物聯網技術在糧食物流系統中的應用研究

徐惠平（中央儲備糧管理總公司安徽分公司宣城直屬庫,安徽 宣城 242500）

物聯網技術在糧食物流系統中的應用研究

徐惠平
（中央儲備糧管理總公司安徽分公司宣城直屬庫,安徽 宣城 242500）

物聯網（Internet of Things，縮寫IOT）是基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。本文介紹了物聯網的基本概念，物聯網的體系結構。針對糧食倉儲這一特定領域，設計了基于物聯網的倉儲物流系統。

物聯網；糧食；倉儲；物流

1 引言

市場全球化和Internet/Intranet技術的應用，形成了企業全新的運行環境和運作方式，也形成了全新的企業決策環境[1,2,3]：決策過程中使用的數據和知識資源不再集中于某一地點，而是分散在網絡上的不同地區、部門；決策問題不再僅僅局限于面對具體問題的單一決策，而更多地利用大量歷史數據進行全局分析；決策模型及知識處理方法從一臺機器上的集中式處理，轉變為在網絡環境下的分布、并行處理方式。這種決策環境的變化要求全新的決策支持方式。另一方面，隨著信息化的深入，企業運行數據量的增大，不確定因素的增多，各種決策支持系統中對更加有效的數據分析的工具的需求顯得格外迫切。在一些復雜的決策應用中，問題的復雜程度常常超出人的理解能力，采用基于數據的決策方法如數據倉庫技術、OLAP技術、機器學習理論、神經網絡和遺傳算法等有效地從數據中發現信息和知識的數據挖掘方法，是為企業決策提供有效的信息支持的重要手段之一[4]。

在網絡技術飛速發展的環境下，如何充分利用現代網絡技術、傳感技術構建現代化的信息系統對于企業提高生產實踐效率具有重要的意義。

2 物聯網簡介

物聯網（Internet of Things，縮寫IOT）是基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡[9]。物聯網一般為無線網絡，每個人周圍的設備可達數千個，所以物聯網可能要包含數百兆甚至上千兆個物體。在物聯網上，每個人都可以使用電子標簽將實體上網聯結，在物聯網上任意位置都可以查找出它們的具體信息。通過物聯網可以用中心計算機對人員、設備、機器等進行集中化管控，也可以對家用設備、汽車等進行遙控，以及搜尋實體位置、定位被盜物品等各種應用。

物聯網是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的又一次信息產業浪潮。楊震教授說，世界上的一切物體，小到錢包、戒指，大到住宅、大廈，只要內置一個微芯片，就可以讓這個物體智能化，同時借助于有線無線網絡我們就可以和“它”進行交談。這種交談不僅可以發生在人和物之間，也可以發生在物和物之間，這種特殊的“交談”，就是物聯網。如果再將物聯網連入廣泛使用的互聯網，那么在地球的每一個角落，我們都可以實時獲取世界上一切物體的信息和狀態。這就是智慧地球的最終目標。

簡單來說，物聯網是通過在物體上安裝各類信息采集器，如射頻識別（RFID）、GPS全球定位系統、溫度、濕度、距離、狀態探測器等，將這些安裝了采集器的物體使用網絡連在一起，實現物——物、物——人以及人——人之間的通信，這就是物聯網。

專家預測數年內，物聯網就將大規模普及，可應用的領域非常廣泛，可以說生活中無處不在，如物流、市政管養、交通領域、企業生產、智能家居、醫療健康等，有了物聯網的存在，人們的生活和工作更加輕松便捷。

3 物聯網的體系結構

物聯網包含感知延伸層、網絡層、業務和應用層三層。感知延伸層主要功能是收集與物品有關的數據；網絡層是指各種用于通訊的異構網絡，包括最廣泛的使用的互聯網、廣播電視電網、內部專網、電話通訊網、等各種通訊網絡，網絡層負責將感知延伸層收集來的相關數據進行傳輸和處理；業務和應用層，是與用戶聯系最密切的一層，用戶可以通過計算機、智能手機、PDA、平板電腦等各種終端接收這一層提供的各種應用服務。

3.1 感知層

主要功能是收集與物品有關的數據，相當于人的眼睛、耳朵、鼻子、嘴巴。這是實現物聯網中人與物、物與物相互通信的基礎，感知延伸層是作為基礎數據保障的存在。感知延伸層的根本任務就是在盡量控制成本、縮小體積、降低功耗的同時使用各類關鍵技術對物體的各種屬性信息進行采集，包含傳感器技術、RFID射頻技術、GPS定位以及各種有線無線網絡等。同時提高數據采集的精確度和擴大采集的范圍達到更全面的采集也是感知延伸層的重要任務。

3.2 網絡層

物聯網的神經系統，相當于人體的的血管。主要負責將感知延伸層收集來的相關數據進行傳輸和處理，包括接人網和核心網。網絡層要根據不同的需求，來優化網絡的速度、兼容性等屬性，其目的就是為了實現物聯網中物——物、物——人以及人——人之間的通信，這就要求網絡層一定要提供全域互聯的物聯網絡，保障通信的順暢。物聯網中存在著大量不同的設備和終端，也就決定了接入方式會千差萬別，包括最廣泛的使用的互聯網、廣播電視電網、內部專網、電話通訊網、等各種有線、無線通訊網的范在、異構接入。物聯網不同于互聯網，其最主要的接入方式并非有線的，因為物物通訊的便捷性需要，很多物體是在不斷移動中的，這個時候必須使用無線網絡才能時刻保證與無線網互聯；無線移動通信網具備范圍大、架設簡單、移動性強、低成本等優點使其正慢慢的成為主要的接入方式。網聯網的業務會越來越廣泛，必然會吸收各類異構網絡的接入，這是物聯網發展的一個趨勢，也是網絡層發展的一個必要方向。

3.3 業務和應用層

顧名思義這一層的功能就是給用戶提供業務和應用的。是與用戶聯系最為密切的一層，是與用戶聯系最密切的一層，可以提供諸如數據存儲、數據分析、數據計算、數據提煉等應用和服務。用戶可以通過計算機、智能手機、PDA、平板電腦等各種終端接收這一層提供的各種應用和服務。這是三個層次中涉及最多技術的一層，如數據存儲、數據分析、數據計算、數據提煉等多種技術。隨著網聯網的發展，感知延伸層采集的信息越來越多，網絡層也會有越來越的異構網絡接入，同時使用物聯網的用戶也會越來越多，這些數據都會隨著時間成指數型增長，這就決定了云計算勢必會成為是物聯網技術的核心計算引擎。有 了云計算技術的參與，成指數型增長的大數據才能得以分析、處理和挖掘。云計算為物聯網的數據存儲、高效運行提供了重要保障。

4 物聯網與物流

即使對于物聯網不了解的人也能根據第一印象將物聯網與物流關聯起來，實際上也正是如此，物流和生產領域是物聯網大展身手的兩個重要領域[5]。而物流領域被認為是物聯網中最核心的應用也是最有意義的應用。這是可能是因為在國際貿易中，由于物流帶來的瓶頸而導致國際貿易的效率難以得到較大幅度的提升，而物聯網技術可以降低人力、倉儲、運輸等環節的成本，這將帶來國際物流效率的質的躍升。

物聯網通過在物體上安裝各類信息采集器，如射頻識別（RFID）、GPS全球定位系統、溫度、濕度、距離、狀態探測器等，將這些安裝了采集器的物體使用網絡連在一起，實現了全球范圍內的貨物跟蹤監控。不僅僅是物流企業，生產制造商、國際貿易商等國際貿易的多個參與者都可以通過物流網實時監控貨物、人員的動態信息，從而大大降低了各方在貿易中的風險和提高了貿易效率。

物流與物聯網關系十分密切，物聯網在物流領域得到廣泛使用之后，不僅僅幫助企業提高了物流運行效率，城市的交通狀況也會得到很好的改善。

物流企業使用了物聯網之后到底可以提高多少效率呢，這個是大家都很關注的問題。舉個例子，大家都經常接觸的條形碼，條形碼在物流系統、圖書館、超市等眾多領域有大量的使用案例。一般使用機器手持掃描讀取條形碼大約花費2-3秒，如果因為一些原因機器掃描不上，改用使用人工輸入，至少也要十多秒的時間，這種情況我們在超市購物時應該都會遇到。如果采用物聯網常用的RFID射頻技術來讀取，那么0.1秒就能完成貨物識別。這種物聯網技術大量的用于物流領域之后，將會減少人力成本，并可以有效的提高效率。

通過實際案例我們可以看到物聯網對于物流的顯著影響。一家專門做食品原料的物流公司采用了物聯網技術。公司的每一輛貨運車輛都安裝了全球定位系統。物流公司在運輸原料時，會將包裝內安裝具備溫度測量的RFID芯片，用來裝原料的集裝箱也會安裝RFID芯片。當貨運船到達港口后需要進行海關檢查，海關和港口都是用了RFID技術，因此可以快速的通過海關檢查，同時物流公司和客戶方都能夠隨時掌握貨物位置信息和環境信息。隨后物流公司將一部分貨物送至客戶生產基地，一部分運往倉庫存儲。倉庫的過道、叉車、倉儲貨架等都設有RFID芯片，這樣貨物的流轉信息就會全程記錄下來，同時在需要調用時可以做到準確無誤。如果貨架上的原料數量下降到一定程度，系統會自動提示需要補充原料。使用了物聯網的物流活動，可以從原料出廠、中間運輸、到海關檢查、倉庫存儲等多個環節監控原料的流轉以及狀態信息，整個過程的所有信息可以電腦上可以輕松查看。

物聯網在物流領域發揮著越來越重要的作用，這與網絡化進程的深入、信息技術的發展以及國家相關政策的扶持是分不開的。相信物聯網技術在將來會和物流領域成為不可放開相互依存的關系。這也就是我們所說的智慧物流[6]最終呈現的面貌。智慧物流的發展概況有如下幾個方向：

一是智慧企業的誕生。隨著物流領域中RFID技術與各種不同功能的傳感器的廣泛使用，人與物，物與物之間建立了完善的通信交流網絡。這勢必將帶動未來物流企業智慧生產與智慧供應鏈的逐步融合，從而造就一個立足新技術的具有創造性的智慧企業。

二是開放的智慧物流。物聯網是基于各種異構網絡作為基礎的，應用了物聯網的物流系統，具備著同樣的網絡基礎。互聯網的精神就是開放和共享，那么同樣的智慧物流也包含著這些開放共享的特色。一個共享開放的物流系統，為用戶提供了實時使用各種終端通過互聯網絡獲取物流信息的可能，智慧物流就是如此滲入到人們的日常工作和生活中。

三是智慧物流各項技術百花齊放。當今物聯網最常見的技術有RFID和GPS定位。隨著技術的進一步提高，各項技術得到發展與成熟，可服務于物聯網。如：藍牙技術、紅外感應等多種技術。

無論是在物聯網應用中還是國家的重要產業規劃中，物流行業都占有很重要的一席地位。應用了物聯網技術的物流更能實現信息化的物流管理和流程控制，從而提高了企業信息化的水平，為企業帶來高效率、低成本運營的實際意義。對于整個產業的活躍發展也起到了重要的推動作用。經過物聯網武裝后的物流系統，可以大大降低物資流通成本，并且會極大的提高物流運輸效率。

5 結語

在闡述物聯網技術及其在決策支持系統應用的基礎上，物聯網技術在糧食物流領域的應用，進一步歸納分析了基于物聯網技術的智慧物流應用的發展方向。針對本文的研究基礎，下一步的工作一是結合實際應用需求設計基于物聯網的智慧糧食物流系統，以提高糧食物流產業的工作效率。

[1]任明侖. 智能決策支持系統：研究現狀與挑戰[J]. 系統工程學報, 2002,10(05):430-440.

[2]肖人彬, 羅云峰, 費奇. 決策支持系統發展的新階段[J]. 系統工程理論與實踐,1999(01)：47-49.

[3] M C ER. Decision Support Systems: A Summary, Problems and Future Trends[J]. Decision Support Systems， 1998(04): 355-363.

[4]史忠植. 高級人工智能[M].北京：科學出版社，1998(01)：62-211.

[5]武曉釗.物聯網技術在倉儲物流領域應用分析與展望.中國流通經濟，2011(06)：36-39.

[6]黃志雨，嵇啟春，陳登峰. 物聯網中的智能物流倉儲系統研究.自動化儀表，2011,32(03)：11-15.

徐惠平（1976-），女，安徽涇縣人，主要研究方向：智慧倉儲。

教育部人文社會科學研究基金面上項目（項目編號：12YJA630136），安徽省自然科學基金面上項目（項目編號：1408085MF127），安徽省高校省級優秀青年人才基金重點項目（項目編號：2013SQRL031ZD。