基于物联网技术的智慧物流全程可信系统设计

袁佩玲 高琴谦 李乐 胡斌

（1.武汉问道信息技术有限公司 湖北省武汉市 430000 2.湖北中烟工业有限责任公司 湖北省武汉市 430000）

1 引言

十八大之后，物流作为一个重点行业，国家部委、省市各级领导都对物流企业开展了调研，对其发展做出了重要指示。特别是在国务院印发的《物流业发展中长期规划（2014-2020）》中明确了物流业是战略性产业。据统计，智慧物流市场规模在2018年已达到4070 亿元，同比增速20.40%，到2025年有望突破1 万亿。借助物联网、大数据、人工智能等技术搭建物流全程可信系统，实时数据传输，重点事件及时上报，值班人员及时干预，实现对路径、车厢、行为的全面覆盖，及时可查，保证物流运输全过程的全要素真实性、及时性、完整性的信息可以实时回传，从而将过去装车、卸货可信改变为装车、物流运输过程、卸货全流程可信。

2015年10月国务院发布的《中国制造2025》在信息化与工业化深度融合部分，明确提出了要在物流方面引入智能物流管理。2016年4月发展改革委发布的《“互联网+”高效物流实施意见》是对物流开展互联网+发展的一个重要文件，“意见”对具体的工程负责单位进行了明确。在智能仓储和协同配送工程中，主要涉及智能仓储配送设施网络完善、先进仓储技术研发与应用、智慧物流配送水平提升。特别是在智慧物流方面，鼓励建设配送云服务平台和企业使用低碳配送车与智能化托盘等技术，实现对配送过程中人、物、环境实时监测与分析，做好输送过程中动态化的调整，同时提高供应商、配送车、物流多级体系下网点及终端用户对接的精准度，从而通过智能化、标准化提高配送效率。2019年7月交通运输部发布的《数字交通发展规划纲要》从数字化的角度推动物流的发展，在第六部分构建智能化的应用体系中明确提出推动物流全程数字化，“规划纲要”在铁路、公路、水路等货运单证电子化与互认，提供全程可监测的一站式服务。2020年6月发展改革委、交通运输部发布的《关于进一步降低物流成本实施意见的通知》中的推动物流业提质增效，降低物流综合成本方面，明确加快智慧物流的发展，交通运输部负责物流基础设施的数字化升级，国家发展改革委负责物流新技术和智能化设备在物流不同环节的应用。

2 物联网与智慧物流原理分析

2.1 物联网及其信息技术

智能物联网是在物联网的基础上发展而来，其概念兴起于2018年，主要是指智能物联网系统通过设置的传感器来实时采集各种信息，然后系统设备内部通过云中心、边缘域等学习，开展定位、比对、调度等智能化的分析与预测。智能物联网主要是人工智能和物联网组成，人工智能实现感知、获取、识别，物联网提供学习、分析、训练算法的数据，两则相辅相成，共同作用于实体，从而实现实体产业的优化与升级。

互联网是物联网的核心基石，是物联网建立的基础。互联网实现了人与人之间的通信，物联网是通过互联网实现物与物之间的沟通、联系，且保留了人与人之间的通信，并能实现人与物的联系。物联网采用射频识别、机器视觉、北斗导航系统等信息技术及部署红外感应器、人脸识别等智能感知装置，在规定的标准或协议下实现对各种数据的交换，实现对物流全流程中不同模块、要素开展可信监控。

在物流中引入物联网技术，可以实现物流全流程无数个节点的大融合，在同一个框架下实现不同模块的相互通讯，解决了物与物之间不能及时沟通的问题，从而提高物流流通效率并推进运输点对点可信转化为运输全程可信。

（1）北斗导航系统采用的是中国独创的三种不同轨道混合星座布局，采用了全球领先的星间链路技术以及互动技术，可同5G技术联合提供更高精度的定位导航服务。通过安装北斗导航对运输车辆实时定位，车辆分布一键查看，行驶轨迹完整记录，并实时回溯查看，实现运输车辆安全运营监管。

（2）基于机器视觉的物流系统主要应用于物料形状识别系统、尺寸检测系统和条形码识别系统的硬件和软件结构、功能及原理等。通过利用机器视觉硬件组件的设计搭建和图像识别算法开发，可实现对产品外观质量快速、准确的智能化检测。完成对所有产品质量、数据的全样本量化存储。基于产品质检数据与生产制造过程数据的闭环关联与分析挖掘，对产品成品件质量影响因素进行全面分析和开裂缺陷的准确预测，实现物流全流程产品质量问题及时告警和支持决策响应。

（3）无线传感器技术在物流中的应用具有重大的意义，物品的流通涉及仓储、过程运输及终端运输，是一个动态的过程，其在运输过程中很多时候都无法采用有线传感器来进行实时采集信息。无线传感器可实现物品在输送过程中信息的采集，并及时将信息上传系统，更新物流数据，达到物与人、人与人的及时沟通。

（4）采用合适的物联网装置与设备，建立智能化的网关，搭建集中控制型物联网基础架构，实现对全流程的监控，并对数据进行分析。

2.2 人工智能在物流中的应用

人工智能（AI）作为目前世界上一种前沿技术，主要是用来通过智能化系统的搭建，模拟人类的思维来开展相应的社会化活动，完成复杂、高度强度计算等工作。随着云计算平台、超级运算系统及各种算法开发与高效通信系统等信息与通信技术快速发展，人工智能也在迅猛的进步。同时，嵌入式设备、高性能芯片、边缘域计算节点等智能设备的开发，也为人工智能得以快速实现工业化应用带来了助力。目前，人工智能作为一个核心基础，其在不同产业可以进行深入的应用，并通过各种突破性成果来体现其优势，而AI+物流将会是新一代物流的一个重要发展方向。

人工智能将会是物流智能化过程中的一个重要技术支撑，下面将结合图1 对其在物流应用中的场景与分析进行详细的介绍。

图1：AI 整体架构

（1）图像识别技术在物流中的应用，可实现物流运输信息全程可追溯。图像、视频识别技术可以全流程的采集物品在仓储、装卸、输送、中转及用户终端的信息，并且汇总输入主控中心，实现物流各环节、各层级人员快速获取异常状况信息，实现对其取证、高时效决策与指挥调度。物品在运输过程中，可以采用图像识别技术来实时监测物品的状况，同时对人车也进行了跟踪管理，达到降低货物损坏、丢失的概率，保证成品运输货物及时、安全、无破损到达目的仓库。

（2）目前，物品在仓储阶段的智能化分拣主要是通过人工智能的手段完成，通过监测设备对物品信息的采集，后台机器的学习与智能算法，对物品进行自动化的分类，达到智能分拣的目的。现在已经有很多的物流企业开始对分拣工序进行升级改造，通过自动分拣系统使用，代替人工分拣，可以为企业节省成本，同时能减少因为人工干预而增加的货物质量缺陷。

（3）在智能化物流园区建设方面，主要涉及车辆的停靠与引导调度、物品的装卸，还有月台、物理格口等基础设施。可以通过对车辆进行编码，搭建智能传感格口区域，实现物品装卸、车辆行进与停靠及基础设施的自动协同。

2.3 智慧物流

智慧物流是以物联网、云计算、大数据、人工智能等智慧化技术为依托，整合数据探查关键协同节点、瓶颈节点与待优化节点，以大数据算法实现物流网络的全局实时优化，运用智能传感设备实现企业内外车、物、设备的实时跟踪及状态实时监控，实现货物从信息源头开始被识别感知、定位跟踪以及智能管理，从而增强物流系统分析决策、智能执行的能力，提升整个物流流程管理的智能化和自动化水平，以期同时实现物流运作的低成本和高效率。

2.4 基于物联网技术的智慧物流全程可信系统体系结构

基于物联网技术的智慧物流全程可信系统划分为三层结构：感知层、网络层和应用层，如图2。

图2：基于物联网技术的智慧物流系统架构

2.4.1 感知层

感知层位于整个架构的最底层，是信息采集的关键部分，通过传感网络获取环境信息，由机器视觉技术、北斗导航系统、RFID和无线传感器网络构成，借助各种传感设备、感知技术获取全面且精准的物流信息，有助于实现物流运作过程的识别、定位、回溯、管理。

2.4.2 网络层

广泛覆盖的移动通信网络是实现物联网的基础设施，网络层主要解决感知层所获得的长距离传输数据的问题。它是物联网的中间层，是物联网三大层次中标准化程度最高、产业化能力最强、最成熟的部分。它由各种私有网络、互联网、有线通信网、无线通信网、云计算大数据决策平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。网络层的目的是实现两个端系统之间的数据高效、安全传送，为后续的物流全程可信提供数据决策依据。

2.4.3 应用层

应用层通常包括嵌入式智能技术和物流全程可信系统，通过对采集、整合、处理后的信息进行精准的传输，促进信息的共享与资源的整合。

嵌入式智能技术，将软件系统、硬件系统一体化，依靠其强大的语言系统和图像处理能力，精准地传输物流信息和数据，实现了跨行业、跨领域之间信息系统的互联互通。

智慧物流全程可信息系统实现实时数据传输，重点事件及时上报，值班人员及时干预，实现对路径、车厢、行为的全面覆盖，及时可查，保证运输全过程的全要素真实性、及时性、完整性的信息可以实时回传，从而改变过去装车、卸货可信为装车、运输过程、卸货全流程可信。

3 物联网技术在全程可信系统中的应用

3.1 仓储可视化

在仓库的关键点、关键部位安装机器视觉设备，对物流业务供应链环节的指标、作业完成情况以及仓库各作业现场进行全景式展现，将实时的视频、图像等数据及时上传给可信系统进行分析，同时对异常事件及时预警，并与客户端进行联动，管理人员可以随时通过手机、管理大屏等客户端准确了解现场的状况，加强管理和控制。便于各级决策人员获得前端仓库内实时、细微、全面的信息并开展精细化管理，达到可见、可控、可靠、高效、安全、节能的目的。

3.2 运输可视化

将物联网技术应用到物流运输过程中，采用北斗导航、红外感应、传感器、AI 摄像头等设备全面感知运输货物，自动、实时地对货物的信息进行采集，覆盖货物出库到消费者手中的一系列运输过程，实现信息无缝对接，增加整个物流过程的透明度，实现可视化管理，提高物流运输全程可信，各主体从源头上共享变动信息，从而实现货物的来源可查、去向可追、责任可究。

3.3 可视化大屏

可视化大屏是一种非常有效的数据可视化工具，它可以将物流业务的关键指标以可视化的方式展示到一个或多个LED 屏幕上，不仅使业务人员能够从复杂的业务数据中快速、直接地找到重要数据，而且能对决策者起到辅助作用，提高物流全流程安全规范管理，对影响货物质量的行为进行智能识别及溯源。

4 总结

为贯彻落实“绿色循环、精益高效、协调共享”的行业物流工作要求，发挥智慧物流建设对现代物流发展的促进作用，推进“服务升级、管理升级、创新升级”，需打造符合智慧物流实际情况的“全面感知、数字驱动、智能管理、智慧决策”的智慧物流体系。鼓励企业利用物联网、大数据技术，依托于智慧物流建设，实现物流由传统型企业物流向现代物流转变，推动物流高质量发展。