車聯網技術在智能物流中的應用

車聯網技術在智能物流中的應用

智能物流在物流業掀起了一場革命的浪潮，物流智能程度的提高使得采用車聯網技術實現物流運輸的智能化成為可能。本文就國內物流行業的發展現狀及存在的問題進行了分析，并對車聯網技術在智能物流中的應用進行了可行性研究，最后提出了基于車聯網技術的物流車輛監控管理系統的總體架構。該設計為車聯網技術在智能物流中的具體應用設計有著建設性的幫助和指導意義。

隨著國內物流市場的完全開放，大型國際物流巨頭如UPS、 Fedex、DHL 等紛紛打入中國市場，市場競爭迅速進入白熱化階段。在物流業領域，服務質量水平的高低始終是保證物流企業競爭力的關鍵所在。而提高物流服務質量水平必須從物流運輸環節著手，這是因為物流運輸貫穿于物流各個環節。最近車聯網技術的迅猛發展及其產品的逐漸普及，為提高物流企業的服務質量提供了新思路，未來也必將成為物流企業制勝的法寶和開拓市場空間的利器。

物流行業的發展與機遇

近年來，物流行業迅速發展、廣泛興起。作為一種融合運輸、倉儲、貨代、信息等產業的復合型服務業，物流產業已經成為支撐國民經濟發展的基礎性、戰略性支柱產業，并且是國家國民生活水平的評價指標。物流行業的形成和發展，是現代產業不斷發展、分工細化的必然產物。作為必需的、不可替代的中間環節，物流將生產與銷售環節銜接起來形成完整的商品流通過程。它能夠快速高效的把生產企業的商品和服務運送到顧客們的手中，使顧客方便的獲得豐富的商品和服務。在經濟全球化、生產國際化的今天，伴隨著信息技術的發展尤其是互聯網的繁榮，傳統產業都受到了極大的沖擊。物流行業并沒有固步自封而是主動引入吸收最新的科學發展成果，不斷指引著全球物流業的革新和發展趨勢。

現代物流行業的服務與傳統物流相比，不再局限于純粹的貨物運輸，更重要的是需要站在商家的角度去做好倉儲庫存物流配送的環節，使商家整體流程形成良性發展。它的最終目的是在物流過程中以最小的物流成本來滿足顧客的需求。我國政府和企業已經認識到現代物流給國民生產和生活帶來的巨大影響和作用。政府部門從產業發展的宏觀角度將發展現代物流作為支持國民經濟可持續發展、提高社會經濟效益、合理配置社會資源、降低生產生活成本、抑制通貨膨脹的重要策略，企業則把物流作為降低生產成本，提高自身競爭力的重要手段。

隨著中國經濟的高速增長蓬勃發展更是催生了物流產業的井噴式的發展，帶動了眾多的企業向快遞業務的拓展。目前，中國物流業的規模已位居全球第一，尤其以電商結合的快遞來看，不管是快遞的包裹數、成本和性價比都已占據全球第一位。據相關數據統計，2015年中國社會物流總額達220萬億元，僅在2015年雙十一當天，淘寶和天貓成交額達到912億元，由此產生4.67億個包裹。對于物流企業來說，數量如此眾多的包裹，如何快速、準確、安全的運送到顧客的手中，無疑使得物流過程變得無比復雜，隨之而來的是貨物的聯合調度以及物流資源的優化配置和管理的難度和復雜度大幅度提高。在如此巨大的物流規模下，國內物流企業的信息化管理水平落后的問題凸顯出來，因此而帶來的諸如物流成本居高不下、物流資源配置不合理、物流運輸組織效率低下、服務質量不高等諸多問題也逐一暴露；此外，物流運輸車輛交通事故頻發，貨物丟失、損壞等問題也屢見不鮮。

為了解決上述物流過程中存在的問題，物流企業一方面通過提高信息化管理水平，對物流資源進行更合理的優化配置，提高服務質量；另一方面，積極引進融合其他相關行業特別是物聯網先進的技術，提高企業本身的核心競爭力。現如今國內物流業已經從傳統的完全人工模式，經歷了半自動化模式，正在向著智能化模式的方向發展，也就是所謂的“智能物流”。 最具代表性的項目是菜鳥網絡，由阿里巴巴啟動的物流項目“中國智能骨干網”。智能物流是結合信息處理和互聯網技術，將條形碼、RFID（Radio Frequency Identification Technology）射頻識別技術、無線傳感器技術、衛星定位系統等先進的物聯網技術應用于物流業的基本活動環節，以提高貨物運輸過程的自動化程度，降低物流成本，減少資源消耗和浪費，從而達到提高物流行業服務質量水平的目的。智能物流正是物流行業發展的必然趨勢，而物聯網為實現智能化、信息化、自動化的智能物流提供了理論基礎和實踐平臺，使得物流行業將傳統物流與智能化系統運作管理更好的結合在一起。

車聯網概述

被譽為是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的世界信息產業第三次浪潮的物聯網（Internet of Things）技術，指的是基于互聯網，使用各種信息傳感設備把所有物品與互聯網連接起來，形成一個巨大的網絡以實現物品的智能化識別和管理，其目的是通過互聯網可以監控所有聯網的物品。作為物聯網與智能汽車技術相互融合形成的新型技術，車聯網是指運用安裝在車輛上的傳感器感知收集車輛、道路及周邊環境信息，并且通過無線通信實現車與車、車與路、車與人、車與互聯網信息交換與共享的信息交互網絡。通過互聯網信息平臺對車輛上傳的信息進行綜合處理，根據不同的功能需求實現對車輛進行監控以及提供各種智能交通綜合服務。換句話說，車聯網可以看作是物聯網把“物”的概念具體到了車、路、人。圖1展示了一個典型的車聯網絡的基本構成。通過GPS、RFID以及各種狀態傳感器等設備，車輛可以完成自身狀態信息和周邊道路狀況信息的采集。這些信息可以在車輛之間相互傳遞，車輛通過對周邊車輛相關信息的處理，有效的預防交通事故的發生；同時，所有的車輛可以將自身的各種信息通過無線通信發送到網上信息服務平臺，信息服務平臺會統計道路擁堵狀況和車輛通行數量，提醒駕駛員合理安排行車路線并適時修改信號燈周期，以緩解交通擁堵現狀，減少尾氣排放。據預測，車聯網的應用可要減少約60%的交通擁堵，提高現有路網通行能力2～3倍。另外，車聯網還可以通過因特網為駕乘人員提供各種娛樂信息，提高駕駛舒適度。

隨著國內經濟發展和家庭收入的大幅度提高，越來越多的家庭選擇購買汽車作為交通工具，但是汽車保有量的增加也帶來了交通事故數量的增長，有效的遏制交通事故的發生已成為迫在眉睫的問題。國家和政府對交通擁堵的治理和交通安全問題十分關注，在2010 年將車聯網列為國家重大專項科技項目。次年北京市汽車限購政策的實施，不僅引發全社會的熱議，而且能夠有效解決問題的車聯網概念也在兩會上又一次被提及。國家發展車聯網的政策也隨著相關產業和技術的發展與推廣而逐步完善，根據《國家“十二五”科學和技術發展規劃》，將車聯網應用作為物聯網領域的核心應用，第一期資金投入就達百億元級別，發展車聯網技術已經成為必然的趨勢。通過車聯網技術的引入，物流企業希望建設涵蓋車、路、人、物的互聯網絡，有效降低物理成本，提高運輸車輛的行車安全及優化行車路線，解決物流業存在已久的諸多難題，以實現物流企業夢寐以求的“高服務質量、嚴格的準時率、極小的貨損率、較低的物流成本”的目標。

圖1　車聯網結構示意圖

車聯網與智能物流

智能物流的最終目的是更加快速安全準確的運送物品到達目的地。所謂智能，實際上是指一個動態的控制反應過程，它會是根據實時采集的信息及時做出判斷和控制。物品運輸是智能物流中的關鍵環節，既要保證物流車輛安全準時的抵達，又要保證途中運輸物品的安全完整。在物流運輸中引入先進的車聯網技術可以實現智能物流的目的。

車聯網的基礎主要包括車內傳感器網絡（車內網）、車際傳感器網絡（車際網）和車載無線通信網絡。車內網是指安裝在車身以及運輸物品上的傳感器所形成的無線網絡。車際網即車與車、車與路所形成的無線傳感網絡。車載無線通信網絡是車輛安裝的3G/4G通信設備，負責把車輛關鍵信息發送到公司服務器。

在運輸過程中，物流車輛內安裝各種傳感器以及GPS定位終端等感知設備，采集運輸途中的物流車輛狀態信息和道路狀態信息，并通過車際網與周邊其它車輛交換信息，綜合現階段路況信息主動的預測潛在交通事故的發生，及時提醒駕駛員對可能出現的碰撞事故或者前方已經發生的交通事故做出正確反應，以實現行車安全。車輛還可以通過車際網與路邊通信單元得到前方道路擁堵信息，駕駛員根據信息選擇變更行駛路線的方式以避開前方擁堵道路，實現高效低耗的運輸。

物品在運輸過程中安裝傳感器形成車內網，傳感器收集物品自身狀態信息并通過車內網發送給安裝在駕駛室的狀態分析設備。越來越多的貴重物品如首飾、易碎品等和特殊物品如冷鮮食品、藥品和化學危險品等通過物流向全國各地發送。這些物品往往需要特殊的環境條件進行存放，在物流運輸過程中，經常會出現因為環境條件的變化產生的物品損壞、被竊、丟失、冷鮮食品變質甚至是化學危險品泄露等重大事故，給客戶和物流企業帶來重大損失。通過為物品安裝狀態傳感器監控物品狀態，安裝環境傳感器對物品所處環境條件進行監控，當物品在運輸過程中狀態發生改變或者周邊環境條件發生變化時，安裝在駕駛室的狀態分析設備會根據該物品上的傳感器上傳的數據做出分析，提醒駕駛員及時進行處置以避免嚴重后果的發生。采集的物品狀態信息還會通過無線互聯網發送到物流控制中心，顧客可以通過互聯網查看貨物在物流運輸過程中的即時信息。

圖2　物流車輛監控管理系統總體結構圖

物流車輛監控管理系統總體架構設計

車聯網技術在物流領域的應用對智能物流發展有著重要影響，因此基于先進的車聯網技術，我們設計出了一套適用于物流領域的物流車輛監控管理系統，系統整體的架構如圖2所示。

該系統由車載終端、無線通信網絡、以及后臺控制中心組成。車載終端集成了用以感知車輛速度和經緯度的 GPS模塊、用于車際間通信的DSRC模塊、用于無線通信的3G/4G模塊、用于采集車輛和運輸物品信息的各種無線傳感器以及物品狀態分析設備；無線通信網絡，擔負著車載終端和后臺控制中心數據傳輸的功能；后臺控制中心用來實現物流資源統一調度管理、監控信息處理、客戶互動、系統維護等功能。

本物流車輛監控管理系統的工作流程如下：

安裝在物流車輛以及運送物品上的各種傳感器，負責采集車輛的位置、速度、方向、加速度、物品狀態及其周邊環境等信息。

車際網的DSRC模塊會與附近的其它車輛以及路邊設施交換行車安全相關的車輛信息，車載計算機經計算后對前方潛在的碰撞威脅、交通路況進行預判，提醒駕駛員規避碰撞的發生或者改變行駛路線。

物品的狀態信息也會通過車內的無線傳感器網絡發送給物品狀態分析設備，經過分析處理后提醒駕駛員對運輸物品的異常狀態做出處置。

這些采集到的信息還會通過無線通信網絡傳遞給后臺控制中心，后臺控制中心對采集到的信息進行綜合處理，一可以對駕駛員、車輛、物品等信息進行管理與維護，合理分配資源，優化資源調度；二可以實時監控物流車輛狀態和行駛軌跡，提供路況信息給物流車輛以便進行合理的路線規劃；三可以實時監控運輸物品的狀態，方便客戶查詢所屬貨物情況等其他功能。

結語

智能物流是現代物流發展的必然趨勢， 在物流運輸行業引入新技術、新觀點是非常有必要的。作為物聯網與汽車技術成功融合的車聯網技術，非常適合應用到物流領域，并且已經為物流運輸行業帶來了不菲的經濟效益和社會價值。本文所提出的基于車聯網技術的物流車輛監控管理系統的總體設計將車聯網技術更深層次地應用到物流運輸行業中，為智能物流的發展提供了新的思路。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.15.008