1.1 物聯網概述

物聯網（Internet of Things，簡稱IoT）是指通過互聯網將各種物理設備連接起來，實現設備之間的互聯互通和信息共享的技術體系[1]。目前，物聯網在智能物流中的應用廣泛，感知技術負責采集和感知物流環境中的各種信息。網絡技術負責信息傳輸快速高效，應用層技術負責對數據信息進行分析并作出決策。物聯網技術具有全面感知、可靠傳輸、智能處理等特點，因此，將物聯網技術應用到智能物流倉庫中可以有效解決物流設備之間、多源物流存儲數據之間的信息共享及協同管理問題[2]。

 

1.2 智慧物流概述

2008年，IBM公司在提出“智能地球”概念的基礎上，進一步提出了“智慧物流”的概念。2009年12月，中國物流科技學會和華夏物聯網也聯合提出了“智慧物流”的概念[3]。自此，學術界和企業界開始圍繞“智慧物流”展開熱烈的討論和探索。“智慧物流”是指通過智能軟硬件、物聯網、大數據等智能化技術手段，實現物流在各個環節的精細化、動態化、可視化管理，提高物流系統智能化分析決策和自動化操作執行能力，最終實現提升物流運作效率的現代化物流模式。“智慧物流”的內涵和意義在智能交通、智慧城市以及物聯網等國家發展戰略中均得到體現。這些戰略旨在通過利用先進的信息技術，實現物流運作的智能化和高效化轉型升級，從而推動經濟發展和社會進步。

 

智慧物流中應用物聯網技術，能夠實現對物品的實時跟蹤和監控，提高物流運作的透明度和效率[4]。同時，借助云計算、大數據、數據孿生、邊緣計算、人工智能等智能化技術，智慧物流能夠實現對復雜數據的分析和處理，為決策者提供更加準確和及時的信息，從而更好地滿足市場需求和客戶需求。

 

在未來的發展中，智慧物流將成為推動物流行業創新發展的重要力量。它將以更加智能化、高效化、可靠化的方式，實現物流資源的優化配置和互通共享，降低物流成本，提高物流效率和服務質量。同時，智慧物流也將促進綠色物流的發展，減少能源消耗和環境污染，為可持續發展作出貢獻。

 

2 物聯網技術在智慧物流中的運用

物聯網技術在智慧物流中的應用主要包括以下幾個方面。

 

2.1 運輸智能化

在傳統的貨運流程中，運輸貨物常常會面臨許多不確定因素，如路況、天氣、車輛信息等。這些不確定因素可能使得貨運時間增加，導致無法按時交貨，增加運輸成本，進而影響企業的持續健康發展。為了解決這些問題，可以利用物聯網技術對商品流通的各個環節進行革新升級。通過將貨物運輸與大數據相融合，增強物流各節點之間的連貫性，降低空載率，提高物流資源的分配效率，提升車輛利用效率。同時，利用定位技術實時監測物流車輛的位置，動態提供最佳路線建議，使運輸過程變得更加透明、高效。這樣不僅可以有效降低運輸過程中的風險，而且還可以提高物流效率，為企業的發展帶來更多機會。

 

2.2 倉儲智能化

智慧倉儲是指利用先進的信息技術和物聯網技術對倉儲管理體系進行優化和智能化的過程。智能化設備的融入，將有效節省人工成本的投入。利用智能化設備替代傳統人員勞動力，在減少人力成本支出的同時，還可以提高倉庫運營效率，例如，AGV小車可不間斷工作5小時以上，快充20分鐘即可繼續工作2～3小時，在時效性以及成本投入方面都要優于原有人工倉儲模式[5]。

 

在傳統物流中，商品分揀環節主要靠揀貨員人工操作，不但效率低，還容易出錯。隨著物流行業的發展，對揀選的要求也在不斷提高。為了讓整個物流過程更加智能高效，利用軟件技術、物聯網技術、自動分揀技術、射頻識別技術等先進技術，配合AGV（自動導向車）機器人、傳送線、揀選機械臂等硬件支持，以倉庫管理系統、倉庫控制系統、運輸管理系統作指揮分配，將實現倉儲無人化智能運作模式。通過北斗定位、視頻監控等系統技術，實現從訂單、分揀、發運到送達終端客戶等全流程貨物可視化管理。隨著庫內自動化的推進，倉庫揀選員只需站在固定位置等待，揀選機器人便會根據系統指示把貨架運到揀選員面前，實現從“人找貨”到“貨到人”的轉變，提高工作效率。

 

2.3 配送動態化

傳統的物流管理方式需要消耗大量的人力和時間來處理貨物信息，且容易出現錯誤和延誤。隨著物聯網技術和自動識別技術的發展，手持終端PDA應運而生，而PDA的應用，可實現信息的自動化錄入和實時更新，極大地提高了工作效率。物流員工只需在PDA上掃描貨物標簽信息，系統便可自動獲取貨物相關信息，并實時記錄其位置和狀態。這種實時信息識別技術不僅方便了貨物追蹤，提高了貨物安全性，而且還能幫助管理人員實時精確掌握貨物的動態，作出更迅速、更準確的決策。

 

PDA集成了掃碼槍、打印機、GPS定位等多個功能模塊，實現了多功能的一體化。物流員工可以通過PDA掃描客戶二維碼，自動生成運單，并直接打印出來；在配送過程中，相關人員可以通過GPS定位功能，實時準確定位貨物位置，動態安排最優路線，有效避免配送延誤。PDA一體化功能的使用，極大地提升了物流配送的精確度和效率。

 

3 基于物聯網技術的智慧物流系統體系的構建

3.1 系統體系整體架構

RFID技術、條碼技術、通信技術和遙感技術是物聯網的四大關鍵技術。它們的應用使得物聯網能夠實現物體的自動識別、追蹤和管理，以及設備之間的互聯互通和數據傳輸。隨著物聯網技術的不斷革新和發展，其全方位的感知能力、可靠的信息傳輸能力和智能化的信息處理能力，為物流行業注入了新的活力，推動物流行業向信息化、數字化和智能化方向發展。在我國，常用的智能物流體系是M2M(Machine-to-Machine），本文所構建的智慧物流體系也基于M2M框架進行設計的。

 

3.1.1 感知層設計

在物聯網技術的智慧物流系統中，感知層是系統的基礎部分，負責采集和感知物流環境中的各種信息。感知層的設計主要包括傳感器節點的布置和數據采集方式的選擇。

 

傳感器節點的布置：根據物流環境的特點，確定傳感器節點的布置方案。傳感器節點主要包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、GPS定位傳感器、煙霧報警器、圖像傳感器、加速度傳感器等。根據物流環境的不同，合理布置傳感器節點可以提高數據采集的準確性和安全性。

 

數據采集方式的選擇：根據傳感器節點的種類，選擇合適的數據采集方式。常見的數據采集方式包括有線采集和無線采集。有線采集可以保證數據傳輸的穩定性，但受限于布線的長度。無線采集可以提高數據采集的靈活性，但受限于傳輸距離和信號干擾的影響。根據具體情況，傳感器安裝在固定位置時可以選用有線采集方式；傳感器需要在一定范圍內移動時可以采用無線采集方式；傳感器跟隨貨物一起移動時可以采用“有線+無線”的方式采集數據。

 

數據采樣頻率的設置：根據物流環境的需要，設置合適的數據采樣頻率。較高的數據采樣頻率可以提供更加準確的數據，但在一定程度上也會增加能耗。較低的數據采樣頻率可以降低能耗，但可能會丟失一些重要的數據。

 

通過合理的感知層設計，選擇合適的傳感器類型、數據采集方式、數據采樣頻率，可以實現對物流環境的全面感知和數據的準確采集，為后續的數據分析、處理和決策提供可靠的依據和保障。

 

3.1.2 網絡層設計

首先，感知層采集的數據需要借助大數據、云計算、邊緣計算和人工智能等技術，對感知到的數據進行分析、挖掘和處理，以提取有價值的信息。因此，在網絡層的設計中，需要考慮引入數據分析和處理的算法和模型，以實現對大量數據的高效實時處理。

 

其次，在經過數據分析和處理后，網絡層需要根據系統的工作目標，生成相應的決策指令。這些決策指令包括貨物的運輸路徑規劃、倉儲設備的調度安排、物流貨物的追蹤等。同時，網絡層還需要通過通信技術，將生成的決策指令及時下達到執行系統，以實現對物流過程的控制和調度。

 

因此，網絡層的設計在智慧物流系統中具有重要的地位。通過構建高效的數據傳輸通道、引入強大的數據分析和處理技術，以及實現智能決策和指令下達的功能，網絡層能夠為智慧物流系統的運行提供有力支撐，從而實現物流過程的智能化和優化升級。

 

3.1.3 應用層設計

應用層也是執行層，在實際場景中，所有執行智慧物流系統決策的系統都屬于執行層，既包括單體智能設備，又包括物流設備系統，甚至人工操作也可以屬于執行機構。智慧物流執行層最主要的設備是智能化的物流技術設備，其自動執行物流大腦的決策與判斷。

 

應用層采用目前主流的C/S構架模式，可支持智能手機、PAD、PC、大屏、多媒體查詢機、TV等終端適配能力豐富的各種互聯網終端，管理服務器終端保證資源合理配給，提高運作效率。

 

3.2 智慧物流功能體系的構建

智慧物流功能體系旨在提升物流行業的效率和智能化水平，把線下操作轉移到線上來，利用物聯網技術、大數據分析、云計算、邊緣計算、人工智能等技術手段實現體系的構建。該功能體系通過GPS定位技術對貨物進行精準定位，并為貨物貼上特有的標簽，確保能夠實時掌握貨物的動態信息。這些貨物信息為后期物流路徑規劃和物流選址提供了有力的數據支持，從而提高了物流效率，降低了物流成本，增強了整個供應鏈的透明度和可控性。

 

智慧物流功能體系的主要流程如圖1所示，客戶或銷售員首先通過前臺系統提交貨物訂單，然后該訂單信息通過銷售系統發送給后臺管理系統。后臺操作人員將接收到的物流貨單發送給各物流企業。收到貨單的物流公司便會前往系統指定地點進行收貨。在物流公司確認收貨后，后臺管理系統會自動更新貨物信息，并在數據庫中留檔記錄。這個流程實現了智慧物流的自動化管理，提高了物流效率，同時也保證了貨物信息的準確性和可追溯性。

 

圖1 智慧物流功能體系架構   

 

3.2.1 后臺管理系統

后臺管理系統是智慧物流功能體系的核心部分，負責對物流信息進行管理、監控和分析，以實現物流運輸過程的高效化、智能化管理。

 

后臺管理系統通過集成物流信息采集、處理、分析等功能，實時監控物流運輸過程中的發貨、運輸、配送等環節。同時，后臺管理系統通過對物流數據進行分析，為管理者提供決策支持，幫助企業降低物流成本、提高物流效率。后臺管理系統主要實現以下功能。

 

貨物跟蹤：通過物流信息采集，后臺管理系統可以實時跟蹤貨物的位置，提供準確的貨物追蹤服務。

 

訂單管理：對物流訂單進行管理，包括訂單的生成、分配、調度等環節，從而確保訂單的及時處理。

 

資源調度：根據物流需求和資源情況進行智能調度，提高資源利用率。

 

數據分析：對物流數據進行分析，包括貨物運輸時間、成本、效率等指標，從而為企業提供決策支持。

 

報表生成：生成貨物運輸情況、成本統計、效率評估等各種物流運輸報表，方便企業進行數據分析。

 

3.2.2 銷售系統

銷售系統功能主要包括銷售預測、銷售訂單管理、銷售出庫和銷售分析等。

 

銷售預測：根據歷史銷售數據和市場趨勢，進行銷售預測，幫助企業制定合理的生產和庫存計劃。

 

銷售訂單管理：接收和整合來自各渠道的訂單信息，對訂單進行實時跟蹤，確保訂單的及時交付。

 

銷售出庫：根據訂單信息，自動生成出庫單，并協調倉庫管理人員進行發貨，提高出庫效率。

 

銷售分析：提供詳細的數據分析功能，幫助企業了解銷售狀況，發現市場變化趨勢，優化銷售策略。

 

3.2.3 前臺系統

前臺系統以App的形式呈現在客戶的手持設備或PC終端上，只需通過互聯網連接，用戶就能輕松登錄該平臺。該系統打破了時間和空間的限制，讓用戶可以隨時隨地獲取物流公司的信息，實時進行在線下單并掌握貨物動態。一旦用戶成功登錄，將能夠選擇所需的服務，例如，購買服務并下單、查看訂單的狀態等。收發員在接收貨物后，將通過前臺系統使用條形碼技術上傳貨物的訂單信息，手動或自動地實時更新貨物的狀態。此外，前臺系統還具備訂單管理、付款管理、商品查詢和統計等功能。

 

4 結語

在智慧物流中應用物聯網技術，可以顯著提高物流效率，降低物流成本，為客戶提供更優質的服務。通過物聯網技術，相關人員可以實時監控物流狀態、物品溯源，預測物流需求，優化物流路線，以及智能化處理物流信息。盡管物聯網技術在智慧物流中的應用取得了顯著的成效，但仍面臨一些挑戰。例如，物聯網設備的互操作性、數據安全和隱私保護、以及物聯網技術的普及和標準化等問題。為了解決這些問題，相關研究人員仍需繼續科研創新，推動物聯網技術的持續發展。

 

總的來說，物聯網技術在智慧物流中的應用具有巨大潛力。隨著技術的進步和政策的推動，相信未來的智慧物流將會更加高效、安全、智能和環保。