基于車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能物流配送系統(tǒng)研究

王慧

(陜西職業(yè)技術(shù)學院，陜西西安710038)

1 引言

現(xiàn)代化物流行業(yè)發(fā)展主要以現(xiàn)代化制造業(yè)與服務(wù)業(yè)為載體，著重于現(xiàn)代化運輸業(yè)，通過現(xiàn)代信息與通信技術(shù)，推動物流配送服務(wù)信息化與智能化發(fā)展，而智能化是現(xiàn)代物流發(fā)展的核心所在。在互聯(lián)網(wǎng)+戰(zhàn)略形勢下，以及電子商務(wù)迅速發(fā)展推動下，具備迅捷性、精準性、個性化等優(yōu)勢的智慧物流將會逐步發(fā)展為促進網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟，推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的引導者。而基于智慧物流角度可知，我國物流行業(yè)尚未成熟化，依舊存在信息化水平較低，應(yīng)用領(lǐng)域分布不均勻，行業(yè)內(nèi)部資源共享度低，精細化管理水平較差等現(xiàn)象。據(jù)此，為有效提升物流配送效率與服務(wù)質(zhì)量，降低運營成本，需根據(jù)實際需求引進車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

車聯(lián)網(wǎng)即基于GPS、RFID、OBD、傳感器、攝像頭等設(shè)備，采集、處理、傳輸車輛、道路、用戶三者間的信息，為車輛提供導航服務(wù)，并診斷故障，以保障行駛安全性與穩(wěn)定性，同時智能監(jiān)控、調(diào)度、管控車輛與車載貨物，此外還可基于全程可視化管理，集成物流、商流、信息流，從而促進配送實現(xiàn)智能化發(fā)展[1]。由此，本文基于車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計了智能物流配送系統(tǒng)。

2 智能物流配送系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計

就系統(tǒng)特性與物流企業(yè)發(fā)展需求，基于車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計了智能物流配送系統(tǒng)，其整體架構(gòu)[2]具體如圖1所示。

圖1 智能物流配送系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 信息感知層分析

信息感知層負責采集數(shù)據(jù)，GPS與GIS主要用作定位車輛、預測路況、感知周圍環(huán)境、回放軌跡；OBD車載診斷系統(tǒng)與傳感器負責檢測診斷車輛系統(tǒng)與部件數(shù)據(jù)、狀態(tài)；RFID技術(shù)作用為監(jiān)控與追蹤貨物信息；攝像頭負責對駕駛?cè)藛T狀態(tài)與車輛周圍環(huán)境進行全程實時監(jiān)控，基于此充分掌握車輛相關(guān)數(shù)據(jù)信息，即空滿狀態(tài)、位置、分布數(shù)量、利用率等等，以消除數(shù)據(jù)盲區(qū)，試試資產(chǎn)透明化管理。

2.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸層分析

網(wǎng)絡(luò)傳輸層負責傳輸數(shù)據(jù)信息，通過接收車載終端信息，基于無線網(wǎng)絡(luò)、專用網(wǎng)絡(luò)、M2M等傳輸于技術(shù)支撐層，以確保智能物流配送整個過程中車輛、道路、貨物、用戶之間實時交互溝通。

2.3 技術(shù)支撐層分析

技術(shù)支撐層負責儲存、訪問、計算，接收車載終端與客戶端所傳輸?shù)南嚓P(guān)信息，通過大數(shù)據(jù)與云計算技術(shù)，面向海量多類型數(shù)據(jù)，以完成準確儲存、計算、檢索、虛擬管理以及實時交互，從而實現(xiàn)物流配送過程中的車輛與貨物信息匹配，以科學合理調(diào)度車輛，優(yōu)化改善配送路線，提升利用率。

2.4 應(yīng)用層分析

應(yīng)用層包含應(yīng)用對象與應(yīng)用接口兩部分，其中對象就是系統(tǒng)使用對象，而應(yīng)用接口就是客戶端，系統(tǒng)使用就是應(yīng)用對象基于接口進入系統(tǒng)界面，發(fā)布并檢索信息，并以系統(tǒng)所匹配的物流配送方案為載體作出正確決策，從而實現(xiàn)安全高效低成本配送，同時還可基于實時監(jiān)控配送狀態(tài)實現(xiàn)透明化配送[3]。

3 智能物流配送系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

基于車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能物流配送系統(tǒng)功能模塊框架[4]具體如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能模塊框架

3.1 身份認證模塊

身份認證功能模塊主要包含針對既有用戶的管理，以及面向新用戶的資格準入認證。用戶管理即身份與角色驗證，驗證合格之后，用戶可就自身賬戶權(quán)限開展實際操作。

3.2 車載終端模塊

信息采集子模塊基于傳感器進行運輸車輛與貨物信息采集，即通過GPS傳感設(shè)備采集車輛位置相關(guān)信息；通過RFID傳感設(shè)備采集貨物標簽相關(guān)信息；信息顯示子模塊基于小型觸摸屏呈現(xiàn)所采集關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息，即車輛運輸起點、位置信息、貨物標簽信息、傳感數(shù)據(jù)信息、調(diào)度指令等等，以供駕駛?cè)藛T實時掌握了解車輛運輸狀態(tài)信息，以便于根據(jù)實際情況適度調(diào)整駕駛狀態(tài)；數(shù)據(jù)傳輸子模塊基于無線通信透明傳輸方式，進行車載終端與監(jiān)控中心之間的無阻礙網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)實時通信，即傳輸所采集信息于監(jiān)控中心，接收調(diào)度指令，響應(yīng)指令的反應(yīng)信息傳輸；其他子模塊基于觸摸屏以供駕駛?cè)藛T操作運行常用功能，即貨物裝卸、運輸啟動、應(yīng)答調(diào)度指令[5]。

3.3 信息管理模塊

身份認證校驗合格之后，供應(yīng)商可通過平臺實時發(fā)布貨物詳細信息，物流企業(yè)與租車服務(wù)商則可基于客戶端實時發(fā)布車輛位置、運輸價格、車輛載量等具體信息，透明化空車資源分布狀態(tài)，經(jīng)過系統(tǒng)自主校核、審查、篩選、匹配，用戶可在線下單或者尋找貨源，同時還可以人工檢索與自動匹配的方式，快速準確實現(xiàn)車貨相呼應(yīng)，從而及時完成配送任務(wù)。

3.4 智能交通模塊

車輛駕駛?cè)藛T可就GPS 與GIS 定位，采用傳感器分析辨別車輛周圍環(huán)境，尋求時間與距離最短最優(yōu)化路徑，以節(jié)約時間。系統(tǒng)可根據(jù)貨物特性、用車時間、車輛載量、路徑等要素設(shè)計最合適的配送計劃，并提示相關(guān)用戶構(gòu)成最佳路徑拼接方案，車輛就近返程進行配貨，用戶可適當出讓車輛空閑時間段，降低運輸過程的消耗成本，以實現(xiàn)最優(yōu)化取貨與配送?；谙到y(tǒng)遠程指揮調(diào)度，改進周轉(zhuǎn)率，還可由大數(shù)據(jù)與云計算技術(shù)分析處理既有數(shù)據(jù)信息，以預測評估交通狀態(tài)，提前預知車流量、速度、停車位置，最大程度上避免擁堵與停車難等問題，同時以感應(yīng)路橋方式，采取不停車收費方式，以便于車輛穩(wěn)定流暢行駛。

3.5 監(jiān)控中心模塊

監(jiān)控追蹤子模塊中，用戶可對駕駛員、車輛、貨物等狀態(tài)進行全過程實時監(jiān)控，還可基于車載監(jiān)控、通信網(wǎng)絡(luò)對駕駛員是否疲勞、停車維修加油等具體工作狀態(tài)加以監(jiān)控，以強化司機與用戶間的信任機制，還可對車輛線路、速度、位置等進行監(jiān)控，回放路線軌跡，監(jiān)控貨物狀態(tài)與質(zhì)量。通過RFID 與報警器相互對接，設(shè)置防丟失、偷盜等告警功能，以全程追蹤貨物詳細動態(tài)，并保證用戶充分掌握整個配送過程。

數(shù)據(jù)處理子模塊面向各個目標終端所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行接收處理分析。在解析、解密、提取處理之后，及時存儲于數(shù)據(jù)庫?；谛畔㈩愋驼{(diào)度相應(yīng)功能加以處理，并針對數(shù)據(jù)信息加以維護。

GIS平臺展示可以可視化數(shù)據(jù)，是監(jiān)控中心的關(guān)鍵模塊。多目標軌跡繪制通過調(diào)取目標終端傳輸?shù)亩ㄎ徊杉畔?，于GIS平臺同步同時繪制目標運輸軌跡，以便于監(jiān)控中心人員實時查詢?yōu)g覽；針對GIS平臺呈現(xiàn)的跟蹤目標進行優(yōu)化管理，即形式設(shè)置、標識、跟蹤信息查詢等；監(jiān)控中心人員基于GIS平臺面向指定目標終端下達調(diào)度指令、接收并提示終端人員所反饋的應(yīng)答信號。

數(shù)據(jù)安全管理子模塊負責接收、處理與運輸協(xié)議相符的目標終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并屏蔽非法數(shù)據(jù)，以保障數(shù)據(jù)安全性；面向傳輸數(shù)據(jù)加密處理，以確保數(shù)據(jù)傳輸安全性；就不同權(quán)限對監(jiān)控中心人員進行功能操作權(quán)限設(shè)置，以保證既有處于不會被惡意篡改盜取[6]。

3.6 安全保障模塊

在發(fā)生危險時，車載終端模塊會及時發(fā)布異常告警與避免碰撞的提示信息，在需要緊急救援時，駕駛?cè)藛T可按下緊急按鈕，此時后臺系統(tǒng)會利用GPS 與GIS 進行車輛位置定位，管理人員則根據(jù)實際情況快速準確制定有效的救援方案。同時，還可通過大數(shù)據(jù)與云計算挖掘整合數(shù)據(jù)信息，詳細分析車輛部件故障規(guī)律，以定期維修更換，最大程度上確保車輛運行安全性與穩(wěn)定性。在車輛發(fā)生故障時，后臺系統(tǒng)還可基于OBD、傳感器、監(jiān)控遠程指揮診斷車輛，以助于駕駛?cè)藛T有效解決難題。

3.7 交易評估模塊

用戶基于智能物流配送系統(tǒng)可在線下單、接單、付款，以完成整個配送交易過程，構(gòu)成服務(wù)資源在線響應(yīng)、價格透明化等特征，而管理人員可充分發(fā)揮監(jiān)督管理作用，并通過大數(shù)據(jù)與云計算進行市場需求預測分析，從而為用戶指定可行性計劃。在物流配送服務(wù)完成之后，用戶可整體評估本次服務(wù)企業(yè)與駕駛?cè)藛T，評價信息則會呈現(xiàn)于企業(yè)與駕駛?cè)藛T界面，以供其他用戶參考借鑒。交易評估模塊不僅為用戶交易提供了便利，還保障了交易安全性與透明化，同時還可激發(fā)服務(wù)企業(yè)與車輛駕駛?cè)藛T工作積極性。

4 智能物流配送系統(tǒng)模型構(gòu)建

4.1 假設(shè)

只考慮單純車輛貨物配送狀況；用戶貨物配送重量于配送中心配送能力范圍內(nèi)，且用戶詳細位置為已知狀態(tài)；每輛車輛服務(wù)路線只有一條，不存在交叉現(xiàn)象；在貨物配送時，出貨地點為一個或多個配送中心；用戶送貨時間明確為固定時間段，并非精確時刻；配送目標將成本費用降到最低。

4.2 分解

在智能物流配送系統(tǒng)模型中，目標函數(shù)十分繁雜，想要明確指定最佳方案難度較大。所以將其分解為多個子問題，以實現(xiàn)求解。配送貨物時，最終目標為費用成本問題，即裝貨成本最小化；配送運輸成本最小化。

首先選擇配送中心?；谟脩籼岢龅臈l件要求等，物流企業(yè)選擇最為合適的配送中心，即求解全部用戶點對于配送中心的子集；其次合理安排車輛。通過配送中心與用戶要求相關(guān)內(nèi)容，為用戶科學安排車輛，并選擇最優(yōu)送貨路徑。雖然分解了模型，但此兩方面問題關(guān)系密切，并非獨立存在，所謂分解主要是為了簡化模型求解。

4.3 求解

為準確快速設(shè)計貨物配送最佳方案，將全部用戶進行分組處理，并綜合考慮各個方面要素，科學安排送貨時間與最佳路徑。

首先選擇配送中心，需通過兩種不同方式進行求解，其一重心法，以解決配送中心選址問題；其二位置區(qū)域劃分法，以用戶位置分布狀態(tài)，劃分整個范圍為多個小區(qū)域，嚴格遵守最近優(yōu)先原則；其次合理安排車輛，以遺傳算法，基于成本最低原則，設(shè)計選擇最佳路徑[7]。

5 系統(tǒng)實現(xiàn)

基于車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能物流配送系統(tǒng)實現(xiàn)流程[8]具體如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)實現(xiàn)流程

基于車載終端，可實現(xiàn)智能物流配送整個過程相關(guān)要素間的實時交互溝通；以大數(shù)據(jù)與云計算技術(shù)可準確存儲、計算、計算、虛擬管理海量多類型數(shù)據(jù)信息，從而科學匹配車輛與貨物信息，合理調(diào)度車輛，優(yōu)化配送路徑，進而提高了車輛利用率；駕駛?cè)藛T通過GPS與GIS定位，采用傳感器可分析辨別周圍環(huán)境，以此尋求時間與距離最短的最優(yōu)化路徑；通過RFID 與報警器相互對接，全程追蹤貨物詳細動態(tài)，保證了用戶對整個配送過程的充分掌握；在發(fā)生危險時，通過大數(shù)據(jù)與云計算挖掘整合數(shù)據(jù)信息，詳細分析車輛部件故障規(guī)律，定期維修更換，從而確保車輛運行安全性與穩(wěn)定性。此系統(tǒng)可促使用戶全過程監(jiān)控并掌握整個物流配送過程，感知貨物運輸狀態(tài)；不僅實現(xiàn)了物流配送的智能化配送管理，且突破了既有物流配送模式，在很大程度上提高物流配送效率，節(jié)約了運輸時間，降低了配送成本。

6 結(jié)束語

綜上所述，目前關(guān)于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流配送中應(yīng)用的研究并不多，而當前物流配送依舊存在交通擁堵、交通事故頻發(fā)、車輛空載嚴重、貨物延遲等相關(guān)問題，對此本文深入探討了車輛網(wǎng)在智能物流配送中的實踐運用，設(shè)計并實現(xiàn)了基于車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能物流配送系統(tǒng)。研究表明，此系統(tǒng)可促使用戶全過程監(jiān)控并掌握整個物流配送過程，感知貨物具體運輸狀態(tài)；不僅實現(xiàn)了物流配送的智能化配送管理，且突破了既有物流配送模式，在很大程度上提高物流配送效率，節(jié)約了運輸時間，降低了配送成本。