基于5G的智慧物流園自動(dòng)裝卸技術(shù)研究

張赟 王工一

摘要：5G萬物互聯(lián)帶來交通物流新機(jī)遇，其商業(yè)化實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、實(shí)時(shí)化、自動(dòng)化、可視化、智能追蹤和控制賦能。文章探索移動(dòng)通信5G技術(shù)在智慧園區(qū)的數(shù)字化物流、智能倉儲(chǔ)、自動(dòng)化運(yùn)輸和物流追蹤等場景的應(yīng)用，對自動(dòng)裝卸提出了對應(yīng)措施，即利用智慧物流管理系統(tǒng)集成信息，通過園區(qū)地圖導(dǎo)航精確定位，平面運(yùn)輸規(guī)范駕駛，在手機(jī)App端實(shí)現(xiàn)自主預(yù)約、無人值守過磅等；同時(shí)啟用自動(dòng)車牌識(shí)別，業(yè)務(wù)圖像超高清傳輸，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝卸真正提升物流運(yùn)作效率。

關(guān)鍵詞：智慧物流；5G；低時(shí)延；密集網(wǎng)絡(luò)；自動(dòng)裝卸

中圖分類號(hào)：TH137中圖分類號(hào)? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文獻(xiàn)標(biāo)志碼

0 引言

隨著電子商務(wù)和貿(mào)易的全球化發(fā)展，全球的物流業(yè)務(wù)量每年都以很高的速度增長，需要大量的物流從業(yè)人員完成貨物的分揀、包裝、裝卸和運(yùn)輸?shù)纫幌盗形锪鬟^程。目前，部分裝卸工作都是人工完成的，這無論對于工人勞動(dòng)強(qiáng)度，還是企業(yè)用人成本來說都是一個(gè)痛點(diǎn)。另外，人工裝卸作業(yè)存在大量的問題。野蠻裝卸會(huì)造成貨物新的質(zhì)量缺陷，影響服務(wù)口碑。受農(nóng)忙、春節(jié)等影響，人員產(chǎn)生波動(dòng)，淡旺季難平衡，存在安全隱患。對應(yīng)危險(xiǎn)品的裝載，工傷事故時(shí)有發(fā)生。

智慧物流使物流系統(tǒng)能模仿人，擁有感知、學(xué)習(xí)、推理判斷和自行解決物流中某些問題的能力。例如：在流通過程中通過獲取、分析信息做出決策，從源頭開始對商品實(shí)施跟蹤與管理，可通過射頻技術(shù)、5G移動(dòng)通信技術(shù)等實(shí)現(xiàn)配送貨物自動(dòng)化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化。本系統(tǒng)旨在實(shí)現(xiàn)物流各環(huán)節(jié)精細(xì)化、動(dòng)態(tài)化、可視化管理，如實(shí)現(xiàn)自主預(yù)約、無人值守過磅、自動(dòng)車牌識(shí)別等提高物流系統(tǒng)智能化分析決策和自動(dòng)化操作執(zhí)行能力，提升物流運(yùn)作效率的現(xiàn)代化物流模式。確保各個(gè)運(yùn)輸環(huán)節(jié)均在掌控范圍內(nèi)，準(zhǔn)確傳遞全廠液體、固體的入廠計(jì)量，質(zhì)量抽檢及存量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)信息，及時(shí)有效地控制運(yùn)輸車輛的配送過程，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸車輛信息的共享，實(shí)現(xiàn)承運(yùn)商信息、供應(yīng)商信息、車輛信息、原料日報(bào)等報(bào)表及車輛監(jiān)控信息的綜合集成，建設(shè)實(shí)施物流管理系統(tǒng)，使決策層能夠及時(shí)得到動(dòng)態(tài)的車輛運(yùn)輸、管線傳輸數(shù)據(jù)，為決策提供依據(jù)。

1 基于5G通信技術(shù)的智慧物流園自動(dòng)裝卸技術(shù)

智慧物流園包括智慧物流技術(shù)、智慧倉儲(chǔ)包裝、智慧裝卸搬運(yùn)、配送等基礎(chǔ)知識(shí)。自動(dòng)裝卸系統(tǒng)是一種集成在卡車（或園區(qū)運(yùn)輸火車）和裝卸平臺(tái)之間的自動(dòng)化輸送設(shè)備，通過相互協(xié)同運(yùn)作，代替人力和叉車，完成貨物的全自動(dòng)化裝卸。該系統(tǒng)解決了作業(yè)批次多、物料品種復(fù)雜，手工易出錯(cuò)；車輛等待時(shí)間長，現(xiàn)場秩序混亂；人工計(jì)量準(zhǔn)確度低，缺乏安全保障；地磅稱重易作弊，造成企業(yè)損失等問題。傳統(tǒng)地磅自動(dòng)裝卸技術(shù)有應(yīng)用無線通信方式的電容式稱重系統(tǒng)。隨著移動(dòng)5G 技術(shù)的發(fā)展，園區(qū)地圖導(dǎo)航精確定位，平面運(yùn)輸規(guī)范駕駛，手機(jī)端實(shí)現(xiàn)自主預(yù)約、無人值守過磅。自動(dòng)車牌識(shí)別，業(yè)務(wù)圖像超高清傳輸，提升物流運(yùn)作效率［1］。

1.1 移動(dòng)5G技術(shù)助力物流領(lǐng)域

1.1.1 移動(dòng)5G的三大應(yīng)用場景

eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）：讓VR、超高清視頻、無線寬帶等大流量業(yè)務(wù)成為可能或體驗(yàn)更好。視頻信號(hào)超高清傳輸在智慧物流園、無人物流港能全天不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)控，移動(dòng)偵測，節(jié)約人防成本。物流運(yùn)輸使用的車輛能夠突破非視距感知、數(shù)據(jù)信息即時(shí)共享，實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸全自動(dòng)化。

uRLLC（超可靠低時(shí)延通信）：滿足無人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化等需要的低時(shí)延、高可靠連接業(yè)務(wù)，對于園區(qū)鐵路站點(diǎn)軌道衡自動(dòng)運(yùn)作，平面運(yùn)輸規(guī)范駕駛提供安全基礎(chǔ)。

mMTC（大連接物聯(lián)網(wǎng)）：可承載大規(guī)模、高密度的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，每平方千米支持100萬個(gè)設(shè)備連接。密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用是非常重要的。密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主要內(nèi)容主要有以下兩方面 （1）在宏基站外部設(shè)置大量天線，用這種方法拓寬室外空間，可達(dá)到增加系統(tǒng)容量的目的，此外，可以大幅度提高系統(tǒng)的靈活性。（2）在室外布置大量密集網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的相互協(xié)作，可以提高相鄰節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確性與有效性，同時(shí)，提高信噪比。在5G 網(wǎng)絡(luò)中，密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用，可以增加網(wǎng)絡(luò)空間與時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化，增大網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢。

1.1.2 現(xiàn)代5G優(yōu)勢

5G給用戶帶來更高的帶寬速率、更低且更可靠的時(shí)延和更大容量的網(wǎng)絡(luò)連接。5G除了不斷提升手機(jī)的數(shù)據(jù)通信能力之外，更重要的是開啟萬物互聯(lián)時(shí)代。因此，5G終端的突破重點(diǎn)不在手機(jī)，而是在物聯(lián)網(wǎng)終端、傳感器等。5G從移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展到移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，服務(wù)對象從人與人通信拓展到人與物、物與物通信，與經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域深度融合，引發(fā)生產(chǎn)生活方式的深刻變革。5G應(yīng)用場景更加豐富，關(guān)鍵性能指標(biāo)也更加多樣化［2］。

當(dāng)5G開始普及后，園區(qū)實(shí)現(xiàn)智能化無線聯(lián)網(wǎng)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)定位和一些操作進(jìn)行關(guān)聯(lián)，讓萬物根據(jù)其行為進(jìn)行通信，達(dá)到最滿意的狀態(tài)。5G并非通信業(yè)發(fā)展成熟的終點(diǎn)，而是一個(gè)顛覆性的起點(diǎn)。終端意味著通信到了這臺(tái)設(shè)備就終止了。終端將成為下一代的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，每一臺(tái)設(shè)備都會(huì)成為一個(gè)通信起點(diǎn)，由此帶來的用戶體驗(yàn)會(huì)達(dá)到新高度［3］。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

應(yīng)用場景介紹：在智慧物流園區(qū)，空車入廠后，司機(jī)將車停在地磅上，下車到自助終端上輸入車牌號(hào)后取卡，同時(shí)自助完成空車稱重。將卡直接放在機(jī)器上，輸入預(yù)裝量后完成制卡，司機(jī)帶卡前往作業(yè)區(qū)裝貨。

司機(jī)抵達(dá)現(xiàn)場后，在司機(jī)休息室內(nèi)的簽到機(jī)上簽到確認(rèn)。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)排隊(duì)先后的規(guī)則，自動(dòng)對該車輛進(jìn)行排隊(duì)并在大屏幕上顯示等待信息。司機(jī)在休息室內(nèi)等候。開啟自動(dòng)叫號(hào)功能后，系統(tǒng)按照算法規(guī)則實(shí)現(xiàn)自動(dòng)叫號(hào)，被叫到的車輛按順序入廠作業(yè)。

現(xiàn)場設(shè)備依據(jù)制卡量實(shí)現(xiàn)定量裝車，到達(dá)預(yù)裝量后自動(dòng)停止，提升裝車效率、節(jié)省單車裝車時(shí)間，確保重裝量更加精準(zhǔn)。全部業(yè)務(wù)流程均線上審批、執(zhí)行，通過權(quán)限控制，可完全脫離紙質(zhì)單據(jù)，全部交由系統(tǒng)完成。

1.2.1 智慧物流管理系統(tǒng)集成信息

智慧物流園區(qū)的管理信息系統(tǒng)可以方便與其他系統(tǒng)集成，讓車輛過磅自主、有序、智能、安全、高效。主要的集成信息如圖1所示。

其中，承運(yùn)商管理端軟件的目的是將前期的基本信息錄入工作轉(zhuǎn)移到承運(yùn)商，比如提貨單要求信息、車輛及司機(jī)信息注冊、車輛的實(shí)時(shí)位置等，最大程度減少運(yùn)輸車輛在廠區(qū)的工作。通過承運(yùn)商管理端軟件，系統(tǒng)將承運(yùn)商的車輛及司機(jī)納入管理范圍，從而更好地發(fā)揮管理調(diào)度的能力。該客戶端采用B/S技術(shù)架構(gòu)，PC端通過瀏覽器進(jìn)行后臺(tái)管理，司機(jī)通過微信小程序進(jìn)行任務(wù)管理及消息提醒。

裝車管理系統(tǒng)采用分布控制、集中管理的設(shè)計(jì)思想，將整個(gè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)劃分為兩部分：上位監(jiān)控管理系統(tǒng)和現(xiàn)場計(jì)量控制儀表設(shè)備。系統(tǒng)設(shè)置裝車監(jiān)控管理操作站，可在控制室控制定量裝車，也可在現(xiàn)場通過和計(jì)算機(jī)連接的現(xiàn)場隔爆定值控制儀，在灌裝區(qū)現(xiàn)場就地自動(dòng)灌裝，用于裝車系統(tǒng)的自動(dòng)化裝車監(jiān)控和管理。

移動(dòng)端應(yīng)用（App及微信小程序）：司機(jī)通過手機(jī)端微信小程序，可隨時(shí)對已下達(dá)的訂單進(jìn)行預(yù)約，當(dāng)無法履約時(shí)可隨時(shí)取消預(yù)約，抵達(dá)現(xiàn)場后可發(fā)起質(zhì)檢申請通知化驗(yàn)室人員；還可以通過App簽到程序，對自己已預(yù)約的記錄進(jìn)行簽到確認(rèn)，系統(tǒng)根據(jù)其簽到時(shí)間對其進(jìn)行排隊(duì)顯示。

系統(tǒng)集成：與車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)、道閘控制系統(tǒng)、語音指揮系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、信號(hào)燈指示系統(tǒng)等進(jìn)行集成。

1.2.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建設(shè)以TCP/IP為基礎(chǔ)，采用OSI體系結(jié)構(gòu)，采用星型冗余拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。骨干網(wǎng)絡(luò)使用交換式快速以太網(wǎng)。各個(gè)子系統(tǒng)（過磅管理系統(tǒng)、裝車管理系統(tǒng)等）通過以太網(wǎng)相互連接，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共享，形成完整的裝車管理系統(tǒng)。外網(wǎng)通過防火墻、移動(dòng)寬帶接入，利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程客戶交流信息，遠(yuǎn)端查詢可通過互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)查詢庫區(qū)裝車記錄、裝車狀態(tài)等相關(guān)數(shù)據(jù)。各個(gè)生產(chǎn)區(qū)的設(shè)備通過工業(yè)防火墻接入核心機(jī)房系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)實(shí)施之后，機(jī)械性、重復(fù)性的煩瑣工作完全交由計(jì)算機(jī)完成；減少人為錯(cuò)誤，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率大幅提升；規(guī)范裝車業(yè)務(wù)，提高管理水平，減少人工工作量67%。使用系統(tǒng)后，作業(yè)速度提升15%～20%。在車次保持不變的情況下，每日作業(yè)量的92%在24點(diǎn)前完成，縮短工作時(shí)長約2小時(shí)；與ERP系統(tǒng)互聯(lián)，做到數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)到賬，減少應(yīng)收賬款，加速資金回籠。

1.3 移動(dòng)端應(yīng)用

1.3.1 手機(jī)移動(dòng)端應(yīng)用

在手機(jī)移動(dòng)端，有“司機(jī)預(yù)約”“易港通”等App及微信移動(dòng)端應(yīng)用，司機(jī)可以在App上自己操作、預(yù)約設(shè)置，用戶能全天24小時(shí)人工與大數(shù)據(jù)相結(jié)合申請審核。例如“易港通”是寧波舟山港旗下服務(wù)港航物流的多功能平臺(tái)，平臺(tái)借助大數(shù)據(jù)、人工智能等新興信息技術(shù)，可對運(yùn)力和司機(jī)資源進(jìn)行細(xì)致排查、分類、動(dòng)態(tài)管理和調(diào)度，并能開展提貨單管理。提貨單管理主要包括的內(nèi)容有客戶信息、要求送貨時(shí)間、產(chǎn)品產(chǎn)線指定（默認(rèn)為不指定）、車輛綁定及其他備注信息。其中，車輛與提貨單進(jìn)行綁定，一個(gè)提貨單允許多輛車承載運(yùn)輸任務(wù)；司機(jī)與車輛綁定（車輛管理中操作），一輛車最多允許綁定2個(gè)司機(jī)，管理者可以根據(jù)車輛聯(lián)系任何一個(gè)綁定的司機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對車輛的管理。司機(jī)手機(jī)端的提貨單管理有任務(wù)傳達(dá)功能，司機(jī)可以根據(jù)提貨單中的信息，將產(chǎn)品運(yùn)送到客戶指定位置。

1.3.2 司機(jī)端及調(diào)度端小程序具體功能

司機(jī)點(diǎn)擊提貨單中的執(zhí)行任務(wù)功能（司機(jī)由于特殊原因可以選擇“退回”操作），填寫預(yù)計(jì)到達(dá)工廠時(shí)間（預(yù)約取貨時(shí)間），客戶端會(huì)匯總所有司機(jī)預(yù)約情況反饋給系統(tǒng)。系統(tǒng)經(jīng)過綜合數(shù)據(jù)分析顯示擁堵或者空閑的時(shí)間段，以此提醒司機(jī)作出更加合理的預(yù)約決策。在完成確認(rèn)后，系統(tǒng)開始運(yùn)行任務(wù)導(dǎo)航模塊。該模塊規(guī)劃了任務(wù)的取貨流程及行車路線（可鏈接至專業(yè)導(dǎo)航軟件）信息。從提貨單任務(wù)執(zhí)行開始，車輛的狀態(tài)開始接受系統(tǒng)的監(jiān)控。在每完成一個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)，系統(tǒng)都將推送下一個(gè)環(huán)節(jié)的信息給司機(jī)，讓司機(jī)實(shí)時(shí)明白當(dāng)前及之后要完成的工作。

2 智慧物流園自動(dòng)裝卸關(guān)鍵技術(shù)

自動(dòng)裝卸系統(tǒng)每臺(tái)地磅秤配備1個(gè)智慧終端，是實(shí)現(xiàn)無人值守裝車的核心設(shè)備，自帶人臉識(shí)別、語音提示對講、光電開關(guān)、欄桿機(jī)、語音播報(bào)等附屬設(shè)備的控制，例如系統(tǒng)提供語音提示功能，減輕過磅員工作量。系統(tǒng)提供IP語音對講功能，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)任何一臺(tái)微機(jī)與磅房語音對講，實(shí)現(xiàn)對磅臺(tái)的遠(yuǎn)程調(diào)度。終端安裝稱重軟件和電子提貨軟件，實(shí)時(shí)記錄汽車稱重過程及數(shù)據(jù)。自助終端集成票據(jù)打印機(jī)，用于出廠磅單的打印等。系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)打印功能，實(shí)現(xiàn)打印遠(yuǎn)程化，自動(dòng)切紙。車主可以在指定地方領(lǐng)取磅單。系統(tǒng)還有LED提示功能，實(shí)現(xiàn)LED文字提示功能。

智慧物流發(fā)展的關(guān)鍵在于大數(shù)據(jù)、人工智能、自動(dòng)駕駛和物聯(lián)網(wǎng)等的應(yīng)用。5G通信技術(shù)超低延時(shí)、高速寬帶和海量接入的特征能推動(dòng)大數(shù)據(jù)、人工智能、自動(dòng)駕駛和物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)進(jìn)步，進(jìn)而賦能物流智慧化的發(fā)展。智慧化建設(shè)對于物流行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要，可以讓現(xiàn)代物流實(shí)現(xiàn)更高效運(yùn)作，節(jié)省人力成本，能快速響應(yīng)并滿足客戶需求。因此，抓住5G商用化的機(jī)遇，利用新一代5G信息技術(shù)成為發(fā)展智慧物流的關(guān)鍵。

3 結(jié)語

智慧物流主要呈現(xiàn)以通信技術(shù)為支撐的現(xiàn)代化綜合性物流管理，它不僅滿足于傳統(tǒng)物流對物流信息的被動(dòng)感知，而且通過智能化收集、集成、處理物流的采購、運(yùn)輸、包裝、裝卸搬運(yùn)、流通加工、配送、信息服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)的信息，實(shí)現(xiàn)全面的分析，及時(shí)處理及自我調(diào)整功能。智慧物流綜合管理平臺(tái)是以現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)、通信技術(shù)、人工智能和云技術(shù)等為基礎(chǔ)，貫穿整條物流供應(yīng)鏈的綜合性物流網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)，以推進(jìn)現(xiàn)代物流業(yè)跨越式發(fā)展為目標(biāo)，依托于集疏運(yùn)網(wǎng)絡(luò)和物流公共信息網(wǎng)絡(luò)，通過暢通的信息共享及豐富的物流應(yīng)用服務(wù)，整合供應(yīng)鏈物流資源，實(shí)現(xiàn)物流全過程的信息化監(jiān)控和智慧化決策?；诖?，本文分析5G技術(shù)對于數(shù)字化物流、智能倉儲(chǔ)、自動(dòng)化運(yùn)輸和物流追蹤等應(yīng)用場景及供應(yīng)鏈化智慧物流的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生的影響。隨著企業(yè)自動(dòng)化和信息化水平的不斷提升，更加迫切需要先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)物流信息化管理，優(yōu)化物流企業(yè)的提貨流程，例如采用IC卡等為提貨憑證的方式，通過移動(dòng)端App程序等真正實(shí)現(xiàn)裝卸過程無人干預(yù)的目標(biāo)，有效地提高企業(yè)物流整體管理水平。

參考文獻(xiàn)

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（編輯 王永超）

Research on the automatic loading and unloading technology of smart logistics park based on 5G

Zhang? Yun， Wang? Gongyi

（Zhejiang Institute of Communication， Hangzhou 315300， China）

Abstract： Recent years， with the internet of everything 5G has brought new opportunities for transportation and logistics.The commercialization of 5G realizes digitalization， real-time， automation， visualization， intelligent tracking and control enabling. This paper analyzes and discusses the overview of 5G wireless communication technology and its application in the construction of smart logistics platform. This paper hopes that through the research of digital logistics， intelligent warehousing， automated transportation and logistics tracking，we can build a set of efficient automatic loading and unloading handling system with accurate map navigation positioning，standardized transportation driving，independent reservation， unattended weighing at the mobile App， enable automatic license plate recognition and ultra-high definition transmission of business images.

Key words： smart logistics; 5G; low latency; intensive network; automatic loading and unloading