基于物聯(lián)網(wǎng)的多目標(biāo)貨物運輸線路調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計研究

張莉

[摘 要]在對現(xiàn)代化物流配送要求進(jìn)行分析和探究的前提下，以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，對多目標(biāo)貨物的運輸線路調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計，文章首先對物聯(lián)網(wǎng)和其在物流作業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了簡單的分析，之后對貨物運輸線路調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計思路進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上為物聯(lián)網(wǎng)下的多目標(biāo)貨物運輸線路調(diào)度配置模塊，從無線式傳感器、GIS模塊、電子地圖及配送車線路調(diào)度四個模塊配置實施了深入的分析，最后又對物聯(lián)網(wǎng)下的多目標(biāo)貨品運輸線路調(diào)度路徑算法進(jìn)行了分析。望可以為物理網(wǎng)基礎(chǔ)上的貨物運輸線路設(shè)計提供相應(yīng)的參考。

[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng);貨物運輸線路;調(diào)度系統(tǒng)

[中圖分類號]F253.9

1 引 言

現(xiàn)時期，物流產(chǎn)業(yè)和電高產(chǎn)業(yè)、網(wǎng)絡(luò)商業(yè)化模式及人們購買行為相互間存在著緊密的關(guān)聯(lián)性，配送行業(yè)是服務(wù)性行業(yè)，配送成本與車輛運輸在物流成本當(dāng)中都占有一定比重。因為，我國物流產(chǎn)業(yè)的起步時間及發(fā)展時間都相對滯后，所以，在此前提下，貨物在運輸車輛調(diào)度方面及技術(shù)應(yīng)用方面都相對落后，多數(shù)情況下，均是憑借以往經(jīng)驗實施調(diào)度及安排運輸路線的。伴隨連鎖商店、電商、大型賣場及網(wǎng)購等產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，致使城市物流配送當(dāng)中的多目標(biāo)化物流運輸線路調(diào)度有很多問題出現(xiàn)，這些問題形成的主要原因是，城市交通網(wǎng)的日漸復(fù)雜、擁堵管制，除此之外，客戶地點分散性、訂單量增多、客戶收貨時間限制等都是影響問題形成的主要原因，這些因素都會對運輸資源管理及調(diào)度增加難度。

2 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)是在因物網(wǎng)基礎(chǔ)上對信息技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新所形成的產(chǎn)物，其通過對紅外感應(yīng)、激光掃描設(shè)備、定位系統(tǒng)及射頻識別等設(shè)備進(jìn)行集成化處理，并結(jié)合相應(yīng)協(xié)議，把各物品同物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行鏈接，由此可以有效對貨品進(jìn)行智能化的定位、跟蹤和識別管理。確切地說，物聯(lián)網(wǎng)就是對因特網(wǎng)的一種拓展和延伸，其利用在網(wǎng)絡(luò)、云計算、智能化傳感器等技術(shù)實現(xiàn)物品的智能化，由此把物品和物品、人和物品、人和人間實現(xiàn)智能化的對接。[1]

3 物聯(lián)網(wǎng)在物流作業(yè)中的應(yīng)用簡介

物流產(chǎn)業(yè)與其相關(guān)的作業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)開始實施應(yīng)用的一個領(lǐng)域，在物流行業(yè)中，物聯(lián)網(wǎng)的大面積推廣及普及應(yīng)用讓現(xiàn)代物流向智能化、集成化、數(shù)字化方向不斷發(fā)展，在物流網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，物聯(lián)網(wǎng)中的紅外、定位、編碼、RFID及傳感器等技術(shù)都得到了廣泛應(yīng)用?？傮w來分析，現(xiàn)時期物聯(lián)網(wǎng)在物流中主要應(yīng)用在四個領(lǐng)域當(dāng)中：第一，貨物位置跟蹤智能網(wǎng);第二，物流可視智能化管理;第三，物流企業(yè)的貨品配送網(wǎng);第四，企業(yè)智能供應(yīng)鏈的設(shè)置。除此之外，物流實踐操作時的智能化、通信終端網(wǎng)絡(luò)化及所用智能化物流平臺等，也屬于物聯(lián)網(wǎng)物流行業(yè)中研究的重要問題。

4 以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)貨品多目標(biāo)運送線路調(diào)度系統(tǒng)的具體設(shè)計

貨物的運輸和所配送車輛的具體路線調(diào)度，屬于第三方物流公司進(jìn)行物流配送服務(wù)項目中的重要內(nèi)容，貨物配送速度、效益情況及成本都與配送車輛的路線選擇有較大的關(guān)系，判定和權(quán)衡其是不是合理的重要標(biāo)準(zhǔn)是采用最大運輸量、最少成本、最短路程，把貨品以最快的速度送到客戶處。所以，判定貨物配送線路是不是合理，是物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境多個目標(biāo)情況下貨品運輸線路調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計中的重要內(nèi)容，整體設(shè)計思路主要包含以下幾點。

4.1 通過RFID來對待配貨物電子信息進(jìn)行記錄

當(dāng)不同配送地點并且多種類貨物裝進(jìn)運輸車以后，所配電子標(biāo)簽信息能夠有效讀取，并同時還可儲存于車載傳感器內(nèi)，物流配送車輛所在調(diào)度中心能夠利用無線傳感器技術(shù)，來獲得車載傳感器內(nèi)相應(yīng)貨品的具體信息，通過這種方式來了解和掌控貨品信息。

4.2 配送調(diào)度中心結(jié)合電子信息標(biāo)簽設(shè)計最適合的配送線路

貨品運輸車輛當(dāng)中所有貨物相對應(yīng)的信息，在傳輸至調(diào)度中心之后，中心通過對這些信息實施處理以后，再導(dǎo)到地理信息的系統(tǒng)當(dāng)中，結(jié)合計算模型來設(shè)置出最合理的運輸配送線路，同時把這一路線通過可讀方式展示到車載定位系統(tǒng)及調(diào)度中心的臺面之中，如此貨物配送車輛便能夠結(jié)合計算出的最佳路線安排貨品的具體配送。[2]

無線傳感器網(wǎng)與RFID屬于智能物聯(lián)網(wǎng)的多目標(biāo)貨品運送線路調(diào)度系統(tǒng)在構(gòu)建過程中所必需的一項技術(shù)。對于貨物配送車的相關(guān)信息，都是利用無線傳感器與RFID相聯(lián)合而得到的，對于配送貨品的信息，則是利用無線傳感器將信息傳送到調(diào)度中心，之后，再利用車輛的位置、配送目的地、地理信息系統(tǒng)及電子地圖，來計算貨品配送所使用的具體路線，最后將這些信息傳到運輸工具上，由此完成調(diào)度優(yōu)化、提升物流運輸效率。

5 基于物聯(lián)網(wǎng)配置多目標(biāo)貨品運輸路線調(diào)度系統(tǒng)模塊

5.1 配置無線傳感器模塊

無線傳感器網(wǎng)主要由傳感器、處理器、能量供應(yīng)裝備和無線通信裝置所組成。其中傳感器主要負(fù)責(zé)的是數(shù)據(jù)信息的收集與轉(zhuǎn)化，傳感器各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間通信都是通過無線通信網(wǎng)節(jié)點來實現(xiàn)的，各節(jié)點間數(shù)據(jù)的收集與轉(zhuǎn)換都是由處理器來負(fù)責(zé)的。各節(jié)點通信所需電能則是由能量裝備所供給的。第一，數(shù)據(jù)采集。是貨物信息的收集，把所配送的貨物配送性質(zhì)及運輸規(guī)定等相應(yīng)信息，輸進(jìn)電子標(biāo)簽當(dāng)中，之后貼在貨物上;貨品配送車輛相應(yīng)信息的收集，主要是通過電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)讀寫器，把貨物信息和數(shù)據(jù)錄入車載傳感器當(dāng)中。第二，無線傳感器。其組網(wǎng)是由GSM與Zigbee技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信功能的，由調(diào)度中心中的GSM數(shù)據(jù)通信網(wǎng)及其相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點來實施鏈接通信，是各傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間利用Zigbee技術(shù)來完成無線數(shù)據(jù)的通信操作，調(diào)度中心的構(gòu)成主要包含數(shù)據(jù)庫、配置模塊、監(jiān)控模塊，這些模塊利用GSM網(wǎng)絡(luò)和各節(jié)點實施通信。[3]第三，無線傳感器軟硬件。無線傳感器系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，重點需具備對以下幾類問題進(jìn)行處理。

5.2 GIS模塊

在物聯(lián)網(wǎng)下的多目標(biāo)貨品運送線路調(diào)度中，GIS模塊是用于電子地圖的制定、設(shè)置運輸計劃、統(tǒng)計、系統(tǒng)的維護(hù)及數(shù)據(jù)的管理等操作，其集成了貨品運配車輛路線的實施模型，平時工作管理與短程路線模型。貨品配送路線模型基本都是用于處理單起點和多終點形式下，實現(xiàn)最少物流配送費的問題，對所用車型、同種車型總數(shù)量及各車輛運送路線實施合理性的安排和組織;平時工作管理重點是利用數(shù)據(jù)信息分析來為調(diào)度中心提供決策依據(jù);最短路線模型主要是對運送網(wǎng)當(dāng)中的兩條路線實施結(jié)構(gòu)分析，不但包含最短路線，同時還包含最短運送時間。

5.3 電子地圖模塊

在貨品運輸車輛的調(diào)度系統(tǒng)當(dāng)中，電子地圖是完成貨品配送地址的匹配、運輸路線和地理信息的查詢與最佳路線的搜索等功能。電子地圖主要是借助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來進(jìn)行工作，其中包含道路等級、車速限制、通行車輛的類型參數(shù)信息，因思考最佳路徑分析與最優(yōu)路線搜索等功能，所以一定要把道路中車輛行駛的屬性涵蓋其中。

5.4 構(gòu)設(shè)貨品配送車輛線路調(diào)度的相應(yīng)模塊

此模塊配置包含運輸車輛的信息配置、貨品信息配置、運輸車輛的行駛現(xiàn)狀信息配置等。把無線傳感器網(wǎng)引進(jìn)貨品運送車輛的路線調(diào)度系統(tǒng)中，便能夠把貨品信息與調(diào)度中心的數(shù)據(jù)庫實施通信與匹配，由此來調(diào)整以往落后的人工輸入方式，使貨品配送效率及質(zhì)量得到顯著提升，盡量減少貨物堆積。

6 基于物聯(lián)網(wǎng)的多目標(biāo)貨品運輸線路調(diào)度路徑的計算方法

物聯(lián)網(wǎng)下，多目標(biāo)式貨品運輸線路調(diào)度功能，主要是先保證客戶方的貨品運輸需求與物流服務(wù)效率及質(zhì)量，之后，再結(jié)合貨物運輸車輛調(diào)度標(biāo)準(zhǔn)，完成貨品最短距離運輸，由此完成貨品配送作業(yè)效益最大化及成本最低化與服務(wù)效率最大化，保證貨品運輸配送車輛調(diào)度效率的理想化。

6.1 調(diào)度中心系統(tǒng)的運輸路徑計算方法

貨品配送具體路線的選擇，是多目標(biāo)性貨品配送任務(wù)實施中，對最佳路線實施計算的重要依據(jù)，在相應(yīng)因素的影響下，結(jié)合現(xiàn)有貨品配送需求網(wǎng)點布局、物流配送中心的位置、車輛類型及最大負(fù)荷等信息，為貨品運配車輛選擇最合理的配送路線。當(dāng)客戶對于貨品數(shù)量的需求不知情或是不確定的前提下，物流的配送中心需結(jié)合客戶需求來安排多個運輸車輛來為用戶配送貨品。[4]各輛貨品配送車其所載貨品重量都是相同的，所以需保證每條貨品配送路線中的客戶貨品需求量之和不可以超過配送車輛總載荷的重量值。在此情況下，便一定要對貨品運配車輛路線實施及時合理性的安排，由此保證客戶可以及時并且精準(zhǔn)的收到貨品，同時保證最小的配送成本。

6.2 配送車輛其路徑計算模型

如果將實例物流配送的中心部門設(shè)置為C，服務(wù)客戶數(shù)量為k個，配送中心的運輸車數(shù)量為h，各車最大載荷設(shè)置成Q，那么用于配送的車輛從配送中心處開始，在完成貨品的具體配送之后，再返回到配送中心處。假設(shè)i個數(shù)量的客戶，其貨品配送量為qi，配送車輛在最后一個客戶處所用時間為ti，與這個客戶配送需求呈正比。為了形象直觀的描述，在同一平面內(nèi)思考配送中心與配送客，保證配送中心位置是坐標(biāo)軸的原點，就是C（0x，0y），坐標(biāo)（xi，yi）就是第i個客戶所處地理位置。[5]

7 結(jié) 論

總體來說，因為物聯(lián)網(wǎng)本身所特有的特點，將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到物流運輸車輛路線調(diào)度系統(tǒng)當(dāng)中，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)商業(yè)模式、客戶購買行業(yè)網(wǎng)絡(luò)化、電商化環(huán)境下、高效率、低成本、實時性的物流目標(biāo)。文章以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)下的多目標(biāo)貨物運輸線路調(diào)度系統(tǒng)是由無線傳感器、GIS模塊、電子地圖及配送車線路調(diào)度四個模塊所組成，在實際運輸中，利用RFID得到配送貨物的電子標(biāo)簽，之后通過物流調(diào)度中心，將電子標(biāo)簽中的信息實施計算由此獲得最佳配送路線。

參考文獻(xiàn)：

[1]李建鋒，彭艦.云計算環(huán)境下基于改進(jìn)遺傳算法的任務(wù)調(diào)度算法[J].計算機應(yīng)用，2011（1）：184-186.

[2]孫文新，齊名軍.人工魚群優(yōu)化在云計算環(huán)境中任務(wù)調(diào)度算法[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012（11）：6923-6926.

[3]李瑞強.基于物聯(lián)網(wǎng)的多目標(biāo)貨物運輸線路調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計[J].物流技術(shù)，2013，32（8）：147-149.

[4]熊潔瓊，劉宏志.基于物聯(lián)網(wǎng)的城市應(yīng)急物流調(diào)度系統(tǒng)的模型與實現(xiàn)[J].軟件導(dǎo)刊，2012，11（2）：75-76.

[5]李聯(lián)寧，高珊珊.物聯(lián)網(wǎng)多目標(biāo)運輸路徑調(diào)度系統(tǒng)[J].計算機應(yīng)用，2010（12）：75-76.