车联网技术在智能物流中的应用

智能物流在物流业掀起了一场革命的浪潮，物流智能程度的提高使得采用车联网技术实现物流运输的智能化成为可能。本文就国内物流行业的发展现状及存在的问题进行了分析，并对车联网技术在智能物流中的应用进行了可行性研究，最后提出了基于车联网技术的物流车辆监控管理系统的总体架构。该设计为车联网技术在智能物流中的具体应用设计有着建设性的帮助和指导意义。

随着国内物流市场的完全开放，大型国际物流巨头如UPS、 Fedex、DHL 等纷纷打入中国市场，市场竞争迅速进入白热化阶段。在物流业领域，服务质量水平的高低始终是保证物流企业竞争力的关键所在。而提高物流服务质量水平必须从物流运输环节着手，这是因为物流运输贯穿于物流各个环节。最近车联网技术的迅猛发展及其产品的逐渐普及，为提高物流企业的服务质量提供了新思路，未来也必将成为物流企业制胜的法宝和开拓市场空间的利器。

物流行业的发展与机遇

近年来，物流行业迅速发展、广泛兴起。作为一种融合运输、仓储、货代、信息等产业的复合型服务业，物流产业已经成为支撑国民经济发展的基础性、战略性支柱产业，并且是国家国民生活水平的评价指标。物流行业的形成和发展，是现代产业不断发展、分工细化的必然产物。作为必需的、不可替代的中间环节，物流将生产与销售环节衔接起来形成完整的商品流通过程。它能够快速高效的把生产企业的商品和服务运送到顾客们的手中，使顾客方便的获得丰富的商品和服务。在经济全球化、生产国际化的今天，伴随着信息技术的发展尤其是互联网的繁荣，传统产业都受到了极大的冲击。物流行业并没有固步自封而是主动引入吸收最新的科学发展成果，不断指引着全球物流业的革新和发展趋势。

现代物流行业的服务与传统物流相比，不再局限于纯粹的货物运输，更重要的是需要站在商家的角度去做好仓储库存物流配送的环节，使商家整体流程形成良性发展。它的最终目的是在物流过程中以最小的物流成本来满足顾客的需求。我国政府和企业已经认识到现代物流给国民生产和生活带来的巨大影响和作用。政府部门从产业发展的宏观角度将发展现代物流作为支持国民经济可持续发展、提高社会经济效益、合理配置社会资源、降低生产生活成本、抑制通货膨胀的重要策略，企业则把物流作为降低生产成本，提高自身竞争力的重要手段。

随着中国经济的高速增长蓬勃发展更是催生了物流产业的井喷式的发展，带动了众多的企业向快递业务的拓展。目前，中国物流业的规模已位居全球第一，尤其以电商结合的快递来看，不管是快递的包裹数、成本和性价比都已占据全球第一位。据相关数据统计，2015年中国社会物流总额达220万亿元，仅在2015年双十一当天，淘宝和天猫成交额达到912亿元，由此产生4.67亿个包裹。对于物流企业来说，数量如此众多的包裹，如何快速、准确、安全的运送到顾客的手中，无疑使得物流过程变得无比复杂，随之而来的是货物的联合调度以及物流资源的优化配置和管理的难度和复杂度大幅度提高。在如此巨大的物流规模下，国内物流企业的信息化管理水平落后的问题凸显出来，因此而带来的诸如物流成本居高不下、物流资源配置不合理、物流运输组织效率低下、服务质量不高等诸多问题也逐一暴露；此外，物流运输车辆交通事故频发，货物丢失、损坏等问题也屡见不鲜。

为了解决上述物流过程中存在的问题，物流企业一方面通过提高信息化管理水平，对物流资源进行更合理的优化配置，提高服务质量；另一方面，积极引进融合其他相关行业特别是物联网先进的技术，提高企业本身的核心竞争力。现如今国内物流业已经从传统的完全人工模式，经历了半自动化模式，正在向着智能化模式的方向发展，也就是所谓的“智能物流”。 最具代表性的项目是菜鸟网络，由阿里巴巴启动的物流项目“中国智能骨干网”。智能物流是结合信息处理和互联网技术，将条形码、RFID（Radio Frequency Identification Technology）射频识别技术、无线传感器技术、卫星定位系统等先进的物联网技术应用于物流业的基本活动环节，以提高货物运输过程的自动化程度，降低物流成本，减少资源消耗和浪费，从而达到提高物流行业服务质量水平的目的。智能物流正是物流行业发展的必然趋势，而物联网为实现智能化、信息化、自动化的智能物流提供了理论基础和实践平台，使得物流行业将传统物流与智能化系统运作管理更好的结合在一起。

车联网概述

被誉为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮的物联网（Internet of Things）技术，指的是基于互联网，使用各种信息传感设备把所有物品与互联网连接起来，形成一个巨大的网络以实现物品的智能化识别和管理，其目的是通过互联网可以监控所有联网的物品。作为物联网与智能汽车技术相互融合形成的新型技术，车联网是指运用安装在车辆上的传感器感知收集车辆、道路及周边环境信息，并且通过无线通信实现车与车、车与路、车与人、车与互联网信息交换与共享的信息交互网络。通过互联网信息平台对车辆上传的信息进行综合处理，根据不同的功能需求实现对车辆进行监控以及提供各种智能交通综合服务。换句话说，车联网可以看作是物联网把“物”的概念具体到了车、路、人。图1展示了一个典型的车联网络的基本构成。通过GPS、RFID以及各种状态传感器等设备，车辆可以完成自身状态信息和周边道路状况信息的采集。这些信息可以在车辆之间相互传递，车辆通过对周边车辆相关信息的处理，有效的预防交通事故的发生；同时，所有的车辆可以将自身的各种信息通过无线通信发送到网上信息服务平台，信息服务平台会统计道路拥堵状况和车辆通行数量，提醒驾驶员合理安排行车路线并适时修改信号灯周期，以缓解交通拥堵现状，减少尾气排放。据预测，车联网的应用可要减少约60%的交通拥堵，提高现有路网通行能力2～3倍。另外，车联网还可以通过因特网为驾乘人员提供各种娱乐信息，提高驾驶舒适度。

随着国内经济发展和家庭收入的大幅度提高，越来越多的家庭选择购买汽车作为交通工具，但是汽车保有量的增加也带来了交通事故数量的增长，有效的遏制交通事故的发生已成为迫在眉睫的问题。国家和政府对交通拥堵的治理和交通安全问题十分关注，在2010 年将车联网列为国家重大专项科技项目。次年北京市汽车限购政策的实施，不仅引发全社会的热议，而且能够有效解决问题的车联网概念也在两会上又一次被提及。国家发展车联网的政策也随着相关产业和技术的发展与推广而逐步完善，根据《国家“十二五”科学和技术发展规划》，将车联网应用作为物联网领域的核心应用，第一期资金投入就达百亿元级别，发展车联网技术已经成为必然的趋势。通过车联网技术的引入，物流企业希望建设涵盖车、路、人、物的互联网络，有效降低物理成本，提高运输车辆的行车安全及优化行车路线，解决物流业存在已久的诸多难题，以实现物流企业梦寐以求的“高服务质量、严格的准时率、极小的货损率、较低的物流成本”的目标。

图1　车联网结构示意图

车联网与智能物流

智能物流的最终目的是更加快速安全准确的运送物品到达目的地。所谓智能，实际上是指一个动态的控制反应过程，它会是根据实时采集的信息及时做出判断和控制。物品运输是智能物流中的关键环节，既要保证物流车辆安全准时的抵达，又要保证途中运输物品的安全完整。在物流运输中引入先进的车联网技术可以实现智能物流的目的。

车联网的基础主要包括车内传感器网络（车内网）、车际传感器网络（车际网）和车载无线通信网络。车内网是指安装在车身以及运输物品上的传感器所形成的无线网络。车际网即车与车、车与路所形成的无线传感网络。车载无线通信网络是车辆安装的3G/4G通信设备，负责把车辆关键信息发送到公司服务器。

在运输过程中，物流车辆内安装各种传感器以及GPS定位终端等感知设备，采集运输途中的物流车辆状态信息和道路状态信息，并通过车际网与周边其它车辆交换信息，综合现阶段路况信息主动的预测潜在交通事故的发生，及时提醒驾驶员对可能出现的碰撞事故或者前方已经发生的交通事故做出正确反应，以实现行车安全。车辆还可以通过车际网与路边通信单元得到前方道路拥堵信息，驾驶员根据信息选择变更行驶路线的方式以避开前方拥堵道路，实现高效低耗的运输。

物品在运输过程中安装传感器形成车内网，传感器收集物品自身状态信息并通过车内网发送给安装在驾驶室的状态分析设备。越来越多的贵重物品如首饰、易碎品等和特殊物品如冷鲜食品、药品和化学危险品等通过物流向全国各地发送。这些物品往往需要特殊的环境条件进行存放，在物流运输过程中，经常会出现因为环境条件的变化产生的物品损坏、被窃、丢失、冷鲜食品变质甚至是化学危险品泄露等重大事故，给客户和物流企业带来重大损失。通过为物品安装状态传感器监控物品状态，安装环境传感器对物品所处环境条件进行监控，当物品在运输过程中状态发生改变或者周边环境条件发生变化时，安装在驾驶室的状态分析设备会根据该物品上的传感器上传的数据做出分析，提醒驾驶员及时进行处置以避免严重后果的发生。采集的物品状态信息还会通过无线互联网发送到物流控制中心，顾客可以通过互联网查看货物在物流运输过程中的即时信息。

图2　物流车辆监控管理系统总体结构图

物流车辆监控管理系统总体架构设计

车联网技术在物流领域的应用对智能物流发展有着重要影响，因此基于先进的车联网技术，我们设计出了一套适用于物流领域的物流车辆监控管理系统，系统整体的架构如图2所示。

该系统由车载终端、无线通信网络、以及后台控制中心组成。车载终端集成了用以感知车辆速度和经纬度的 GPS模块、用于车际间通信的DSRC模块、用于无线通信的3G/4G模块、用于采集车辆和运输物品信息的各种无线传感器以及物品状态分析设备；无线通信网络，担负着车载终端和后台控制中心数据传输的功能；后台控制中心用来实现物流资源统一调度管理、监控信息处理、客户互动、系统维护等功能。

本物流车辆监控管理系统的工作流程如下：

安装在物流车辆以及运送物品上的各种传感器，负责采集车辆的位置、速度、方向、加速度、物品状态及其周边环境等信息。

车际网的DSRC模块会与附近的其它车辆以及路边设施交换行车安全相关的车辆信息，车载计算机经计算后对前方潜在的碰撞威胁、交通路况进行预判，提醒驾驶员规避碰撞的发生或者改变行驶路线。

物品的状态信息也会通过车内的无线传感器网络发送给物品状态分析设备，经过分析处理后提醒驾驶员对运输物品的异常状态做出处置。

这些采集到的信息还会通过无线通信网络传递给后台控制中心，后台控制中心对采集到的信息进行综合处理，一可以对驾驶员、车辆、物品等信息进行管理与维护，合理分配资源，优化资源调度；二可以实时监控物流车辆状态和行驶轨迹，提供路况信息给物流车辆以便进行合理的路线规划；三可以实时监控运输物品的状态，方便客户查询所属货物情况等其他功能。

结语

智能物流是现代物流发展的必然趋势， 在物流运输行业引入新技术、新观点是非常有必要的。作为物联网与汽车技术成功融合的车联网技术，非常适合应用到物流领域，并且已经为物流运输行业带来了不菲的经济效益和社会价值。本文所提出的基于车联网技术的物流车辆监控管理系统的总体设计将车联网技术更深层次地应用到物流运输行业中，为智能物流的发展提供了新的思路。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.15.008