基于物联网技术的智能物流监管系统设计与实现

乐梦德

摘 要：药品危险品物流的监管非常重要，智能物流监管系统的研究具有一定的实际意义。本文运用物联网技术，基于网络控制理论提出了有限带宽下动态资源分配算法，并且构建了基于物联网的智能物流监管系统框架。

关键词：物联网；网络控制；智能物流；监管系统

物流行业的发展日新月异，传统物流模式已经无法适应现代经济发展对物流行业的要求，集信息技术、网络技术于一身的现代物流逐渐占据主导地位。而同时随着智能化技术的发展，物流业也在不断引进智能化设备，“智能物流”应运而生。所谓“智能”即利用一系列智能技术，令物流系统具备判断与自动识别的能力，是将人工智能技术引入物流产生一项新应用。智能物流的集成化、精细化处理能力在大型物流企业中被广泛应用，同时在一些敏感、危险物流的监管系统中应用也逐渐被学者所重视，智能物流监管系统的研究有助于提升一些危险品、药品等物流运作获得保证，避免因危险品物流中存在的问题引起的重大意外事故发生，具有一定的实际意义。

一、智能物流监管系统研究概述

智能物流监管系统的研究涉及的物流主要有医药、卷烟、危险品、危险源等货物流。大多学者在研究中运用了通信与网络技术等进行智能物流监管系统设计，提出了一套物流监管解决方案。一些学者引入物联网技术构建监管系统新模式，运用了无线电子标签、移动通信、GPS等技术对物流进行精确化、定位式管理，将所有货物的信息有后台系统统一处理，可以提高空间与时间动态分配，合理利用资源，提升物流运作效率。

物流监管系统需要对货物的运输、存储、配送等一系列物流活动进行全方位监测，普通信息系统、互联网模式均不能实时反映货物的状态、位置信息，只有在货物进入固定场所，如仓库、卖场等，经过相关人员运用设备导入信息系统后远程人员才能获取货物信息。对于危险品的监测，我们有更高的要求，货物的实时状态信息非常重要，对于此，学者运用物联网技术构建物流监管系统可以很好地处理以上问题。

二、物联网技术的引入

从上述智能物流监管系统概述中可以了解到目前不少学者已经或多或少地将物联网技术运用到物流系统中去。那么物联网技术有哪些关键技术及在智能物流监管系统中具体应用如何，以下从这两方面内容展开：

1.在智能物流监管系统中运用的物联网关键技术。物联网是多种软硬件技术在物流系统中的集成应用，其关键技术包含无线射频识别技术、红外感应、全球定位、通信技术、网络控制、信息安全等技术等。而在药品、危险品、冷链等特殊商品物流这类监管技术相对落后，且具有其特殊温度、时间等要素要求特点下，无线射频技术、网络控制技术、全球定位、数据通信技术等在监管系统中应用较多。

2.各类技术的应用。无线射频技术通过电子标签发送设备发送无线电信号，并由相应的接收器接受，通过读卡器及应用软件解析相应的信号，这样就可以获得携带标签的货物信息。无线射频识别技术（RFID）作为货物身份识别的关键技术已经在物流运输、仓储等多个环节普遍应用。

一些学者直接将RFID通过数据通信技术接入互联网，与各个终端相连，构建模型，同时，引入全球定位系统，获取货物的地理位置，由此，通过物联网技术可以使远程终端可以获得货物的状态、属性及地理位置等重要信息，方便做货物管理、路径规划、动态仓储管理、货物配送等指导。但是，这存在一个问题，批量化的货物运输带来的是大量的货物信息，动态的状态、位置及路径、仓储信息，通过互联网传输数据容易造成网络堵塞，对监管系统的可扩展性提出难题。

在物流监管系统中，各个组成部分均通过一个共同的网络进行信息传输与共享，各个部分信息传输与设备控制被称为网络控制技术，网络控制技术可以将多个零散的系统连接成一个虚拟的大系统，灵活配置各系统中的资源。一些研究提出了在有限网络带宽的前提下运用网络控制技术开发动态资源分配算法，构造网络模型，这对物流智能物流监管系统面临的问题的解决有一定的帮助。

三、基于网络控制技术的动态资源分配算法

网络控制技术意在协调网络资源，合理分配，已达到资源利用效率最大化的目标。对于互联网带宽有限的客观事实，已有不少学者对有限带宽下物流监管网络资源调配算法，如最大误差优先、尝试-舍去及最大允许延迟等算法，该些算法均从系统稳定性出发，将资源集中投入到已出现误差最大的节点处，算法简单，但是存在一定的风险性。本文结合多位学者研究构造一个动态分配算法，以使资源合理分配。

四、基于物联网的智能物流监管系统框架

物联网技术包含了多类通信、网络与智能技术，在智能物流监管系统中的应用分为多个层次，在上文中我们重点介绍了网络控制技术，存在于物联网应用中的控制层次，在本节我们将要构建一个完整的物联网应用基本框架模型，将具体技术、算法嵌入框架中，指导物流监管系统开发。

1.基本框架。智能物流监管系统中应用的物联网关键技术已经在第二部分进行概要介绍，第三部分对物联网技术中的网络控制技术在智能物流监管系统中的应用进行了分析，并在有限带宽条件下构造了一个动态资源分配算法，有效解决了通信过程中受带宽限制容易引起网络堵塞的问题，使物流监管系统具有更好的扩展性，本部分将在前两部分基础上建构一个基于物联网技术的智能物流监管系统框架，分为四层架构，如下图。

2.物流管理中心。物流管理平台连接货物与网络端，通过GPS、GPRS、GIS等通信技术将各个运输车、仓库、货物信息共享，将各地分布式服务器中的资源打通，通过网络控制技术动态调度物流管理平台下的各项资源，可以有效地起到监督管理的作用。物流管理中心主要实现了两个功能：基础信息存储与网络管理。

（1）基础信息管理。基础信息管理即收集由识别系统通过标签发送的各类货物、运输工具及仓库等的属性信息，各类信息首先会存储在各自的分布式服务器数据库中，通过实时更新平台总库或者日终批处理可以将各自的信息传输至总服务器中，将所有信息记录到服务器数据仓库中。

（2）网络管理。网络管理主要使用通信技术支持数据传输，并且运用网络控制技术合理调配资源以避免带宽限制出现的问题。本文第三部分已经详细介绍了网络控制极速，通过算法可以动态分配网络资源，在有限带宽下避免网络拥塞问题，同时也合理利用了各分散的资源，提高了物流运作效率。

3.智能应用系统。智能应用系统主要实现了运输、仓储、配货等前端应用功能，此三项功能在一般物流系统中均具备，但是本文所实现的前端应用不是单纯的同一库存调度、同一企业内，或者成品、半成品、在途等，而是包括多个节点，可以是跨部门、跨企业，根据货物实施状态进行的智能调度。

（1）智能运输管理。智能运输应用端包括远程客户、企业人员PC终端、移动终端、运输车终端等多个应用端，运输车通过应用系统接受处理所运载的货物状态信息，根据实施路况、GPS，以及管理人员远程的指令对车上的货物进行管理，远程人员也起到有效监管作用。

（2）智能仓储管理。仓储一直是企业的一个成本重灾区，零库存一直是企业所期待的运作模式，零售巨头沃尔玛就实现了零库存，其实现该功能在很大程度上取决于产供销信息共享，实现智能仓储管理，销售终端就担当了动态库存场所的功能。

（3）智能配货管理。配货管理涉及到运输线路规划，仓库情况等多重考虑，是结合智能运输与仓储功能派生出来的一大功能，是货物流动的具体操作，是运用物联网技术、智能分析运输线路、负荷与仓库情况所做出的配送判断。

五、结语

药品、危险品及其他敏感货物的物流运作一直是一个物流重点与难点问题，此类物品的物流要求也很高，丝毫的出错将导致重大事故，对该类物流的监管系统网络建设具有重要意义。本文从物联网技术的应用出发，提出了有限带宽下物联网常用网络控制技术在智能物流监管系统中的应用，提出动态资源调配算法，并构建了智能物流监管系统框架，从概念层次上对智能物流监管系统进行论述。

参考文献：

[1]孙其博， 刘杰， 黎羴等. 物联网：概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报， 2010， 33（3）： 1-9.

[2]翁小辉. 基于物联网的车辆监管系统设计与实现[D].吉林大学， 2011.

摘 要：药品危险品物流的监管非常重要，智能物流监管系统的研究具有一定的实际意义。本文运用物联网技术，基于网络控制理论提出了有限带宽下动态资源分配算法，并且构建了基于物联网的智能物流监管系统框架。

关键词：物联网；网络控制；智能物流；监管系统

物流行业的发展日新月异，传统物流模式已经无法适应现代经济发展对物流行业的要求，集信息技术、网络技术于一身的现代物流逐渐占据主导地位。而同时随着智能化技术的发展，物流业也在不断引进智能化设备，“智能物流”应运而生。所谓“智能”即利用一系列智能技术，令物流系统具备判断与自动识别的能力，是将人工智能技术引入物流产生一项新应用。智能物流的集成化、精细化处理能力在大型物流企业中被广泛应用，同时在一些敏感、危险物流的监管系统中应用也逐渐被学者所重视，智能物流监管系统的研究有助于提升一些危险品、药品等物流运作获得保证，避免因危险品物流中存在的问题引起的重大意外事故发生，具有一定的实际意义。

一、智能物流监管系统研究概述

智能物流监管系统的研究涉及的物流主要有医药、卷烟、危险品、危险源等货物流。大多学者在研究中运用了通信与网络技术等进行智能物流监管系统设计，提出了一套物流监管解决方案。一些学者引入物联网技术构建监管系统新模式，运用了无线电子标签、移动通信、GPS等技术对物流进行精确化、定位式管理，将所有货物的信息有后台系统统一处理，可以提高空间与时间动态分配，合理利用资源，提升物流运作效率。

物流监管系统需要对货物的运输、存储、配送等一系列物流活动进行全方位监测，普通信息系统、互联网模式均不能实时反映货物的状态、位置信息，只有在货物进入固定场所，如仓库、卖场等，经过相关人员运用设备导入信息系统后远程人员才能获取货物信息。对于危险品的监测，我们有更高的要求，货物的实时状态信息非常重要，对于此，学者运用物联网技术构建物流监管系统可以很好地处理以上问题。

二、物联网技术的引入

从上述智能物流监管系统概述中可以了解到目前不少学者已经或多或少地将物联网技术运用到物流系统中去。那么物联网技术有哪些关键技术及在智能物流监管系统中具体应用如何，以下从这两方面内容展开：

1.在智能物流监管系统中运用的物联网关键技术。物联网是多种软硬件技术在物流系统中的集成应用，其关键技术包含无线射频识别技术、红外感应、全球定位、通信技术、网络控制、信息安全等技术等。而在药品、危险品、冷链等特殊商品物流这类监管技术相对落后，且具有其特殊温度、时间等要素要求特点下，无线射频技术、网络控制技术、全球定位、数据通信技术等在监管系统中应用较多。

2.各类技术的应用。无线射频技术通过电子标签发送设备发送无线电信号，并由相应的接收器接受，通过读卡器及应用软件解析相应的信号，这样就可以获得携带标签的货物信息。无线射频识别技术（RFID）作为货物身份识别的关键技术已经在物流运输、仓储等多个环节普遍应用。

一些学者直接将RFID通过数据通信技术接入互联网，与各个终端相连，构建模型，同时，引入全球定位系统，获取货物的地理位置，由此，通过物联网技术可以使远程终端可以获得货物的状态、属性及地理位置等重要信息，方便做货物管理、路径规划、动态仓储管理、货物配送等指导。但是，这存在一个问题，批量化的货物运输带来的是大量的货物信息，动态的状态、位置及路径、仓储信息，通过互联网传输数据容易造成网络堵塞，对监管系统的可扩展性提出难题。

在物流监管系统中，各个组成部分均通过一个共同的网络进行信息传输与共享，各个部分信息传输与设备控制被称为网络控制技术，网络控制技术可以将多个零散的系统连接成一个虚拟的大系统，灵活配置各系统中的资源。一些研究提出了在有限网络带宽的前提下运用网络控制技术开发动态资源分配算法，构造网络模型，这对物流智能物流监管系统面临的问题的解决有一定的帮助。

三、基于网络控制技术的动态资源分配算法

网络控制技术意在协调网络资源，合理分配，已达到资源利用效率最大化的目标。对于互联网带宽有限的客观事实，已有不少学者对有限带宽下物流监管网络资源调配算法，如最大误差优先、尝试-舍去及最大允许延迟等算法，该些算法均从系统稳定性出发，将资源集中投入到已出现误差最大的节点处，算法简单，但是存在一定的风险性。本文结合多位学者研究构造一个动态分配算法，以使资源合理分配。

四、基于物联网的智能物流监管系统框架

物联网技术包含了多类通信、网络与智能技术，在智能物流监管系统中的应用分为多个层次，在上文中我们重点介绍了网络控制技术，存在于物联网应用中的控制层次，在本节我们将要构建一个完整的物联网应用基本框架模型，将具体技术、算法嵌入框架中，指导物流监管系统开发。

1.基本框架。智能物流监管系统中应用的物联网关键技术已经在第二部分进行概要介绍，第三部分对物联网技术中的网络控制技术在智能物流监管系统中的应用进行了分析，并在有限带宽条件下构造了一个动态资源分配算法，有效解决了通信过程中受带宽限制容易引起网络堵塞的问题，使物流监管系统具有更好的扩展性，本部分将在前两部分基础上建构一个基于物联网技术的智能物流监管系统框架，分为四层架构，如下图。

2.物流管理中心。物流管理平台连接货物与网络端，通过GPS、GPRS、GIS等通信技术将各个运输车、仓库、货物信息共享，将各地分布式服务器中的资源打通，通过网络控制技术动态调度物流管理平台下的各项资源，可以有效地起到监督管理的作用。物流管理中心主要实现了两个功能：基础信息存储与网络管理。

（1）基础信息管理。基础信息管理即收集由识别系统通过标签发送的各类货物、运输工具及仓库等的属性信息，各类信息首先会存储在各自的分布式服务器数据库中，通过实时更新平台总库或者日终批处理可以将各自的信息传输至总服务器中，将所有信息记录到服务器数据仓库中。

（2）网络管理。网络管理主要使用通信技术支持数据传输，并且运用网络控制技术合理调配资源以避免带宽限制出现的问题。本文第三部分已经详细介绍了网络控制极速，通过算法可以动态分配网络资源，在有限带宽下避免网络拥塞问题，同时也合理利用了各分散的资源，提高了物流运作效率。

3.智能应用系统。智能应用系统主要实现了运输、仓储、配货等前端应用功能，此三项功能在一般物流系统中均具备，但是本文所实现的前端应用不是单纯的同一库存调度、同一企业内，或者成品、半成品、在途等，而是包括多个节点，可以是跨部门、跨企业，根据货物实施状态进行的智能调度。

（1）智能运输管理。智能运输应用端包括远程客户、企业人员PC终端、移动终端、运输车终端等多个应用端，运输车通过应用系统接受处理所运载的货物状态信息，根据实施路况、GPS，以及管理人员远程的指令对车上的货物进行管理，远程人员也起到有效监管作用。

（2）智能仓储管理。仓储一直是企业的一个成本重灾区，零库存一直是企业所期待的运作模式，零售巨头沃尔玛就实现了零库存，其实现该功能在很大程度上取决于产供销信息共享，实现智能仓储管理，销售终端就担当了动态库存场所的功能。

（3）智能配货管理。配货管理涉及到运输线路规划，仓库情况等多重考虑，是结合智能运输与仓储功能派生出来的一大功能，是货物流动的具体操作，是运用物联网技术、智能分析运输线路、负荷与仓库情况所做出的配送判断。

五、结语

药品、危险品及其他敏感货物的物流运作一直是一个物流重点与难点问题，此类物品的物流要求也很高，丝毫的出错将导致重大事故，对该类物流的监管系统网络建设具有重要意义。本文从物联网技术的应用出发，提出了有限带宽下物联网常用网络控制技术在智能物流监管系统中的应用，提出动态资源调配算法，并构建了智能物流监管系统框架，从概念层次上对智能物流监管系统进行论述。

参考文献：

[1]孙其博， 刘杰， 黎羴等. 物联网：概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报， 2010， 33（3）： 1-9.

[2]翁小辉. 基于物联网的车辆监管系统设计与实现[D].吉林大学， 2011.

摘 要：药品危险品物流的监管非常重要，智能物流监管系统的研究具有一定的实际意义。本文运用物联网技术，基于网络控制理论提出了有限带宽下动态资源分配算法，并且构建了基于物联网的智能物流监管系统框架。

关键词：物联网；网络控制；智能物流；监管系统

物流行业的发展日新月异，传统物流模式已经无法适应现代经济发展对物流行业的要求，集信息技术、网络技术于一身的现代物流逐渐占据主导地位。而同时随着智能化技术的发展，物流业也在不断引进智能化设备，“智能物流”应运而生。所谓“智能”即利用一系列智能技术，令物流系统具备判断与自动识别的能力，是将人工智能技术引入物流产生一项新应用。智能物流的集成化、精细化处理能力在大型物流企业中被广泛应用，同时在一些敏感、危险物流的监管系统中应用也逐渐被学者所重视，智能物流监管系统的研究有助于提升一些危险品、药品等物流运作获得保证，避免因危险品物流中存在的问题引起的重大意外事故发生，具有一定的实际意义。

一、智能物流监管系统研究概述

智能物流监管系统的研究涉及的物流主要有医药、卷烟、危险品、危险源等货物流。大多学者在研究中运用了通信与网络技术等进行智能物流监管系统设计，提出了一套物流监管解决方案。一些学者引入物联网技术构建监管系统新模式，运用了无线电子标签、移动通信、GPS等技术对物流进行精确化、定位式管理，将所有货物的信息有后台系统统一处理，可以提高空间与时间动态分配，合理利用资源，提升物流运作效率。

物流监管系统需要对货物的运输、存储、配送等一系列物流活动进行全方位监测，普通信息系统、互联网模式均不能实时反映货物的状态、位置信息，只有在货物进入固定场所，如仓库、卖场等，经过相关人员运用设备导入信息系统后远程人员才能获取货物信息。对于危险品的监测，我们有更高的要求，货物的实时状态信息非常重要，对于此，学者运用物联网技术构建物流监管系统可以很好地处理以上问题。

二、物联网技术的引入

从上述智能物流监管系统概述中可以了解到目前不少学者已经或多或少地将物联网技术运用到物流系统中去。那么物联网技术有哪些关键技术及在智能物流监管系统中具体应用如何，以下从这两方面内容展开：

1.在智能物流监管系统中运用的物联网关键技术。物联网是多种软硬件技术在物流系统中的集成应用，其关键技术包含无线射频识别技术、红外感应、全球定位、通信技术、网络控制、信息安全等技术等。而在药品、危险品、冷链等特殊商品物流这类监管技术相对落后，且具有其特殊温度、时间等要素要求特点下，无线射频技术、网络控制技术、全球定位、数据通信技术等在监管系统中应用较多。

2.各类技术的应用。无线射频技术通过电子标签发送设备发送无线电信号，并由相应的接收器接受，通过读卡器及应用软件解析相应的信号，这样就可以获得携带标签的货物信息。无线射频识别技术（RFID）作为货物身份识别的关键技术已经在物流运输、仓储等多个环节普遍应用。

一些学者直接将RFID通过数据通信技术接入互联网，与各个终端相连，构建模型，同时，引入全球定位系统，获取货物的地理位置，由此，通过物联网技术可以使远程终端可以获得货物的状态、属性及地理位置等重要信息，方便做货物管理、路径规划、动态仓储管理、货物配送等指导。但是，这存在一个问题，批量化的货物运输带来的是大量的货物信息，动态的状态、位置及路径、仓储信息，通过互联网传输数据容易造成网络堵塞，对监管系统的可扩展性提出难题。

在物流监管系统中，各个组成部分均通过一个共同的网络进行信息传输与共享，各个部分信息传输与设备控制被称为网络控制技术，网络控制技术可以将多个零散的系统连接成一个虚拟的大系统，灵活配置各系统中的资源。一些研究提出了在有限网络带宽的前提下运用网络控制技术开发动态资源分配算法，构造网络模型，这对物流智能物流监管系统面临的问题的解决有一定的帮助。

三、基于网络控制技术的动态资源分配算法

网络控制技术意在协调网络资源，合理分配，已达到资源利用效率最大化的目标。对于互联网带宽有限的客观事实，已有不少学者对有限带宽下物流监管网络资源调配算法，如最大误差优先、尝试-舍去及最大允许延迟等算法，该些算法均从系统稳定性出发，将资源集中投入到已出现误差最大的节点处，算法简单，但是存在一定的风险性。本文结合多位学者研究构造一个动态分配算法，以使资源合理分配。

四、基于物联网的智能物流监管系统框架

物联网技术包含了多类通信、网络与智能技术，在智能物流监管系统中的应用分为多个层次，在上文中我们重点介绍了网络控制技术，存在于物联网应用中的控制层次，在本节我们将要构建一个完整的物联网应用基本框架模型，将具体技术、算法嵌入框架中，指导物流监管系统开发。

1.基本框架。智能物流监管系统中应用的物联网关键技术已经在第二部分进行概要介绍，第三部分对物联网技术中的网络控制技术在智能物流监管系统中的应用进行了分析，并在有限带宽条件下构造了一个动态资源分配算法，有效解决了通信过程中受带宽限制容易引起网络堵塞的问题，使物流监管系统具有更好的扩展性，本部分将在前两部分基础上建构一个基于物联网技术的智能物流监管系统框架，分为四层架构，如下图。

2.物流管理中心。物流管理平台连接货物与网络端，通过GPS、GPRS、GIS等通信技术将各个运输车、仓库、货物信息共享，将各地分布式服务器中的资源打通，通过网络控制技术动态调度物流管理平台下的各项资源，可以有效地起到监督管理的作用。物流管理中心主要实现了两个功能：基础信息存储与网络管理。

（1）基础信息管理。基础信息管理即收集由识别系统通过标签发送的各类货物、运输工具及仓库等的属性信息，各类信息首先会存储在各自的分布式服务器数据库中，通过实时更新平台总库或者日终批处理可以将各自的信息传输至总服务器中，将所有信息记录到服务器数据仓库中。

（2）网络管理。网络管理主要使用通信技术支持数据传输，并且运用网络控制技术合理调配资源以避免带宽限制出现的问题。本文第三部分已经详细介绍了网络控制极速，通过算法可以动态分配网络资源，在有限带宽下避免网络拥塞问题，同时也合理利用了各分散的资源，提高了物流运作效率。

3.智能应用系统。智能应用系统主要实现了运输、仓储、配货等前端应用功能，此三项功能在一般物流系统中均具备，但是本文所实现的前端应用不是单纯的同一库存调度、同一企业内，或者成品、半成品、在途等，而是包括多个节点，可以是跨部门、跨企业，根据货物实施状态进行的智能调度。

（1）智能运输管理。智能运输应用端包括远程客户、企业人员PC终端、移动终端、运输车终端等多个应用端，运输车通过应用系统接受处理所运载的货物状态信息，根据实施路况、GPS，以及管理人员远程的指令对车上的货物进行管理，远程人员也起到有效监管作用。

（2）智能仓储管理。仓储一直是企业的一个成本重灾区，零库存一直是企业所期待的运作模式，零售巨头沃尔玛就实现了零库存，其实现该功能在很大程度上取决于产供销信息共享，实现智能仓储管理，销售终端就担当了动态库存场所的功能。

（3）智能配货管理。配货管理涉及到运输线路规划，仓库情况等多重考虑，是结合智能运输与仓储功能派生出来的一大功能，是货物流动的具体操作，是运用物联网技术、智能分析运输线路、负荷与仓库情况所做出的配送判断。

五、结语

药品、危险品及其他敏感货物的物流运作一直是一个物流重点与难点问题，此类物品的物流要求也很高，丝毫的出错将导致重大事故，对该类物流的监管系统网络建设具有重要意义。本文从物联网技术的应用出发，提出了有限带宽下物联网常用网络控制技术在智能物流监管系统中的应用，提出动态资源调配算法，并构建了智能物流监管系统框架，从概念层次上对智能物流监管系统进行论述。

参考文献：

[1]孙其博， 刘杰， 黎羴等. 物联网：概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报， 2010， 33（3）： 1-9.

[2]翁小辉. 基于物联网的车辆监管系统设计与实现[D].吉林大学， 2011.