物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流園區(qū)的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳卓慧 唐本平 劉翠翠

摘要：在信息技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動(dòng)作用下，我國(guó)現(xiàn)代物流行業(yè)已從起步發(fā)展到轉(zhuǎn)型升級(jí)階段，物流園區(qū)對(duì)我國(guó)物流行業(yè)發(fā)展起到重要的支撐作用，但其存在的諸多痛點(diǎn)使其無(wú)法充分發(fā)揮效用。本文以廣州保稅物流園區(qū)為研究對(duì)象，立足于園區(qū)倉(cāng)庫(kù)管理和進(jìn)出口貿(mào)易物流兩大核心業(yè)務(wù)，針對(duì)園區(qū)存在信息孤立、作業(yè)流程復(fù)雜、人員分配不合理等問(wèn)題，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的物流園區(qū)應(yīng)用系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);物流園區(qū);廣州保稅物流園區(qū);應(yīng)用系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2022.13.077

1研究現(xiàn)狀

1.1物流園區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

隨著新興技術(shù)的創(chuàng)新和我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提高，物流基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)得到不斷完善，物流服務(wù)質(zhì)量水平也有很大提高。物流園區(qū)作為各物流企業(yè)的空間集聚體，在集中各種物流設(shè)備的同時(shí)，為社會(huì)提供物流基本功能服務(wù)。在聚集不同產(chǎn)業(yè)以實(shí)現(xiàn)設(shè)備共享和資源整合的過(guò)程中，物流園區(qū)對(duì)提高區(qū)域物流作業(yè)效率，拉動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)起到重要作用。但在發(fā)展的進(jìn)程中，物流設(shè)備及平臺(tái)的增多導(dǎo)致其存在信息孤立，物流作業(yè)流程過(guò)于復(fù)雜，人員分配不合理等問(wèn)題。

1.2廣州保稅區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

廣州保稅物流園區(qū)于2017年12月3日經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)而立，該物流園區(qū)位于珠江主干流交匯之處，具備優(yōu)越的地理位置和交通條件，能夠與周邊黃埔港實(shí)現(xiàn)區(qū)港聯(lián)動(dòng)，對(duì)于不同運(yùn)輸形式配備完善的物流基礎(chǔ)設(shè)施。廣州保稅物流園區(qū)主要業(yè)務(wù)有承接貨物倉(cāng)庫(kù)存放管理和進(jìn)出口貿(mào)易物流，但在其經(jīng)營(yíng)的過(guò)程中存在園區(qū)內(nèi)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，阻礙企業(yè)之間信息交流致使園區(qū)運(yùn)營(yíng)效率的降低，園區(qū)倉(cāng)庫(kù)貨物多樣復(fù)雜使得管理難度加大，貨物堆積不利于保管和庫(kù)存周轉(zhuǎn)。此外，園區(qū)內(nèi)多采用傳統(tǒng)管理方法，作業(yè)人員的工作安排靈活性較低，使其應(yīng)對(duì)突發(fā)事件能力差。

為此本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)，以廣州保稅物流園區(qū)為例，針對(duì)園區(qū)中現(xiàn)存問(wèn)題提出解決措施，通過(guò)應(yīng)用系統(tǒng)整合園區(qū)物力、人力和信息資源，實(shí)現(xiàn)物流園區(qū)信息化程度的提高，加強(qiáng)倉(cāng)庫(kù)貨物的有效管理，結(jié)合線(xiàn)上線(xiàn)下管理方法，提高工作人員安排的機(jī)動(dòng)性。從而加快廣州保稅物流園區(qū)發(fā)展進(jìn)程，為我國(guó)其他物流園區(qū)提供解決典范，最大限度發(fā)揮物流園區(qū)的重要作用，推動(dòng)我國(guó)物流行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)原理

本系統(tǒng)根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)可劃分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

2.1感知層

感知層是位于系統(tǒng)的底端結(jié)構(gòu)，能對(duì)物體進(jìn)行全方面的感知，通過(guò)對(duì)物體進(jìn)行識(shí)別實(shí)現(xiàn)采集物體相關(guān)信息，同時(shí)對(duì)采集到的變量進(jìn)行處理形成數(shù)據(jù)，傳送到系統(tǒng)的傳輸層。應(yīng)用系統(tǒng)中采用的技術(shù)包括RFID技術(shù)、傳感器技術(shù)和視頻服務(wù)。在RFID技術(shù)結(jié)構(gòu)中，通過(guò)將射頻標(biāo)簽貼附于物體表面，當(dāng)物體進(jìn)入讀寫(xiě)器的識(shí)別范圍內(nèi)，通過(guò)電感耦合或電磁反向散射耦合，射頻標(biāo)簽將會(huì)被激活，此時(shí)讀寫(xiě)器將會(huì)讀取標(biāo)簽信息實(shí)現(xiàn)非接觸式識(shí)別，最后將信息傳輸?shù)綉?yīng)用系統(tǒng)。在傳感器技術(shù)中，敏感元件會(huì)將被測(cè)量傳入系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)換元件對(duì)被測(cè)量進(jìn)行特定轉(zhuǎn)換后，信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電量輸出。在視頻服務(wù)中，攝像頭終端將記錄實(shí)時(shí)場(chǎng)景，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的處理技術(shù)，提取關(guān)鍵信息并去除無(wú)效信息干擾。

2.2網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是位于系統(tǒng)的中端結(jié)構(gòu)，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行有效傳輸，對(duì)感知層傳來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。利用相關(guān)技術(shù)分析數(shù)據(jù)，提取數(shù)據(jù)中存在的有用信息并將其顯示在應(yīng)用層，處理完數(shù)據(jù)將會(huì)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中。應(yīng)用系統(tǒng)采用的技術(shù)包括5G技術(shù)和GPS技術(shù)。在5G技術(shù)中，其傳輸速度可達(dá)10Gb/s，能極大提高數(shù)據(jù)傳輸速率，通過(guò)宏基站和微基站擴(kuò)大信號(hào)覆蓋范圍，且在終端使用D2D技術(shù)，減少時(shí)間延遲和電源耗用。在GPS技術(shù)中，利用定位衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，通過(guò)人造衛(wèi)星組網(wǎng)全方位、全天候、全時(shí)段地為用戶(hù)提供高精度的三維位置，提高用戶(hù)對(duì)于對(duì)象位置信息獲取的速度。

2.3應(yīng)用層

應(yīng)用層是位于系統(tǒng)的頂端結(jié)構(gòu)，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行智能處理，并將數(shù)據(jù)中存在的有效信息展示在終端設(shè)備上，為信息技術(shù)和各行業(yè)之間橋梁，推動(dòng)各個(gè)行業(yè)發(fā)展的智能化。應(yīng)用系統(tǒng)采用的技術(shù)包括中間件技術(shù)和邊緣技術(shù)。在中間件技術(shù)中，將系統(tǒng)中硬件系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)相結(jié)合，提供具有標(biāo)準(zhǔn)的程序接口和協(xié)議，支持硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)在統(tǒng)一的環(huán)境下協(xié)調(diào)運(yùn)行。在邊緣技術(shù)中，能在網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備上增加執(zhí)行任務(wù)計(jì)算和數(shù)據(jù)分析的處理能力，大大提高了數(shù)據(jù)處理效率，降低資源的消耗率。

3應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流園區(qū)的應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

3.1感知層

在感知層中，RFID技術(shù)應(yīng)用于園區(qū)的庫(kù)存管理中，在貨物入庫(kù)前，射頻標(biāo)簽將貼在貨物表面，而當(dāng)貨物入庫(kù)時(shí)，貨物將經(jīng)過(guò)進(jìn)口處讀寫(xiě)器設(shè)備，讀寫(xiě)器將會(huì)對(duì)射頻標(biāo)簽進(jìn)行解碼，并成功讀取其中的數(shù)據(jù)信息。讀取完的信息將會(huì)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行保存，以方便倉(cāng)管人員對(duì)貨物進(jìn)行在庫(kù)管理。在貨物出庫(kù)時(shí)，貨物經(jīng)過(guò)出口處讀寫(xiě)器設(shè)備時(shí)，貨物庫(kù)存信息將會(huì)被修改并保存。傳感器設(shè)備應(yīng)用于園區(qū)的運(yùn)輸管理中，在貨物運(yùn)輸過(guò)程中，運(yùn)輸設(shè)備將會(huì)裝置相應(yīng)的感應(yīng)設(shè)備，隨時(shí)隨地監(jiān)控貨物在運(yùn)輸中的實(shí)時(shí)狀態(tài)。當(dāng)貨物在運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生變質(zhì)時(shí)，傳感器立即將感知到的信息傳輸?shù)綉?yīng)用端，使管理人員迅速了解貨物狀況后采取相應(yīng)措施，從而保證貨物運(yùn)輸過(guò)程中的質(zhì)量。視頻服務(wù)應(yīng)用于園區(qū)的人員管理中，在園區(qū)各工作人員崗位上，安裝適當(dāng)視頻服務(wù)設(shè)施，實(shí)時(shí)掌握人員工作情況，對(duì)其人員工作狀態(tài)實(shí)行獎(jiǎng)賞或處罰。在提高人員工作積極性和效率的同時(shí)，合理安排各崗位工作人員的數(shù)量和內(nèi)容。即在感知層綜合運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)的RFID技術(shù)、傳感器、視頻服務(wù)技術(shù)，在物流園區(qū)的應(yīng)用中可完成貨物數(shù)據(jù)采集并為園區(qū)高效管理提供數(shù)據(jù)支撐。

3.2網(wǎng)絡(luò)層

在傳輸層中，5G技術(shù)將感知層中各設(shè)備收集信息傳輸至應(yīng)用層中，在庫(kù)存管理中將貨物出入庫(kù)相關(guān)信息收集整理傳輸至倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)平臺(tái)，在運(yùn)輸管理中將貨物運(yùn)輸狀況傳輸至配載人員手端應(yīng)用軟件上。此外，GPS技術(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的定位和管理，在配載人員工作時(shí)，可提供車(chē)輛是否被使用的信息，在配送過(guò)程中，將會(huì)根據(jù)起始點(diǎn)及終點(diǎn)道路現(xiàn)狀，優(yōu)化車(chē)輛配載最優(yōu)路徑，減少貨物配送時(shí)間從而提高效率。在網(wǎng)絡(luò)層中采用5G技術(shù)和GPS技術(shù)，提高管理人員對(duì)園區(qū)貨物、車(chē)輛、人員等對(duì)象信息的獲取速度，最終通過(guò)中間件技術(shù)和邊緣計(jì)算，將信息呈現(xiàn)于管理人員終端設(shè)備，方便人員根據(jù)獲取的信息做出決策和反應(yīng)。

3.3應(yīng)用層

在應(yīng)用層中，中間件技術(shù)將硬件平臺(tái)及操作系統(tǒng)將融合，倉(cāng)庫(kù)人員在登錄庫(kù)存系統(tǒng)中，即可查詢(xún)貨物入庫(kù)、在庫(kù)、出庫(kù)狀態(tài)，可根據(jù)實(shí)時(shí)需求隨時(shí)調(diào)整貨物相關(guān)庫(kù)存。車(chē)輛配載人員可通過(guò)登錄手端應(yīng)用軟件，查看車(chē)輛使用情況，方便對(duì)車(chē)輛進(jìn)行維修保護(hù)。同時(shí)可提前預(yù)訂合適的車(chē)輛，在配載過(guò)程中，查詢(xún)行駛路程現(xiàn)狀并規(guī)劃最優(yōu)路徑。管理人員可登錄進(jìn)入視頻后臺(tái)系統(tǒng)，查看人員工作時(shí)長(zhǎng)及狀況，根據(jù)工作內(nèi)容靈活安排在崗人員。在應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，邊緣技術(shù)將實(shí)時(shí)監(jiān)控園區(qū)安防及預(yù)警，在發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，可迅速啟動(dòng)園區(qū)應(yīng)急系統(tǒng)，提高園區(qū)應(yīng)對(duì)緊急事件能力，協(xié)助管理人員做出相應(yīng)決策解決突發(fā)問(wèn)題。

4應(yīng)用系統(tǒng)創(chuàng)新性

4.1技術(shù)創(chuàng)新

在技術(shù)創(chuàng)新方面，本應(yīng)用系統(tǒng)將傳統(tǒng)技術(shù)和新興技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用在園區(qū)各作業(yè)流程上，其中5G技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的使用，相較于傳統(tǒng)4G技術(shù)而言，其具有高速度、泛在網(wǎng)、低功耗、低時(shí)延的優(yōu)勢(shì)。5G技術(shù)速度提高將近100倍，在園區(qū)庫(kù)存、車(chē)輛和人員信息進(jìn)行快速傳輸，極大降低信息在網(wǎng)絡(luò)層的延時(shí)。邊緣技術(shù)在數(shù)據(jù)邊緣處進(jìn)行處理，相較于云計(jì)算將各端數(shù)據(jù)收集至云端層，邊緣技術(shù)減少數(shù)據(jù)處理時(shí)長(zhǎng)，在相同時(shí)間內(nèi)可處理大量數(shù)據(jù)信息，提高數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量和效率。

4.2服務(wù)創(chuàng)新

在服務(wù)創(chuàng)新方面，應(yīng)用系統(tǒng)基于廣州保稅物流園區(qū)提供的物流業(yè)務(wù)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各管理系統(tǒng)上的應(yīng)用，貨物庫(kù)存管理中，RFID技術(shù)對(duì)貨物的無(wú)接觸自動(dòng)化識(shí)別，相較于條碼技術(shù)手動(dòng)掃描貨物，在節(jié)省倉(cāng)管人員工作時(shí)長(zhǎng)的同時(shí)，方便其對(duì)園區(qū)大量貨物的管理。在人員管理中，管理人員可根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要，查看各崗位工作實(shí)時(shí)狀態(tài)，通過(guò)線(xiàn)上形式對(duì)工作人員進(jìn)行合理分配，提高人員安排的靈活性。創(chuàng)新的服務(wù)模式擴(kuò)大廣州保稅物流園區(qū)的知名度和影響力，利于吸引大型物流企業(yè)入駐園區(qū)，進(jìn)而提高物流園區(qū)在珠三角地區(qū)的強(qiáng)輻射力。

4.3應(yīng)用創(chuàng)新

在應(yīng)用創(chuàng)新方面，相關(guān)技術(shù)在廣州保稅物流園區(qū)的應(yīng)用呈現(xiàn)點(diǎn)線(xiàn)面環(huán)環(huán)相扣，從庫(kù)存管理、運(yùn)輸管理到人員管理，應(yīng)用系統(tǒng)使園區(qū)各作業(yè)環(huán)節(jié)相結(jié)合，打通天網(wǎng)（信息）、地網(wǎng)（配送）、人網(wǎng)（人員）。通過(guò)感知層設(shè)備采集信息，簡(jiǎn)化物流作業(yè)流程，利用網(wǎng)絡(luò)層新型技術(shù)，打破園區(qū)原本信息孤立現(xiàn)象的同時(shí)提高信息傳輸速率，方便稅務(wù)部門(mén)核查物流企業(yè)退稅、報(bào)稅等問(wèn)題。在應(yīng)用層中終端設(shè)備顯示，人員合理調(diào)配使原有人員分配不合理問(wèn)題得到解決。此外，應(yīng)用系統(tǒng)不僅使廣州保稅物流園區(qū)內(nèi)部資源得到聚集，增強(qiáng)園區(qū)的集約功能，還使園區(qū)與珠三角周邊園區(qū)的資源和信息得以共享，增強(qiáng)園區(qū)間的協(xié)調(diào)功能。

5應(yīng)用價(jià)值

5.1經(jīng)濟(jì)價(jià)值

在經(jīng)濟(jì)價(jià)值方面，本系統(tǒng)在廣州保稅物流園區(qū)的應(yīng)用減少園區(qū)資源耗費(fèi)，物流園區(qū)內(nèi)部信息和資源的不統(tǒng)一、不協(xié)調(diào)等行為使其產(chǎn)生資源浪費(fèi)的問(wèn)題，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用在庫(kù)存管理上簡(jiǎn)化作業(yè)流程，在車(chē)輛管理上減少時(shí)間和能源消耗，使得投入的時(shí)間和金額成本得到節(jié)約。信息的有效收集匯總、分析處理，作業(yè)流程的簡(jiǎn)便化提高單位時(shí)間工作效率，促使園區(qū)整體運(yùn)作的提高。此外，應(yīng)用系統(tǒng)在物流園區(qū)的應(yīng)用將會(huì)物流物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)備及相關(guān)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，帶動(dòng)物流園區(qū)及周邊區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

5.2社會(huì)價(jià)值

在社會(huì)價(jià)值方面，在提供廣州保稅物流園區(qū)基本服務(wù)功能外，促進(jìn)園區(qū)內(nèi)部及園區(qū)間車(chē)輛交通的協(xié)調(diào)，優(yōu)化車(chē)輛配送路徑，可以有效避免車(chē)輛油能浪費(fèi)，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞從而起到綠色環(huán)保作用。應(yīng)用系統(tǒng)使得園區(qū)內(nèi)部及園區(qū)之間溝通控制功能得到加強(qiáng)，使園區(qū)內(nèi)物流企業(yè)管理更加標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，企業(yè)之間分工專(zhuān)業(yè)，相互協(xié)調(diào)，資源共享，形成集約優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流園區(qū)的應(yīng)用將會(huì)帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，增加相關(guān)就業(yè)崗位，帶動(dòng)周邊地區(qū)就業(yè)率增長(zhǎng)。

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基金項(xiàng)目：2021年廣東省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目“無(wú)人化智能物流機(jī)巢中樞系統(tǒng)研究”（s202113684025s）;2021年廣東省科技創(chuàng)新戰(zhàn)略“攀登計(jì)劃”專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目“無(wú)人機(jī)快遞包裹智能配送系統(tǒng)機(jī)巢中樞設(shè)計(jì)”（pdjh2021b0634）;廣東省教育廳2021年本科高校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程課程教研室建設(shè)項(xiàng)目“智能物流應(yīng)用教研室建設(shè)”。

作者簡(jiǎn)介：劉翠翠（1984-），女，講師，研究方向：物流系統(tǒng)規(guī)劃、戰(zhàn)略管理。