基于區塊鏈的智能物流系統設計研究

文/楊南芬

物流系統在運行過程中存在幾個重要問題，即物流信息錄入問題、物流配送不對等問題、貨物溯源層斷點問題。相關研究人員針對上述智能物流系統存在的問題設計了幾種常規的智能物流系統[1]，第一種是動力學智能物流系統；第二種是衛星物聯網RFID智能物流系統[2]，本文基于區塊鏈技術設計了一種全新的智能物流系統。

1.硬件設計

1.1 ARM 處理器

為了提高設計的智能物流系統的處理性能，降低系統處理功耗，本文基于系統功耗選取ARM 系列處理器作為系統的操作處理器，但ARM 處理器的類型較多，包括ARM7911Cortex等[3]，各有優勢，其性能對比表如下表1所示。

表1 處理器性能對比表

由表1可知，ARMCortex處理器的性能較好，具有明顯優勢，滿足本文設計的智能物流系統需求，整體處理功耗較低，其內部組成框圖如下圖1所示。

圖1 ARMCortex處理器內部組成框圖

由圖1可知，ARMCortex處理器內部設置了多級指令，能處理較復雜的OS程序，最高處理速度可達到1GHz[4]。不僅如此，該處理器支持Thumb等多種指令集，以滿足虛擬地址的存儲需求。在智能物流系統運行過程中，可以實時處理指令，提高系統的吞吐量。

1.2 S5PC100智能核心芯片

設計的智能物流系統內包括多個模塊，各個模塊需要相互配合，共同執行系統任務，為了提高各個功能模塊的使用協調性，避免出現運行異常問題，本文需要選取有效的智能核心芯片。S5PC100芯片是sumsung電子研發的一種特殊的智能芯片，其使用功耗較低，價格適中，運行性能良好[5]，其內部使用32位精簡指令集，最大程度上提高系統的運算速度，增強系統的解碼能力，因此，本文選取S5PC100芯片作為設計系統的智能核心芯片，該芯片的參數如下表2所示。

表2 S5PC100智能核心芯片參數

由表2可知，上述芯片的性能參數滿足智能物流系統的實際使用需求，且該芯片設置了時鐘、存儲等中心，有效地控制系統信號頻率，進行智能化轉換。除此之外，針對不斷產生的智能物流信息，該存儲芯片內置了K4T1G164QQ可擴展存儲顆粒，其容量較高，進一步提高了系統的運行性能。

2.軟件設計

2.1 基于區塊鏈設計智能物流合約

為了提高智能物流系統的運行可靠性，降低其運行異常率，本文設計的系統以Comtroller-Data模式為基礎，利用區塊鏈技術設計智能物流控制合約。區塊鏈屬于一種分布式數據庫，可以將某段時間內系統內部的智能物流數據存放到Block中，再使用密碼算法生成指紋密碼，實現網絡同步，具有較強的不可更改性，因此，可以根據該特性設置一個以太坊區塊鏈平臺，進行去中心化處理，生成區塊鏈智能物流合約，如下圖2所示。

圖2 區塊鏈智能物流合約

由圖2可知，該智能合約以非篡改性作為基礎原則，內置有效的智能物流控制算法，且在該智能合約運行的過程中存在一個標準的執行合約代碼，可以通過該代碼統一執行智能物流任務，完成內部數據信息的讀取和傳輸。本文設計的區塊鏈智能物流合約主要有幾個功能，首先是維護存儲數據，其次是訪問某些特定的EOA賬戶，管理存在的智能物流合約，最后是提供合約函數，作為中心數據庫。在智能物流系統運行的過程中，需要實時進行智能推薦，計算不同項目的相似度sim（i，j），如下（1）所示。

公式（1）中，Ru，i代表物品相似度，代表物品相似均值，在實際物流配送的過程中，每個物品的配送需求都存在顯著差異，因此本文計算了不同物品的智能物流評分p（i，j），如下（2）所示。

公式（2）中，similarT（i）代表物品預測評分，similarT（0）代表物品差異性集合，sin代表智能處理參數，此時可以根據上述公式生成配送復合模型F（M），如下（3）所示。

公式（3）中，?代表提升梯度，f（x）代表損失迭代函數，L代表損失迭代變量，結合上述智能物流合約可以有效提高系統的運行可靠性，提高系統的吞吐量。

2.2 設計智能物流功能模塊

結合上述設計的智能物流合約可以在Web開發環境下設計智能物流功能模塊，首先是訂單管理模塊，該模塊是系統業務流程的初始模塊，可以錄入核心代碼，完成智能物流管理。為了實現訂單的查詢審核功能，本文設置了OrderStruct接口，該模塊的運行結構如下圖3所示。

圖3 訂單管理模塊運行結構

由圖3可知，該模塊能永久保存智能配送列表，完成訂單實時查詢。

倉儲管理模塊主要對配送中心的貨物進行管理，再根據訂單狀態生成運單，完成訂單配載。為了降低智能物流系統的存儲難度，本文使用wareHouse變更數組數據，便于進行訂單配載與檢索。運輸管理模塊能根據配送車輛實時信息進行狀態更新，再結合相關的推薦算法獲取配送位置。本文設計的系統在該模塊設置了一個特殊的Vehicle結構體，可以實時進行車輛管理和信息修改，還可以獲取keccak256Hash索引，更新物流運單的詳細信息。上述功能模塊相互協作，提高系統的運行性能，實現相關的智能物流功能。

3.系統測試

3.1 測試準備

結合系統測試需求，本文選取某園區若干個物流倉庫搭建測試環境，設置系統測試試點，按照智能物流系統測試要求部署各個節點的區塊鏈，此時的測試拓撲連接示意圖如下圖4所示。

圖4 測試拓撲連接示意圖

由圖4可知，上述測試拓撲均使用Geth客戶端運行，利用Go編寫智能運行語言，生成Ethereum協議，再與以太網交互測試系統的實際性能，此時配置的測試客戶端參數如下：

網絡標識（networkid）設置為1；同步模式（syncmode）為full；自定義節點名稱（identify）為nodel；HTTP-RPC服務器啟用編碼為rpc；HTTP-RPC 監聽端口rpcpart設置為8545；HTTP-RPC服務器接口地址為localhost。此時測試環境中形成了一條以太坊私鏈，本文選取ETH狀態監測器監測系統各個節點的吞吐量等信息。

3.2 測試結果與討論

結合上述的測試準備，以預先布設的系統測試節點為基礎，進行后續的系統測試，即選取系統的常規使用對象及系統的功能選項設置測試用例。為了降低測試難度，本文采用TPS多線程模擬法模擬用戶在不同場景中使用本文設計的智能物流系統的異常情況，并記錄不同并發數下各個功能的使用異常率，測試結果如下表3所示。

由表3可知，在提交注冊審核、訂單錄入、運單查看、庫運管理，這四個抽取的測試功能下，系統可以準確地完成目標任務，運行異常率為0.00%，且隨著并發數增加，設計的基于區塊鏈的智能物流系統吞吐量也會隨之增加，證明設計的基于區塊鏈的智能物流系統的性能良好，滿足智能物流的應用需求，有一定的應用價值。

4.結束語

本文基于區塊鏈設計了一種全新的智能物流系統。系統測試結果表明，設計的智能物流系統的性能良好，運行異常率較低，有一定的應用價值，為我國物流產業智能化發展作出了一定的貢獻。

引用出處

[1].王玉.技術創新與能力增強雙管齊下持續提升客戶售后服務體驗——訪北自所（北京）科技發展股份有限公司董事、總經理王勇[J].物流技術與應用,2022,27(07):94-97.

[2].許瑩.致力物流自動化創新與變革激發柔性物流更大潛能——曠視科技智能托盤四向車系統重磅來襲[J].現代制造,2022(06):24-25.

[3].張穎川.智慧物流發展路徑與趨勢——訪德國弗勞恩霍夫物流研究院中國首席科學家房殿軍教授[J].中國物流與采購,2021(16):19-21.

[4].張穎川.電商快遞持續推動智能物流系統升級發展——訪上海欣巴自動化科技股份有限公司副總裁王騫[J].物流技術與應用,2021,26(01):101-103.

[5].任芳.全渠道信息系統+智能物流系統引領一站式家居服務——訪太子家居有限公司物流負責人熊麗麗[J].物流技術與應用,2020,25(08):62-65.