基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧林業(yè)物流系統(tǒng)研究進(jìn)展

邱榮祖，林宇洪，林玉英

(福建農(nóng)林大學(xué) 交通與土木工程學(xué)院，福州 350002)

1995年，比爾·蓋茨在其《未來(lái)之路》一書(shū)中已提及物聯(lián)網(wǎng)概念。2005年11月17日，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》報(bào)告，報(bào)告正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念，并指出射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)、傳感器技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。2009年1月，IBM首席執(zhí)行官彭明盛提出“智慧地球”構(gòu)想，其中物聯(lián)網(wǎng)為“智慧地球”不可或缺的一部分，而奧巴馬在就職演講后已對(duì)“智慧地球”構(gòu)想提出積極回應(yīng)，并提升到國(guó)家級(jí)發(fā)展戰(zhàn)略。2010年我國(guó)政府工作報(bào)告所附的注釋中指出，物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of things，IOT)是指通過(guò)信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)。物流業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)早就落地的行業(yè)之一，物流系統(tǒng)通過(guò)采用紅外、激光、編碼、認(rèn)址、自動(dòng)識(shí)別、傳感、RFID、GPD、移動(dòng)計(jì)算技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等高新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)全過(guò)程管理的信息化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化、柔性化、敏捷化、可視化，全面開(kāi)創(chuàng)智慧物流新時(shí)代[1]。而在林業(yè)物流領(lǐng)域的應(yīng)用卻相對(duì)較少，有待大力研發(fā)推廣應(yīng)用。

2013年8月26日，國(guó)家林業(yè)局印發(fā)《中國(guó)智慧林業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》的通知，旨在推動(dòng)包括物聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的移動(dòng)互聯(lián)智能技術(shù)在林業(yè)行業(yè)的應(yīng)用。基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧林業(yè)物流系統(tǒng)是智慧林業(yè)的重要組成部分，是一個(gè)集傳感技術(shù)、通訊技術(shù)、運(yùn)輸技術(shù)、信息技術(shù)和資源管理為一體的復(fù)雜體系，內(nèi)容涵蓋了種苗培育、資源調(diào)查、采伐限額管理、木材運(yùn)輸、木材倉(cāng)儲(chǔ)、木材配送、木材產(chǎn)品加工與配送等環(huán)節(jié)，形成一個(gè)前后印證的數(shù)據(jù)鏈，從而實(shí)現(xiàn)了木材來(lái)源、流向、流量的全面自動(dòng)識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和決策管理，提高林業(yè)物流效率，降低林業(yè)物流成本，減少林業(yè)物流系統(tǒng)碳排放量，提升木材產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，將給林業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)革命性變革。

1 系統(tǒng)架構(gòu)體系

基于物聯(lián)網(wǎng)的三層架構(gòu)(感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層)設(shè)計(jì)智慧林業(yè)物流系統(tǒng)如圖1所示。在感知層上布置大量傳感器用于感知林業(yè)物流生產(chǎn)事件，海量的感知數(shù)據(jù)通過(guò)有線接入網(wǎng)、WIFI(GPRS/3G/4G)網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送給應(yīng)用層，應(yīng)用層由簡(jiǎn)易的云計(jì)算中心組成，在云計(jì)算中心集成了基于二維碼碼單子系統(tǒng)、車(chē)輛識(shí)別與抓拍子系統(tǒng)、木材運(yùn)輸量識(shí)別子系統(tǒng)、車(chē)輛行為監(jiān)查子系統(tǒng)等多個(gè)應(yīng)用程序。

圖1 智慧林業(yè)物流系統(tǒng)架構(gòu)

2 國(guó)內(nèi)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

近年來(lái)，國(guó)外針對(duì)智慧林業(yè)物流問(wèn)題也開(kāi)展了一系列的研究。喀麥隆為了執(zhí)行歐盟的木材法案計(jì)劃，在歐盟的幫助下，研發(fā)了木材采伐追蹤系統(tǒng)，可對(duì)采伐作業(yè)的行為進(jìn)行監(jiān)控，從供應(yīng)鏈中徹底清除非法木材，為該國(guó)的木材產(chǎn)品能夠順利進(jìn)入歐盟市場(chǎng)創(chuàng)造了有利的條件。巴西Web Forest Planet研究所應(yīng)用RFID芯片標(biāo)記樹(shù)木的樹(shù)種、樹(shù)高等信息，將芯片固定于樹(shù)干，用于監(jiān)控木材采伐合法性。這些案例都成功地實(shí)現(xiàn)了采伐環(huán)節(jié)的監(jiān)控。然而近期國(guó)際市場(chǎng)執(zhí)行的美國(guó)《雷斯法案修訂案》、歐盟《歐盟木材法案》需要供貨方能夠證明木材產(chǎn)品供應(yīng)鏈全程合法性，要求提供產(chǎn)品的原料產(chǎn)地、采伐手續(xù)、加工流程、產(chǎn)品流向的全面信息。

國(guó)外已有現(xiàn)代物流理論與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于物流管理中的成功案例，例如：Erlend應(yīng)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)原理，設(shè)計(jì)木材供應(yīng)鏈仿真系統(tǒng)[2]；Antti把集成技術(shù)應(yīng)用于木材采伐供應(yīng)鏈管理[3]；Zhida Guoba建立了以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為手段的鐵路物流智能識(shí)別系統(tǒng)[4]。以上研究成果對(duì)本系統(tǒng)的研究提供了重要的基礎(chǔ)。

2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)也針對(duì)林業(yè)物流若干關(guān)鍵問(wèn)題開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的研究。邱榮祖等應(yīng)用GIS技術(shù)解決木材楞場(chǎng)位置、運(yùn)輸最佳路徑和流向流量分配問(wèn)題[5]；景林開(kāi)發(fā)了一系列林政管理軟件，含林政管理、采伐限額監(jiān)管和林業(yè)運(yùn)輸審批等模塊，以數(shù)字化技術(shù)，解決了木材運(yùn)輸?shù)墓芾韱?wèn)題[6]；洪端芳建立基于B/S網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的林政管理業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)方法和實(shí)現(xiàn)過(guò)程[7]；陸研提出了建立基于RFID技術(shù)的名木古樹(shù)管理系統(tǒng)的構(gòu)想[8]；王穎發(fā)表論文指出物聯(lián)網(wǎng)可在木材追蹤管理中的應(yīng)用，提出若干主要的可能應(yīng)用領(lǐng)域[9]；吳學(xué)明將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和Web技術(shù)相結(jié)合，提出了一種物聯(lián)網(wǎng)木材運(yùn)輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型[10]；李亭亭提出了一些物聯(lián)網(wǎng)在林產(chǎn)品物流中的應(yīng)用的設(shè)想[11]；林宇洪應(yīng)用IC卡技術(shù)等對(duì)木材運(yùn)輸過(guò)程的有效監(jiān)管進(jìn)行探索，基礎(chǔ)基于RFID的林產(chǎn)品原料追溯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)域功能[12-15]。

目前林業(yè)物流管理的難點(diǎn)在于森林資源分布廣泛，自然條件復(fù)雜多變，傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)難于延伸至深山密林中，需要引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，方可實(shí)現(xiàn)對(duì)林業(yè)物流的嚴(yán)密監(jiān)管。另外林業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)過(guò)于分散和龐大，傳統(tǒng)的單一服務(wù)器技術(shù)無(wú)法處理、需要采用云計(jì)算技術(shù)方可實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)的快速處理。此外，我國(guó)個(gè)別環(huán)節(jié)的追蹤還不能達(dá)到國(guó)際貿(mào)易的嚴(yán)格要求，需要進(jìn)一步完善供應(yīng)鏈全過(guò)程的木材產(chǎn)品物流追蹤體系。保證中國(guó)的木材產(chǎn)品能夠順利地進(jìn)入歐美市場(chǎng)，并保持強(qiáng)勁的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3 近期研究與應(yīng)用進(jìn)展

3.1 二維碼運(yùn)輸執(zhí)法監(jiān)查技術(shù)與應(yīng)用

碼單是木材運(yùn)輸縣內(nèi)通關(guān)的通行證，也是林業(yè)檢查站、森林公安和林業(yè)綜合執(zhí)法大隊(duì)等林業(yè)執(zhí)法部門(mén)進(jìn)行運(yùn)輸執(zhí)法檢查的重要依據(jù)。林業(yè)生產(chǎn)管理模式由蓄積限額采伐控制模式轉(zhuǎn)向面積限額采伐控制模式后，碼單的防偽技術(shù)成為亟待研究解決的課題。把二維碼應(yīng)用于木材運(yùn)輸防偽碼單，利用現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)碼單的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，能夠?qū)δ静倪\(yùn)輸中的違法行為起到一定的抑制作用，提高林業(yè)運(yùn)輸執(zhí)法效率。圖2為二維碼碼單的執(zhí)法檢查流程。

圖2 二維碼碼單工作流程

要達(dá)到二維碼運(yùn)輸執(zhí)法監(jiān)查實(shí)際應(yīng)用，需要開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)三個(gè)核心軟件：開(kāi)發(fā)手機(jī)端二維碼碼單檢尺軟件，檢尺員通過(guò)便攜式藍(lán)牙打印機(jī)打印成不干膠二維碼，粘貼在紙質(zhì)碼單的背面。打印二維碼后，該碼單檢尺數(shù)據(jù)以GPRS的方式即時(shí)發(fā)送至云計(jì)算中心儲(chǔ)存，消除了碼單數(shù)據(jù)傳遞滯后的現(xiàn)象；開(kāi)發(fā)手機(jī)端二維碼碼單校驗(yàn)軟件，運(yùn)輸執(zhí)法檢查人員在遇到木材車(chē)輛時(shí)，將利用手機(jī)攝像頭掃描二維碼碼單，取得碼單正文和碼單密鑰，對(duì)碼單正文按相同的加密算法獲得新密鑰，對(duì)比原密鑰和新密鑰是否一致，可判定二維碼碼單是否偽造；開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)端二維碼識(shí)別軟件，運(yùn)輸證辦證點(diǎn)掃描二維碼碼單，即可識(shí)別碼單全部?jī)?nèi)容，并轉(zhuǎn)換生成木材運(yùn)輸證，該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了駕駛員到達(dá)辦證點(diǎn)后，自助掃描二維碼，即時(shí)獲得運(yùn)輸證，降低辦證員人工錄入的工作量，減少了物流中的運(yùn)輸延時(shí)，提高了林業(yè)生產(chǎn)效率。

3.2 基于RFID車(chē)輛識(shí)別與抓拍技術(shù)與應(yīng)用

基于RFID車(chē)輛識(shí)別與抓拍子系統(tǒng)工作原理圖3所示。參加林業(yè)運(yùn)輸?shù)能?chē)輛必須向當(dāng)?shù)亓謽I(yè)局申請(qǐng)運(yùn)輸資質(zhì)，由林業(yè)局在車(chē)輛前擋風(fēng)玻璃處免費(fèi)貼一張RFID標(biāo)簽，卡號(hào)和車(chē)號(hào)一一對(duì)應(yīng)[14]。同時(shí)在林區(qū)路網(wǎng)中建設(shè)一批RFID拍照點(diǎn)，布成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。工作過(guò)程如下。

(1)檢尺圖像 車(chē)輛發(fā)車(chē)時(shí)，檢尺員操作個(gè)人手機(jī)進(jìn)入彩信編輯功能，拍照車(chē)輛運(yùn)輸前的檢尺圖像作為彩信附件，彩信標(biāo)題為“車(chē)號(hào)”，將彩信發(fā)送給林業(yè)局的彩信平臺(tái)[9-10]，林業(yè)局可知該車(chē)原始裝車(chē)圖像(檢尺圖像)。

(2)抓拍圖像 當(dāng)運(yùn)輸車(chē)輛靠近監(jiān)控點(diǎn)時(shí)，RFID讀寫(xiě)器捕獲車(chē)載標(biāo)簽，啟動(dòng)攝像頭抓拍車(chē)輛前視、后視圖像，將抓拍圖像、標(biāo)簽卡號(hào)、監(jiān)控點(diǎn)編號(hào)通過(guò)GPRS技術(shù)無(wú)線上傳至云計(jì)算中心。

圖3 基于RFID木材車(chē)輛識(shí)別與抓拍工作原理圖

(3)圖像接收與識(shí)別 云計(jì)算中心安裝彩信平臺(tái)，接收檢尺員以彩信發(fā)送的檢尺圖像。同時(shí)云計(jì)算中心申請(qǐng)固定IP，在路由器中將固定IP的93端口映射到服務(wù)器。在服務(wù)器上用Socket控件編寫(xiě)93端口的監(jiān)聽(tīng)程序，用于接收各監(jiān)控點(diǎn)以GPRS發(fā)送的抓拍圖像。云計(jì)算中心對(duì)比抓拍圖像和檢尺圖像，兩相片的運(yùn)輸量存在差異則判定為運(yùn)輸途中搭載了非法木材。

RFID標(biāo)簽號(hào)的識(shí)別準(zhǔn)確率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于車(chē)牌號(hào)碼機(jī)器視覺(jué)識(shí)別準(zhǔn)確率，通常采用RFID標(biāo)簽號(hào)反查車(chē)牌號(hào)，再?gòu)能?chē)牌號(hào)查詢(xún)二維碼碼單的流程。在此項(xiàng)設(shè)計(jì)中，抓拍車(chē)輛運(yùn)輸圖像的動(dòng)作由RFID標(biāo)簽觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守的監(jiān)控點(diǎn)自動(dòng)化工作，能夠減少執(zhí)法人員的巡邏工作量，起到節(jié)能減排的效能。執(zhí)法人員在巡邏中，遇上運(yùn)輸木材的車(chē)輛卻未持有合法RFID標(biāo)簽，說(shuō)明該車(chē)輛未申請(qǐng)木材運(yùn)輸?shù)馁Y質(zhì)，其運(yùn)輸行為不合法，簡(jiǎn)化了判斷環(huán)節(jié)。

3.3 基于機(jī)器視覺(jué)木材運(yùn)輸量識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用

應(yīng)用“機(jī)器視覺(jué)”技術(shù)開(kāi)發(fā)“木材運(yùn)輸量識(shí)別子系統(tǒng)”，安裝在云計(jì)算中心。云計(jì)算中心接收RFID傳感器抓拍的車(chē)輛相片，采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)識(shí)別木材運(yùn)輸量。并通過(guò)RFID標(biāo)簽號(hào)或車(chē)牌號(hào)查詢(xún)當(dāng)前車(chē)輛的二維碼碼單，判定在運(yùn)輸途中，木材運(yùn)輸量是否發(fā)生了改變。

(1)圓識(shí)別與計(jì)數(shù) 采集大量木材相片，獲得木材顏色樣本的分布范圍，對(duì)原始圖像中非木材顏色的像素進(jìn)行消色，可過(guò)濾干擾背景。分割殘余圖像，即獲得木材區(qū)域。對(duì)木材區(qū)域圖反色后，采用不同直徑的樣本圓對(duì)圖像進(jìn)行一次開(kāi)操作后，再進(jìn)行一次閉操作，獲得連通區(qū)域圖，計(jì)算各連通區(qū)域的圓度，實(shí)踐發(fā)現(xiàn)木材形成的連通區(qū)域的圓度大于0.9。采用開(kāi)、閉操作后得到的連通區(qū)域必然和樣本圓大小相近，因此樣本圓從大至小嘗試多次，可以從大到小分批得到不同徑級(jí)的圓狀連通區(qū)域。每一批識(shí)別出來(lái)的木材，即從原圖中摳掉，避免干擾后續(xù)識(shí)別過(guò)程。循環(huán)多次，把每一次識(shí)別的木材圓心和直徑存儲(chǔ)于數(shù)組中，直至實(shí)現(xiàn)了全部木材的識(shí)別。

(2)車(chē)牌識(shí)別 木材運(yùn)輸車(chē)輛只有藍(lán)牌和黃牌兩種，建立兩種車(chē)牌顏色的樣本集。對(duì)帶有車(chē)牌的相片(采用車(chē)牌顏色的樣本集過(guò)濾背景，保留車(chē)牌區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)牌區(qū)域的切割。對(duì)車(chē)牌區(qū)域灰度化后二值化，做出車(chē)牌區(qū)域的垂直投影圖，旋轉(zhuǎn)圖像，直至垂直投影圖中山峰寬度最小值時(shí)，車(chē)牌傾斜校正成功，利用山峰位置來(lái)切割字符。并采用每個(gè)字符圖像矩陣與標(biāo)準(zhǔn)字符圖像矩陣比較的方法，實(shí)現(xiàn)車(chē)牌字符的識(shí)別。

(3)木材運(yùn)輸量識(shí)別 重要路段通常采用24 h不間段錄相的方式，在這些路段布置RFID傳感器，并對(duì)視頻逐幀掃描識(shí)別，發(fā)現(xiàn)運(yùn)輸木材的車(chē)輛卻無(wú)匹配的RFID標(biāo)簽信號(hào)，則可判定這些車(chē)輛未獲得木材運(yùn)輸資質(zhì)，將識(shí)別獲得的車(chē)牌號(hào)及運(yùn)輸圖像發(fā)送給路面執(zhí)法車(chē)輛，要求執(zhí)法人員追蹤檢查。目前木材運(yùn)輸量的根數(shù)識(shí)別的誤差率為6%，采用高檔的監(jiān)控?cái)z像頭，可以進(jìn)一步提高根數(shù)識(shí)別率。

3.4 基于GPS車(chē)輛行為監(jiān)查技術(shù)與應(yīng)用

一些加工企業(yè)通過(guò)購(gòu)買(mǎi)合法碼單來(lái)騙取生產(chǎn)指標(biāo)，就近盜砍林木，加工成產(chǎn)品合法銷(xiāo)售。這種違法行為也叫“飛單假運(yùn)”，因?yàn)椤帮w單假運(yùn)”沒(méi)有產(chǎn)生運(yùn)輸行為，傳統(tǒng)的路檢手段均不奏效。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，車(chē)輛運(yùn)輸木材時(shí)，存在以下違法行為：“飛單假運(yùn)、改變終點(diǎn)、超時(shí)運(yùn)輸、多次套單、繞過(guò)檢查、無(wú)證運(yùn)輸”。因此云計(jì)算中心需要實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛行為的感知，判斷車(chē)輛是否守法完成物流任務(wù)。

采用ATmega128L型號(hào)的MCU模塊、GTM900B型號(hào)的GPRS模塊、SR-88型號(hào)的GPS模塊開(kāi)發(fā)運(yùn)輸監(jiān)管器。擬從事林產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)能?chē)輛應(yīng)申請(qǐng)運(yùn)輸資質(zhì)，加裝運(yùn)輸監(jiān)管器。運(yùn)輸時(shí)，定位信息每隔30 s傳至云計(jì)算中心，形成運(yùn)輸軌跡。檢尺員通過(guò)SMS技術(shù)，在運(yùn)輸車(chē)輛出發(fā)前，已將碼單信息遠(yuǎn)程傳送到云計(jì)算中心，因此云計(jì)算中心可以提前獲知指定的運(yùn)輸起止時(shí)間，并獲知指定軌跡中三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：起點(diǎn)、必經(jīng)檢查站、終點(diǎn)。云計(jì)算中心對(duì)比碼單信息和運(yùn)輸車(chē)輛的真實(shí)運(yùn)輸時(shí)間、軌跡，可判斷運(yùn)輸行為是否合法。云計(jì)算中心發(fā)現(xiàn)疑似違法行為后，通過(guò)SMS發(fā)送調(diào)度指令，通知距離最近的執(zhí)法車(chē)輛追蹤檢查，并考核執(zhí)法人員的工作績(jī)效。執(zhí)法車(chē)輛按調(diào)度指令搜尋運(yùn)輸車(chē)輛，同時(shí)通過(guò)Mobile Web技術(shù)下載碼單，實(shí)現(xiàn)不停車(chē)檢查。

3.5 基于WebGIS的木材物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)與應(yīng)用

木材物流網(wǎng)絡(luò)是由多個(gè)木材物流節(jié)點(diǎn)和聯(lián)系節(jié)點(diǎn)的連接線路共同構(gòu)成的網(wǎng)狀配置系統(tǒng)。合理的木材物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)與高效的優(yōu)化方案查詢(xún)系統(tǒng)，有助于節(jié)省物流費(fèi)用，促進(jìn)木材物流流量的合理分配。建立了木材物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，將WebGIS技術(shù)與數(shù)學(xué)模型相結(jié)合，進(jìn)行木材物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化系統(tǒng)的初步分析與設(shè)計(jì)。以永林集團(tuán)的木材物流活動(dòng)為研究對(duì)象進(jìn)行系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)木材物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型通過(guò)智能算法進(jìn)行求解，采用ArcGIS Server和Google Maps API分別構(gòu)建基于WebGIS的木材物流信息可視化查詢(xún)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)木材物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化信息的分布式實(shí)時(shí)共享，提高物流運(yùn)作效率。

系統(tǒng)主要功能：①木材物流中心選址決策的智能化。當(dāng)用戶進(jìn)行多物流中心備選地址決策時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用相應(yīng)的功能模塊，通過(guò)模塊內(nèi)嵌的模型和算法，選出最優(yōu)的物流中心選址方案，并在GIS上進(jìn)行可視化直觀表達(dá)；②路徑與運(yùn)輸方案決策的智能化。當(dāng)用戶輸入給定的單個(gè)供材點(diǎn)和需材點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用相應(yīng)的功能模塊，系統(tǒng)能通過(guò)路勁分析獲取物流節(jié)點(diǎn)間的最佳路線；若是輸入多個(gè)供材點(diǎn)和多個(gè)需材點(diǎn)，則結(jié)果為最佳的物流運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，即木材運(yùn)輸方案；③木材物流信息查詢(xún)結(jié)果的可視化。用戶期望通過(guò)系統(tǒng)查詢(xún)木材物流整個(gè)過(guò)程的供、需、運(yùn)、存信息，實(shí)現(xiàn)信息在各企業(yè)各部門(mén)之間的快速傳輸和共享。供應(yīng)信息包括木材生產(chǎn)企業(yè)近期可供應(yīng)的木材原料規(guī)格、樹(shù)種和材積；需求信息即木材加工企業(yè)發(fā)布近期原料需求的信息；運(yùn)輸信息即第三方物流企業(yè)在網(wǎng)站上發(fā)布可提供的運(yùn)力信息，并通過(guò)網(wǎng)站尋求返程物流，以提高全行程的載重量利用率；庫(kù)存信息包括木材物流中心或者第三方物流公司的物流人員向外界公布庫(kù)存的材種與材積信息，以及目前可供使用的存儲(chǔ)空間余量。用戶通過(guò)系統(tǒng)的物流信息查詢(xún)平臺(tái)可以共享信息，確保物流、信息流與商流的暢通、提高物流效率，降低物流系統(tǒng)的總成本。

4 智慧林業(yè)物流系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

4.1 林產(chǎn)品的智能可追溯系統(tǒng)

林產(chǎn)品追溯系統(tǒng)可以為消費(fèi)者提供更加全面和清晰了解所購(gòu)買(mǎi)林產(chǎn)品的來(lái)源和加工信息，林產(chǎn)品追溯系統(tǒng)的構(gòu)建對(duì)生產(chǎn)企業(yè)而言是一種企業(yè)形象的體現(xiàn)，建立林產(chǎn)品追溯系統(tǒng)對(duì)消費(fèi)者還能產(chǎn)生反饋效用，更多的消費(fèi)者了解企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)作，提高客戶滿意度以及購(gòu)買(mǎi)信心，提升企業(yè)品牌效應(yīng)和國(guó)際地位。林產(chǎn)品追溯系統(tǒng)的構(gòu)建對(duì)整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康有序的發(fā)展起到推動(dòng)作用，追溯系統(tǒng)能夠有效保證林產(chǎn)品原材料來(lái)源以及生產(chǎn)的合法性和可持續(xù)性，同時(shí)為抑制和打擊盜伐亂砍行為提供技術(shù)支持，促使社會(huì)上逐漸形成崇尚購(gòu)買(mǎi)合法綠色林產(chǎn)品的良好社會(huì)氛圍，最終成為建設(shè)生態(tài)文明社會(huì)的強(qiáng)有力推手。

林產(chǎn)品的智能可追溯系統(tǒng)研發(fā)有3個(gè)主要技術(shù)需要解決：

(1)二維碼防偽算法的研究。為保證二維碼在林產(chǎn)品的流通過(guò)程中的唯一性，必須采用具有防偽功能的二維碼進(jìn)行標(biāo)識(shí)，目前二維碼防偽技術(shù)還沒(méi)有獲得有效解決。

(2)基于智能手機(jī)端的軟件開(kāi)發(fā)。目前已經(jīng)存在二維碼的識(shí)別軟件，但是不具有防偽的識(shí)別功能，無(wú)法保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。雖然Android平臺(tái)是一個(gè)相對(duì)開(kāi)源的研發(fā)平臺(tái)，但是仍需要相對(duì)專(zhuān)業(yè)的編程知識(shí)進(jìn)行相關(guān)軟件的開(kāi)發(fā)。

(3)信息的完整性、權(quán)威性和準(zhǔn)確性。在林地森林資源到林產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的整個(gè)物流系統(tǒng)，中間環(huán)節(jié)繁多、原材料來(lái)源復(fù)雜，如何確保追溯系統(tǒng)中信息的完整性、權(quán)威性和準(zhǔn)確性也是需要克服的技術(shù)難題。

4.2 物流過(guò)程的可視化智能管理系統(tǒng)

應(yīng)用3S技術(shù)、RFID技術(shù)、GPRS和職能傳感技術(shù)等多種技術(shù)，在物流過(guò)程中實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛定位與跟蹤、運(yùn)輸物品追溯、在線調(diào)度與配送的全稱(chēng)可視化與智能管理。在傳統(tǒng)上，采用RFID技術(shù)，雖然可以實(shí)現(xiàn)在運(yùn)物流和運(yùn)輸物資的箱內(nèi)可視化，但投資大、實(shí)時(shí)性較低、可視范圍小、視覺(jué)效果差；如果采用GPS技術(shù)，雖然投資小、實(shí)時(shí)性高、可視范圍大、視覺(jué)效果較好，但只能實(shí)現(xiàn)在運(yùn)物流(運(yùn)輸工具)的可視化；因此，RFID技術(shù)、GPS和GIS技術(shù)集成應(yīng)用是今后的重點(diǎn)方向，建立相應(yīng)的在運(yùn)物流網(wǎng)絡(luò)可視化監(jiān)控中心，以便實(shí)現(xiàn)在運(yùn)物流和在運(yùn)物資箱內(nèi)可視化。這里關(guān)鍵要解決好可視化的實(shí)時(shí)性和直觀效果，同時(shí)還需要開(kāi)發(fā)智能管理系統(tǒng)，以便為物流過(guò)程提供參照路徑和預(yù)警機(jī)制。

4.3 智能化的企業(yè)物流配送中心

基于智能傳感、RFID、聲、光、機(jī)、電、移動(dòng)終端等各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，建立全自動(dòng)化的物流配送中心。借助配送中心智能控制、自動(dòng)化操作的網(wǎng)絡(luò)，可提高商流、物流、信息流、資金流的全面協(xié)同水平。目前國(guó)外先進(jìn)的智能化物流配送中心，基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人隊(duì)碼垛，分揀線上開(kāi)展自動(dòng)分揀，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制堆垛機(jī)完成出入庫(kù)，整個(gè)物流配送中心物流作業(yè)實(shí)現(xiàn)了智能化和自動(dòng)化，但目前在林業(yè)物流中尚未見(jiàn)研究報(bào)道。合理配載、車(chē)型選擇、路勁優(yōu)化與庫(kù)存最有控制等問(wèn)題需要進(jìn)一步研究，以便提供智能化的軟件支持。

4.4 多種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成應(yīng)用于智慧林業(yè)物流系統(tǒng)

物流的自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和可視化是現(xiàn)代物流發(fā)展的必然趨勢(shì)。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流系統(tǒng)中的應(yīng)用還是局部的、零散的。隨著RFID技術(shù)與傳感器網(wǎng)絡(luò)的普及，物與物的互聯(lián)互通，將給企業(yè)的物流系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、采購(gòu)系統(tǒng)與銷(xiāo)售系統(tǒng)的智能融合打下基礎(chǔ)，而網(wǎng)絡(luò)的融合必將產(chǎn)生智慧生產(chǎn)與智慧供應(yīng)鏈的融合，企業(yè)物流完全智慧地融入企業(yè)經(jīng)營(yíng)之中，打破工序、流程界限，打造智慧企業(yè)和相應(yīng)的智能物流系統(tǒng)。同樣地，營(yíng)林、森林保護(hù)、木材生產(chǎn)以及其他森林產(chǎn)品物流等構(gòu)成整個(gè)林業(yè)物流的有機(jī)組成部分，它們既相對(duì)獨(dú)立又相互聯(lián)系，在加強(qiáng)各子系統(tǒng)智慧化進(jìn)程的同時(shí)，更重要的是要實(shí)現(xiàn)整體林業(yè)物流的智慧化建設(shè)，進(jìn)而推進(jìn)智慧林業(yè)發(fā)展。

目前在物流業(yè)應(yīng)用較多的感知手段主要是RFID和GPS技術(shù)，今后隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，智能傳感技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、RFID技術(shù)、M2M技術(shù)和3G等多種技術(shù)也將逐步集成應(yīng)用于現(xiàn)代物流領(lǐng)域，用于現(xiàn)代物流作業(yè)中的各種感知與操作。由于特殊的自然地理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征，林區(qū)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和硬件建設(shè)相對(duì)滯后，給智慧林業(yè)物流系統(tǒng)發(fā)展帶來(lái)極大的制約作用，需要各級(jí)政府的政策和資金的大力扶持。

【參 考 文 獻(xiàn)】

[1]王慧君.物聯(lián)網(wǎng)概念及其關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展[J].電光系統(tǒng)，2013(1)：1-9.

[2]Haartveit E Y.Simulating effects of supply chain configuration on industrial dynamics in the forest sector[J].Journal of Forest Engineering，2003，14(2)：199-205.

[3]Asikainen A.Integration of work tasks and supply chains in wood harvesting-Cost savings or complex solutions[J].Journal of Forest Engineering，2004，15(2)：201-2006.

[4]Guo Z，Zhang Z，Li W.Establishment of intelligent identification management platform in railway logistics system by means of the internet of things[J].Procedia Engineering，2011,29：726 - 730.

[5]邱榮祖.基于GIS的木材運(yùn)輸計(jì)劃決策支持系統(tǒng)[J].林業(yè)科學(xué)，2002，38(1)：116-121.

[6]景 林，鐘一文，蔡為茂，等.森林采伐運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型[J].福建林學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，24(1)：8-11.

[7]洪端芳，劉玉英.福建省木材流通領(lǐng)域監(jiān)督管理的探討[J].林業(yè)勘察設(shè)計(jì)，2007(1)：11-15.

[8]陸 研，張紹文.基于RFID技術(shù)的名木古樹(shù)管理系統(tǒng)初探[J].山東林業(yè)科技，2008(2)：91-94.

[9]王 穎，周鐵軍，李 陽(yáng).物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在林業(yè)信息化中的應(yīng)用前景[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，49(10)：2601-2604.

[10]吳學(xué)明，張懷清，林 輝.基于物聯(lián)網(wǎng)的縣級(jí)木材運(yùn)輸管理系統(tǒng)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40(7)：4108-4110.

[11]李亭亭，王立海.物聯(lián)網(wǎng)在林產(chǎn)品物流中的應(yīng)用[J].森林工程，2011，27(3)：85-88.

[12]林宇洪，林 森，景 銳，等.木材運(yùn)輸IC卡讀寫(xiě)器的開(kāi)發(fā)[J].福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，39(4)：435-438.

[13]林宇洪，張春霞，邱榮祖.基于C#.net林業(yè)運(yùn)輸無(wú)線監(jiān)察系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)[J].交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)，2010，8(3)：99-104.

[14]林宇洪，沈嶸楓，邱榮祖.南方林區(qū)林產(chǎn)品運(yùn)輸監(jiān)管系統(tǒng)的研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，33(5)：130-135.

[15]林宇洪，林 森，邱榮祖.基于RFID的林產(chǎn)品原料追溯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].森林工程，2011，27(4)：34-37.