基于传感网的多式联运信息系统设计

基于传感网的多式联运信息系统的设计张学烨1，周欢娣2(1.南京和亦信软件有限公司江苏南京210016；2. 南京理工大学计算机科学与技术研究学院江苏南京210094)摘要: 针对多式联运物流信息平台的需求特点，设计了基于工作流技术实现多式联运业务的全流程信息化管理，本项目基于SOA架构，结合XML技术实现跨网、异构、多平台环境下数据交换；同时引入EDI技术实现多式联运管理的各个业务流程，有效解决了多式联运系统中涉及人员多、环节多、流程复杂、安全控制困难等问题；多式联运运输链生成为本平台的核心功能之一，使用高效的寻路算法，能够使用户方便与快捷的使用该平台。

同时以此为基础，能够为类似的平台进一步的扩展提供理论基础。

关键词:多式联运；工作流；面向服务架构；电子数据交换。

中图法分类号:TP3文献标识码: A doi:10.3969/j.issn.1006-2475.Multimodal transport information systems design based on sensor networkZHANG Xue-ye1,ZHOU Huan-di 2(1.Nanjing Whollyeasy Soft CO.Ltd ,Zip code:210016,China；2.Nanjing university of science and technology,Zip Code:210094, China)Abstract: According to the features of Multimodal Tramsport Logistics Information Platform ,the project is designed to achieve the full process informatization management of Multimodal Transport Business, which is based on workflow technology andService-Oriented Architecture,combinated with XML technology to achieve cross-network, heterogeneous,multi-platform environment data exchange.Meanwhile, it has introduced EDI technology to realize all the business processes of Multimodal Transport Management, which has provided effective solutions to the problems involved in the Multimodal Transport System as the personnel, many links, complex procedures safety control difficulty and so on.To generate Multimodal Tramsport chain is one of core functions on the platform,Using of efficient pathfinding algorithm,enabling users to easily and quickly using the platform.On the basis of this platform ,similar platforms are provided a theoretical basis for further expansion.Key words: mulitimodal transport;work flow; service-oriented-architecture;Electronic Data Interchange.0 引言随着经济的发展，以公路、水运、航空为代表的多种交通运输方式应运而生，并逐步形成彼此独立的、各自完善的运输体系。

近年来，随着人们对交通综合化、多样化、无缝化需求的提出，仅靠某种单一的运输方式已经很难满足货物运输的需求。

多式联运（Multimodal Transport）是达到货物整个过程最优运输方式的组织形式【1】，这也正是解决这一问题的一条有效路径。

多式联运通常以集装箱为运输单元，跨越了运输方式之间的界限，将不同的运输方式完美的结合在一起，构成连续的、综合性的一体化货物运输。

这样只需通过一次业务申请、一次计费、一次托运、一次保险；即将货物运输过程中的各分段连接起来，由各个运输区段的承运人共同完成货物的全程运输。

【2】多式联运是一种实现经济高速运行、融高新技术为一体的先进管理技术与组织方式的运输的服务，它由一个多式联运操作者承担货物经过多种运输方式从发运点交货到目的地的责任，多式联运操作者根据运输协议收取一笔运费并保证有限的交货时间。

现代信息技术的广泛应用与信息化程度的提高是发展多式联运的关键。

多式联运中心信息系统需实现以最低的费用和最少的资金占用，安全、准时、高质量地为用户提供多功能、一体化的综合服务。

多式联运中心信息系统的主要内容包括多式联运运输链管理系统和相关物流业务系统。

1 系统目标与功能1.1 系统目标搭建多式联运信息平台的核心目的在于实现信息的集成与充分合理利用，除了与联运中心的内部系统集成外，主要从运输链的角度出发，将运输链上的所有参与者集成起来，使其都能及时获得准确的信息。

以多式联运中心为核心节点，为其多式联运运输链提供一个高效率、低成本的运作平台。

具体的设计目标如下几点：1)搭建一条连接货主、物流公司以及运输链上的所有参与者的公共信息平台2)实现物流信息的共享；3)实现管理运输链的功能，也可以选择不同的方案生成不同的运输链；4)实现运输链上各参与者之间的EDI（电子信息交换平台），达到信息交换的无纸化与现代化；5)实现联运中心内部管理的信息化，以及外部连接的信息化。

6)实现货主对货物运输全过程的动态跟踪【3】【4】与查询。

7)实现货物所达到各个节点时相应的报表生成功能，实现全程严谨的业务流程。

1.2 系统功能该系统所涉及的基本功能如下几点：基本信息共享，包括公路网信息、内河及长江航道信息、港口综合信息、铁路路网信息、铁路集装箱运输信息、船公司综合信息、运输链相关的地理信息、交通管理信息、运输链上设计的所以参与者的信息及相关组织的信息、口岸信息、海关检查检疫信息、工商、税务等；【3】【5】运输链的生成与管理，货主可以通过此平台生成自己业务的运输链，并且可以通过选择不同的方案来生成运输链如（时间最短，运费最低等），物流公司权限通过此平台添加自己公司业务信息，从而货主可以得到更多更优的选择，系统总体是动态的；运输业务相关信息的共享，包括所使用的运输方式信息（运输工具状态、位置等）、集装箱的信息（可以通过电子标签RFID 技术【6【7】对集装箱进行跟踪与查询）、货物的信息（货物状态、货物在途位置等）、运输所需的时间、运输费用等信息。

供需信息共享，包括各种运输工具的需求与供给信息、仓库需求信息与供给信息【8】、时间需求与实际到达信息、费用计算及统计分析等。

由多式联运中心信息平台的功能可知给系统的服务对象和用户群，用户群主要包括运输链上涉及的所有参与者以及其他部门（见表1），服务对象则主要是货主。

表1 用户主题表用户组 用户运输链上涉及的参与者发货人，公路运输企业，铁路运输企业，内河及长江航运企业，集装箱多式联运中心，物流公司，码头，多式联运代理人，船代，收货人，仓库【8】其他部门政府部门（海关检查检疫、税务、工商等）1.3 实现技术与开发环境多式联运信息平台是基于物流系统的一个子平台。

系统的软件架构是基于J2EE 的架构之下采用Struts2框架的MVC 设计模式。

系统开发客户端是IE6.0服务器，应用服务器采用的是apache Tomcat 6.x ，开发工具是Myeclipse8.x ，数据库服务器是SQL Server 2000，操作系统是Windows xp 。

2 系统结构2.1 逻辑结构基于前面所列出的用户服务，以及为了满足用户需求须提供的功能和各功能之间的联系，多式联运中心信息平台逻辑结构如图1所示；图中实线箭头表示货物流，虚线剪头表示信息流，以一个简单的业务流程为例做出如下的逻辑结构图，本图可以直观的反映出多式联运信息系统的货物流与信息流的流向。

图1 多式联运中心信息平台2.2 物理结构物理结构是系统的物理视觉图，即逻辑结构中的功能实体化、模型化、将相关的系统功能和数据流集成为系统与子系统，与运输链及涉及到的参与者的管理体制密切相关，如图2所示。

从该物理结构图可以看出，本系统将所有功能模块清晰分割，而且又紧密的耦合，更加体现了系统的完整性与稳定性，其中以EDI 电子信息交换系统、公共信息平台、与各运输物流相关的企业通信模块为代表，直观的体现的该系统的强大功能；以下以EDI 电子信息交换系统为例详细介绍下该子模块的功能。

图2 信息平台物理结构EDI 电子信息交换系统的功能结构：EDI 是多式联运信息平台的核心系统；本系统EDI 以运输参考信息模型（简称TRIM ）为基础，通过数据库的形式来设计（见图3）.TRIM 主要由成本、价格、运输、参与者、货物单元等多个自模型构成。

AEI 为自动识别装置的简称，主要用于识别集装箱，可以在多式联运中心的各关卡设置AEI ，即实现电子标签的功能，它将扫描的数据传送到TRIM数据库中。

图3 EDI 系统物理结构【9】3 实现算法3.1 算法简介多式联运运输链的生成是本系统最主要的功能之一，在此必然要用到一个寻路算法[10]来控制运输链的生成，在本系统中使用的算法为：一个类似与图的深度遍历算法（能查找出起点站到终点站的所有路径），使用类似邻接表的存储结构存储数据，并且根据权值（所需时间或者运费）大小进行插入排序；这样不仅能得到有优先顺序的运输链，而且算法的效率也相对较高。

3.2 基本设计思想算法的设计思想：首先采用一个二维数组构建成的类似于邻接表的存储结构存储图结构的数据（所有路径构成的图），然后递归使用图的深度遍历算法以便得到起点站到终点站的所有路径，在每次得到一条路径时对路径的权值进行一次插入排序，由于本系统数据量较大，采用本算法可以节省大量空间。

本算法数据结构定义方式与算法实现的基本代码如下：// 定义节点的数组private ArrayList<ArrayList<Node>> pathOfNode = new ArrayList<ArrayList<Node>>();// 保存搜索路径的数组private ArrayList<Node> savedPath = new ArrayList<Node>();// 保存能到达终点的路径private ArrayList<ArrayList<Node>> allOfPath = new ArrayList<ArrayList<Node>>();// 保存与搜索路径相对应的权值private ArrayList<Float> allOfWeight = new ArrayList<Float>();public void DFS(Node node) {deep++;if (savedPath.size() >= deep + 1) {savedPath.set(deep, node);} else {savedPath.add(node);}if (endStation.equals(node.getStationName())) {ArrayList<Node> temp = new ArrayList<Node>();for (int i = 0; i < savedPath.size(); i++) {temp.add(savedPath.get(i));if (savedPath.get(i).getIndex() == -1) {break;}}allOfPath.add(temp);deep--;return;}int length = pathOfNode.get(node.getIndex()).size();for (int i = 1; i < length; i++) {Node tempNode = pathOfNode.get(node.getIndex()).get(i);int j;for (j = 0; j <= deep; j++) {if(tempNode.getStationName().equals(savedPath.get(j).getStationName())) {break;}}if (j <= deep) {continue;}DFS(tempNode);}deep--;}public void sortPath() {rank = new int[allOfPath.size()];for (int i = 0; i < allOfPath.size(); i++) {float sum = 0;for (int j = 0; j < allOfPath.get(i).size(); j++) {Node node = allOfPath.get(i).get(j);System.out.print(node.getStationName() + "-->");sum += node.getWeight();if(node.getStationName().equals(endStation)) {break;}}allOfWeight.add(sum);int k;for (k = i - 1; k >= 0; k--) {if (sum < allOfWeight.get(rank[k])) {rank[k + 1] = rank[k];} else {break;}}rank[k + 1] = i;}}3.3 算法实现效果上面算法中固定起点和终点递归使用图的深度优先遍历算法可以得到：起点到终点的所有路径，然而在每一次遍历完成时，将遍历的结果路径保存在一个数组里，然后按照权值大小进行插入排序，最后得到的结果就是有优先顺序的一系列路径，然而在实际的对此算法的应用中还涉及到了，选择权值，比如搜索时候如果搜索最快的路径，此时设置权值为时间，打印权值最短的一条路径；如果搜索最便宜，就设置权值为运费，打印出权值最小的一条路径。