物聯網在物流領域應用現狀分析

武中凱 WU Zhong-kai

（哈爾濱鐵路局貨運處，黑龍江 哈爾濱 150006）

物聯網被視為繼計算機、互聯網之后的第三次信息產業浪潮，世界各國政府都看好物聯網的產業前景，把發展物聯網納入國家整體信息化戰略，將其提升到國家發展戰略層。物流業是國家十大產業振興規劃的一個，是信息化及物聯網應用的重要領域。同時，物流業是最早接觸物聯網理念的行業，也是物聯網超前發展與被寄予厚望的一個行業。物聯網在物流領域雖有一定的應用，其發展尚處于起步階段，還只是局部的應用，形成實質性全局地運用還有很長一段路要走；物流業如何正確認識物聯網，如何借助國內外發展經驗及國內發展現狀，推動應用自身發展，提升信息化、自動化、智能化水平，已經成為亟待解決的問題。

1 國外物流領域物聯網發展現狀

1.1 美國

在美國物流及相關領域，物聯網的應用主要有以下三個方面[1]：

（1）物流管理。美國海軍應用RFID進行反向物流試驗。美國海軍運營RFID技術在美國海軍資產管控處 （ATAC）和國防物流機構 （DLA）工廠之間跟蹤破損零件，減少了ATAC和DLA雙方的工作負荷，并提高物資數據的精確性和一致性。

（2）物品管理。美國M/A-COM推出RFID叉車托盤讀取系統。美國微波及射頻方案專業供應公司M/A-com推出的新型的傳感器主要為基礎的RFID叉車系統，安裝在最新或已有的RFID托盤標簽讀取設備上，在讀取托盤標簽時使用傳感器進行識別，減少了潛在的誤差，適用于配銷及制造等行業。

（3）自動化管理。美國德克薩斯州El Paso縣的911中心的RFID系統。美國德克薩斯州El Paso縣的911中心，為當地70多萬居民服務，那里的工作人員每月處理45 000多個緊急呼叫。

1.2 歐洲

歐盟各國的物聯網在電力、交通以及物流領域已經形成了一定規模的應用。物聯網在物流及其相關領域中的應用主要包括以下幾個方面：

（1）車載物聯網。歐洲CVIS信息平臺，車輛將可以直接與路況 “對話”。只需要通過一個簡單的紅綠燈、十字路口或者是其他基礎設施上的接受器模塊，就能直接獲得最新路況，了解潛在的危險。

（2）汽車制造業。通過采用RFID這樣的自動識別技術提高工業生產的整體生產效率、改善物流整體水平、加強車輛的質量控制，以及幫助改善客戶服務體驗。

（3）零售、物流與供應鏈管理。將物流單元 （零售、物流、供應鏈管理領域中的物品）與RFID標簽進行綁定，可以實時跟蹤這些物流單元的智能貨架，如自動化檢查商品單據、實時地監控庫存情況、及時地發現缺貨情況或者防止店內盜竊行為的發生。

1.3 日本

物聯網在日本物流及其相關領域的應用主要包括以下幾個方面：

（1）運輸管理。運輸公司出于保證長途貨車司機的安全以及降低油耗的目的引入使用基于DOCOMO 3G網絡的運行實時管理系統e-navi system，通過貨車駕駛臺內置的物聯網終端，如超過法定速度立即以話音來提醒司機，并且通過GPS實時記錄車輛的位置和作業習慣，從而分析司機的駕駛行為并提出改良意見 （如穩定速度）來降低汽油消耗。

（2）運輸安全。豐田與KDDI合作推出的G—BOOK導航儀可以在安全氣囊彈出時，與其連動直接向急救中心報警，大幅減少報警延遲，挽救生命。除此之外，G—BOOK還能提供安全導航方面的增值服務，如：檢知汽車是否被盜，追蹤車輛的位置，與用戶進行聯絡。

（3）車載物聯網。日本制定了Smartway（智能道路）計劃的目的是實現車路聯網，設想：道路將會有先進的通信設施不斷向車輛發送各種交通信息，所有的收費站都不需停車交費，能以較快的速度通行，道路與車輛可高度協調，道路提供必要信息以便車輛進行自動駕駛。

1.4 韓國

物聯網在韓國物流領域中的應用主要包括以下幾個方面：

（1）港口物流。韓國在釜山港建立的RFID系統用于貨物追蹤。該項目采用Savi公司的一些有源的RFID，在集裝箱沿著供應鏈移動的時候，標簽將收集從方位和安全狀況到集裝箱內照明、溫度和濕度的各種信息。這些信息將被實時收集，并上傳到一個可以通過互聯網訪問的監視網絡進行貨物的監控管理。

（2）軍事物流。為了解決獲取補給品需求信息是困難的問題，韓國陸軍在新的軍事配送體系中推廣使用RFID標簽，對物資進行迅速運送和精確管理。

（3）汽車制造。韓國現代汽車公司早先就將RFID技術應用于汽車防盜，現在更引進相關技術管理物流供應鏈、采集裝配線上的信息。

2 國內物流領域物聯網發展現狀

2010年9月 《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》中確定了七大戰略性新興產業，明確了物聯網作為新一代信息化戰略產業，將物聯網納入到未來五年發展規劃當中，預示著政府對物聯網產業的扶持會不斷加強。物流行業是物聯網重要應用領域，物聯網技術的應用會極大提升物流信息化的水平，為物流系統的智能化打下基礎。

2010~2011年，我國物流行業的物聯網應用開始進入大發展新階段，主要表現在：政策環境不斷改善，企業關注度大幅增加，技術進步明顯加快，市場培育持續深化，成功案例顯著增多。與此同時，發改委、工信部等部門大力發展的物聯網熱門技術如RFID、GPS、智能機器人已經在物流領域獲得一定程度的推廣[2]。

2.1 感知技術應用狀況

中國物流信息化領域，應用最普遍的物聯網感知技術首先就是RFID技術，據最新數據統計，有將近45%的物流信息化案例中采用了RFID技術作為物流信息感知技術，RFID標簽及智能手持終端產品有比較廣泛的應用，RFID技術主要用來感知定位、過程追蹤、信息采集、物品分類揀選等；其次是GPS/GIS技術，根據各種案例的統計分析，案例中大約有35%的物流信息系統采用了GPS/GIS感知技術，用于物流運輸與配送環節的車輛或物品進行定位、追蹤、監控與管理；尤其在具有運輸環節的物流信息系統，大部分均采用了這一感知技術。視頻與圖像感知技術居第三位，截至2010年底，大約有10%的案例中采用了視頻或圖像的感知技術，在物流系統中主要作為其他感知的輔助手段，也常用來對物流系統安防監控，用于物流運輸中的安全防盜等，這一系統往往會與RFID、GPS等技術結合應用。傳感器的感知技術居于第四位，大約不到5%的案例采用了傳感器感知技術；目前傳感器感知技術也是與GPS、RFID等技術結合應用，主要用于對危險物流系統、糧食物流系統、冷鏈物流系統的物品狀況及環境進行感知。傳感技術豐富了物聯網系統中的感知技術手段，使傳統的物流管理僅僅對物品定位、追蹤、追溯、管理與運作，發展到對物品的性能、環境、品質進行感知，使感知更加全面與深入，也更加有力推動了智慧物流的發展，尤其在食品、醫藥冷鏈物流和危險品物流具有廣泛應用前景。

另外，掃描、紅外、激光、藍牙等其他感知技術在物流行業中也有零星應用，根據統計分析，案例中采納這些感知技術應用合計不足5%。這些技術主要用在自動化物流中心自動輸送分揀系統，用于對物品編碼自動掃描、計數、分揀等方面，激光和紅外也應用于物流系統中智能搬運機器人的導引。

根據對相關資料的統計分析，2011年物流行業多項感知技術集成應用的情況也逐漸增多，如RFID技術與傳感器技術結合；GPS技術與RFID技術相結合；車載視頻與GPS技術結合等。

2.2 網絡與通信技術應用狀況

現代物流的特點就是系統化和網絡化，2011年，國內物流系統幾乎全部是網絡化運作，很少有物流系統是點對點的單線管理與優化。

從企業物流來看，大部分企業內部的生產物流管理系統往往是與企業生產系統的運作與管理相融合，物流系統作為生產系統的一部分，在企業生產管理中起著非常重要的作用。企業內部物流系統的網絡架構，往往都是以企業內部局域網為主體建設的獨立的網絡系統。

從物流企業來看，目前國內的物流公司，面對大范圍的物流作業，由于貨物的分布在全國各地，并且貨物處在實時移動狀態下，因此，物流的網絡化信息管理往往是借助于互聯網系統與企業局域網相結合的應用。也有企業全部采用局域網技術。在物流中心，物流網絡往往基于局域網技術，也采用無線局域網技術，組建物流信息系統。數據通信方面往往是采用無線通信與有線通信相結合，目前新的物流信息系統還大量采用了3G通信技術等先進的技術手段。根據2010年物流信息化案例的統計分析，本年度國內物流系統采用互聯網技術的占68%，采用局域網技術的占63%，采用無線局域網技術的占24%，有的系統采用多種網絡技術。

2.3 智能管理技術應用狀況

根據相關資料的統計分析，目前我國物流信息系統能夠實現對物流過程智能控制與管理的還不多，只是在企業物流系統中，部分物流系統還可以做到與企業生產管理系統無縫結合，智能運作；在部分全智能化和自動化的物流中心的物流信息系統，可以做到全自動化與智能化物流作業。物聯網及物流信息化還僅僅停留在對物品自動識別、自動感知、自動定位、過程追溯、在線追蹤、在線調度等一般的應用。專家系統、數據挖掘、網絡融合與信息共享優化、智能調度與線路自動化調整管理等智能管理技術應用還有很大差距。2010年物流信息化調查報告顯示，大約70.5%的物流企業建立自己的企業管理信息系統。

由上述數據可知：企業智能管理信息系統的建立徹底轉變企業的傳統管理和經營理念，充分完善信息基礎設施，加快建設我國現代物流信息化的發展、實現現代化物流的電子商務化。

基于感知技術、網絡通信技術和智能管理系統三層架構，在物流行業建立了一系列的物聯網局部應用系統，這些系統主要體現在產品智能追溯、倉儲智能管理、物流智能運作、貨運車輛智能監控與調度管理等方面。

3 物聯網相關技術國內外對比分析

3.1 RFID技術應用現狀及對比分析

從國內外RFID應用可以看出，RFID在國外的應用不但早于中國，并且有的國家已投入大規模使用，我國在RFID應用方面雖然一定程度上有了較大應用，但基本上都是局部應用居多，和國外比較還有一定的差距，同時我們還應該清醒看到，我國在RFID方面并無主動權，這方面美國申請專利占53%。制約我國RFID發展的主要障礙：研發水平薄弱、標簽成本高，缺乏國家標準、人才匱乏等。

3.2 傳感器技術應用現狀及對比分析

傳感器是構成物聯網的基礎單元，是物聯網的耳目，是物聯網獲取相關信息的來源。近幾年，傳感器技術發展迅速，探測精度提高、制作成本降低、芯片體積減小，大大促進了物聯網產業的快速擴張。物聯網將發展成為一個上萬億元規模的高科技市場，產業規模將比互聯網大30倍。傳感器是物聯網整個鏈條需求總量最大和最基礎的環節，預計2014年市場規模將達到1 200億元。

作為物聯網數據傳輸端的傳感器，目前在向高精度、高可靠性、寬溫度范圍、微型化、微功耗及無源化、數字化、智能化方向發展。美國、德國、日本是傳感器市場分布最大的區域，在技術方面，歐洲和日本具有很大的優勢。

德勒斯登的Fraunhofer研究院光子微系統研究中心所最近開發出一種轉發器 （transponder），能量測溫度、壓力與濕度，這種芯片能讓RFID技術結合傳感器功能，識別出對溫度或濕度敏感的物品，擴大其在物流應用的范圍。該RFID模塊內整合了一顆微控制器，以確保傳感器所量測到的信息以壓縮并部分處理過，這能縮小傳送至讀取裝置的數據大小，并降低RFID標簽的耗電量；此外內建的微控制器也賦予了讀取裝置傳送指令給傳感器的功能。除了傳統的物流應用，這種新的RFID標簽能用以監控冷藏供應鏈的生鮮產品或醫療用疫苗；甚至可應用在傷員治療過程中提供溫濕度信息，讓二線救護人員決定是否需要提供石膏繃帶等醫療用品。

作為物聯網關鍵的基礎設施，我國傳感器產業面臨許多突出問題：技術創新能力很弱，企業的技術創新主體難以確立，國家研發投入嚴重不足；產業結構不合理，產業鏈失衡，重研發、輕應用，產品附加值不高；體制機制不完善，創業投資機制不健全，政策環境不適應產業化發展，國際分工地位較低，不具備有國際競爭力的高技術企業，無知名產品、無知名品牌、無知名企業；傳感技術人才短缺，特別是高技術人才匱乏。相對于計算機技術、通信技術，傳感器技術在國內處于弱勢地位，存在問題眾多，與國外的差距在進一步擴大。

傳感器已成我國物聯網發展的瓶頸，國產化要求迫切。我國傳感器行業發展落后，國內傳感器需求，尤其是高端需求嚴重依賴進口，國產化缺口巨大，目前傳感器進口占比達80%，傳感器芯片進口占比達90%。物聯網想要獲得更好的發展，國內傳感器企業重任在肩。加大技術革新，抓住市場機遇，為國內物聯網發展提供可靠的傳感器支撐，減少傳感器的進口份額，是國內傳感器生產企業的使命。

3.3 無線傳感網 （WSN）技術應用現狀及對比分析

無線傳感器網絡技術使得傳感器能夠形成自組織網絡，使得大量傳感器能夠協同感知、采集和處理網絡覆蓋區域中感知對象的信息，是物聯網感知能力在生產生活環境中得以大規模實現的重要手段。

無線傳感器網絡系統是一個學科交叉綜合的、知識高度集成的前沿熱點研究領域，正受到各方面的高度關注。美國國防部在2000年就把傳感網定為五大國防建設領域之一；美國研究機構和媒體認為它是21世紀世界最具有影響力的、高技術領域的四大支柱型產業之一，是改變世界的十大新興技術之一。日本在2004年就把傳感器網絡定為四項重點戰略之一。

由于物聯網數據具有多態性、異構性、海量性、時效性等特點，這樣就給無線傳感器網提出了難題。WSN式物聯網在實際應用中，節點的數量目前還難以突破1 000大關，這并不完全是由上述異構性、海量性等原因所致。數據采集、傳輸元器件的性能——功耗、實用性、可靠性和穩定性，成為目前WSN數據管理的瓶頸。對于復雜的數據，傳感網如何接入因特網是物聯網發展過程中的一個主題。

無線傳感網在世界上已經有很多成功的事例。在我國的應用有對電網的智能控制、湖水的污染監測等案例。但與發達國家相比，還有一定差距。為了推廣無線傳感網的應用，首先要解決高性能、低成本的通用型無線傳感模塊的研發，國外早有這樣的產品。前幾年中國著力發展RFID，但對無線傳感網絡并沒有足夠重視，與RFID元器件的高性能、低成本相比，無線傳感元器件的水平還很低下。隨著物聯網的發展，我國傳感器及傳感網將會得到快速發展[3]。

3.4 云計算技術應用現狀及對比分析

云計算作為一種能提供海量計算和存儲資源的技術，能為各種不同的物聯網應用提供低成本計算和交付平臺，也可以作為物聯網應用層的智能處理技術。目前，物聯網應用中已經有可以商業運營的M2M業務，在安全監測、公共交通系統、車隊管理、工業流程自動化、電動機械、城市信息化等環境中已經能提供廣泛的解決方案，逐漸成為從物聯網突破兩化融合的 “尖兵”。

目前，云計算革命正處于初級階段。全球各大IT巨頭都傾注巨資圍繞云計算展開了激烈角逐。Google在云計算方面已經走在眾多IT公司的前面，其對外公布的云計算技術，主要由MapReduce、GFS及BigTable。從2007年開始，微軟公司也在美國、愛爾蘭、冰島等地投資數10億美元建設其用于 “云計算”的 “服務器農場”，每個 “農場”占地都超過7個足球場，集成數10萬臺計算機服務器。IBM的藍云計算平臺為企業客戶搭建分布式、可通過互聯網訪問的云計算體系，是一個企業級的解決方案。它整合了IBM自身的Tivoli、vmware的虛擬化軟件以及Hadoop開源分布式文件系統，由數據中心、管理軟件、監控軟件、應用服務器、數據庫以及一些虛擬化的組件共同組成。亞馬遜的云名為亞馬遜網絡服務，目前主要由4塊核心服務組成：簡單存儲服務；彈性計算云；簡單排列服務以及尚處于測試階段的。亞馬遜推出的彈性計算云 （EC2）服務，用來為應用開發人員提供以云為基礎的可調整的計算能力。其他如雅虎、Sun和思科等公司，圍繞 “云計算”也都有重大舉措。

我國的科研機構和企業，也緊跟時代發展的步伐，在云計算的研究和探索方面開展了卓有成效的工作。中國移動通信研究院正在研究。

基于開源技術建造的實驗性云計算平臺，名為 “Big Cloud”。聯想也在積極思考和探索云計算可能帶來的新機會。聯想正在研究如何為服務器提供云計算所需的動態配置能力，而在筆記本電腦等終端方面，聯想也正在和第三方合作針對具體應用進行優化。

為便于研究、探索云計算問題，中國電子學會在2008年專門成立了中國電子學會 “云計算專家委員會”。在工業和信息化部、教育部、中國科協及相關部委的指導下，中國電子學會于2009年5月22日在北京舉辦了首屆中國云計算大會。大會就云計算的概念、實質內涵及發展趨勢，云計算對產業、教育和社會發展的影響，進行了深入研究和探討，并交流了國內外云計算的最新研究成果。2009年阿里巴巴集團在南京開始建立國內首個 “電子商務云計算中心”。

中國率先提出并正在實施的物聯網項目，有望成為云計算的一個重要產業應用，這兩項技術將形成相互促進的良好局面，物聯網是一個巨大的產業應用，其影響不只是在信息產業，它將對生活產生深遠的影響。這兩項技術都是國家目前全力支持的技術，特別是物聯網技術的發展被寫入政府工作報告更表明了中國政府的決心和遠見。

我國在云計算方面起步和國外發達國家差距不是很明顯，因此，在云計算方面應加強投入，在高可靠的網絡系統技術、數據安全技術、可擴展的并行計算技術、海量數據的挖掘技術、網絡協議與標準、推廣等方面加大努力，爭取占領該領域的制高點。在物聯網技術方面，國外發達國家比我國基礎好，我國應抓住物聯網整體推進契機，以應用為驅動，結合工業領域兩化融合及物流信息化整體發展策略，在RFID、傳感器、云計算、無線傳感網及智能芯片等領域進行攻關，力爭行業前沿。

[1] 佚名.物聯網RFID技術在國內外的行業應用[EB/OL].(2010-04-14)[2012-10-12].http://www.cctime.com/html/2010-4-14/20104141145578176.htm.

[2] 佚名.2010年物聯網技術在物流業應用現狀分析[EB/OL].(2011-01-20)[2012-10-12].http://www.56products.com/special/201112093239/CKKGFHI3ECDF4BD.html.

[3] 尹傳忠.物聯網在物流領域應用推進策略研究[M].上海：上海海事大學學報，2012.

[4] 國務院技術發展研究中心技術經濟研究部.物聯網影響未來[M].北京：中國發展出版社，2011.