陸縣委 張加勝 王鵬飛
引言
本文提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的糧食及物資儲(chǔ)備系統(tǒng)的構(gòu)建目標(biāo)。首先分析了糧食及物資儲(chǔ)備行業(yè)現(xiàn)狀和當(dāng)下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用前景,針對(duì)信息化建設(shè)過(guò)程及糧食和物資儲(chǔ)備作業(yè)中存在的問(wèn)題,建立了具有可行性的系統(tǒng)框架,為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在糧食和物資儲(chǔ)備行業(yè)及其他亟需信息化的工程領(lǐng)域提供解決方案。
糧食及物資儲(chǔ)備行業(yè)現(xiàn)狀
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展,之前的糧食及物資儲(chǔ)備業(yè)務(wù)模式已經(jīng)不能夠滿足領(lǐng)域信息化的需要。倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程中往往存在人力成本、消息時(shí)延以及數(shù)據(jù)信息誤差等問(wèn)題,而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有的實(shí)時(shí)性、有效性等優(yōu)勢(shì)能對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行有效處理。因此,可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)目前的出入庫(kù)管理、糧食和物資儲(chǔ)備管理、應(yīng)急保障管理等業(yè)務(wù)需求建設(shè)一套先進(jìn)的、高適用的信息化系統(tǒng)以保證整個(gè)糧食及物資儲(chǔ)備過(guò)程的流程規(guī)范化、數(shù)據(jù)可視化和管理信息化。
與此同時(shí),新冠疫情發(fā)生以來(lái),國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局積極響應(yīng)習(xí)近平總書記的重要指示精神,全力做好疫情防控期間應(yīng)急糧食物資和應(yīng)急救災(zāi)物資的保障工作。面對(duì)“來(lái)勢(shì)洶洶”的新冠疫情,為提升國(guó)家糧食及物資儲(chǔ)備應(yīng)急管理水平,進(jìn)一步提高應(yīng)急糧食及物資保障能力,完善國(guó)家糧食儲(chǔ)備和應(yīng)急管理體系,需要將業(yè)務(wù)流程和倉(cāng)儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合,建設(shè)糧食及物資倉(cāng)儲(chǔ)一體化信息平臺(tái),以逐步形成“云”“管”“邊”“端”的信息化體系,打造智慧倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)新生態(tài)。這一體系不僅能為倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)提供更加透明化和精細(xì)化的管理,同時(shí)也能為基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的其它工程領(lǐng)域信息化建設(shè)提供解決思路。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用前景
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是信息科技迅速發(fā)展的產(chǎn)物,并在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行了拓展和延伸使其應(yīng)用于各行各業(yè)。在實(shí)際應(yīng)用中,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)往往是通過(guò)先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的高效傳遞、交換和利用。例如通過(guò)RFID(Radio Frequency Identification)、紅外感應(yīng)器、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,利用有線或無(wú)線的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完成信息通訊和交換,以提供智能化的數(shù)據(jù)跟蹤和管理,實(shí)現(xiàn)對(duì)“萬(wàn)物”管、控、營(yíng)的一體化。
在糧食及物資儲(chǔ)備行業(yè),采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以保證儲(chǔ)存糧食及物資數(shù)據(jù)的時(shí)效性。以其中的一項(xiàng)關(guān)鍵作業(yè)為例,傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)檢查工作往往需要工作人員進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)檢查,各類數(shù)據(jù)信息也需要手工填報(bào),這樣不僅增加了人力成本而且會(huì)帶來(lái)一定的糧食及物資儲(chǔ)備的安全問(wèn)題。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)利用其自身特性可以在保障倉(cāng)儲(chǔ)安全可靠的前提下高效地完成對(duì)糧食及物資數(shù)據(jù)信息的測(cè)控,管理部門能夠隨時(shí)掌握倉(cāng)房?jī)?nèi)的儲(chǔ)存情況,應(yīng)急部門也能實(shí)時(shí)掌握各個(gè)庫(kù)點(diǎn)的糧食及物資數(shù)據(jù),方便管理和調(diào)度。
糧食及物資倉(cāng)儲(chǔ)一體化平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容
根據(jù)糧食及物資儲(chǔ)備過(guò)程中的核心業(yè)務(wù)場(chǎng)景,需要建設(shè)系統(tǒng)平臺(tái)的基礎(chǔ)設(shè)施,同時(shí)構(gòu)建基于該基礎(chǔ)設(shè)施配套的糧食及物資儲(chǔ)備應(yīng)用系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)對(duì)糧食和物資出倉(cāng)入倉(cāng)信息、調(diào)度作業(yè)信息、業(yè)務(wù)管控信息的數(shù)據(jù)采集、分析和管理,使得整個(gè)過(guò)程中糧食和物資量和質(zhì)的狀態(tài)可視化、調(diào)度管理流程信息化。該套系統(tǒng)框架包含兩個(gè)層面設(shè)計(jì):
(1)業(yè)務(wù)邏輯框架:對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的糧食及物資儲(chǔ)備系統(tǒng)中各個(gè)模塊的業(yè)務(wù)邏輯及不同子系統(tǒng)模塊之間業(yè)務(wù)關(guān)系的設(shè)計(jì)。
(2)系統(tǒng)技術(shù)框架:對(duì)整個(gè)系統(tǒng)及各子系統(tǒng)中使用的關(guān)鍵技術(shù)的描述,其中關(guān)鍵技術(shù)包括物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用軟件技術(shù)。
業(yè)務(wù)邏輯框架
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的糧食及物資儲(chǔ)備系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)主要為智能出入庫(kù)子系統(tǒng)和智能倉(cāng)儲(chǔ)子系統(tǒng)所管理的相關(guān)業(yè)務(wù),包括糧食和物資的出庫(kù)入庫(kù)、庫(kù)存盤點(diǎn)和換倉(cāng)調(diào)度業(yè)務(wù)。每個(gè)操作環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)著系統(tǒng)的各個(gè)管理模塊,最終由平臺(tái)管理中心控制。整個(gè)業(yè)務(wù)邏輯框架分為四個(gè)單元:基礎(chǔ)設(shè)施單元、物聯(lián)網(wǎng)單元、管理控制單元和用戶角色單元?;谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的糧食及物資儲(chǔ)備系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯框架如圖1所示。
(1)基礎(chǔ)設(shè)施單元
基礎(chǔ)設(shè)施單元是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)環(huán)境,為上層數(shù)據(jù)和應(yīng)用提供最基本的服務(wù)。一套完整的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)包括綜合布線、機(jī)房及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)安全保證和綜合指揮中心建設(shè)。同時(shí)提供基礎(chǔ)設(shè)備支持平臺(tái),包括計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)及系統(tǒng)等。
(2)物聯(lián)網(wǎng)單元
物聯(lián)網(wǎng)單元主要負(fù)責(zé)底層數(shù)據(jù)傳遞和交互,為整個(gè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐服務(wù),該單元包含各類物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。例如RFID類設(shè)備、攝像頭、溫濕度傳感器、氣體傳感器和蟲情傳感器等,通過(guò)這些設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。
① RFID類設(shè)備:通過(guò)射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)讀寫器和電子標(biāo)簽之間的非接觸式雙向數(shù)據(jù)通信,這類設(shè)備主要包括多形式化的電子標(biāo)簽和RFID讀寫器,其中讀寫器可以分為手持式、固定式等。整個(gè)業(yè)務(wù)流程可以通過(guò)RFID讀寫器和電子標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)糧食和物資的出倉(cāng)入倉(cāng)、換倉(cāng)換位、庫(kù)存盤點(diǎn)等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集,以保證各個(gè)流程間數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)性和正確性(見圖2)。
② 倉(cāng)溫倉(cāng)濕傳感器:主要用于倉(cāng)房?jī)?nèi)溫度和濕度的檢測(cè),以實(shí)現(xiàn)倉(cāng)內(nèi)溫度和濕度數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集、上報(bào)和分析,通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)分析可以及時(shí)對(duì)倉(cāng)內(nèi)異常數(shù)據(jù)情況進(jìn)行有效預(yù)警(見圖3)。
③ 攝像頭:主要安裝在部分重要區(qū)域,例如庫(kù)點(diǎn)的周邊、庫(kù)點(diǎn)出入口、倉(cāng)房?jī)?nèi)外作業(yè)區(qū)域、地磅及主要通道區(qū)域。相關(guān)管理人員不僅可以通過(guò)攝像頭隨時(shí)地對(duì)庫(kù)房各個(gè)關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控及時(shí)了解各類情況,而且對(duì)于出入口、磅房等區(qū)域可配合地感線圈等裝置實(shí)現(xiàn)車輛信息識(shí)別進(jìn)而完成相關(guān)數(shù)據(jù)信息對(duì)比、錄入和設(shè)備功能控制。
④ 氣體傳感器和蟲情傳感器:分別用于倉(cāng)內(nèi)氣體濃度和害蟲情況的數(shù)據(jù)采集,管理人員可以根據(jù)采集結(jié)果及時(shí)作出相應(yīng)處理方法。
同時(shí),物聯(lián)網(wǎng)單元還要對(duì)設(shè)備采集來(lái)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理和分析,篩選出有效數(shù)據(jù)并將其標(biāo)準(zhǔn)化為可靠、可用的數(shù)據(jù),傳遞給管理控制單元中各個(gè)系統(tǒng)模塊使用。
(3)管理控制單元
管理控制單元是平臺(tái)的控制中心,該單元包含的各個(gè)管理系統(tǒng)可以操作和監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息和業(yè)務(wù)流程,將各個(gè)業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行協(xié)調(diào)和統(tǒng)一,通過(guò)應(yīng)用系統(tǒng)軟件及子系統(tǒng)模塊下達(dá)指令實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)處理管控。具體子系統(tǒng)模塊包括智能出入庫(kù)系統(tǒng)、智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和應(yīng)急保障系統(tǒng),這些模塊系統(tǒng)主要針對(duì)糧食和物資的出庫(kù)、入庫(kù)、調(diào)度、倉(cāng)房監(jiān)管等業(yè)務(wù)流程一同組建成糧食及物資儲(chǔ)備應(yīng)用系統(tǒng),從而完成作業(yè)過(guò)程中數(shù)據(jù)采集、分析、管理的信息一體化。通過(guò)使用物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的RFID頻射技術(shù),有效解決整個(gè)管理過(guò)程中信息時(shí)延問(wèn)題,以信息流傳遞代替手工錄入,極大地提高了工作效率。例如利用RFID電子標(biāo)簽,可以保證糧食和物資在各個(gè)儲(chǔ)存環(huán)節(jié)的全過(guò)程管控,從入倉(cāng)出倉(cāng)到盤點(diǎn)調(diào)度,各個(gè)過(guò)程均能做到規(guī)范化作業(yè),同時(shí)將糧食和物資相關(guān)的質(zhì)量信息、貨位批次等進(jìn)行標(biāo)簽關(guān)聯(lián)化處理,可以實(shí)現(xiàn)制作各類需求報(bào)表功能。具體地講,給糧食和物資裝貼上約定好的電子標(biāo)簽,當(dāng)這些裝了標(biāo)簽的糧食和物資在出倉(cāng)、入倉(cāng)、盤點(diǎn)等作業(yè)過(guò)程中,讀寫感應(yīng)器掃描電子標(biāo)簽即可完成綁定和識(shí)別關(guān)聯(lián)信息。也可以將約定好的電子標(biāo)簽裝貼在貨架上,當(dāng)這些貨架上的糧食和物資在進(jìn)行出倉(cāng)入倉(cāng)和上架下架時(shí),對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行掃描完成關(guān)聯(lián)信息的綁定和識(shí)別。這使得所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都能借此完成更加便捷的定位跟蹤。
業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)配合其它應(yīng)用子系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)出倉(cāng)入倉(cāng)業(yè)務(wù)、調(diào)度業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)盤點(diǎn)業(yè)務(wù)和倉(cāng)房庫(kù)存管理等進(jìn)行綜合管理,從而實(shí)現(xiàn)管控各個(gè)流程環(huán)節(jié)的操作,極大程度地便利了倉(cāng)儲(chǔ)信息管理。業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)同時(shí)可以獨(dú)立進(jìn)行一些業(yè)務(wù)操作,例如根據(jù)其它應(yīng)用系統(tǒng)傳遞過(guò)來(lái)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),提供更為準(zhǔn)確全面的單據(jù)憑證,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效的報(bào)表、成本及財(cái)務(wù)信息管理。
(4)用戶角色單元
用戶角色單元包含了系統(tǒng)最終面向的用戶類型,例如供應(yīng)商用戶、企業(yè)用戶和政務(wù)人員等。在數(shù)據(jù)信息處理完成之后,根據(jù)業(yè)務(wù)需求對(duì)管理系統(tǒng)分配角色權(quán)限或者制定不同的管理系統(tǒng)提供給特定的用戶。
系統(tǒng)技術(shù)框架
倉(cāng)儲(chǔ)一體化信息平臺(tái)的技術(shù)框架主要分為三部分:硬件層、數(shù)據(jù)處理層、系統(tǒng)應(yīng)用層。硬件層主要作用是利用各類基礎(chǔ)設(shè)施和傳感器等硬件設(shè)備來(lái)獲取糧食、物資、倉(cāng)房等各種基本信息,通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),將這些經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理層的數(shù)據(jù)信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)以供平臺(tái)中各應(yīng)用系統(tǒng)模塊的進(jìn)一步處理和利用,同時(shí)會(huì)結(jié)合平臺(tái)中信息管理類軟件系統(tǒng)完成相關(guān)硬件操作功能。之后各個(gè)系統(tǒng)模塊會(huì)根據(jù)業(yè)務(wù)需求對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行過(guò)濾和提取,不斷地進(jìn)行優(yōu)化以達(dá)到業(yè)務(wù)流程智能化。
系統(tǒng)應(yīng)用層面向應(yīng)用軟件技術(shù),按照數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和指令下達(dá)規(guī)則實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)功能模塊的操作控制,同時(shí)在該層中數(shù)據(jù)信息經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的高效分析可以為管理人員提供更加合理的決策信息。系統(tǒng)技術(shù)框架如圖4所示。
在該套技術(shù)框架下,硬件技術(shù)層面的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)起到關(guān)鍵作用。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的糧食及物資儲(chǔ)備系統(tǒng)中傳感器設(shè)備主要是基于RFID射頻技術(shù)和無(wú)線傳感技術(shù)。
(1)RFID頻射技術(shù):該技術(shù)是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種,它是通過(guò)無(wú)線電波對(duì)記錄媒體進(jìn)行讀寫,將無(wú)線通信結(jié)合數(shù)據(jù)訪問(wèn)方式,連接數(shù)據(jù)庫(kù)以實(shí)現(xiàn)雙向通信達(dá)到識(shí)別和數(shù)據(jù)交換的目的。其技術(shù)原理并不復(fù)雜:電子標(biāo)簽接收到讀寫器發(fā)出的頻射信號(hào),通過(guò)感應(yīng)電流得到的能量發(fā)送存儲(chǔ)在電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息(或者由電子標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送相關(guān)頻率信號(hào)),讀寫器接收、解碼信號(hào)信息并將其傳遞給相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)做進(jìn)一步分析處理。
(2)無(wú)線傳感技術(shù):通過(guò)傳感設(shè)備對(duì)環(huán)境中不同事物的工作環(huán)境、自身性質(zhì)、模式規(guī)范等信息進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間、大規(guī)模的采集、分析和處理。作為高效便捷獲取信息的重要技術(shù)方式,它和通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成了信息領(lǐng)域三大關(guān)鍵技術(shù)。無(wú)線傳感技術(shù)的核心是傳感器,通過(guò)各類傳感器組成的信息結(jié)點(diǎn),利用通信芯片和微型處理器,能夠智能地對(duì)外界進(jìn)行感知處理并進(jìn)行消息傳遞。
應(yīng)用軟件技術(shù)層面,各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)模塊均為IMS(Information Management System),開發(fā)框架采用Spring Boot、數(shù)據(jù)庫(kù)使用MySQL,開發(fā)模式為B/S模式。具體分為三個(gè)方面:
(1)交互方面:基于B/S模式的交互形式主要以瀏覽器界面表現(xiàn)在用戶面前,主要涉及的技術(shù)包括JavaScript、AJAX、jQuery等。
(2)數(shù)據(jù)應(yīng)用方面:利用提取來(lái)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基本服務(wù)和功能,包括數(shù)據(jù)分析處理、表單處理和權(quán)限控制等,主要使用Java EE技術(shù),包括Spring、Servlet等。
(3)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面:使用JDBC技術(shù)和MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)和文件進(jìn)行存儲(chǔ)。
糧食及物資儲(chǔ)備行業(yè)信息化意義
首先,糧食及物資倉(cāng)儲(chǔ)一體化信息平臺(tái)的建設(shè)有助于改善糧食及物資儲(chǔ)備管理的不足。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的糧食及物質(zhì)儲(chǔ)備系統(tǒng)能夠在倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域、應(yīng)急保障領(lǐng)域構(gòu)建高效的信息采集及響應(yīng)體系,利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將糧食及物資數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)有效地進(jìn)行測(cè)控、調(diào)度和監(jiān)管,提高了整個(gè)過(guò)程的管控力度。其次,能夠有效提高管理部門的正確決策能力?;谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的糧食及物質(zhì)儲(chǔ)備系統(tǒng)通過(guò)將物聯(lián)網(wǎng)采集的各類信息數(shù)據(jù)與事件進(jìn)展情況相整合,運(yùn)用可靠安全的技術(shù)方法對(duì)事件發(fā)生趨勢(shì)作出判斷和響應(yīng)以輔助管理決策,保證了事件的整體處理水平。最后,糧食及物資儲(chǔ)備行業(yè)的信息化為推動(dòng)全國(guó)糧食及物資調(diào)動(dòng)由被動(dòng)應(yīng)用型供應(yīng)向主動(dòng)保障型供應(yīng)轉(zhuǎn)變有重要意義。
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的糧食及物質(zhì)儲(chǔ)備系統(tǒng)的建設(shè)打破了各個(gè)管理部門間的合作壁壘,透明的數(shù)據(jù)和及時(shí)有效的信息能夠幫助管理人員清晰高效地掌握糧食及物資儲(chǔ)備的狀態(tài),據(jù)此實(shí)時(shí)地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯集、對(duì)問(wèn)題進(jìn)行反饋和處理,使得糧食保障和物資供應(yīng)得以高效的進(jìn)行,有力地推進(jìn)了糧食及物資儲(chǔ)備行業(yè)的信息化和智能化。
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