物联网技术与智能物流配送系统.教学内容

物联网技术与智能物流配送系统

一、物联网技术概述

1.1 物联网的含义和基本结构

物联网(Internet ofthings，简称lOT)，目前国内外普遍公认的是MITAuto—ID中心主任KevinAshton教授于1999年在研究RFID时最早提出来的。在2005年国际电信联盟(ITU)及欧盟2008年发布的(EPoSS，the European Technology platform on martSystems Information)IOT2020报告中，物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大

拓展，不再只是基于RFID技术的物联网。

从本质上来说，物联网是一种建立在互联网上的泛在网络，其核心是目前被大家广泛使用的互联网，并在其基础上进一步延伸和拓展以实现充分的互联互通；其次，物联网使得物与物之间有了通信功能，可以进行信息的交换和传输，实现自动识别和物物通信。

物联网是将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。它是多学科高度交叉的新兴前沿研究热点领域，综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知的信息传送到用。

从体系结构上来说，物联网的体系架构主要包括感知层技术、网络层技术、应用层技术及公共技术，如图1所示。

图1 物联网的体系结构

（1）感知层

感知层将大范围内的现实世界中的各种物理量通过各种手段，实时并自动化的转化为虚拟世界可处理的数字化信息。感知层是物联网的基础，主要实现智能感知功能，包括信息采集，物体识别等功能。感知层应用的主要技术包括传感器、RFID、自组织网络、二维码和实时定位技术等。

（2）网络层

网络层要实现信息的传递以及通信的处理，将感知层收集到的数据及信息快速安全的传递到信息需求方，方便他们对信息进行处理，主要的传输手段包括无线通信和有线通信(例如GPRS／SDMA网络、2G／3G／4G网络、互联网等)。

（3）应用层

应用层实现了物联网与各行各业的最终融合，将感知层和网络层的采集处理后的数据信息应用于需要的行业，为最终的系统集成、协调、决策以及智能化提供服务。

应用层包括中间件层和应用服务层。

中间件层主要作用是将网络层与应用层对接，充当了中间的接口作用，包括对业务的分析整合、共享、数据处理、管理等。具体实现为一系列的业务支撑平台、管理平台、信息处理化平台。未来的发展越来越倾向于向云计算服务平台发展。

目前应用层包括很多行业，例如智能家居、智慧城市、智能电网、工业监控、公共安全、智能物流等。

1.2 物联网的主要技术

按照物联网的体系结构来划分，物联网技术主要包括三大块：感知技术；通信与网络技术；智能技术。在物流配送中应用比较广泛的物联网技术如下：

（1）感知技术

物流配送中经常用到的物流网感知技术主要包括RFID(射频识别技术)、GPS(全球卫星定位技术)、传感器技术等。其中，最核心的以及应用最多的是RFID技术。目前主要应用于仓储、物品信息采集、货物分拣、车辆货物追踪及物品追溯等。RFID是一种“使能”技术，它可以使常规的物成为“智能物件”，变成和物联网的连接对象。主要工作原理是通过视频信号来识别目标对象并自动获取信息和数据。它的优点在于读写方便、抗干扰能力强等，并且能够适应各种恶劣的环境，能够替代人来完成很多复杂危险的工作。RFID工作原理如图2所示。

图2 RFID工作原理图

在物流配送中，RFID应用比较成熟的领域在货物分拣、自动仓储、车辆货物追踪以及物品溯源。其应用提高了物流配送安全性和效率的同时，减少了配送过程中的失误率，促进了物流行业的信息化的发展。

全球卫星定位系统(Global Positioning System，GPS)是美国历经20年，耗资超过300亿美元，由发射的24颗卫星组成的全球定位、导航及授时系统。可以实时的为目标提供三维位置，三维速度和高精度的时间信息。在物流领域，GPS技术主要被用来进行物流

配送车辆的实时跟踪、定位、导航以及监控管理。结合RFID技术，还可以实现对物品状态的实时查询和监管。GPS应用最广泛的环节是在物流配送的运输环节。

物联网最重要的功能就是可以实现对现实世界没有生命的物体的感知，而传感器就是实现这一功能的关键技术。它可以通过传感器内部的敏感元件感知到外界的变化和刺激，并将这些刺激转化为一定可输出处理的信号，其工作流程如图3所示。

图3 传感器的工作流程

（2）通信与网络技术

通信与网络技术主要包括互联网技术、有线与无线局域网技术、无线通信技术等。在区域性的物流管理信息系统主要采用有线和无线结合的方式，随着无线网络的发展，无线技术的应用空间会越来越大。大范围的物流配送系统则通常集成了互联网技术、GPS／GIS ／GPRS技术等来保证对运输车辆的动态监控与管理。具体应用见图4所示。

图4 通信与网络技术在物流配送中的应用

无线传感网(WSN)是将系列在空间散布的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接，从而将各自采集的数据进行传输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控，并根据这些信息进行相应的分析和处理。其典型特征见表一所示。

表一无线传感网特征

M2M(Machine to machine)是将数据从一台终端传递到另一台终端，实现机器之间

的智能化、交互式的通信。广义上M2M包括了机器对机器(Machine to machine)、人

对机器(Man to machine)、机器对人(Machine to man)、移动网络对机器(Mobile to machine)之间的连接于通信，涵盖了所有实现载人、机器、系统之间建立通信连接的

技术和手段。

（3）智能技术

目前物流行业对于智能技术的应用主要包括：智能计算技术、数据挖掘技术、ERP技术等。物流配送对于智能技术的应用正方兴未艾，全面实现对整个物流配送过程的智能化控制与管理是发展的方向。

二、物联网在智能物流配送系统中的应用

2.1 物联网技术在配送中心内部作业中的应用

目前配送中心设备虽然多，但是整体技术水平不是很高，很多作业流程还处于半人工化状态，而且作业流程不连续，配送中心的信息采集、数据处理和动态管理还无法实现，配送中心的管理系统也仅限于内部使用，很难实现与外部系统的对接。物联网技术的应用可以很好地解决上述问题。

（1）收货