基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧物流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)設(shè)計(jì)★

王 玲

（重慶電子工程職業(yè)學(xué)院，重慶 401331）

引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)、智能家居和智慧交通等領(lǐng)域。隨著新基建和新物流等概念的提出，大量物流設(shè)施通過傳感器接入物聯(lián)網(wǎng)，如貨車北斗定位裝置和集裝箱電子鎖等[1]。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生了大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，使得信息量高速增長(zhǎng)，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)平臺(tái)很難滿足海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與調(diào)用的需求，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)長(zhǎng)期保存，使數(shù)據(jù)無(wú)法充分發(fā)揮其價(jià)值。

本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的RFID 射頻識(shí)別技術(shù)、GIS 技術(shù)、GPS 技術(shù)、M2M 技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，搭建智慧物流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)，讓用戶商家可以隨時(shí)查看物流的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)發(fā)布與多接口傳輸。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧物流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，各層的工作原理和功能作用如圖1 所示。

感知層主要由集成了模塊化的傳感器、條碼識(shí)別器和定位設(shè)備的智能終端產(chǎn)品構(gòu)成。基于模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，智能終端產(chǎn)品可以匹配不同網(wǎng)絡(luò)類型的通信模組[2]。

網(wǎng)絡(luò)層主要提供智能終端產(chǎn)品與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有線或者無(wú)線傳輸，對(duì)接其他相關(guān)部門的數(shù)據(jù)。

應(yīng)用層主要有各種數(shù)據(jù)庫(kù)和算法組成，便于用戶根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分析出數(shù)據(jù)背后巨大的信息資源，做出科學(xué)的決策。應(yīng)用層提供訂閱用戶、管理與服務(wù)等平臺(tái)基礎(chǔ)功能，結(jié)合多式聯(lián)運(yùn)具體業(yè)務(wù)需求，為用戶提供基于不同數(shù)據(jù)要素、數(shù)據(jù)維度、時(shí)間跨度與表現(xiàn)形式的系列化服務(wù)與數(shù)據(jù)展現(xiàn)。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 電子標(biāo)簽

電子標(biāo)簽主要由芯片和天線兩部分組成。芯片中的ROM 用來(lái)記錄唯一的產(chǎn)品電子編碼和相關(guān)數(shù)據(jù)，存放被標(biāo)識(shí)物品基本信息[3]。芯片的邏輯控制單元用于計(jì)算。天線是RFID 系統(tǒng)整個(gè)通信中的核心，用于芯片與讀寫器交換數(shù)據(jù)信息。

2.2 GPS

GPS 系統(tǒng)主要由GPS 衛(wèi)星（空間部分）、地面支持系統(tǒng)（地面部分）和GPS 用戶設(shè)備（GPS 接收機(jī)）三大部分組成。GPS 用戶設(shè)備可以實(shí)時(shí)了解物流車輛所在的位置、車輛的運(yùn)行狀況以及車內(nèi)貨物的狀況。車載傳感器對(duì)車廂內(nèi)溫度、濕度和載重等信息進(jìn)行收集，并發(fā)送到GPS 衛(wèi)星。地面支持系統(tǒng)接收到信息后，整理出客戶需要的信息。貨主可以隨時(shí)了解到貨物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和軌跡，真正實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)追蹤和監(jiān)控。精準(zhǔn)的監(jiān)控結(jié)果便于貨主合理安排收發(fā)貨事宜，提高了物流服務(wù)的透明化。物流公司及用戶可以動(dòng)態(tài)查詢目標(biāo)車輛的運(yùn)行信息及具體位置。可視化的文字、語(yǔ)言和圖像等形式的查詢結(jié)果，便于物流企業(yè)和貨主對(duì)貨物及車輛狀態(tài)的清晰掌握[4]。

2.3 GIS

現(xiàn)代物流倉(cāng)儲(chǔ)與運(yùn)輸體系需要考慮各種地理因素，而GIS 對(duì)空間數(shù)據(jù)的管理和可視化，便于物流信息系統(tǒng)的集成應(yīng)用。GIS 結(jié)構(gòu)分為物理層、通信層、功能層、GIS 系統(tǒng)、GPS 系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)。其中，數(shù)據(jù)庫(kù)為地理空間數(shù)據(jù)，采用地理模型分析方法，為用戶提供多種空間和動(dòng)態(tài)的地理信息。GIS 可以通過地圖來(lái)表現(xiàn)空間信息和屬性信息，可以為用戶推薦物流中心的選址。

GIS 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)組織、空間分析和可視化等優(yōu)勢(shì)，還可以優(yōu)化物流配送系統(tǒng)，最大限度地利用人力和物力資源，縮短配車計(jì)劃編制時(shí)間和用戶的等候時(shí)間，減少車輛的閑置，提高車輛的利用率，合理安排配送車輛行駛路線制定合理的配送方案，優(yōu)化人員與車輛的調(diào)度，使物流配送達(dá)到最優(yōu)，加快物流的配送，以降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 總體功能設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧物流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)主要有以下需求：

1）倉(cāng)庫(kù)管理功能。通過閱讀器對(duì)入庫(kù)出庫(kù)的貨物進(jìn)行自動(dòng)掃描。根據(jù)讀到的信息，管理系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)更新倉(cāng)庫(kù)存貨清單。

2）訂單數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新上傳功能。訂單數(shù)據(jù)上傳后，進(jìn)行實(shí)時(shí)刷新，平臺(tái)實(shí)時(shí)反應(yīng)。

3）訂單修改功能。在管理中心可以填寫訂單修改信息。

4）調(diào)度管理功能。通過RFID 能夠自動(dòng)提供提貨調(diào)度查詢，派送調(diào)度查詢。

5）物流定位實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。通過GPS、GIS 進(jìn)行車輛實(shí)時(shí)定位，實(shí)現(xiàn)物流實(shí)時(shí)監(jiān)控。

6）數(shù)據(jù)處理功能。管理員可以對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器內(nèi)的內(nèi)容進(jìn)行添加、修改、刪除等操作。

7）用戶管理功能。提供注冊(cè)新用戶功能，實(shí)現(xiàn)用戶管理。平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示。

3.2 界面設(shè)計(jì)

界面設(shè)計(jì)必須以用戶為中心，便于用戶與系統(tǒng)的人機(jī)交互，操作邏輯符合行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，并且界面美觀。通過與用戶的溝通，設(shè)計(jì)出友好的、符合程序開發(fā)原則的軟件框架，符合視覺流程，主界面如圖3 所示。

手機(jī)界面的設(shè)計(jì)效果需要和PC 機(jī)界面整體一致，遵循視覺元素的規(guī)范性。手機(jī)登錄界面如圖4所示。

3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

首先設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)E-R 圖，將RFID、倉(cāng)儲(chǔ)、車輛、客戶和物流公司等實(shí)體聯(lián)系起來(lái)，如下頁(yè)圖5 所示。

創(chuàng)建用戶信息表、管理員信息表和物流信息表等數(shù)據(jù)表，并在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行管理。物流信息表結(jié)構(gòu)如表1 所示。

表1 物流信息表結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語(yǔ)

依據(jù)實(shí)時(shí)物流信息的現(xiàn)狀的分析，本平臺(tái)基于RFID 和GPS 等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，完成了智慧物流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)智能監(jiān)測(cè)。管理員可通過PC 終端和手機(jī)移動(dòng)端對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，實(shí)時(shí)查看物流信息，實(shí)現(xiàn)智慧物流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上報(bào)，提高業(yè)務(wù)效率。