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【关键词】物联网 技术难点和问题 发展趋势
在计算机、互联网和电子等技术的快速发展推动下,物联网在信息产业中应运而生。物联网技术是在互联网技术的基础上建立的,并对互联网的相关技术和功能进行一定的延伸,它是信息领域的重大突破。它改变了了传统互联网的思维局限,促进了信息技术行业中生产的应用,越来越多的国家开始重视物联网的应用前景及其应用前景带来的巨大商机。因此,我国提高对物联网技术的认识,重视物联网及时的研发和应用,并加大技术研发投入力度。
1 物联网技术的定义和构架
1.1 物联网的定义
物联网的概念最早由美国的研究人员提出,它的定义就是不同的物体在建立异性协议的基础上,通过一定技术和手段相连的Internet。其定义包括两个含义。一是物联网技术是建立在互联网技术的基础之上,并对互联网有一定的延伸和拓展。二是物联网中的物体可以是任何物体的信息交流和沟通。
1.2 物联网的构架
虽然物联网具有相当复杂的构架,但总的来说其构架可以分为感知层、网络层、应用层三大部分。感知层充当信息采集的角色,包括RFID电子标签、传感器等应用技术;网络层的任务是复杂信息的传递和输送,互联网、固网等都是网络层传递和输送信息的途径;应用层是通过智能功能来实现物体之间、人体之间的相互识别和感知的作用。
2 物联网技术存在的难点和问题
2.1 制度标准不完善
由于物联网的架构相仿复杂,其架构涉及的技术领域广泛,因而从整体上来看,各个制定技术标准的组织之间缺乏有效的沟通和协调,缺少完善的标准化工作,导致物联网缺少完整的技术标准。例如外射频识别技术。外射频世界技术的国际化标准和国家的标准不一致,而且该技术在具体的生产和应用中也存在很多的区域行业标准的限制,并且这些标准都难以相互包容。物联网技术的核心是建立在互联网基础之上,但是各个国家的设备在接入层面上也存在许多不同的协议类别,导致兼容性不足。因此,物联网技术亟需制定国际化的制度标准。
2.2 核心技术不高
在构成物联网的三个构架中,其最为关键的核心构架在于感知层。只有通过感知层去“感知”外在的信息,物联网才能实现对外在物体的有效“控制”的功能。但是,感知层的技术缺失三个构架中发展最不成熟、最薄弱的技术,感知层技术的薄弱和不成熟严重制约了物联网技术的发展和应用,也是制约发展和应用的关键。作为当前主要感知层技术的射频识别技术,国家还需要突破成本和标准化两个难题。并且射频识别技术的发展,射频识别技术将朝着高频化、高兼容性、网络化的方向发展。
2.3 难以保障信息安全
由于物联网技术的不成熟和完善,物联网技术信息传输过程中存在较多信息安全隐患,网络安全难以得到保障。其中最大的信息安全隐患就是有关物品信息的电子标签,一旦被恶意利用,轻则造成国家和个人的机密信息遭他人盗取或泄漏,重则导致企业难以正常运行,国家的基础设施设备停止工作,影响社会秩序。因此,物联网技术亟需解决信息安全问题,以保障用户个人隐私、机密的安全,维护社会持续,保证社会正常运行。
2.4 扩孔IP地址
所有接入物联网的物品都需要一个IP地址,而且物品的IP地址都是和其它物品不同,因此,新接入物联网的物品都需要解决IP地址的问题。但是,但前的IPv4难以满足物品地址的需求,虽然IPv6技术能够满足地址的需求,但是IPv4和IPv6存在兼容性问题,IPv4向IPv6转型具有一定的难度[2]。因此,物联网技术还需要解决IPv4和IPv6之间的兼容问题。
3 物联网技术发展趋势
随着物联网相关技术的不断发展,物联网技术并将成为国家核心技术之一。并且在未来将具有很大的发展和创新的空间。设计层面,物联网相关产品的设计创新离不开物联网技术,产品的设计会随着物联网技术的创新而创新,因此,产品设计存在很大的创新空间;技术层面,物联网技术包含计算机、传感器、通讯等多项技术,物联网技术的创新发展必定会带动这些技术相关产业的创新和发展。在未来,各行各业要实现信息化,必须采用物联网技术。
在物联网的逐渐普及后,与物联网配套的传感器接口装置等设备的生产量和使用数量都将大大增长,并超过手机的使用数量。物联网配套装置和设备的使用量增加,极大的促进我国信息技术元件产业的发展,为我国创造更多的就业机会。而且根据物联网技术特点,无线网络的发展也将成为未来的趋势。在今后的物联网技术中,无线网络将成为物联网的基础技术和设施之一,只用这样,无线网络才能随时随地将数字信号传输出去。物联网技术代表了下一代信息技术的发展方向,并积极推动国家和社会的发展。
4 结语
由于物联网在未来应用前景,并将给国家、企业和个人带来巨大的上商机,因此当前物联网技术的研究备受国内外关注。但是,在我们也应该看到物联网当前物联网规模小、缺乏完善的技术开发体系的缺点,而且相关的核心技术水平不高等问题。政府还需不断的增加对基础平台建设力度和核心技术的研发力度,与此同时,政府间也要加强合作、相互协调,努力建立规范的物联网标准,以满足物联网技术发展和推广应用的需求。
参考文献
[1]葛东,张国海,胡国栋,孙立贤.物联网技术的现状及应用[J].价值工程,2012,12(14):182-183.
[2]胡震.物联网技术应用中存在的问题与发展策略[J].民办高等教育研究,2013,03(09):84-87.
关键词:物联网技术;铁路运输;应用与发展
铁路运输有极强的承载力,能够实现高强度和高密度运营,极大的提高了货物的运输以及高客流量的输送能力。国家致力于铁路运输发展,目前已经建立成全国的铁路运输网。铁路运输领域需要更加智能化和自动化,这样才能充分的利用已有的铁路设施和资源,因此物联网在铁路运输领域得以快速的应用和发展。
1物联网的概述
1.1物联网的定义。
物联网是通过各种信息传感设备,比如,二维码或条码激光扫描器,射频识别装置,全球地理位置定位系统等将所有的设备和装置与互联网进行结合而形成的网络。通过对各类设备以及物体进行建立电子标签,通过电子标签能够将物体的信息与互联网保持联系,使各个物体之间相互的能够进行数据传输和交互,通过互联网的平台能够使各物体之间的信息进行验证和传递,因此这种物体与物体之间借助互联网能够产生相互联系的技术可以称为物联网技术。目前物联网已经着较多的应用场景,极大的提高了社会的生产力。
1.2物联网的工作原理。
物联网主要是通过运用电子标签(RFID)和阅读器两部分来实现物体间信息的交互,将电子标签儿粘贴或镶嵌在被识别的物件上,将多种功能模组集成到一块芯片板中,芯片上具有ROM储存器,能够储存足够的数据信息,芯片周围一般与环形天线进行连接,以此来完成数据的存储以及与阅读器之间的通信。因为电子标签在物体中具有较高的封装技术,因此电子标签能够在环境恶劣的情况下正常工作,此外具有近距离无线传输的能力,无需与阅读器紧密靠拢即可完成数据的传输,电子标签中具有LC振荡电路,通过阅读器发出的电磁波与震荡电路产生共振,因此带动电容内的电荷进行流动,当电荷达到一定量时能够作为电路电源,使电子标签与阅读器进行数据传递,通过多组阅读器与互联网之间相互联系,能够是电子标签、阅读器、互联网之间形成紧密的联系。物联网技术,简单而言就是在物体上设置电子标签,随后标签接触到阅读器产生的磁场促使阅读器中的解读器产生射频信号,是电子标签产生携带信息的感应电流,对电流解码后便可通过互联网信息系统进行数据的分析和处理。
2物联网在我国铁路运输的应用
2.1物联网在铁路客运中售票以及检票的应用。
铁路客运中售票系统与身份证进行绑定,将乘客购买车票的信息输送到身份证中形成电子客票。一方面这种售票方式能够保证旅客的车票信息隐私,确保车票信息与旅客本人相匹配,另一方面能够实现车票的快速验证,提高了进站检票的工作效率。目前我国除青岛方向以外的高铁均可以免取纸质车票,可实现刷身份证进站乘车,这就充分体现了物联网在客运中售票和检票之间的应用。对于普通铁路客车而言,仍需要使用纸质车票进行检票,但对于纸质车票也进行了物联网的应用和完善。在网上对火车票进行提前预定,随后通过身份证在自动售票机进行取票,身份证与自动售票机之间的交互,就是通过售票机验证部分的磁场装置与身份证进行数据交换,从而使身份证与售票机两个物体之间进行信息传递,随后通过售票机与互联网之间的信息验证来核对车票信息的,同时使乘客在信息系统中可以查询到已购车票的变动情况。纸质车票的右上角处有车票订单信息的二维码,传统的检票模式为人工对车票信息逐一核对,而通过物联网技术利用,实现车票与检票口闸机的二维码扫描器进行信息匹配验证,信息一致闸机即可开放通行,通过这一应用能够加快检票的效率,并且保证信息的准确性。
2.2物联网在车辆智能化监控和调度方面的应用。
同一铁路线承载多组列车同时运行,尤其针对火车站等列车密度较高的地区,列车之间的相对距离以及列车进站时间的调度处理,均需要车辆智能化监控识别系统对列车进行调度。监控识别系统通过在列车底部设置电子识别标签,在铁路的合适位置设置地下传感设备,以此来精确检测列车每个车厢相对运行的位置和速度,从而保障列车进站时对速度合理控制,使列车的减速停靠更加规范有序,便于乘客识别车厢快速乘车。同时通过列车的通信系统、列车定位系统、微波射频系统对列车信息进行实时采集和发送,使各模块之间与列车调度系统保持高度的联系,从而能够实现对列车动态的智能化识别和监控。由于客运和货运需求在持续攀升,但铁路线路的建设不仅需要投入更多的财力,同时还有较长的建设周期,因此需要通过对列车的调度实现对铁路进行更加充分的应用。可以通过物联网的应用进而实现更加合理的调度机制,在列车的车厢均安装定位芯片以及电子标签,在铁路轨道中间隔一段距离设置对应的读写器,这就能够促进列车在行驶过程中所处的位置、速度以及列车对应编号能上传至控制中心,从而实现更加合理高效的调度。比如,通过计算两列车之间的安全制动距离以及行进速度,从而让两列车在同一轨道上保持合适的距离,既增加了列车车次,同时又保证了行车安全。这种调度模式在我国地铁轨道出行中得到深度应用,比如北京地铁高峰期间,两辆列车之间距离甚短,其发车间隔仅为2分半,由此可见物联网能够极大的促进列车的运行效率,保障调度的高水平运行。
2.3互联网在铁路货运系统中的应用。
随着社会的发展,对于物质的交换日益频繁,小件物品多通过快递公司收揽,随后安排货车完成货物的传输。我国列车货运系统能够承载更高强度物件的运输,对于石油煤炭等能源的远距离输送则需要依靠货运列车来实现。通过物联网技术在列车货运领域的应用,能够实现针对每节车厢的运载吨位和货物信息进行实时记录,并且对于物流信息实时的更新和位置显示,客户能通过网上平台对抵达的时间和地点进行查询。比如钢铁有限公司产出的大型钢锭,使用列车运输时能够针对性的使用物联网系统记录钢锭的重量、成分、价格、钢种、性能等多种信息,使产品信息与车厢对应,并且在运输过程能够实现针对单一车厢的转运等操作,大大提高了钢料运输时信息的交互能力,同时提高了运输的灵活性和高效性。
3物联网在我国铁路领域的发展
3.1完善铁路运输综合安全预警系统。
铁路运输领域对于安全的保障十分强调因而如何高效的解决火车运行的安全问题也成为了当前火车运行中应当重点解决的问题。物联网技术具有高度的敏感性具有信息化和智能化的特点在火车内部和车站点处安装融入了物联网技术的综合安全预警系统则能够及时的感应危险的到来并做出及时的警示主要的预警系统是将火灾等包含在内的安全隐患的子系统,只有充分发挥了各种安全隐患子系统的作用火车列车才能保证安全、正常行驶,为乘客的人身安全提供更有效的保障。
3.2健全铁路运输分拣管理和仓库存储系统。
传统仓库存储工作需要对物件进行逐一检验,货物通常被纸箱或者木箱封装,如果进行开箱检查将会增加物品损坏或者保护装置破坏的风险,若仅仅进行外观的检查则难以鉴定箱内物品的完整性,同时难以进行物品信息的统计和管理。此外,不利于仓库存储和物流的责任划分。而通过物联网的发展应用,可以将每一个物品在进仓库前进行电子标签的配置,从而将货物之间信息化,将货物的信息和性状特征进行更加明确的划分,从而能够避免开箱检查的繁琐和风险。此外,对于货物的始发地以及目的地能够更明确的归类,在分拣中心通过传送带的阅读器对货物进行自动化分拣,保证了分拣效率,同时促进货物的存放更加合理。
关键词:物联网技术;智能物流;建设;发展
中图分类号:TN92 文献标识码:A
1 物联网技术下的智能物流建设
(1)利用互联网网络,开创智能物流网络
智能物流网络基于互联网,产生的一种聚合型创新系统,使得网络建设超越了行业间的限制,应用范围不断普及,人们能方便地利用互联网或者互联网手机客户端,方便快捷地查询产品,与产品的智能检测联系在一起,从而普及到人们生活中。
(2)利用RFID技术,促使供应链与生产融合并实现智能化
当前,物流业主要感知手段是GPS技术和RFID,今后互联网技术必将朝向蓝牙技术和传感技术等方向发展,同时普遍应用到现代物流领域中,为现代物流业提供多种感知与操作手段。然而,当前,我国物流现状是,看重物流双方的价格成本,没有考虑使用互联网技术对供应链成本的优化,相比传统运输,极大降低了成本。一旦互联网技术中的传感技术与RFID技术得到普遍使用,将使物与物之间的连通性更为顺畅,为采购系统和生产系统等搭建智能平台。随着我国互联网的不断发展及技术应用的普遍,智能生产和供应将实现融合,简化了工序,拓宽了流程,形成智能企业。
2 物联网技术下的智能物流发展
(1)国内电子商务物流状况
10年以B2C和C2C为代表的我国网上零售市场交易有上升趋势,事实上,国内电子商务在快速发展的同时,还需重视到物流短板。第三方物流要花费较大的成本,服务水准千差万别,严重阻碍了国内电子商务的发展。国内电子商务在快速发展的同时,一些物流公司在制度体制和资金等方面面临严重发展障碍,阻碍了国内物流行业的整发展。不仅成本高昂,此外,第三方物流服务水平偏低,如货物不能及时交货和对板,快递员服务态度差,无形中影响了电子商务的信用度,除了成本高之外,第三方物流整体服务水平低。
(2)物流电子商务影响传统商业经济结构
①减少了经销商等中间环节,拓宽物流内涵和外延。电子商务在发展下,消费者和产品制作者间的距离进一步缩短,物流电子商务在发展的同时,促使配送中心功能多样,货物配送以外的环节,如技术服务、产品与调试等有关客户的意见反馈,当前已经进入到农业部和商务部推行的农业和商超市对接模式中,使农户和菜市场、超市之间直接对接,精简了中间繁杂的环节,保障了农民的高收入,要求物流公司高高质量的仓储、配送和管理,把众多中间经销的内容融入到物流公司中。
②诚信系统在物流电子商务发展是关键影响因素之一。对智能物流运营而言,物流电子商务是表现形式之一,诚信系统在很长一段时间将阻碍诚信系统。产品生产流通行业和个人消费都是物流企业的潜在客户,我国个人消费诚信系统并不完善,还有提升的空间,结合文章中电子商务的相关发展可知,政府调控,认证物流车辆,监控物流交易清算中心;物流服务在信息技术下,实时监控运输车辆和物流仓储;社会公众监督和用户监督,加速了诚信系统的建设,保障了物流电子商务运行的安全有效。
③供应链外包促使产品设计制造业更专业,对产业结构调整有益。物流电子商务具有便利性和完善性等特征,物流电子商务系统的完善和便利,使许多有技术优势的中小企业将一些外包,如物流销售和原材料的采购等承包给第三方物流公司,使用更多的人力和物力,对产品进行研发和创新,以提升企业在国内的综合竞争力。
④轻资产公司和个体从业者大量出现,应引起政府工商、税务的监管的重视。轻资产公司指的是,把销售渠道和终端消费作为核心竞争力,外包重资产的非核心业务部门,如生产部门和物流部门,核心业务利润最大化,商品价值转化简洁化,出现的大量网商便是这种表现形式。个体网商和轻资产公司的发展,不仅促使经济繁盛,而且缓解了就业压力。此外,加剧了工商和税务管理管理的不便性,仅仅依靠社会监督和网商自律远远不够,无法保障互联网安全高效运行,其中,行政和法律手段的使用很有必要,如工商执照和网商实名制等,需要政府面对实际。
⑤快递业发展迅速,使智能物流职能多样,吸引了众多人才。快递业是智能物流重要组成部分之一,把产品制造到商品流通两个价值链放到最后一站。快递业具有高度信息化的特征,促进了电子商务的发展。统计数据显示,我国快递人员的队伍已经超过150万,主要分布在环渤海经济圈、珠江和长江三角洲,如北京、广州和上海等地。电子商务和物流电子商务在在快速发展的同时,一些业务如经融服务、原材料采购等开始向物流公司转移,进一步提升了该行业的薪资待遇,统计数据显示,北京地区的快递员人均月收入在3500元左右,比同时期大学毕业生收入要高,使得许多高新技术人才涌向这个行业。
(3)城市物流配送业务飞速发展产生的问题
在电子商务快速发展下,人们对这种门到门的服务尤为依赖,产品质量和体积具有很大随意性,也就要求快速的时间,单件产品过于包装,使商品物流成本不断增加。许多快递人员在城市中长时间流动,严重影响了城市的交通安全。一些经济不发达地区的物流服务差距不断拉大,消费水平低,电子商务滞后,薪酬较低,和经济发达地区相比,差距显得非常突出,不利于物品的流通,严重影响了当地居民的生活。
结语
当前,物流技术正推动物流业的改变,在互联网理念的指引下,技术攀升,政策扶持,相信将来互联网技术为我国物流业带来的发展将十分巨大,中国物流业迎来了新的发展机遇。从专家预测中可知,未来互联网物流将朝向智能化的发展方向。
关键词:物联网技术发展
物联网将通过下一代网络NGN(next.Generation networks)来实现它的网络计算架构。物联网中没有集中和固定的计算,而所有的信息处理和计算,都融入和分配到网络的服务器、传感器和物品的智能标签之中,形成网格式的计算。物联网的出现,物品信息成为互联网的主要部分,它主要表现在“机对机”的通信上。人类在操控这个世界时必须重新规划与新技术发展相对应的新规则,借助信息服务与技术来发展本国经济,可以通过物联网时代取得革命性的竞争优势。
1物联网EPC
物联网EPC(Electronic Product Code)是一种电子产品编码系统,它主要和计算机互联网络相连接,采用RFID(即射频识别技术)、无线数据通信等相关技术,通过给每个产品建立一个相对应的唯一的编号,这样组成一个各样产品都相互关系的互联网。这种系统起到减少成本,物流供应链相对完善管理的作用,由此看来,新技术的发展带来是革命性的社会发展。物联网EPC系统是一个很复杂但很先进的综合应用型系统,它主要由以下几方面构成,包括全球产品电子代码体系、射频识别系统及信息网络系统等几部分。如下表1所示:
表1 物联网EPC的构成
名称 系统构成 注释
物联网编码标准 全球产品电子代码的编码体系 识别目标的特定代码
物联网标签解读器 射频识别系统 贴在物品之上或者内嵌在物品之中识读标签
神经网络软件、对象名解析服务、物理标记语言 信息网络系统 物联网的软件支持系统
2物联网的关键技术
物联网作为一种先进的物流管理新技术,它随着射频识别技术和网络技术的发展而出现,本系统主要利用这两者发展的优势,重点解决了如何让世界上每一个产品只唯一对应各自的代码问题,以及如何通过这些代码对应多个产品问题,它为社会经济的发展注入新的契机,给世界服务业带来了革命性的进步。像人类感知系统一样,物品要能够彼此“认识”和“交流”,物联网也需要它的“神经系统”:物品标识技术――RFID电子标签、物品感知技术――泛在传感器、物品思考技术――智能组件(如智能家电和智能机器人),以及物品信息嵌入技术――纳米技术,它们被称为实现物联网的四大关键技术,下面重点介绍其中两个关键技术。
2.1 RFID技术
RFID是物联网的第一要素,是有其“启蒙”故事和技术背景的。1998年麻省理工学院(MIT)的两位教授提出,以射频识别技术(RFID) 为基础,对所有的货品或物品赋予其“身份”编号作为唯一的数字标识,并且通过互联网实现对物品信息的查询。具体地讲,物联网中间件在应用中的主要作用包括两个方面:其一,控制RFID读写设备按照预定的方式工作,保证不同读写设备之间能很好地配合协调;其二,按照一定的规则筛选过滤数据,筛除绝大部分冗余数据,将真正有效的数据传送给后台的信息系统。从应用程序端使用中间件所提供的一组通用的应用程序接口(API),能连到RFID读写器(Reader),读取RFID标签数据。这样一来,即使存储RFID标签信息的数据库软件或后端应用程序增加或由其他软件取代,或者RFID读写器种类增加等情况发生时,应用端不需修改也能处理,简化了维护工作。
2.2纳米嵌入技术
最有商业潜质的技术,是那些对物质材料消耗最小,又能实现功能最大化的能力。要想可以使标签和传感器,注入产品中并且方便携带,必须采用纳米技术让它们尽量达到最小体积嵌入到产品中,甚至是消失在物品之内,使其无约束地渗透到各环节之中,这就是“最深刻的是消失得无法察觉的技术”之魅力所在。从计算机的发展史来看,也印证了这样的历程,随着时间的发展,信息器件单元越变越小,成本也越来越低。有信息处理能力的物品越来越多,可它们的尺寸却越来越小,因此,在物流网EPC这个系统中,这种纳米技术可以给产品编码注入带来前所未有的变化。
3 物联网系统的应用
RFID具有识读距离远、识读速度快、不受环境限制、可读写性好、可同时识读多个物品等优点,许多国际机场管理部门希望能够提高航空乘客的安全保障和满意度。
3.1物联网系统下的供应链战略重构
企业实施供应链管理的总的目标是以最低的成本,向顾客提供最优质的产品或服务。实现这一目标的总的途径就是把供应商、生产商、零售商等所有影响最终产品或服务成本和质量的每一方,以及运输、仓储、配送等相关活动结合在一起,实现业务流程的集成化和资源配置的集约化。总地看来,供应链管理包括以下三个方面的运作:
①作业方面的运作,主要包括仓储、运输、装卸搬运等基本活动。
②运营管理方面的运作,主要包括一整套的决策问题,比如采购计划、物流计划、库存管理策略等。
③战略方面的运作,包括物流网络的建立、流程再造等。
④在供应链管理活动中,最基础的工作是信息的采集、存储及加工处理。以上三个方面的运作是否能够提高效率,关键问题在于供应链信息是否有效和正确性。
雀巢公司在法国和英国的数百个冰激凌自动售货机上安装了无线通信系统,每天发送销售报告并向操作人员发出补货通知;在英国的1000辆有轨车上加装了无线装置,以传输大量的预防性技术保养数据;荷兰皇家飞利浦电子公司则打算从其娱乐设备到医疗系统的所有产品中都安装无线连接装置,甚至还用ZigBee技术开发了连接照明设备的技术,这将使该公司能够利用无线监控照明设备,而无须建造昂贵的有线网络。ZigBee系统也可以捆绑在移动通信网络中,比如,如果周末忘了关灯,大楼管理人员的手机就会收到一条提示信息,然后可以通过回复这条信息把灯关掉。
3.2系统应用
EPC更侧重于与因特网的联系,并被用来与网络内的计算机进行相关信息互动,EPC与其他我们提到的“智能化基础教育”进行结合中,建立健全了一个可以改善和提高EAN.UCC系统基础性能的应用体系。随着技术应用推广的不断加强和深化,目前比较知名的物联网中间件厂商有Oracle、Microsoft、SAP、Sun、Sybase和BEA等企业。由于这些软件系统公司自身都具有比较雄厚的技术储备,其开发的物联网技术产品又经过多次的实验、企业实地测试,物联网技术产品的稳定性、先进性、海量数据的处理能力都比较完善,已经得到了大多数服务型行业的认同。另外,制约RFID技术应用的还有共性数据和供应链开环数据的信息共享等问题。为此,粤港两地除了积极开展技术研究与开发、开展试点应用、探索技术应用标准以外,还在努力通过两地合作在国内争取率先构建区域物流公共信息平台,解决各类信息资源整合和信息共享问题,促进物联网的快速发展。由此看来,发展物联网并不是一帆风顺的事情,前面还有很多困难。
参考文献
[1]奚宪铭,朱海波. 电子商务概论[M]. 经济科学出版社,2007.08:98.
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[3]张捍东,朱林. 物联网中的RFID技术及物联网的构建[J]. 计算机技术与发展,2011.05:67.
物联网在中国物流行业应用的发展历程
物联网的发展是一个从信息自动提取、信息整合、物品局域联网、局部系统的智能服务与管控等向全网融合的逐步深化的过程。在中国,物流行业物联网技术的应用经历了三个阶段。
(一)启蒙阶段(2003~2004年)
在启蒙阶段,物流行业物联网的应用是从两个独立的技术路线开始探索的,一是基于RFID/EPC的技术路线,二是基于GPS/GlS的技术路线。
1999年,国际上在RFID/EPC的基础上提出了物联网概念,2003年1 1月,EPC global成立,同年,基于RFID/EPC的物联网概念引入中国,在中国成立了EPC global的分支机构。2004年4月,中国举办了第一届EPC与物联网高层论坛,10月,举办了第二届EPC与物联网高层论坛。同年,关于物联网的图书首次在中国出版。在这一时期,中国物流领域掀起了第一轮物联网概念炒作与应用的小,组织了一系列关于RFID/EPC的会议,一些关于RFID技术与应用的杂志与网站开始创办,人们对RFID技术在物流行业应用也寄予厚望。在物流领域,基于RFID技术的解决方案、应用案例不断涌现,智慧化的物流系统开始出现。
GPS/GIS技术与物流可视化管理系统的理念,大约从1999年前后在国内物流领域开始探讨和报道,自2001年开始探索GPS在物流货运监控与联网管理上的应用,2003年开始出现一些成功的应用案例。这一阶段是应用GPS/GIS感知与定位技术结合互联网技术,对移动中的物流运输车辆与货物实现联网、跟踪、定位、调度、配货等智能管理与运作,初步具备了物联网的特征,但是当时这一技术路线及其应用案例并未纳入物联网理念范畴。
(二)起步发展与探索阶段(2005~2009年)
虽然物联网在物流行业的发展一开始就遇到了很多问题,但是人们并没有停止物联网在物流行业应用的探索。如:针对RFID芯片成本问题,一方面通过加快技术创新,不断降低RFID芯片成本,另一方面,物流行业也结合实际探索RFID技术应用模式,消除成本带来的影响。
其中最为典型的应用是“中国集装箱电子标签系统”在航运“物联网”项目中的应用。“集装箱RFID货运标签系统”通过RFID无线射频识别技术与互联网的有机结合,可为货主、港口、船公司、海关、商检等相关单位提供集装箱实时状态信息,对提高集装箱运输的安全水平和运输效率具有重要意义。
除了以集装箱为单元的物联网应用,很多企业还在探索以更小的物流单元――托盘物流单元为终端节点的物流行业物联网系统。比如,烟草行业对全行业使用的托盘均要求嵌入RFID标签,实现烟草物联网应用。
在GPS/GIS方面,为了实现智能调度、可视化运输管理,很多企业建立了基于互联网的物流运输GPS追踪系统,从而实现对全公司所有车辆在全国各地移动过程中的感知、定位、追踪与智能调度管理。社会的物流信息平台,也借助这一技术,对在途车辆提供在线配货信息服务,实现回程空车可就近配货、在线监控与管理,从而实现货运物联网应用。
(三)理念提升阶段《2009年至今》
2005年11月17日,国际电信联盟(ITU)借用了原来基于RFID/EPC技术提出的“物联网”概念,从更广泛的角度提升了物联网理念,了《ITU互联网报告2005:物联网》,宣布了无所不在的“物联网”通信时代来临。得益于ITU在2005年的以物联网为标题的年度报告,物联网理念得到了全面提升,形成目前以感知技术、网络通信技术和智能应用技术为核心的三大物联网本质特征。
围绕三大本质特征,目前物联网感知技术更加丰富,除RFID技术以外,面向所有感知技术开放,凡是能够起到自动感知的技术体系都可以纳入物联网感知技术体系,目前常用的传感技术、RFID技术、GPS卫星定位与识别技术、视频识别或机器视觉技术等都可纳入物联网终端感知技术体系;网络方面,互联网、传感网、局域网、电视网、电信网也在走向融合,可纳入物联网网络技术体系;智能应用则更加广泛,打开了智能物流发展创新的空间,一个智慧物流的时代正向我们走来。
物流申的物联网技术
(一)物联网概念与主要技术体系
目前物流行业大多数人认可的物联网定义为:物联网是“物物相连的互联网”,即通过各类传感装置、RFID技术、视频识别技术、红外感应、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,根据需要实现物品互联互通的网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的智能网络系统。
物联网的特征主要体现在三个方面:一是互联网特征,即对需要联网的物~定要能够实现互联互通的互联网络;二是识别与通信特征,即纳网的“物”一定要具备自动识别与物物通信(M2M)的功能;三是智能化特征,即网络系统应该具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。
(二)物流中应用的物联网主要技术
根据物联网的特征来划分,物联网主要有三大技术体系,一是感知技术体系;二是通信与网络技术体系;三是智能技术体系。下面结合其在物流行业应用情况进行分析。
1、物流业常用的物联网感知技术
为了对物流中的“物”进行识别、追溯,常采用的是RFID技术、条码自动识别技术:
为了对物流中的“物”进行分类、拣选、计数,常采用的是RFID技术、激光技术、红外技术、条码技术等;
为了对物流中的“物”进行定位、追踪,常采用的是GPS卫星定位技术、GIS地理信息系统技术、RFID技术,车载视频技术等;
为了对物流作业中的“物”进行监控,常采用的是视频识别技术、RFID技术、GPS技术等:
为了对物品,尤其是特殊物品的性能及状态进行感知与识别,常采用的是传感器技术、RFID技术与GPS技术等:
综合来看,在物流行业目前最常用的物联网感知技术主要有RFID技术、GPS技术、传感器技术、视频识别与监控技术、激光技术、红外技术、蓝牙技术等。
2、物流行业常用的物联网通信与网络技术
在区域范围内的物流管理与运作的信息系统,常采用企业内部局域网直接相连的网络技术,并留有与互联网、无线网扩展的接口;在不方便布线的地方,常采用无线局域网技术;
在大范围物流运输的管理与调度信息系统,常
采用互联网技术、GPS技术、GIS地理信息系统技术相结合,组建货运车联网,实现物流运输、车辆配货与调度管理的智能化、可视化与自动化:
在以仓储为核心的物流中心信息系统,常采用现场总线技术、无线局域网技术、局域网技术等网络技术;
在网络通信方面,常采用无线移动通信技术、3G技术、M2M技术、直接连接网络通信技术等。
综合分析,物流行业为了使移动或存储中形态各异“物”能够联网,最常采用的网络技术是局域网技术、无线局域网技术、互联网技术、现场总线技术和无线通信技术。
3、物流行业物联网常用的智能技术
在企业厂区的生产物流物联网系统,常采用的智能技术主要有ERP技术、自动控制技术、专家系统技术等;
在大范围的社会物流运输系统,常采用的智能技术是数据挖掘技术、智能调度技术、优化运筹技术等;
在以仓储为核心的智能物流中心,常采用的智能技术有自动控制技术、智能机器人技术、智能信息管理系统技术、移动计算技术、数据挖掘技术等;
以物流为核心的智能供应链综合系统、物流公共信息平台等领域,常采用的智能技术有智能计算技术、云计算技术、数据挖掘技术、专家系统技术等智能技术。
综合来看,物流行业物联网常用的智能技术有智能计算技术、云计算技术、移动计算技术、ERP技术、数据挖掘技术和专家系统技术等。
物联网技术在物流业的应用状况分析
(一)感知技术应用状况
在中国物流信息化领域,应用最普遍的物联网感知技术首先是RFID技术。RFID标签及智能手持RF终端产品有比较广泛的应用,RFID技术主要用来感知定位、过程追溯、信息采集、物品分类拣选等。
其次是GPS/GIS技术。物流信息系统采用GPS/GIS感知技术,用于对物流运输与配送环节的车辆或物品进行定位、追踪、监控与管理;尤其在具有运输环节的物流信息系统,大部分均采用这一感知技术。
视频与图像感知技术居第三位。该技术目前还停留在监控阶段,需要人来对图像分析,不具备自动感知与识别的功能,在物流系统中主要作为其他感知的辅助手段,也常用来对物流系统进行安防监控,用于物流运输中的安全防盗等,这一系统往往会与RFID、GPS等技术结合应用。
传感器的感知技术居于第四位。传感器感知技术及传感网技术是近两年才在物流领域得到重视与应用的技术。目前,传感器感知技术也是与GPS、RFID等技术结合应用,主要用于对危险物流系统、粮食物流系统、冷链物流系统的物品状况及环境进行感知。传感技术丰富了物联网系统中的感知技术手段,在食品、冷链物流和危险品物流具有广泛应用前景。
扫描、红外、激光、蓝牙等其他感知技术在物流领域也有少量应用,主要用在自动化物流中心自动输送分拣系统,用于对物品编码自动扫描、计数、分拣等方面,激光和红外也应用于物流系统中智能搬运机器人的导引。(注:上述扫描指自动输送分拣机上的条码扫描,不包括手持终端的条码扫描)。
各类感知技术在物流业应用情况如图1所示。
根据对相关资料的统计分析,多项感知技术集成应用的情况也较多,如RFID技术与传感器技术结合、GPS技术与RFID技术结合、车载视频与GPS技术结合等。
(二)网络与通信技术应用状况
现代物流的特点是系统化和网络化,目前,物流系统全部是网络化的运作,很少有物流系统是点对点的单线管理与优化。因此,物流信息化的最大趋势是网络化与智能化。
在物流系统中,企业内部的生产物流管理系统往往是与企业生产系统的运作与管理相融合,物流系统作为生产系统的一部分,在企业生产管理中起着非常重要的作用。企业内部物流系统的网络架构,往往都是以企业内部局域网为主体建设的独立的网络系统。
在物流公司,面对大范围的物流作业,由于货物分布在全国各地,并且货物在实时移动过程中,因此,物流的网络化信息管理往往借助于互联网系统与企业局域网相结合应用,但也有企业全部采用局域网技术。
在物流中心,物流网络往往基于局域网技术,也采用无线局域网技术,组建物流信息网络系统。
在数据通信方面,往往是采用无线通信与有线通信相结合,新的物流信息系统还大量采用了3G通信技术等先进的技术手段。
根据对物流信息化案例的不完全统计,采用互联网技术的占68%,采用局域网技术的占63%,采用无线局域网技术的占24%,有的系统采用多种网络技术,如图2所示。
(三)智能管理技术应用状况
根据对相关资料的统计分析,目前,物流信息系统能够实现对物流过程智能控制与管理的还不多,物联网及物流信息化还仅仅停留在对物品自动识别、自动感知、自动定位、过程追溯、在线追踪、在线调度等一般的应用,专家系统、数据挖掘、网络融合与信息共享优化、智能调度与线路自动化调整管理等智能管理技术应用还有很大差距。只是在企业物流系统中,部分物流系统可以做到与企业生产管理系统无缝结合,智能运作;部分全智能化和自动化的物流中心的物流信息系统,可以做到全自动化与智能化物流作业。
几种重要的物联网技术在物流业的应用领域与前景
(一)RFID技术在物流业的应用领域及前景
RFID是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无需人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体,并可同时识别多个标签,操作快捷方便。
1、RFID技术在物流业的应用
在物流领域,RFID电子标签可以应用于自动仓储库存管理、产品物流跟踪、供应链自动管理、产品装配和生产管理、产品防伪等多个方面。大量使用RFID电子标签可以提高整个供应链和物流作业管理水平。RFID在物流业的重点应用方向包括:货运集装箱追踪与管理;道路货运车辆的跟踪与管理;托盘等装载设备的跟踪管理;配送中心管理;航空集装设备、货物追踪及行李管理;机场货运车辆的智能调度与管理。
2、RFID技术的应用前景分析
物联网的发展给RFID在物流业应用带来良好的发展机遇。随着物联网技术的发展,在物流领域,RFID的应用将会由点到面,逐步拓展到更广的领域。据中国RFID产业联盟和计世资讯(CCW Research)预测,物流领域的应用将是中国RFID市场增长最快的领域之一,主要体现如下:
(1)医疗与药品智能追溯系统进入成长期。医疗领域的RFID市场已基本完成培育期,正在进入成长期,在医疗领域采用RFID可以用生机勃勃来形容,几乎每一个RFID项目都可以立即得到回报。
(2)食品卫生和动物疾病防疫领域发展迅速。食品卫生和动物疾病防疫等安全问题为RIFD的大规模普及提供了契机,采用RFID标签,组建智能追溯的食品物联网体系,可以监控贯穿食品和药物供应
链的实时信息,对动物的原产地和疾病进行追踪和控制。
(3)智慧物流与供应链市场需求可观,但对技术的要求则比较高。智慧物流供应链管理对RFID的市场需求量十分可观,只是目前还受种种因素的限制。通过识别每一个货品、货箱及托盘,RFID标签为运营商提供了清晰了解分销链的能力,从而识别任何一件货品,检查货品状态及来源史,并将货品发送到供销网络中的任何地点。
(4)资产与物品仓储管理的增长将使闭环应用成主流。越来越多的企业开始考虑如何将RFID用于闭环应用。目前的IT资产管理就是一种RFID技术在闭环的应用,通过部署RFID系统来跟踪资产设备,可以更安全地追踪到设备的位置及使用者的身份,能避免因设备丢失造成的损失,并能保持敏感数据的安全性。RFID技术还可用于跟踪生产环境中的工具和用品及工厂内的消耗物品。
(5)与电信技术的融合衍生出了NFC等新领域。电信技术与RFID技术结合可为各行业建立物联网与信息化最后1公尺的建设提供开放、标准化的基础,极大地节约社会资源,创造经济效益。目前一些管理市场化水平比较高、信息化基础比较完善的行业,将成为RFID通信技术应用的先行行业,比如电子支付、物品管理、物流管理、生产制造、安全控制等领域的应用潜力都比较大。
总之,RFID技术在物流信息化领域应用市场前景广阔,物联网技术的发展更为RFID技术在物流业的大规模应用创造了良好的市场环境。
为了抓住RFID市场机遇,笔者建议,企业在物流业RFID技术应用的开发方面瞄准下列六个方向。
(1)针对物流行业应用RFID技术进展缓慢的现状,支持开发适用于各种物流环境的特种电子标签,包括各种材质的托盘、周转箱标签、集装箱标识标签、温度传感标签、堆场定位标签、车辆标签等。
(2)开发整合集成RFID技术的物流装备,进行RFID技术与现有物流装备的整合。
(3)支持RFID中间件的开发,开发支持多协议读写器,同时能与现有的物流仓储、运输等管理系统无缝对接的RFID中间件系统。
(4)支持与鼓励面向物流行业的RFID公共信息服务平台的开发与应用示范,实现跨地区、跨行业的RFID信息的识别、采集、传输与信息应用服务,满足物流企业进行RFID系统快速部署的需求,并与现有物流信息公共平台进行互联互通。
(5)支持物流行业RFID应用标准的研究和制定,包括物流领域RFID数据规范、RFID技术与物流装备的整合标准、基于RFID技术的物流操作规范,RFID中间件与物流系统、数据平台的数据交换标准等。
(6)推广RFID技术在物流业九大重点工程中的应用示范,包括在多式联运和转运设施、大型物流园区、城市配送及冷链物流、大宗商品和农村物流、制造业和物流业联动发展、物流公共信息平台、物流标准和技术推广、物流科技攻关、应急物流中的应用示范。
(二)全球卫星导航技术在物流业的应用领域与前景
全球定位系统(GPS)是美国国防部发射的24颗卫星组成的全球定位、导航及授时系统。北斗卫星导航系统是与GPS相类似的技术,是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统(CNSS),是除美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。这些全球卫星定位导航系统与电子地理系统结合,可以对移动的物体进行定位、追踪、检测、联网,该技术是对移动中的物品进行联网与定位追踪最好的技术手段,也是物流行业最主要应用的物联网技术之一。
1、全球卫星导航技术在物流业的应用
GPS应用于车辆运行管理中,可对运输的车辆和货物进行实时定位、跟踪和监控,还可以对车辆进行调度,同时提供车辆报警等功能,以确保货物安全,因此,车载式GPS有着广阔的发展前景。具体可以应用于对特种专用车辆的定位跟踪、城市出租车管理、公交系统、长途运输等领域。
在基于GPS的物流配送监控系统中,GPS主要辅助实现车辆跟踪、路线的规划导航、话务指挥、信息查询、紧急救援与应急物流等物流配送监控功能。
在基于网络的GPS系统中,通过在互联网上构建公共GPS监控平台,可以免除物流运输公司自身设置监控中心所导致的大量费用,包括各种硬件配置、管理软件等。网络GPS使投资费用降低和无地域性限制的信息获取,提高了GPS的普及率,从而增加了物流业的利润。
在基于GPS技术的智能港口物联网中,通过利用GPS等技术,可建立港口物联网支撑技术与平台。如江阴打造的智能港系统,包括专用车载GPS监控系统、集装箱卡车GPS监控软件、专用车载GPS监控系统软件等,这些技术为江阴打造智能港口提供了关键技术。
2、GPS技术在物流业的应用前景
随着中国物流产业的振兴,基于GPS/GIS的移动物联网技术将获得巨大发展。预计未来几年,中国物流领域对GPS系统具有巨大的市场潜力和不可估量的发展前景,对GPS系统的需求量将以每年30%以上的速度递增。
(三)无线传感网在物流业应用领域与前景
无线传感器网络(WSN,Wireless SensorNetworks)是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并发送给观察者。
WSN在物流的许多领域都有应用价值,包括生产物流中的设备监测、仓库环境监测、运输车辆及在运物资的跟踪与监测、危险品物流管理、冷链物流管理等。
WSN在物流中具有巨大的应用潜力,但是大规模的应用还有待时日。根据实地调研和文献资料分析得知,目前,无线传感器网络在物流业中的应用十分有限,大部分还停留在学术研究或是开发实验阶段。要在物流业获得广泛应用,其中有很多关键技术还需探讨,如能量管理、节点定位、拓扑控制、MAC协议和路由协议等技术,此外,应用成本问题也需解决。
(四)智能机器人在物流业应用情况及前景
智能机器人是物联网家族的重要成员,是物联网智能应用的执行者之一。智能机器人技术也是物联网重要的技术产品。借助于物联网,将机器人纳入物联网系统中,利用机器人的自动化性能,可实现智能作业与管理。
物流行业机器人的应用最早出现在1995年,在我国烟草行业物流作业系统中首先得到应用。当时,卷烟厂采用智能码垛机器人对卷烟成品进行码垛作业,用AGV(自动搬运车)进行自动搬运作业,节省了大量人力,减少了烟箱破损,提高了自动化水平。这时的机器人还只是单线的点对点作业,尚未融入物流网络系统。
目前,智能机器人在我国烟草、汽车、医药等行业的物流系统中得到了广泛应用。随着物流信息技术的发展,智能机器人也有独立的作业环节开始融入物流作业系统,成为现代物流系统的组成部分,成为智慧物流的重要装备。
在中国现代物流系统中,智能机器入主要有两种类型,一种是从事堆码垛物流作业的码垛机器人,一种是从事自动化搬运的无人搬运小车AGV,这些智能机器人在全自动化物流系统中执行物流网络系统的堆码垛作业指令和自动化智能搬运作业指令。