無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能物流體系中的應用研究

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

關(guān)鍵詞 無線傳感網(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)、云計算、機器人、信息系統(tǒng)等先進技術(shù)的支持下發(fā)展起來的產(chǎn)業(yè)，同時也是這些高端技術(shù)的重要應用。從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上，智能物流包括自動化設(shè)施及設(shè)備、物流智能化技術(shù)、信息化系統(tǒng)、智能物流程務四個層面。其中.物流智能化的核心技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)是我國下一階段重點培育的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。

成千上萬的微型傳感器節(jié)點以自組織網(wǎng)的形式構(gòu)成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。WSN（Wireless Sensor Networks，簡稱WSN）能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，通過嵌入式系統(tǒng)對信息進行處理，并通過隨機自組織無線通信網(wǎng)絡(luò)以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端，從而真正實現(xiàn)“無處不在的計算”理念。WSN不僅能滿足人們從信息的傳遞及檢索到信息獲取的新需求，而且未來通信的主體將是人-機通信和物-物通信，WSN將在很大程度上滿足這一新的通信需求。智能物流體系中的貨物存儲、運輸和管理是無線傳感技術(shù)的重要應用場所。

二、無線傳感技術(shù)與智能物流的關(guān)系

國內(nèi)外越來越多的行業(yè)已經(jīng)開始積極探索物聯(lián)網(wǎng)在物流領(lǐng)域應用的新模式，實現(xiàn)智能物流，以較大地提高資源利用率和經(jīng)營管理水平。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用：一是產(chǎn)品的智能可追溯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；二是物流過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)供應鏈。

物流領(lǐng)域是WSN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是發(fā)展最快的應用領(lǐng)域。盡管在倉儲物流領(lǐng)域，RFID技術(shù)還沒有被普遍采納，但基于RFID和傳感器節(jié)點在大粒度商品物流管理中已經(jīng)得到了廣泛的應用。寧波中科萬通公司與寧波港合作，實現(xiàn)基于RFID網(wǎng)絡(luò)的集裝箱和集卡車的智能化管理。另外，還使用WSN技術(shù)實現(xiàn)了封閉倉庫中托盤粒度的貨物定位。

三、無線傳感技術(shù)在智能物流應用中的研究內(nèi)容

（1）面向移動節(jié)點的控制模型

隨著WSN組織結(jié)構(gòu)從固定模式向半移動乃至全移動轉(zhuǎn)換，節(jié)點的移動控制模型變得越來越重要。當匯聚節(jié)點沿著網(wǎng)絡(luò)邊緣移動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，估計下一輪能夠最大延長網(wǎng)絡(luò)生命期的匯聚點位置。對事件發(fā)生頻度自適應移動節(jié)點的位置，使感知節(jié)點更多地聚集在使事件經(jīng)常發(fā)生的地方，從而分擔事件匯報任務，延長網(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)計有自己的獨特要求。由于在WSN網(wǎng)絡(luò)中對能量效率的苛刻要求，通常利用MAC層的跨層服務信息來進行轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點、數(shù)據(jù)流向的選擇。在分布式存儲網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，一份數(shù)據(jù)往往有不同的代理對其感興趣，網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)通過有效減少網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)，來提高網(wǎng)絡(luò)容量和效率。

（3）無線傳感網(wǎng)絡(luò)的安全性

由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點與應用范圍，使它不僅要進行數(shù)據(jù)的傳輸，而且要進行數(shù)據(jù)的采集和融合、任務的協(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線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全問題需要考慮的內(nèi)容。

（4）智能物流管理系統(tǒng)的開發(fā)研究

智能物流系統(tǒng)的目標是綜合運用現(xiàn)代物流技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)，特別是無線傳感技術(shù)，更好地解決物流問題，提高物流服務水平和物流效率。

四、無線傳感技術(shù)面臨的困難

（1）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點可以隨處移動；一個節(jié)點可能會因為電池能量耗盡或其他故障，退出網(wǎng)絡(luò)運行；也可能因為工作的需要而被添加到網(wǎng)絡(luò)中，這些都會使網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)隨時發(fā)生變化，因此網(wǎng)絡(luò)應該具有動態(tài)拓撲組織能力。

（2）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通信能力有限，覆蓋范圍有限，節(jié)點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)點進行通信，則需要中間節(jié)點進行路由。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的多跳路由是由普通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點完成的，而不像其他網(wǎng)絡(luò)是由專門的路由設(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)的開放性，很容易受到各種攻擊。但受無線傳感器網(wǎng)絡(luò)資源制，直接應用安全通信、完整性認證、數(shù)據(jù)新鮮性、廣播認證等現(xiàn)有算法存在實現(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)計中可能遭到的各種攻擊形式；另一方面設(shè)計安全強度可控的簡化算法和精巧協(xié)議，滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)實需求。

五、小結(jié)

對面向移動節(jié)點的智能物流采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來感知不同的參數(shù)信息，包括位移、加速度、電磁波、溫度、濕度、噪聲、光強、壓力等，可大大增強物流產(chǎn)業(yè)的實時性和可追溯性，同時對物流過程的動態(tài)監(jiān)管也保證了產(chǎn)品在運輸過程中的安全性。

廣東科技學院課題《無線傳感技術(shù)在智能物流中的應用研究》，立項編號：GKY-2012KYYB-4

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