測的有效范圍，系統(tǒng)便能自動觸發(fā)閱讀，并將所讀取的信息自動錄入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

（2）信息融合：信息融合是指利用計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)對來自同類（或不同類）的多源信息按一定規(guī)則進(jìn)行自動分析和綜合后自動生成人們所期望的合成信息[5]。基于射頻識別的危險品物流智能決策系統(tǒng)不但要將來自RFID、傳感器、GPS和移動終端的信息進(jìn)行實時融合，而且要把實時融合信息與來自物流訂單、過程、企業(yè)ERP和CRM等應(yīng)用系統(tǒng)的信息進(jìn)行融合。

（3）智能決策：要從大量的危險品動態(tài)監(jiān)測信息中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)律或數(shù)據(jù)的相互關(guān)系，通過機(jī)器自動識別的方式減少人工干預(yù)，為用戶的決策分析提供智能的、自動化的輔助。包含2個子功能：①積累企業(yè)運作各類危險品物流的歷史數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)挖掘工具和知識發(fā)現(xiàn)工具，采用多目標(biāo)優(yōu)化決策等人工智能算法，及時發(fā)現(xiàn)企業(yè)現(xiàn)有運行過程的缺陷，借鑒CMM（成熟度模型）的思想，運用相關(guān)的定量模型，通過循序漸進(jìn)的方式提高企業(yè)危險品物流能力。②針對危險品物流的特殊性，在發(fā)生物流事故的情況下，系統(tǒng)應(yīng)提供應(yīng)急預(yù)案選擇、應(yīng)急物資查詢、應(yīng)急道路選擇等功能。

（4）信息查詢：根據(jù)用戶的需求生成各類數(shù)據(jù)視圖，對物流過程進(jìn)行實時、可視化的管理。企業(yè)用戶和各級監(jiān)管部門可以根據(jù)自身的需要查看危險品物流的相關(guān)實時信息，包括危險品信息、運輸車輛及駕駛員信息、車輛的行駛路徑信息、緊急救援信息等。危險品信息主要有類別、名稱、數(shù)量、實時狀態(tài)（位置、溫度、濕度等）等。運輸車輛信息主要有車輛類型、編號、最大載貨量、最大容量、車廂的尺寸（長、寬、高）、車輛位置等。

3 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 RFID系統(tǒng)設(shè)計

基于射頻識別的危險品物流智能決策系統(tǒng)的RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，它主要包括RFID標(biāo)簽、RFID閱讀器、RFID中間件和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)等4個部分。

RFID標(biāo)簽放置在要識別的物體上，用來存儲信息。為了避免更換電池時損壞標(biāo)簽數(shù)據(jù)，同時滿足快速、遠(yuǎn)距離識別的要求，宜選用無源、工作在超高頻段的可讀寫RFID標(biāo)簽。

RFID閱讀器負(fù)責(zé)讀或讀/寫RFID標(biāo)簽的內(nèi)容。由于危險品運輸車輛的移動速度較快，系統(tǒng)宜采用具備高速識別能力的雙通道RFID閱讀器，確保在不停車的情況下，不遺漏的讀取標(biāo)簽存儲的數(shù)據(jù)信息，提高系統(tǒng)的可靠性。

RFID中間件是RFID系統(tǒng)的核心組件，其主要任務(wù)是屏蔽不同RFID硬件設(shè)備（芯片、標(biāo)簽和讀寫器等）、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫等的差異，對閱讀器傳來的與RFID標(biāo)簽相關(guān)的事件和數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、匯集和計算，從大量的原始數(shù)據(jù)中抽取有意義的信息，減少從閱讀器傳往后端數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件的原始數(shù)據(jù)量，并融合來自GPS、GIS和GPRS等移動智能終端的信息，實時獲取貨物狀態(tài)的完整性信息。

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)將RFID中間件抽象和融合后的信息傳遞到后端數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件。

3.2 RFID碰撞處理

系統(tǒng)通過在物流路徑的關(guān)鍵位置設(shè)置閱讀器，監(jiān)控進(jìn)入閱讀器識別范圍、并攜帶有RFID標(biāo)簽的車輛，自動完成閱讀器與RFID標(biāo)簽的通信和信息交換。RFID標(biāo)簽只要進(jìn)入閱讀器的工作范圍，就會收到閱讀器的射頻信號而工作。當(dāng)工作范圍內(nèi)同時出現(xiàn)了多個閱讀器和多個標(biāo)簽時，閱讀器與閱讀器之間、標(biāo)簽與標(biāo)簽之間的相互干擾現(xiàn)象稱為碰撞。碰撞會導(dǎo)致系統(tǒng)讀取信息失敗，影響決策結(jié)果，因此在發(fā)生碰撞時，要執(zhí)行對應(yīng)的防碰撞程序，確保系統(tǒng)的正常工作。目前，典型的防碰撞算法有兩種：一是基于Aloha的算法，又稱為隨機(jī)性算法；二是基于樹的算法，又稱為確定性算法?；贏loha的防碰撞算法原理簡單、容易實現(xiàn)，但響應(yīng)時間不確定，當(dāng)需要識別的標(biāo)簽數(shù)量較多時系統(tǒng)性能將明顯下降，甚至?xí)霈F(xiàn)個別標(biāo)簽永遠(yuǎn)無法被識別的情況，后者對于危險品物流來說，將會是一個致命的缺陷，因此應(yīng)選擇基于樹的算法來處理RFID數(shù)據(jù)碰撞現(xiàn)象。

3.3 緊急救援輔助決策

緊急救援輔助決策是系統(tǒng)的核心功能之一。緊急救援事件觸發(fā)時，系統(tǒng)需要提供兩方面的信息：一是危險品的詳細(xì)信息，二是救援資源的詳細(xì)信息。為了實時響應(yīng)輔助決策的需求，系統(tǒng)應(yīng)采用性能優(yōu)越的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（如SQL Server）實現(xiàn)危險品智能決策信息專家?guī)斓墓δ堋＞o急救援專家?guī)彀ｋU品信息專家?guī)旌途仍Y源信息專家?guī)靸刹糠帧?/p>

危險品信息專家?guī)熘饕峁┪ｋU品信息的管理和查詢功能。具有相應(yīng)權(quán)限的用戶可以增加、修改和刪除危險品的信息，也可以按名稱等屬性查詢危險品的各類參數(shù)、事故處理預(yù)案、對應(yīng)的救援物質(zhì)等信息，并生成符合用戶需求的視圖。

救援資源信息專家?guī)鞈?yīng)提供救援資源信息的管理和查詢功能。具有相應(yīng)權(quán)限的用戶可以增加、修改和刪除各類救援資源的信息，也可以按轄區(qū)等屬性查詢各救援單位和救援資源的信息，并生成符合用戶需求的視圖。

4 結(jié)束語

通過開發(fā)基于射頻識別的危險品物流智能決策系統(tǒng)，可建立企業(yè)的商業(yè)智能，能有效幫助企業(yè)規(guī)范和持續(xù)改進(jìn)企業(yè)的運作流程，合理調(diào)配內(nèi)部和外部資源，實施物流運作的精細(xì)管理，打造“實時精細(xì)物流”，全面提高企業(yè)的競爭力，同時能實現(xiàn)物流過程的實時監(jiān)管，減少危險品物流的風(fēng)險和災(zāi)害損失。

參考文獻(xiàn)：

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