無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能物流體系中的應(yīng)用研究

摘 要 基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能物流系統(tǒng)物實(shí)時(shí)管理是信息技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。從無(wú)線傳感技術(shù)與智能物流的關(guān)系入手，對(duì)無(wú)線傳感技術(shù)與智能物流的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，闡述無(wú)線傳感技術(shù)在智能物流中的研究?jī)?nèi)容，并指出無(wú)線傳感技術(shù)面臨的困難。

關(guān)鍵詞 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò) 智能物流 管理系統(tǒng) 物聯(lián)網(wǎng)

一、引言

智能物流是在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、機(jī)器人、信息系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)的支持下發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也是這些高端技術(shù)的重要應(yīng)用。從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上，智能物流包括自動(dòng)化設(shè)施及設(shè)備、物流智能化技術(shù)、信息化系統(tǒng)、智能物流程務(wù)四個(gè)層面。其中.物流智能化的核心技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)是我國(guó)下一階段重點(diǎn)培育的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。

成千上萬(wàn)的微型傳感器節(jié)點(diǎn)以自組織網(wǎng)的形式構(gòu)成了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。WSN（Wireless Sensor Networks，簡(jiǎn)稱(chēng)WSN）能夠通過(guò)各類(lèi)集成化的微型傳感器協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，通過(guò)嵌入式系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行處理，并通過(guò)隨機(jī)自組織無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶(hù)終端，從而真正實(shí)現(xiàn)“無(wú)處不在的計(jì)算”理念。WSN不僅能滿(mǎn)足人們從信息的傳遞及檢索到信息獲取的新需求，而且未來(lái)通信的主體將是人-機(jī)通信和物-物通信，WSN將在很大程度上滿(mǎn)足這一新的通信需求。智能物流體系中的貨物存儲(chǔ)、運(yùn)輸和管理是無(wú)線傳感技術(shù)的重要應(yīng)用場(chǎng)所。

二、無(wú)線傳感技術(shù)與智能物流的關(guān)系

國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的行業(yè)已經(jīng)開(kāi)始積極探索物聯(lián)網(wǎng)在物流領(lǐng)域應(yīng)用的新模式，實(shí)現(xiàn)智能物流，以較大地提高資源利用率和經(jīng)營(yíng)管理水平。目前在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，智能物流主要有四大應(yīng)用：一是產(chǎn)品的智能可追溯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；二是物流過(guò)程的可視化智能管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；三是智能化的企業(yè)物流配送中心；四是智慧企業(yè)供應(yīng)鏈。

物流領(lǐng)域是WSN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是發(fā)展最快的應(yīng)用領(lǐng)域。盡管在倉(cāng)儲(chǔ)物流領(lǐng)域，RFID技術(shù)還沒(méi)有被普遍采納，但基于RFID和傳感器節(jié)點(diǎn)在大粒度商品物流管理中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。寧波中科萬(wàn)通公司與寧波港合作，實(shí)現(xiàn)基于RFID網(wǎng)絡(luò)的集裝箱和集卡車(chē)的智能化管理。另外，還使用WSN技術(shù)實(shí)現(xiàn)了封閉倉(cāng)庫(kù)中托盤(pán)粒度的貨物定位。

三、無(wú)線傳感技術(shù)在智能物流應(yīng)用中的研究?jī)?nèi)容

（1）面向移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的控制模型

隨著WSN組織結(jié)構(gòu)從固定模式向半移動(dòng)乃至全移動(dòng)轉(zhuǎn)換，節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)控制模型變得越來(lái)越重要。當(dāng)匯聚節(jié)點(diǎn)沿著網(wǎng)絡(luò)邊緣移動(dòng)收集可以最大限度地提高網(wǎng)絡(luò)生命周期；根據(jù)每輪數(shù)據(jù)匯聚情況，估計(jì)下一輪能夠最大延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命期的匯聚點(diǎn)位置。對(duì)事件發(fā)生頻度自適應(yīng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置，使感知節(jié)點(diǎn)更多地聚集在使事件經(jīng)常發(fā)生的地方，從而分擔(dān)事件匯報(bào)任務(wù)，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。

（2）路由與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)

在WSN網(wǎng)絡(luò)中，終端設(shè)備是向網(wǎng)絡(luò)提供信息。因此，WSN網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議設(shè)計(jì)有自己的獨(dú)特要求。由于在WSN網(wǎng)絡(luò)中對(duì)能量效率的苛刻要求，通常利用MAC層的跨層服務(wù)信息來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)流向的選擇。在分布式存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，一份數(shù)據(jù)往往有不同的代理對(duì)其感興趣，網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)通過(guò)有效減少網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)，來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)容量和效率。

（3）無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的安全性

由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)與應(yīng)用范圍，使它不僅要進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，而且要進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和融合、任務(wù)的協(xié)同控制等。如何保證數(shù)據(jù)融合的高效性以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕统蔀闊o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題需要考慮的內(nèi)容。

（4）智能物流管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究

智能物流系統(tǒng)的目標(biāo)是綜合運(yùn)用現(xiàn)代物流技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)，特別是無(wú)線傳感技術(shù)，更好地解決物流問(wèn)題，提高物流服務(wù)水平和物流效率。

四、無(wú)線傳感技術(shù)面臨的困難

（1）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)可以隨處移動(dòng)；一個(gè)節(jié)點(diǎn)可能會(huì)因?yàn)殡姵啬芰亢谋M或其他故障，退出網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行；也可能因?yàn)楣ぷ鞯男枰惶砑拥骄W(wǎng)絡(luò)中，這些都會(huì)使網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時(shí)發(fā)生變化，因此網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有動(dòng)態(tài)拓?fù)浣M織能力。

（2）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信能力有限，覆蓋范圍有限，節(jié)點(diǎn)智能與它的鄰居直接通信，如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，則需要中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的多跳路由是由普通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)完成的，而不像其他網(wǎng)絡(luò)是由專(zhuān)門(mén)的路由設(shè)備完成的。

（3）傳感器網(wǎng)絡(luò)由于部署環(huán)境和傳播介質(zhì)的開(kāi)放性，很容易受到各種攻擊。但受無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)資源制，直接應(yīng)用安全通信、完整性認(rèn)證、數(shù)據(jù)新鮮性、廣播認(rèn)證等現(xiàn)有算法存在實(shí)現(xiàn)的困難。鑒于此，一方面探討在不同組網(wǎng)形式、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)中可能遭到的各種攻擊形式；另一方面設(shè)計(jì)安全強(qiáng)度可控的簡(jiǎn)化算法和精巧協(xié)議，滿(mǎn)足傳感器網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)實(shí)需求。

五、小結(jié)

對(duì)面向移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的智能物流采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)感知不同的參數(shù)信息，包括位移、加速度、電磁波、溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)、壓力等，可大大增強(qiáng)物流產(chǎn)業(yè)的實(shí)時(shí)性和可追溯性，同時(shí)對(duì)物流過(guò)程的動(dòng)態(tài)監(jiān)管也保證了產(chǎn)品在運(yùn)輸過(guò)程中的安全性。

廣東科技學(xué)院課題《無(wú)線傳感技術(shù)在智能物流中的應(yīng)用研究》，立項(xiàng)編號(hào)：GKY-2012KYYB-4

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