基于物联网技术的茶叶多式联运优化研究

柳 春

（杭州市工人业余大学，浙江杭州 310006）

1 引言

我国是茶叶的生产大国，茶叶的运输成本直接关系到茶农的利益，特别是互联网+时代的到来，现实中的客户对茶叶的交付要求是门到门服务，而不希望在茶叶的运送中有太多的供应商和中间商。在这种情况下，茶叶多式联运特别重要有其重要的价值，他可以使茶叶由农户直接到消费者的手中[1]。

多式联运就是货品整体在运输的过程中，运输成本优化、运输路径优化，并取得更大的利益的运输组织形式[2]，多式联运表现出高效、环的特性。由于一些原因，我国多式联运与国外发达国家相比还有很大的差距。原中国工业经济联合会会长李毅中曾说：“物联网的研究我们国家在国际水平线。”物联网技术的出现，解决了我国多式联运存在发展过程中的问题。

从目前相关理论研究来看，对茶叶多式联运的研究主要集中在对海陆空等组合方式的优化研究及对箱型选择、运输成本优化、运输路径优化等方面，如：赵文辉[3]通过对铁路运输的的分析，提出了合理规划建设运输网络，对实现铁路运输跨越式发展的的建议。郭琴[4]提出了符合社会经济发展的运输方式优化模型，并且对可持续发展建立的多式联运系统和各种运输方式的技术经济特征进行了研究，张庆年等[5]在对经营优势及问题分析的基础上，对几种模型进行对比，从优化经营角度提出了CPO模式。张琦等[6]在分析运输需求构成的基础上，设计了两地间的运输最佳路径选择方案等。

课题研究拟从上述背景出发，以优化茶叶多式联运为目的，运用物联网平台的相关技术，充分考虑应用物联网技术后，茶叶多式联运的成本较发生变化，将茶叶物流与物联网紧密结合，在节约成本的情况下，实现茶叶多式联运优化效应，期望在理论与实践研究方面有些创新和突破。

2 基于物联网技术的多式联运优选模型建立

在互联网高速发展的今天，经济全球化纵深发展。多式联运是经济全球背景下，运输全球化发展的必然。通过多式联运可以降低茶叶的运输成本，提高茶叶服务的质量，提高农民的收益，实现运送效应，降低运输的延迟时间。特别是物联网技术的应用，使得茶叶多式联运可以发展更大的优势，我们在建立茶叶多式联运优化模型时，把互联网技术应用所产生的成本考虑进去，借此可以更加全面的分析影响茶叶多式联运的效应的因素，诸多的学者多的多式联运效应的影响因素进行了分析，我们在借鉴的基础上，总结如下：中转时间、换装时间、时间的约束限制和多条路径的选择问题、茶叶运输费用、茶叶中转费用、服务水平和物联网技术成本等，为了建立多式联运优选模型，我们做一下的假设：多条路径的选择问题已经完成，在既定的路径上我们只考虑运输方式的选择对运输总成本的影响。

2.1 建立一条多路径的网络图：如图1所示

图1 既定的路径图

该次运输的起点为1，终点为n，中间会有n-2个中转站，在相邻的两个地点之间有4种运输方式可以供选择，选择不同的运输方式会产生不同的茶叶运输成本和物联网技术应用成本，同时在茶叶运输中转站中转时更换不同的运输方式会产生不同的中转成本、物联网中转成本、换装成本。建立模型需要用到的变量解释如下：

1）j表示4种不同的运输方式分别是公路、铁路、水路、航空，j=1,2,3,4；2）i表示茶叶从1这个节点出发，直到n这个节点结束，共经过n-2个中转站i=1,2,3……n；3）Xij表示选择第j种运输方式，在第i个节点和第i+1个节点之间运输，为未知变量；4）表示在第i个节点前选择的运输方式；；5)表示在第i个节点后选择的运输方式；；6)表示第i个节点(中转站)，之前选择了这种运输方式，之后选择了运输方式，为未知变量；7）表示选择第j种运输方式时，在节点i和i+1之间的运费；8）表示选择第j种运输方式时，在节点i和i+1之间产生的物联网成本9）表示第i个节点（中转站）（节点前后分别选择了、运输方式）时的中转费用；10）表示第i个节点（中转站）（节点前后分别选择了、运输方式）时的的换装费用；11）表示第i个节点（中转站）（节点前后分别选择了、运输方式）时的的物联网成本；12）选择第j种运输方式时，在节点i和i+1之间的运输所需要的时间；13）T茶叶从起点到终点所需要的时间限制；14）表示第i个节点(中转站)中转时，（节点前后分别选择了、运输方式）消耗的中转时间；15）C物联网技术预算总成本；16）Z完成运输的总成本为目标函数。

2.2 建立模型

在上述假设的基础上，我们可以建立如下的基于物联网技术的多式联运线性优化模型：

目标函数：

约束条件：

模型解释：

1）公式①为目标函数，表示在既定的约束下完成既定的运输任务，总成本最小；

2）公式②表示在第i和i+1节点之间只能选择一种运输方式；

4）公式④表示在第i个节点中转时，运输方式的转化是唯一的。

6）公式⑥表示整个运输过程及中转过程所需要的时间要小于等于时间T；

7）公式⑦表示作为新兴技术的物联网引入到多式联运中需要进行物联网技术成本控制，整个运输过程中的物联网技术成本要小于等于预算成本C

3 数值模拟，利用Excel求解模型

上述建立的茶叶多式联运优化模型，是一个0-1型整数规划问题。整数规划没有一种普通适用的有效的解法，对于变量比较少的问题，可以采用枚举法，但通常需要解的模型中需要求解的问题比较复杂，无法枚举，当然也可以采用，“割平面法”、“分支定届法”、“匈牙利法”等方法来解决0-1整数规划问题，因此在求解问题时需要具体问题具体分析。建立的多式联运优化数学模型，也可以通过自己编制程序利用计算机软件来求解，最简单实用的求解软件就是Excel，下面进行实例的数值模拟，利用Excel表来求解上述的多式联运的优化模型[8]。

某多式联运公司，需要运送一批茶叶，由出发点A到达终点C，中间需要经过中转站B，在AB，BC之间均可以有4条运输方式进行选择，该批茶叶需要在18小时（T）内到达C地，物联网成本控制在1230元（C）内，该多式联运中需要用到的参数如下表：

表1 运费系数表C 单位：元

表2 物联网成本系数表C' 单位：元

表3 运输耗时系数表T 单位：小时

表4 中转费用表C2'' 单位：元

表5 换装费用表C2'' 单位：元

表6 物联网成本系数表 C2''' 单位：元

表7 中转及换装耗时T2' 单位：小时

将上述的数据参数，代入到基于物联网技术的茶叶多式联运线性优化模型中，然后通过Excel表姐上述的0-1整数规划，求得的结果如下：

X 13=1、X 23=1、Y 233=1、m inZ=9610元，结果表示在上述的实例中，A-B之间选择铁路运输、B-C之间也选择铁路运输，也就是在中转站为铁路转铁路，在满足所有约束的前提下，此次运输需要的最小成本为9610元。

4 结论

基于物联网技术的茶叶多式联运优化问题，可以看成是特殊的线性规划问题，多式联运在优化的过程中约束非常多，受到影响的因素多且复杂，物联网技术应用到茶叶多式联运以后，约束就更加的复杂。本文拟将物联网技术的思想引入到茶叶多式联运的模型中，所研究的也仅考虑了物联网技术的成本，并把成本分摊到运输的过程及中转过程中，如果要更加全面考察物联网技术多多式联运的影响，模型将更加的复杂，求解过程也将更加的繁琐，这些问题将在以后的研究中进一步的体现。