物流配送無人化的關(guān)鍵技術(shù)分析

劉欽　袁茵

摘 要：在市場需求、技術(shù)創(chuàng)新和企業(yè)降本增效的共同推動(dòng)下，物流配送無人化作為智慧物流體系的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，得到了一致的認(rèn)同和重視。物流配送無人化是指在物流配送過程中利用無人機(jī)、無人車等智能化工具，實(shí)現(xiàn)無人參與的、高效滿足客戶需求的配送服務(wù)。物流配送無人化這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要多種現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的支撐，其中，自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、存儲(chǔ)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、自動(dòng)跟蹤技術(shù)和線路規(guī)劃技術(shù)等是支撐物流配送無人化的關(guān)鍵技術(shù)?；诖耍疚恼撌隽诉@些技術(shù)的要點(diǎn)，以推進(jìn)物流配送的無人化。

關(guān)鍵詞：物流;配送無人化;關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號(hào)：F253.9;F259.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）06-0014-04

Analysis on the Key Technology of Unmanned Logistics Distribution

LIU Qin YUAN Yin

（Zhengzhou Vocational College of Finance and Taxation，Zhengzhou Henan 450048）

Abstract： Driven by market demand， technological innovation， and cost reduction and efficiency enhancement of enterprises， unmanned logistics distribution as a development trend of smart logistics systems has been unanimously recognized and valued. Unmanned logistics distribution refers to the use of unmanned aerial vehicles， unmanned vehicles and other intelligent tools in the logistics distribution process to realize unattended and efficient distribution services that meet customer needs. The realization of the goal of unmanned logistics and distribution requires the support of a variety of modern science and technology， among them， automatic identification technology， storage technology， network transmission technology， automatic tracking technology and route planning technology are the key technologies that support unmanned logistics distribution. Based on this， this paper discussed the key points of these technologies in order to promote the unmanned logistics and distribution.

Keywords： logistics;unmanned distribution; key technology

近年來，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)等方面的推動(dòng)下，電子商務(wù)迅速發(fā)展，帶動(dòng)了快遞量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。數(shù)據(jù)顯示，2020年“雙11”期間，快遞業(yè)務(wù)量達(dá)到39.65億件，全年全國快遞量達(dá)到833.6億件，同比增長31.2%，在快遞數(shù)量激增的同時(shí)，客戶對(duì)于物流速度和服務(wù)質(zhì)量的要求越來越高，而快遞效率的快速提升為物流技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展和應(yīng)用提供了強(qiáng)大的動(dòng)力與巨大的市場空間。另外，隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能、5G技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，物流企業(yè)信息化水平不斷提高，促使更加高效智能的物流設(shè)備與物流技術(shù)投入實(shí)際應(yīng)用[1-3]，為實(shí)現(xiàn)物流配送無人化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在智慧物流信息平臺(tái)所收集的海量數(shù)據(jù)支撐下，人們可以應(yīng)用快速自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)、全球定位系統(tǒng)（GPS）、人工智能（AI）技術(shù)等來實(shí)現(xiàn)智慧物流的識(shí)別感知、定位追溯、運(yùn)營決策等功能[4-5]。在智慧物流運(yùn)作過程中，配送作為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，具有非常重要的地位，提升配送“最后一公里”的效率和服務(wù)質(zhì)量就可以更多地贏得客戶和市場。最近幾年，電商、快遞行業(yè)巨頭企業(yè)紛紛投身到物流配送無人化領(lǐng)域，積極探索物流配送無人化技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，本文就物流配送無人化的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行簡單介紹，如圖1所示。

1 物流配送無人化信息平臺(tái)相關(guān)技術(shù)

1.1 物流信息數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)識(shí)別技術(shù)

快速進(jìn)行物流數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)識(shí)別是物流作業(yè)的最基礎(chǔ)要求，同時(shí)物流數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)識(shí)別技術(shù)也是發(fā)展智慧物流、實(shí)現(xiàn)物流配送無人化的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代物流業(yè)在運(yùn)營過程中會(huì)產(chǎn)生數(shù)量龐大、來源多樣、動(dòng)態(tài)化的物流信息數(shù)據(jù)，快速、準(zhǔn)確地采集和識(shí)別各種物流運(yùn)作數(shù)據(jù)是發(fā)展物流配送無人化技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，物流企業(yè)主要運(yùn)用條形碼識(shí)別技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)等來提升物流信息自動(dòng)識(shí)別的準(zhǔn)確性和高效性。

條形碼是一種數(shù)據(jù)載體形式，它在信息傳輸過程中起著重要作用。條形碼識(shí)別技術(shù)是出現(xiàn)的一種最早用于多種場合的數(shù)據(jù)識(shí)別收集技術(shù)，它是通過使用具有光電識(shí)別功能的掃描設(shè)備，掃描一組由寬條、窄條和空白排列而成的、包含有一定的數(shù)字和字母代碼的序列，從而讀取該序列所包含的信息的技術(shù)。條形碼技術(shù)是一種接觸式數(shù)據(jù)識(shí)別收集技術(shù)，具有輸入快、準(zhǔn)確度高、成本低、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但是，條形碼技術(shù)存在容納數(shù)據(jù)量小、紙質(zhì)標(biāo)簽容易污損或者撕毀、保密性不高和需要使用掃描設(shè)備近距離識(shí)別信息等突出的缺點(diǎn)。

射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)屬于非接觸式數(shù)據(jù)快速識(shí)別技術(shù)，是一種利用無線電技術(shù)（超高頻RFID系統(tǒng)雷達(dá)反射原理）的快速自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。RFID技術(shù)的原理是讀寫器通過天線向電子標(biāo)簽發(fā)出信號(hào)，電子標(biāo)簽接收讀寫器天線發(fā)射的信號(hào)后，把帶有數(shù)據(jù)信息的標(biāo)簽信號(hào)發(fā)射給讀寫器天線，然后讀寫器將讀取的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中。射頻識(shí)別技術(shù)可以對(duì)靜止的或移動(dòng)的物體進(jìn)行快速、準(zhǔn)確識(shí)別，確定物品的身份、提取物品的特征信息（或標(biāo)識(shí)信息），能夠?qū)ξ锲愤M(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，以便掌握商品的動(dòng)態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)可視化管理，使物流配送過程中的信息傳遞更加準(zhǔn)確和迅速。射頻識(shí)別技術(shù)具有數(shù)據(jù)識(shí)別距離遠(yuǎn)、數(shù)據(jù)交換速度快、偽造難度高、對(duì)外界的抗干擾能力強(qiáng)、體積小巧且制造成本低的優(yōu)點(diǎn)，其工作原理如圖2所示。

圖像識(shí)別技術(shù)是在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新迭代下產(chǎn)生的，是立體視覺、運(yùn)動(dòng)分析、數(shù)據(jù)融合等實(shí)用技術(shù)的基礎(chǔ)，它利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行識(shí)別、處理、分析和理解，是人工智能技術(shù)的重要組成部分，在各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。例如，無人零售領(lǐng)域，圖像識(shí)別技術(shù)主要運(yùn)用在商品流通過程中，特別是無人貨架、智能零售柜等;交通領(lǐng)域，圖像識(shí)別技術(shù)主要用于車輛識(shí)別、車牌號(hào)識(shí)別和交通標(biāo)志識(shí)別。在快遞無人化配送的過程中，系統(tǒng)利用圖像（人臉）識(shí)別技術(shù)進(jìn)行快遞簽收，需要提前進(jìn)行面部信息采樣，而且快遞必須由本人領(lǐng)取。但是，面部識(shí)別目前存在一個(gè)嚴(yán)重的問題，即本身容易被破解，實(shí)施起來仍然存在不少的技術(shù)漏洞。

1.2 數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)

在高效采集和識(shí)別技術(shù)的支持下，現(xiàn)代物流業(yè)需要解決以下問題，即如何保存、管理和使用所收集的海量的物流信息數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)就是解決此問題的基礎(chǔ)技術(shù)。

數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)是計(jì)算機(jī)信息管理系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，通過使用計(jì)算機(jī)輔助管理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)通過對(duì)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)收集的物流運(yùn)營數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)等統(tǒng)一組織和管理，建立業(yè)務(wù)運(yùn)作數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBS）能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)添加、數(shù)據(jù)修改、數(shù)據(jù)刪除、數(shù)據(jù)處理、報(bào)表輸出和打印等多種功能。面對(duì)快遞企業(yè)配送過程中海量的用戶數(shù)據(jù)、商品信息數(shù)據(jù)、財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)以及交通路況數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的安全管理和迅速處理顯得尤其重要。

1.3 信息傳輸技術(shù)

信息傳輸技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。在互聯(lián)網(wǎng)（Internet）和局域網(wǎng)（Intranet）提供的支持下，信息傳輸技術(shù)遵循一定的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議（如TCP/IP協(xié)議、IPX/SPX協(xié)議、NetBEUI協(xié)議等），要求所有設(shè)備（計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、路由器和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等）通過應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離終端計(jì)算機(jī)之間信息或數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、快速傳輸。物流信息傳輸系統(tǒng)是物流神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，基于互聯(lián)網(wǎng)這一信息傳輸基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，將客戶、物流企業(yè)、海關(guān)（檢驗(yàn)檢疫）、稅務(wù)、市場管理部門等緊密連接在一起，保證了整個(gè)社會(huì)和物流企業(yè)的有序、高效運(yùn)行。基于互聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸技術(shù)簡圖如圖3所示。

2 智慧運(yùn)輸技術(shù)

智慧運(yùn)輸技術(shù)綜合運(yùn)用運(yùn)輸管理系統(tǒng)及GPS、北斗等定位系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛實(shí)時(shí)定位、車輛行為監(jiān)控及自動(dòng)提醒、車輛運(yùn)輸軌跡回放、車輛精準(zhǔn)調(diào)度、在途期間信息及時(shí)溝通、異常情況分析及處理。該技術(shù)可以有效地優(yōu)化車輛調(diào)度及運(yùn)輸路線，提高按時(shí)送貨率，降低運(yùn)輸成本，提升車輛利用率，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理。

2.1 智能導(dǎo)航系統(tǒng)

物流配送無人化離不開精準(zhǔn)的地圖數(shù)據(jù)和高效智能的導(dǎo)航系統(tǒng)。高精度的地圖數(shù)據(jù)是物流配送無人化運(yùn)行的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，地圖數(shù)據(jù)必須實(shí)時(shí)更新且詳細(xì)全面，這樣才能有效地指導(dǎo)無人車、無人機(jī)正確地從出發(fā)點(diǎn)沿著預(yù)定的路線，安全、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)地到達(dá)目的地。

我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在運(yùn)輸過程中發(fā)揮了重要的作用，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)為車輛提供了全天候、全天時(shí)、高精度的定位和導(dǎo)航，便于了解地形、路況，實(shí)時(shí)追蹤監(jiān)測(cè)車輛的位置。人們可以利用北斗導(dǎo)航技術(shù)，對(duì)運(yùn)輸車輛進(jìn)行跟蹤與調(diào)度管理，規(guī)劃最佳運(yùn)輸路線，有效提高道路和車輛資源的運(yùn)行效率，降低能源消耗，保證安全?！氨倍?物流配送”這一技術(shù)模式支持物流配送無人化作為一種物流新業(yè)態(tài)并得以快速發(fā)展，可以解決無人物流設(shè)備在運(yùn)行過程中的導(dǎo)航和線路規(guī)劃問題。

但是，無人運(yùn)輸?shù)臉I(yè)務(wù)場景比較多，商品信息多，樓棟與樓層比較復(fù)雜，其對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的要求比較高。運(yùn)行期間，服務(wù)端向無人配送車下發(fā)導(dǎo)航關(guān)鍵地點(diǎn)的信息，并通過高精度傳感器來判斷車輛當(dāng)前位置是否偏離預(yù)定航向，對(duì)無人配送車、無人配送機(jī)的行動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)引導(dǎo)。

2.2 可視化的車輛跟蹤追溯技術(shù)

在運(yùn)輸?shù)倪^程中，人們可以結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)車輛定位管理的同時(shí)，搭建一個(gè)實(shí)時(shí)高效、智能感知、全程監(jiān)管和透明管控的車輛運(yùn)行管控平臺(tái)。可視化的車輛跟蹤追溯技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)人、車、貨的實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括地點(diǎn)、軌跡、速度、溫度、濕度、質(zhì)量、RFID和電子鎖等信息。在促進(jìn)車輛科學(xué)管理的同時(shí)，其可以提供異常情況和信息的預(yù)警告警、短消息通知、歷史軌跡存儲(chǔ)及查看、運(yùn)行信息統(tǒng)計(jì)報(bào)表等智能化的服務(wù)。在這個(gè)過程中，要開發(fā)和應(yīng)用攝像頭、車載顯示器、GPS/北斗定位模塊、煙感報(bào)警系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)采集儀等車載智能終端設(shè)備，完善車輛運(yùn)行管控系統(tǒng)，對(duì)無人化運(yùn)輸?shù)娜踢M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和指揮調(diào)度。

3 智慧配送技術(shù)

3.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜的綜合體，物流在運(yùn)營過程中會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)捕捉、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)應(yīng)用等內(nèi)容。例如，配送期間利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)配送數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，使運(yùn)輸資源得到最優(yōu)配置，滿足客戶對(duì)運(yùn)輸業(yè)務(wù)的個(gè)性化需求，實(shí)現(xiàn)車輛運(yùn)輸過程的信息化、智能化管控。大數(shù)據(jù)用于路線優(yōu)化、流程管控，這是物流方面的一項(xiàng)重要改進(jìn)，也是物流配送無人化的基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧配送中的處理過程如圖4所示。

3.2 云計(jì)算技術(shù)

云計(jì)算技術(shù)是一種新的數(shù)據(jù)計(jì)算模式，它打破了傳統(tǒng)的計(jì)算模式，將各種信息資源進(jìn)行虛擬化，云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)主要有數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和編程模式等。云計(jì)算必須有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理能力，云計(jì)算的出現(xiàn)促進(jìn)了物流信息平臺(tái)的建立，它可以應(yīng)用于物流業(yè)，根據(jù)客戶要求，對(duì)物流所產(chǎn)生的龐大數(shù)據(jù)進(jìn)行快速計(jì)算和處理。在物流無人化配送的過程中，在云計(jì)算的支持下，配送數(shù)據(jù)和相關(guān)信息可以隨時(shí)獲取，便于將貨物及時(shí)有效地送到目的地。云計(jì)算將社會(huì)物流資源進(jìn)行最優(yōu)配置，從而實(shí)現(xiàn)高效、低成本和高質(zhì)量的服務(wù)。同時(shí)，云計(jì)算提供云備份服務(wù)，便于數(shù)據(jù)的安全管理。

3.3 人工智能物流技術(shù)

人工智能物流技術(shù)是指利用集成智能化技術(shù)，使物流系統(tǒng)能模仿人的智能，具有思維、感知、學(xué)習(xí)、推理判斷和自行解決物流中某些問題的能力。人工智能物流技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)應(yīng)答，當(dāng)有客戶進(jìn)行咨詢或者投訴時(shí)，若無人值守，系統(tǒng)可以自動(dòng)對(duì)客戶做出回應(yīng)，并根據(jù)客戶要求進(jìn)行記錄和上報(bào)。硬件設(shè)備可以裝配全球定位系統(tǒng)（GPS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）芯片，人們可以在智能終端的應(yīng)用程序APP上操作或發(fā)布命令，或者利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)規(guī)劃并設(shè)置無人車（或無人機(jī)）行駛路線，智能設(shè)備按指令進(jìn)行作業(yè)。當(dāng)前，人工智能物流技術(shù)主要用于商品的“最后一公里”場景的短距離配送，從技術(shù)角度來看，人們需要不斷研究和開發(fā)，才能使其最終達(dá)到為人類服務(wù)的要求。

在物流作業(yè)過程中，人工智能物流技術(shù)的應(yīng)用使大量運(yùn)籌與決策更加智能化，人們可以以物流管理為核心，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸、存儲(chǔ)、包裝、裝卸等環(huán)節(jié)的一體化和智能物流系統(tǒng)的層次化。以無人機(jī)物流配送技術(shù)為例，無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈技術(shù)、無人機(jī)飛行控制導(dǎo)航技術(shù)、無人機(jī)自主控制技術(shù)和貨物自動(dòng)分揀技術(shù)是實(shí)現(xiàn)無人機(jī)物流配送最關(guān)鍵的四大技術(shù)。其中，無人機(jī)自主控制技術(shù)包括態(tài)勢(shì)感知技術(shù)、規(guī)劃與協(xié)同技術(shù)和自主決策技術(shù)等，是人工智能物流技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，為物流配送無人化提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。

3.4 5G技術(shù)

5G技術(shù)是最新一代的蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，其性能目標(biāo)是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接。在物流配送無人化中，5G技術(shù)可以實(shí)時(shí)、高速、無延時(shí)地傳輸無人物流設(shè)備采集的4K高清視頻等數(shù)據(jù)，其運(yùn)行到哪里，人們可以看到哪里，使得無人物流設(shè)備運(yùn)行控制時(shí)延大大縮短，滿足了遠(yuǎn)程操控?zé)o人設(shè)備的需求。

3.5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，萬物互聯(lián)成為可能。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為物流配送無人化的關(guān)鍵技術(shù)，它是指通過信息傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等裝置與技術(shù)，實(shí)時(shí)跟蹤任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物和位置等各種需要的信息，通過各類可能的網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品和過程的智能化感知、識(shí)別和管理。物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等的信息承載體，它讓所有能被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象形成互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前，在物流運(yùn)營過程中，它能夠解決物流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的快速傳遞、物流對(duì)象的實(shí)時(shí)控制等問題。

4 結(jié)論

新技術(shù)的變革、電子商務(wù)的迅速發(fā)展以及無接觸式配送促進(jìn)了物流配送無人化的發(fā)展，而高效智能化的物流設(shè)施和設(shè)備離不開大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等關(guān)鍵技術(shù)的支撐和應(yīng)用。高精度的地圖數(shù)據(jù)、高智能化的導(dǎo)航系統(tǒng)、可視化追蹤等是實(shí)現(xiàn)物流配送無人化的關(guān)鍵。目前，物流配送無人化的應(yīng)用以電商、物流龍頭企業(yè)為主，核心技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用還需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

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