物联网技术在粮食物流系统中的应用研究

2015-07-17徐惠平中央储备粮管理总公司安徽分公司宣城直属库安徽宣城242500

山东工业技术 2015年8期

徐惠平（中央储备粮管理总公司安徽分公司宣城直属库,安徽宣城 242500）

物联网技术在粮食物流系统中的应用研究

徐惠平
（中央储备粮管理总公司安徽分公司宣城直属库,安徽宣城 242500）

物联网（Internet of Things，缩写IOT）是基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。本文介绍了物联网的基本概念，物联网的体系结构。针对粮食仓储这一特定领域，设计了基于物联网的仓储物流系统。

物联网；粮食；仓储；物流

1 引言

市场全球化和Internet/Intranet技术的应用，形成了企业全新的运行环境和运作方式，也形成了全新的企业决策环境[1,2,3]：决策过程中使用的数据和知识资源不再集中于某一地点，而是分散在网络上的不同地区、部门；决策问题不再仅仅局限于面对具体问题的单一决策，而更多地利用大量历史数据进行全局分析；决策模型及知识处理方法从一台机器上的集中式处理，转变为在网络环境下的分布、并行处理方式。这种决策环境的变化要求全新的决策支持方式。另一方面，随着信息化的深入，企业运行数据量的增大，不确定因素的增多，各种决策支持系统中对更加有效的数据分析的工具的需求显得格外迫切。在一些复杂的决策应用中，问题的复杂程度常常超出人的理解能力，采用基于数据的决策方法如数据仓库技术、OLAP技术、机器学习理论、神经网络和遗传算法等有效地从数据中发现信息和知识的数据挖掘方法，是为企业决策提供有效的信息支持的重要手段之一[4]。

在网络技术飞速发展的环境下，如何充分利用现代网络技术、传感技术构建现代化的信息系统对于企业提高生产实践效率具有重要的意义。

2 物联网简介

物联网（Internet of Things，缩写IOT）是基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络[9]。物联网一般为无线网络，每个人周围的设备可达数千个，所以物联网可能要包含数百兆甚至上千兆个物体。在物联网上，每个人都可以使用电子标签将实体上网联结，在物联网上任意位置都可以查找出它们的具体信息。通过物联网可以用中心计算机对人员、设备、机器等进行集中化管控，也可以对家用设备、汽车等进行遥控，以及搜寻实体位置、定位被盗物品等各种应用。

物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。杨震教授说，世界上的一切物体，小到钱包、戒指，大到住宅、大厦，只要内置一个微芯片，就可以让这个物体智能化，同时借助于有线无线网络我们就可以和“它”进行交谈。这种交谈不仅可以发生在人和物之间，也可以发生在物和物之间，这种特殊的“交谈”，就是物联网。如果再将物联网连入广泛使用的互联网，那么在地球的每一个角落，我们都可以实时获取世界上一切物体的信息和状态。这就是智慧地球的最终目标。

简单来说，物联网是通过在物体上安装各类信息采集器，如射频识别（RFID）、GPS全球定位系统、温度、湿度、距离、状态探测器等，将这些安装了采集器的物体使用网络连在一起，实现物——物、物——人以及人——人之间的通信，这就是物联网。

专家预测数年内，物联网就将大规模普及，可应用的领域非常广泛，可以说生活中无处不在，如物流、市政管养、交通领域、企业生产、智能家居、医疗健康等，有了物联网的存在，人们的生活和工作更加轻松便捷。

3 物联网的体系结构

物联网包含感知延伸层、网络层、业务和应用层三层。感知延伸层主要功能是收集与物品有关的数据；网络层是指各种用于通讯的异构网络，包括最广泛的使用的互联网、广播电视电网、内部专网、电话通讯网、等各种通讯网络，网络层负责将感知延伸层收集来的相关数据进行传输和处理；业务和应用层，是与用户联系最密切的一层，用户可以通过计算机、智能手机、PDA、平板电脑等各种终端接收这一层提供的各种应用服务。

3.1 感知层

主要功能是收集与物品有关的数据，相当于人的眼睛、耳朵、鼻子、嘴巴。这是实现物联网中人与物、物与物相互通信的基础，感知延伸层是作为基础数据保障的存在。感知延伸层的根本任务就是在尽量控制成本、缩小体积、降低功耗的同时使用各类关键技术对物体的各种属性信息进行采集，包含传感器技术、RFID射频技术、GPS定位以及各种有线无线网络等。同时提高数据采集的精确度和扩大采集的范围达到更全面的采集也是感知延伸层的重要任务。

3.2 网络层

物联网的神经系统，相当于人体的的血管。主要负责将感知延伸层收集来的相关数据进行传输和处理，包括接人网和核心网。网络层要根据不同的需求，来优化网络的速度、兼容性等属性，其目的就是为了实现物联网中物——物、物——人以及人——人之间的通信，这就要求网络层一定要提供全域互联的物联网络，保障通信的顺畅。物联网中存在着大量不同的设备和终端，也就决定了接入方式会千差万别，包括最广泛的使用的互联网、广播电视电网、内部专网、电话通讯网、等各种有线、无线通讯网的范在、异构接入。物联网不同于互联网，其最主要的接入方式并非有线的，因为物物通讯的便捷性需要，很多物体是在不断移动中的，这个时候必须使用无线网络才能时刻保证与无线网互联；无线移动通信网具备范围大、架设简单、移动性强、低成本等优点使其正慢慢的成为主要的接入方式。网联网的业务会越来越广泛，必然会吸收各类异构网络的接入，这是物联网发展的一个趋势，也是网络层发展的一个必要方向。

3.3 业务和应用层

顾名思义这一层的功能就是给用户提供业务和应用的。是与用户联系最为密切的一层，是与用户联系最密切的一层，可以提供诸如数据存储、数据分析、数据计算、数据提炼等应用和服务。用户可以通过计算机、智能手机、PDA、平板电脑等各种终端接收这一层提供的各种应用和服务。这是三个层次中涉及最多技术的一层，如数据存储、数据分析、数据计算、数据提炼等多种技术。随着网联网的发展，感知延伸层采集的信息越来越多，网络层也会有越来越的异构网络接入，同时使用物联网的用户也会越来越多，这些数据都会随着时间成指数型增长，这就决定了云计算势必会成为是物联网技术的核心计算引擎。有了云计算技术的参与，成指数型增长的大数据才能得以分析、处理和挖掘。云计算为物联网的数据存储、高效运行提供了重要保障。

4 物联网与物流

即使对于物联网不了解的人也能根据第一印象将物联网与物流关联起来，实际上也正是如此，物流和生产领域是物联网大展身手的两个重要领域[5]。而物流领域被认为是物联网中最核心的应用也是最有意义的应用。这是可能是因为在国际贸易中，由于物流带来的瓶颈而导致国际贸易的效率难以得到较大幅度的提升，而物联网技术可以降低人力、仓储、运输等环节的成本，这将带来国际物流效率的质的跃升。

物联网通过在物体上安装各类信息采集器，如射频识别（RFID）、GPS全球定位系统、温度、湿度、距离、状态探测器等，将这些安装了采集器的物体使用网络连在一起，实现了全球范围内的货物跟踪监控。不仅仅是物流企业，生产制造商、国际贸易商等国际贸易的多个参与者都可以通过物流网实时监控货物、人员的动态信息，从而大大降低了各方在贸易中的风险和提高了贸易效率。

物流与物联网关系十分密切，物联网在物流领域得到广泛使用之后，不仅仅帮助企业提高了物流运行效率，城市的交通状况也会得到很好的改善。

物流企业使用了物联网之后到底可以提高多少效率呢，这个是大家都很关注的问题。举个例子，大家都经常接触的条形码，条形码在物流系统、图书馆、超市等众多领域有大量的使用案例。一般使用机器手持扫描读取条形码大约花费2-3秒，如果因为一些原因机器扫描不上，改用使用人工输入，至少也要十多秒的时间，这种情况我们在超市购物时应该都会遇到。如果采用物联网常用的RFID射频技术来读取，那么0.1秒就能完成货物识别。这种物联网技术大量的用于物流领域之后，将会减少人力成本，并可以有效的提高效率。

通过实际案例我们可以看到物联网对于物流的显著影响。一家专门做食品原料的物流公司采用了物联网技术。公司的每一辆货运车辆都安装了全球定位系统。物流公司在运输原料时，会将包装内安装具备温度测量的RFID芯片，用来装原料的集装箱也会安装RFID芯片。当货运船到达港口后需要进行海关检查，海关和港口都是用了RFID技术，因此可以快速的通过海关检查，同时物流公司和客户方都能够随时掌握货物位置信息和环境信息。随后物流公司将一部分货物送至客户生产基地，一部分运往仓库存储。仓库的过道、叉车、仓储货架等都设有RFID芯片，这样货物的流转信息就会全程记录下来，同时在需要调用时可以做到准确无误。如果货架上的原料数量下降到一定程度，系统会自动提示需要补充原料。使用了物联网的物流活动，可以从原料出厂、中间运输、到海关检查、仓库存储等多个环节监控原料的流转以及状态信息，整个过程的所有信息可以电脑上可以轻松查看。

物联网在物流领域发挥着越来越重要的作用，这与网络化进程的深入、信息技术的发展以及国家相关政策的扶持是分不开的。相信物联网技术在将来会和物流领域成为不可放开相互依存的关系。这也就是我们所说的智慧物流[6]最终呈现的面貌。智慧物流的发展概况有如下几个方向：

一是智慧企业的诞生。随着物流领域中RFID技术与各种不同功能的传感器的广泛使用，人与物，物与物之间建立了完善的通信交流网络。这势必将带动未来物流企业智慧生产与智慧供应链的逐步融合，从而造就一个立足新技术的具有创造性的智慧企业。

二是开放的智慧物流。物联网是基于各种异构网络作为基础的，应用了物联网的物流系统，具备着同样的网络基础。互联网的精神就是开放和共享，那么同样的智慧物流也包含着这些开放共享的特色。一个共享开放的物流系统，为用户提供了实时使用各种终端通过互联网络获取物流信息的可能，智慧物流就是如此渗入到人们的日常工作和生活中。

三是智慧物流各项技术百花齐放。当今物联网最常见的技术有RFID和GPS定位。随着技术的进一步提高，各项技术得到发展与成熟，可服务于物联网。如：蓝牙技术、红外感应等多种技术。

无论是在物联网应用中还是国家的重要产业规划中，物流行业都占有很重要的一席地位。应用了物联网技术的物流更能实现信息化的物流管理和流程控制，从而提高了企业信息化的水平，为企业带来高效率、低成本运营的实际意义。对于整个产业的活跃发展也起到了重要的推动作用。经过物联网武装后的物流系统，可以大大降低物资流通成本，并且会极大的提高物流运输效率。