物联网技术在物流业的应用现状与发展前景口勿吴晓钊王继祥以物联网为核心的信息技术发展被誉为第三次基于RFIO技术的解决方案应用案例不断涌现,智慧化的物流系统开始出现信息技术,2009年以来,全球各国都在大力推动物联网技术的发展与应用中国对物联网的发展极为重视,加快物联网的研发应用写进了工作报告,一系列促进物联网发展的产业及规划相继出台,物联网已经上升为国家战略物流作为物联网技术最重要的应用领域之一,也越来越受到社会各界的关注G户s/GIS技术与物流可视化管理系统的理念,大约从1999年前后在国内物流领域开始探讨和报道,自2001年开始探索GpS在物流货运监控与联网管理上的应用,2003年开始出现一些成功的应用案例这一阶段是应用G户S/GIS感知与定位技术结合互联网技术,对移动中的物流运输车辆与货物实现联网跟踪定位调度配货等智能管理与运物联网在中国物流行业应用的发展历程物联网的发展是一个从信息自动提取信息整合物品局域联网局部系统的智能服务与管控等向全网融合的逐步深化的过程在中国,物流行业物联网技术的应用经历了三个阶段(一)启蒙阶段(2003一2004年)在启蒙阶段,物流行业物联网的应用是从两个的技术路线开始探索的,一是基于日FID/EpC作,初步具备了物联网的特征,但是当时这一技术路线及其应用案例并未纳入物联网理念范畴(二)起步发展与探索阶段(2005一2009年)虽然物联网在物流行业的发展一开始就遇到了很多问题,但是人们并没有停止物联网在物流行业应用的探索如:针对RFID芯片成本问题,一方面通过加快技术创新,不断降低RFIO芯片成本,另一方面,物流行业也结合实际探索RFIO技术应用模式,消除成本带来的影响的技术路线,二是基于G尸S/GIS的技术路线1999年,国际上在R日D/E户C的基础上提出了 物联网概念,2003年11月,E户Cgloba}成立,同年,其中最为典型的应用是中国集装箱电子标签系统在航运物联网项目中的应用.集装箱RFID货运标签系统通过RRO无线射频识别技术与互联网的有机结合,可为货主港口船公司基于RFID/E尸C的物联网概念引入中国,在中国成立7EPCglobal的分支机构2004年4月,中国举办了第一届E尸C与物联网高层论坛,10月,举海关商检等相关单位提供集装箱实时状态信息,对提高集装箱运输的安全水平和运输效率具有重要意义办了第二届EPC与物联网高层论坛同年,关于物联网的图书首次在中国出版在这一时期,中国物流领域掀起了第一轮物联网概念炒作与应用的小高潮,组织了一系列关于日FIO/EpC的会议,一些关于RFIO技术与应用的杂志与网站开始创办,人们对除了以集装箱为单元的物联网应用,很多企业还在探索以更小的物流单元托盘物流单元为终端节点的物流行业物联网系统比如,烟草行业对全行业使用的托盘均要求嵌入日FIO标签,实现烟草物联网应用RFIO技术在物流行业应用也寄予厚望在物流领域,物流技术与应用2011年第2期卜 Tee卜nology&EnterPr}seUPdate专题在G尸s/GIS方面,为了实现智能调度可视化通的互联网络;二是识别与通信特征,即纳入联网的物一定要具备自动识别与物物通信(MZM)的功能三是智能化特征,即网络系统应该具有自动化自我反馈与智能控制的特点(二)物流中应用的物联网主要技术根据物联网的特征来划分,物联网主要有三大技术体系,一是感知技术体系;二是通信与网络技术体系;三是智能技术体系下面结合其在物流行业应用情况进行分析1.物流业常用的物联网感知技术为了对物流中的物进行识别追溯,常采用的是RFIO技术条码自动识别技术;运输管理,很多企业建立了基于互联网的物流运输GpS追踪系统,从而实现对全公司所有车辆在全国各地移动过程中的感知定位追踪与智能调度管理社会的物流信息平台,也借助这一技术,对在途车辆提供在线配货信息服务,实现回程空车可就近配货在线监控与管理,从而实现货运物联网应用(三)理念提升阶段(2009年至今)2005年11月17日,国际电信联盟(ITU)借用了原来基于日F旧/E尸C技术提出的物联网概念,从更广泛的角度提升了物联网理念,发布了(ITU互联网报告2005:物联网,宣布了无所不在的物联网通信时代来临得益于ITU在2005年发布的以物联网为标题的年度报告,物联网理念得到了全面提升,形成目前以感知技术网络通信技术和为了对物流中的物进行分类拣选计数,常采用的是日日O技术激光技术红外技术条码技术等;为了对物流中的物进行定位追踪,常采用的是G尸S卫星定位技术GIS地理信息系统技术RF旧技术,车载视频技术等;为了对物流作业中的物进行监控,常采用的是视频识别技术RFIO技术GpS技术等;智能应用技术为核心的三大物联网本质特征围绕三大本质特征,目前物联网感知技术更加 丰富,除RFIO技术以外,面向所有感知技术开放,凡是能够起到自动感知的技术体系都可以纳入物联网感知技术体系,目前常用的传感技术日FIO技术GpS卫星定位与识别技术视频识别或机器视觉技术等都可纳入物联网终端感知技术体系;网络方面,互联网传感网局域网电视网电信网也在走向融合,可纳入物联网网络技术体系;智能应用则更加广泛,打开了智能物流发展创新的空间,一个智慧物流的时代正向我们走来为了对物品,尤其是特殊物品的性能及状态进行感知与识别,常采用的是传感器技术日日O技术与GpS技术等;综合来看,在物流行业目前最常用的物联网感知技术主要有日FIO技术G尸S技术传感器技术视频识别与监控技术激光技术红外技术蓝牙技术等物流中的物联网技术(一)物联网概念与主要技术体系2.物流行业常用的物联网通信与网络技术在区域范围内的物流管理与运作的信息系统,常采用企业内部局域网直接相连的网络技术,并留目前物流行业大多数人认可的物联网定义为:物联网是物物相连的互联网,即通过各类传感装置日日O技术视频识别技术红外感应全球定位系统激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,根据需要实现物品互联互通的网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别定位跟踪监有与互联网无线网扩展的接口;在不方便布线的地方,常采用无线局域网技术;在大范围物流运输的管理与调度信息系统,常采用互联网技术GPS技术GIS地理信息系统技术相结合,组建货运车联网,实现物流运输车辆配货与调度管理的智能化可视化与自动化;在以仓储为核心的物流中心信息系统,常采用现场总线技术无线局域网技术局域网技术等网络技术;控和管理的智能网络系统物联网的特征主要体现在三个方面:一是互联征,即对需要联网的物一定要能够实现互联互在网络通信方面,常采用无线移动通信技术3G技术MZM技术直接连接网络通信技术等综合分析,物流行业为了使移动或存储中形态视频与图像感知技术居第三位该技术目前还停留在监控阶段,需要人来对图像分析,不具备自动感知与识别的功能,在物流系统中主要作为其他感知的辅助手段,也常用来对物流系统进行安防监控,用于物流运输中的安全防盗等,这一系统往往会与日F旧GpS等技术结合应用传感器的感知技术居于第四位传感器感知技术各异物能够联网,最常采用的网络技术是局域网技术无线局域网技术互联网技术现场总线技术和无线通信技术3物流行业物联网常用的智能技术在企业厂区的生产物流物联网系统,常采用的 智能技术主要有ERp技术自动控制技术专家系统技术等;及传感网技术是近两年才在物流领域得到重视与应用的技术目前,传感器感知技术也是与G尸S日IOF等技术结合应用,主要用于对危险物流系统粮食物流系统冷链物流系统的物品状况及环境进行感知传感技术丰富了物联网系统中的感知技术手段,在食品冷链物流和危险品物流具有广泛应用前景扫描红外激光蓝牙等其他感知技术在物在大范围的社会物流运输系统,常采用的智能技术是数据挖掘技术智能调度技术优化运筹技术等;在以仓储为核心的智能物流中心,常采用的智能技术有自动控制技术智能机器人技术智能信流领域也有少量应用,主要用在自动化物流中心自动输送分拣系统,用于对物品编码自动扫描计数分拣等方面,激光和红外也应用于物流系统中智能搬运机器人的导引(注:上述扫描指自动输送分拣机上的条码扫描,不包括手持终端的条码扫描)o各类感知技术在物流业应用情况如图1所示根据对相关资料的统计分析,多项感知技术集成应用的情况也较多,如RFIO技术与传感器技术结合GpS技术与日日O技术结合车载视频与G尸S技术结合等二)网络与通信技术应用状况息管理系统技术移动计算技术数据挖掘技术等;以物流为核心的智能供应链综合系统物流公共信息平台等领域,常采用的智能技术有智能计算技术云计算技术数据挖掘技术专家系统技术等智能技术综合来看,物流行业物联网常用的智能技术有智能计算技术云计算技术移动计算技术E日P技术数据挖掘技术和专家系统技术等物联网技术在物流业的应用状况分析(一)感知技术应用状况在中国物流信息化领域,应用最现代物流的特点是系统化和网络化,目前,物普遍的物联网感知技术首先是RFIO 技术RFIO标签及智能手持RF终端产品有比较广泛的应用,日FIO技术主要用来感知定位过程追溯信息采集物品分类拣选等253%04 0%5其次是G尸s/Gls技术物流信息系统采用G尸s/GIS感知技术,用 于对物流运输与配送环节的车辆或物品进行定位追踪监控与管理;尤其在具有运输环节的物流信息系统,大部分均采用这一感知技术FIRDGPs视频识别等传感技术其他穴图1各类感知技术在物流行业应用情况数据来源:中国物流技术协会信息申心物流技术与应用2011年第2期卜 Teehnology&En,erp,seUpdate专题流系统全部是网络化的运作,很少有物流系统是点对点的单线管理与优化因此,物流信息化的最大趋势是网络化与智能化物联网及物流信息化还仅仅停留在对物品自动识别自动感知自动定位过程追溯在线追踪在线调度等一般的应用,专家系统数据挖掘网络融合与信息共享优化智能调度与线路自动化调整管理等智能管理技术应用还有很大差距只是在企业物流系统中,部分物流系统可以做到与企业生产管理系统无缝结合,智能运作;部分全智能化和自动化的物流中心的物流信息系统,可以做到全自动化与智能化物流作业在物流系统中,企业内部的生产物流管理系统往往是与企业生产系统的运作与管理相融合,物流系统作为生产系统的一部分,在企业生产管理中起着非常重要的作用企业内部物流系统的网络架构,往往都是以企业内部局域网为主体建设的的网络系统在物流公司,面对大范围的物流作业,由于货物分布在全国各地,并且货物在实时移动过程中,因此,物流的网络化信息管理往往借助于互联网系统与企业局域网相结合应用,但也有企业全部采用局域网技术几种重要的物联网技术在物流业的应用领域与前景(一)RRO技术在物流业的应用领域及前景日FIO是一种非接触式的自动识别技术,它通过在物流中心,物流网络往往基于局域网技术,也采用无线局域网技术,组建物流信息网络系统射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无需人工干预,可工作于各种恶劣环境日日D在数据通信方面,往往是采用无线通信与有线通信相结合,新的物流信息系统还大量采用了3G通信技术等先进的技术手段根据对物流信息化案例的不完全统计,采用互技术可识别高速运动物体,并可同时识别多个标签,操作快捷方便1.RFIO技术在物流业的应用联网技术的占68%,采用局域网技术的占63%,采用无线局域网技术的占24%,有的系统采用多种网络技术,如图2所示在物流领域,RF旧电子标签可以应用于自动仓储库存管理产品物流跟踪供应链自动管理产品装配和生产管理产品防伪等多个方面大量使(三)智能管理技术应用状况用日FIO电子标签可以提高整个供应链和物流作业管理水平RFIO在物流业的重点应用方向包括:货运集装箱追踪与管理;道路货运车辆的跟踪与管理;托根据对相关资料的统计分析,目前,物流信息系统能够实现对物流过程智能控制与管理的还不多,盘等装载设备的跟踪管理;配送中心管理;航空集装设备货物追踪及行李管理;机场货运车辆的智能调度与管理%04姚%7黔kO052.日FIO技术的应用前景分析物联网的发展给日FIO在物流业应用带来良好的发展机遇随着物联网技术的发展,在物流领域,R日O的应用将会由点到面,逐步拓展到更广 %0的领域据中国RFIO产业联盟和计世资讯(CCW日esearc卜)预测,物流领域的应用将是中国日FIO市场增长最快的领域之一,主要体现如下:(1)医疗与药品智能追溯系统进入成长期医久图2各类网络技术在物流行业应用情况数据来源:中国物流技术协会信息中心疗领域的日FIO市场已基本完成培育期,正在进入成长期,在医疗领域采用日FIO可以用生机勃勃来形卜 :eeon}09丫&Enterp}seupda,e}专题容,几乎每一个日FIO项目都可以立即得到回报(2)食品卫生和动物疾病防疫领域发展迅速食品卫生和动物疾病防疫等安全问题为RIFO的大规等(2)开发整合集成日日O技术的物流装备,进行RFIO技术与现有物流装备的整合模普及提供了契机,采用日FIO标签,组建智能追溯的食品物联网体系,可以监控贯穿食品和药物供应链的实时信息,对动物的原产地和疾病进行追踪和控制(3)支持RFIO中间件的开发,开发支持多协议读写器,同时能与现有的物流仓储运输等管理系统无缝对接的日F旧中间件系统(4)支持与鼓励面向物流行业的日FIO公共信息服务平台的开发与应用示范,实现跨地区跨行业的RFIO信息的识别采集传输与信息应用服务,满足物流企业进行RlD系统快速部署的需求,并与现有物流信息公共平台进行互联互通(5)支持物流行业R日O应用标准的研究和制定,包括物流领域RFIO数据规范日FIO技术与物流装备的整合标准基于RFIO技术的物流操作规范,日FIO中间件与物流系统数据平台的数据交换(3)智慧物流与供应链市场需求可观,但对技术的要求则比较高智慧物流供应链管理对日FIO的市场需求量十分可观,只是目前还受种种因素的通过识别每一个货品货箱及托盘,日日O标签为运营商提供了清晰了解分销链的能力,从而识别任何一件货品,检查货品状态及来源史,并将货品发送到供销网络中的任何地点(4)资产与物品仓储管理的增长将使闭环应用成主流越来越多的企业开始考虑如何将RF旧用于闭环应用目前的汀资产管理就是一种RFIO技术在闭环的应用,通过部署日FIO系统来跟踪资产设标准等(6)推广日日O技术在物流业九大重点工程中的应用示范,包括在多式联运和转运设施大型物流园区城市配送及冷链物流大宗商品和农村物备,可以更安全地追踪到设备的位置及使用者的身份,能避免因设备丢失造成的损失,并能保持敏感数据的安全性日FIO技术还可用于跟踪生产环境中的工具和用品及工厂内的消耗物品(5)与电信技术的融合衍生出了闪FC等新领域电信技术与日F旧技术结合可为各行业建立物联网与信息化最后1公尺的建设提供开放标准化的基础,极大地节约社会资源,创造经济效益目前一些管流制造业和物流业联动发展物流公共信息平台物流标准和技术推广物流科技攻关应急物流中的应用示范(二)全球卫星导航技术在物流业的应用领域与前景全球定位系统(G户S)是美国国防部发射的24颗卫星组成的全球定位导航及授时系统北斗卫星导航系统是与GpS相类似的技术,是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统CNSS(),是除美国的全球定位系统(G尸S)俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统这些全球卫星定位导航系统与电子地理系统结合,可以对移动的物体进行定位追踪检测联网,该技术是对移动中的物品进行联网与定位追踪最好的技术手段,也是物流行业最主要应用的物联网技术Z一理市场化水平比较高信息化基础比较完善的行业,将成为RFIO通信技术应用的先行行业,比如电子支 付物品管理物流管理生产制造安全控制等领域的应用潜力都比较大总之,日F旧技术在物流信息化领域应用市场前景广阔,物联网技术的发展更为日FJO技术在物流业的大规模应用创造了良好的市场环境为了抓住日FIO市场机遇,笔者建议,企业在物流业R日D技术应用的开发方面瞄准下列六个方向(1)针对物流行业应用R日O技术进展缓慢的1.全球卫星导航技术在物流业的应用现状,支持开发适用于各种物流环境的特种电子标签,包括各种材质的托盘周转箱标签集装箱标识标签温度传感标签堆场定位标签车辆标签G尸S应用于车辆运行管理中,可对运输的车辆和货物进行实时定位跟踪和监控,还可以对车辆进行调度,同时提供车辆报警等功能,以确保货物安全,因此,车载式G户S有着广阔的发展前景具体可以应用于对特种专用车辆的定位跟踪城市出租车管理公交系统长途运输等领域在基于G户S的物流配送监控系统中,GPS主要阶段要在物流业获得广泛应用,其中有很多关键技术还需探讨,如能量管理节点定位拓扑控制MAC协议和路由协议等技术,此外,应用成本问题也需解决辅助实现车辆跟踪路线的规划导航话务指挥信息查询紧急救援与应急物流等物流配送监控功能在基于网络的G尸S系统中,通过在互联网上构(四)智能机器人在物流业应用情况及前景智能机器人是物联网家族的重要成员,是物联网智能应用的执行者之一智能机器人技术也是物建公共G户S监控平台,可以免除物流运输公司自身设置监控中心所导致的大量费用,包括各种硬件配置管理软件等网络G尸S使投资费用降低和无地域性的信息获取,提高了GPS的普及率,从而增加了物流业的利润在基于G尸S技术的智能港口物联网中,通过利用G尸S等技术,可建立港口物联网支撑技术与平台如江阴打造的智能港系统,包括专用车载GPS监控系统集装箱卡车GPS监控软件专用车载G尸S监控系统软件等,这些技术为江阴打造智能港口提供了关键技术2.G尸S技术在物流业的应用前景联网重要的技术产品借助于物联网,将机器人纳入物联网系统中,利用机器人的自动化性能,可实现智能作业与管理物流行业机器人的应用最早出现在1995年,在我国烟草行业物流作业系统中首先得到应用当时,卷烟厂采用智能码垛机器人对卷烟成品进行码垛作业,用AGV(自动搬运车)进行自动搬运作业,节省了大量人力,减少了烟箱破损,提高了自动化水平这时的机器人还只是单线的点对点作业,尚未融入物流网络系统目前,智能机器人在我国烟草汽车医药等行业的物流系统中得到了广泛应用随着物流信息技术的发展,智能机器人也有的作业环节开始随着中国物流产业的振兴,基于G尸s/GIS的移动物联网技术将获得巨大发展预计未来几年,中国物流领域对GPS系统具有巨大的市场潜力和不可估量的发展前景,对GPS系统的需求量将以每年30%以上的速度递增(三)无线传感网在物流业应用领域与前景融入物流作业系统,成为现代物流系统的组成部分,成为智慧物流的重要装备在中国现代物流系统中,智能机器人主要有两种类型,一种是从事堆码垛物流作业的码垛机器人,一种是从事自动化搬运的无人搬运小车AGV,这些智能机器人在全自动化物流系统中执行物流网络系统的堆码垛作业指令和自动化智能搬运作业指令码垛机器人主要有直角坐标式机器人关节式机器人和极坐标式机器人主要从事码垛成品拆码拣选等作业当前,码垛设备在各个方面都在发展改进,包括从机械手到操纵软件近来,市场上对码垛机器人灵活性的需求不断增长,这一趋势已经影响到包装的多个方面 无线传感器网络(WSN,W一relessSensorNetworks)是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,其目的是协作地感知采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并发送给观察者WSN在物流的许多领域都有应用价值,包括生产物流中的设备监测仓库环境监测运输车辆及在运物资的跟踪与监测危险品物流管理冷链物流管理等现代的无人搬运小车AGV都是由计算机控制的,多数的AGVS配有系统集中控制与管理计算机,用于对AGV的作业过程进行优化,发出搬运指令,跟踪传送中的构件以及控制AGV的路线随着传感技术和信息技术的发展,AGV也在向更加智能化的WSN在物流中具有巨大的应用潜力,但是大规模的应用还有待时日根据实地调研和文献资料分析得知,目前,无线传感器网络在物流业中的应用十分有限,大部分还停留在学术研究或是开发实验方向发展回物流技术与应用2011年第2期
