NB-ioT在物流行業(yè)的應(yīng)用探索

王磊

（中海油能源物流有限公司，天津 300452）

物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義，即是物與網(wǎng)的連接，被認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)之后的又一次重大的信息革命浪潮。目前互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)絕大多數(shù)由服務(wù)器、PC、移動(dòng)設(shè)備以及少量的智能設(shè)備產(chǎn)生，在未來，越來越多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將融入其中，通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)信息進(jìn)行協(xié)同、管理以及智能化處理，將提高整個(gè)社會(huì)的效率和生產(chǎn)力。

1 物聯(lián)網(wǎng)的三層架構(gòu)

按照物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)被劃分為3個(gè)層次，分別為：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。感知層由各種傳感器與傳感器網(wǎng)關(guān)組成，被認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)的核心層，通過物品標(biāo)識(shí)與信息采集，解決從物理世界的數(shù)據(jù)獲取問題。它由基本的感應(yīng)器件（例如，RFID、溫度傳感器、濕度傳感器、煙感器、計(jì)數(shù)器等）和感應(yīng)器件組成的網(wǎng)絡(luò)（例如RFID網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等）組成。網(wǎng)絡(luò)層也稱傳輸層，主要解決感知層所獲得的數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)的傳輸問題。這些數(shù)據(jù)可以通過電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、各類專網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)傳輸。長(zhǎng)距離有線和無線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等是網(wǎng)絡(luò)層所需要用到的關(guān)鍵技術(shù)。應(yīng)用層由網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)、信息安全平臺(tái)、信息處理平臺(tái)等對(duì)來自網(wǎng)絡(luò)層的信息進(jìn)行儲(chǔ)存、協(xié)同、管理、計(jì)算、分析和挖掘，并提供給用戶所需要的服務(wù)，主要解決信息處理和人機(jī)交互的問題。在各層可以實(shí)現(xiàn)信息多項(xiàng)傳遞，可有交互、反饋、控制等。盡管物聯(lián)網(wǎng)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn)千差萬別，但是每個(gè)應(yīng)用的基本架構(gòu)都包括感知、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用3個(gè)層次，各種行業(yè)和各種領(lǐng)域的專業(yè)應(yīng)用子網(wǎng)都是基于3層基本架構(gòu)來構(gòu)建。本文主要對(duì)網(wǎng)絡(luò)層中NB-ioT技術(shù)在物流行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用場(chǎng)景以及企業(yè)內(nèi)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施進(jìn)行探索研究。

2 NB-ioT的發(fā)展背景

2.1 NB-ioT的特點(diǎn)

現(xiàn)有的NB-ioT是由華為、沃達(dá)豐推動(dòng)的NBCIOT和諾基亞、愛立信、英特爾推動(dòng)的NB-LTE，在3GPP融合標(biāo)準(zhǔn)化之后的窄帶移動(dòng)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。其具有以下4大特性。（1）廣覆蓋。將提供改進(jìn)的室內(nèi)覆蓋，在同樣的頻段下，NB-ioT比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益20dB，信號(hào)覆蓋約為25km，覆蓋面積擴(kuò)大100倍，并且在信號(hào)不好時(shí)可以重復(fù)發(fā)送信息。（2）具備支撐海量連接的能力。NB-ioT1個(gè)扇區(qū)能夠支持10萬個(gè)連接，支持低延時(shí)敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。（3）更低功耗。NB-ioT終端模塊的待機(jī)時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)10年。（4）更低的模塊成本。企業(yè)預(yù)期的單個(gè)接連模塊不超過5美元。

2.2 國(guó)內(nèi)NB-ioT的發(fā)展趨勢(shì)

2017年工信部下發(fā)了《關(guān)于全面推進(jìn)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)（NB-ioT）建設(shè)發(fā)展的通知》，其中明確指出到2017年末，實(shí)現(xiàn)NB-ioT網(wǎng)絡(luò)覆蓋直轄市、省會(huì)城市等主要城市，基站規(guī)模達(dá)到40萬個(gè)。到2020年，NB-ioT網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全國(guó)普遍覆蓋，面向室內(nèi)、交通路網(wǎng)、地下管網(wǎng)等應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)深度覆蓋，基站規(guī)模達(dá)到150萬個(gè)。

在實(shí)質(zhì)應(yīng)用方面，國(guó)內(nèi)多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域也開始對(duì)NB-ioT進(jìn)行商業(yè)性試水。比較知名的是ofo與中國(guó)電信和華為達(dá)成合作，共同研發(fā)了基于NB-ioT物聯(lián)網(wǎng)的新一代智能鎖，用于共享單車的智能解決方案?；贜B-ioT的智能單車開鎖、結(jié)單時(shí)間小于2s，電池待機(jī)至少2年，基本上解決了上一代智能鎖信號(hào)兼容性差、成本高，用戶數(shù)據(jù)難收集、傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接入量多產(chǎn)生的擁堵以及電池待機(jī)短的問題。

NB-ioT在共享單車領(lǐng)域成功應(yīng)用產(chǎn)生的影響，已經(jīng)引起了多個(gè)行業(yè)和多省政府的重視，例如，福建省2018年已開始全面推進(jìn)NB-ioT建設(shè)發(fā)展，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，推動(dòng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

3 NB-ioT在國(guó)內(nèi)物流行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景探索

若將NB-ioT技術(shù)引入到物流運(yùn)輸、倉儲(chǔ)（保管）、配送、裝卸、包裝、流通加工、信息處理7大環(huán)節(jié)與多個(gè)工作場(chǎng)景中，通過企業(yè)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)多個(gè)環(huán)節(jié)的信息協(xié)同和控制，可極大地節(jié)省人力成本，提升作業(yè)效率和生產(chǎn)力。結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，NB-ioT技術(shù)可在以下物流作業(yè)場(chǎng)景中發(fā)揮作用，解決傳統(tǒng)作業(yè)中的諸多痛點(diǎn)。

3.1 遠(yuǎn)程抄表

痛點(diǎn)：（1）企業(yè)內(nèi)的水表、電表往往位于比較偏僻的位置，人工讀表耗時(shí)耗力。（2）傳統(tǒng)電子表布線復(fù)雜，損壞后不易維護(hù)。（3）電子表使用壽命較長(zhǎng)，電池耗完后更換麻煩、成本高。應(yīng)用NB-ioT無線傳輸、覆蓋廣、功耗低的特性，可去掉傳統(tǒng)抄表的人工成本，降低表計(jì)的維護(hù)成本。另外，通過微信、支付寶等第三方支付平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)線上自助繳費(fèi)、自動(dòng)扣費(fèi)、賬單自動(dòng)發(fā)送等服務(wù)。

3.2 消防應(yīng)用

痛點(diǎn)：（1）按照消防要求，安裝的煙感器分布密集，不方便走線且施工成本高。（2）傳感器無法與人（庫管員、保安、消防隊(duì)）等交互，存在誤報(bào)風(fēng)險(xiǎn)。（3）檢查檢修耗時(shí)耗力且成本高。通過NB-ioT無線傳輸、功耗低的特性，可去除實(shí)物線纜走線，降低施工和維護(hù)成本，發(fā)生警情時(shí)自動(dòng)警報(bào)并聯(lián)動(dòng)通知，提高警情響應(yīng)的速度。

3.3 環(huán)境溫度、濕度的控制

痛點(diǎn)：（1）傳統(tǒng)手段對(duì)特殊庫房（例如儀表庫、化學(xué)品庫等）、物流冷鏈運(yùn)輸?shù)拳h(huán)境的實(shí)時(shí)溫度、濕度等數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)難度很大。（2）溫度、濕度等數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常后，無法自動(dòng)提示、自動(dòng)調(diào)控和遠(yuǎn)程查看。通過NB-ioT可實(shí)時(shí)掌握貨物所處位置的溫度、濕度等信息，若超出設(shè)定值，可通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提示，根據(jù)情況自動(dòng)做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。

3.4 資產(chǎn)定位追蹤

痛點(diǎn)：（1）對(duì)于大范圍、大批量分布的貨物，現(xiàn)有追蹤終端的功耗較高，大批量充電不方便且費(fèi)用昂貴。（2）現(xiàn)有通信技術(shù)在惡劣通信環(huán)境中的有效通信難以保障。NB-ioT的低功耗特性可對(duì)資產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的追蹤，與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，更好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋以及信息重發(fā)機(jī)制可以在惡劣通信的環(huán)境中有效保障通信的穩(wěn)定，還可通過應(yīng)用端引導(dǎo)人員尋找定位位置。

3.5 設(shè)備智能調(diào)度、檢修、保養(yǎng)

痛點(diǎn)：（1）傳統(tǒng)調(diào)度由人員進(jìn)行安排，同種載具、車輛作業(yè)時(shí)長(zhǎng)差異較大，整體利用率有待提升。（2）傳統(tǒng)作業(yè)無法對(duì)設(shè)備的作業(yè)時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)，按照時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行差異化保養(yǎng)和檢修，不利于延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，節(jié)約生產(chǎn)成本。通過企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可統(tǒng)計(jì)設(shè)備運(yùn)行的時(shí)長(zhǎng)，自動(dòng)提示檢修和保養(yǎng)，還可根據(jù)運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)智能選派車輛作業(yè)，提升設(shè)備整體利用率。

4 企業(yè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)思路

4.1 企業(yè)內(nèi)網(wǎng)改造升級(jí)

目前階段，相當(dāng)一部分企業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)薄弱，欠缺發(fā)展智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同等新模式，新業(yè)態(tài)的基礎(chǔ)環(huán)境，因此開展工業(yè)企業(yè)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)改造是這類企業(yè)的首要任務(wù)，也是長(zhǎng)期任務(wù)。根據(jù)企業(yè)的現(xiàn)狀，通過分階段、分步驟的更換老舊設(shè)備，部署兼容物聯(lián)網(wǎng)IPV6的硬件設(shè)備，逐步打造先進(jìn)的適和物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

4.2 打造企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案

根據(jù)NB-ioT的優(yōu)勢(shì)并結(jié)合企業(yè)自身的業(yè)務(wù)，對(duì)可應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)能解決傳統(tǒng)作業(yè)模式問題的作業(yè)場(chǎng)景進(jìn)行挖掘和擴(kuò)展，基于現(xiàn)有的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，定制適合本企業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

4.3 構(gòu)建企業(yè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

根據(jù)企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的解決方案，構(gòu)建企業(yè)內(nèi)部的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，逐漸將已具備物聯(lián)網(wǎng)管理的業(yè)務(wù)鏈納入其中。通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、人員、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)之間的協(xié)同管理，逐漸完善企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的框架。

4.4 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的升級(jí)與優(yōu)化

構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)固然重要，但當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)仍處于巨大的發(fā)展和變革之中。擁有一支專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)人才隊(duì)伍，能隨業(yè)務(wù)的不斷變化和技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)的迭代，對(duì)企業(yè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行不斷擴(kuò)展、升級(jí)和優(yōu)化，才能使工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在降低成本、提升管理、提升企業(yè)效率和生產(chǎn)力方面發(fā)揮越來越大的作用，逐步形成企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

4.5 內(nèi)外結(jié)合、共同構(gòu)建

除了企業(yè)自身的努力，NB-ioT的實(shí)施和發(fā)展還需網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商加快推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、設(shè)施、系統(tǒng)等進(jìn)行IPv6改造；政府引導(dǎo)健全包含NB-ioT專用芯片、模組、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、物聯(lián)應(yīng)用產(chǎn)品等的完整產(chǎn)業(yè)鏈；工信部引導(dǎo)出臺(tái)國(guó)內(nèi)NB-ioT設(shè)備、模組等技術(shù)要求和測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)以及eSIM/軟SIM在NB-ioT網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用方案。只有企業(yè)內(nèi)外按照同樣的標(biāo)準(zhǔn)、契合的方向共同努力，才能建成“統(tǒng)一管理、安全可靠、互聯(lián)互通”的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系。

5 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展必將帶來一場(chǎng)新的工業(yè)信息革命，海量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將帶來一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)大爆炸的時(shí)代，強(qiáng)大的計(jì)算能力、先進(jìn)的算法以及牢靠的安全防護(hù)體系是物聯(lián)網(wǎng)持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要的基石。與發(fā)達(dá)國(guó)家的物流產(chǎn)業(yè)相比，我國(guó)的物流產(chǎn)業(yè)尚處于初級(jí)發(fā)展階段。本文通過探索NB-ioT技術(shù)在物流行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用，試圖解決目前物流行業(yè)內(nèi)存在的一些痛點(diǎn)，以期在提升物流企業(yè)的管理手段和效率，降低物流成本等方面有所成效。