王磊

（中海油能源物流有限公司，天津 300452）

物联网，顾名思义，即是物与网的连接，被认为是继计算机、互联网、移动互联网之后的又一次重大的信息革命浪潮。目前互联网中的数据绝大多数由服务器、PC、移动设备以及少量的智能设备产生，在未来，越来越多的物联网设备将融入其中，通过物联网平台对信息进行协同、管理以及智能化处理，将提高整个社会的效率和生产力。

1 物联网的三层架构

按照物联网的架构，物联网系统被划分为3个层次，分别为：感知层、网络层、应用层。感知层由各种传感器与传感器网关组成，被认为是物联网的核心层，通过物品标识与信息采集，解决从物理世界的数据获取问题。它由基本的感应器件（例如，RFID、温度传感器、湿度传感器、烟感器、计数器等）和感应器件组成的网络（例如RFID网络、传感器网络等）组成。网络层也称传输层，主要解决感知层所获得的数据在一定范围内的传输问题。这些数据可以通过电信网、互联网、企业内部网、各类专网等网络传输。长距离有线和无线通信技术、网络技术等是网络层所需要用到的关键技术。应用层由网络管理平台、信息安全平台、信息处理平台等对来自网络层的信息进行储存、协同、管理、计算、分析和挖掘，并提供给用户所需要的服务，主要解决信息处理和人机交互的问题。在各层可以实现信息多项传递，可有交互、反馈、控制等。尽管物联网在各个领域的应用特点千差万别，但是每个应用的基本架构都包括感知、网络和应用3个层次，各种行业和各种领域的专业应用子网都是基于3层基本架构来构建。本文主要对网络层中NB-ioT技术在物流行业内的应用场景以及企业内工业物联网的实施进行探索研究。

2 NB-ioT的发展背景

2.1 NB-ioT的特点

现有的NB-ioT是由华为、沃达丰推动的NBCIOT和诺基亚、爱立信、英特尔推动的NB-LTE，在3GPP融合标准化之后的窄带移动蜂窝物联网技术。其具有以下4大特性。（1）广覆盖。将提供改进的室内覆盖，在同样的频段下，NB-ioT比现有的网络增益20dB，信号覆盖约为25km，覆盖面积扩大100倍，并且在信号不好时可以重复发送信息。（2）具备支撑海量连接的能力。NB-ioT1个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构。（3）更低功耗。NB-ioT终端模块的待机时间可长达10年。（4）更低的模块成本。企业预期的单个接连模块不超过5美元。

2.2 国内NB-ioT的发展趋势

2017年工信部下发了《关于全面推进移动物联网（NB-ioT）建设发展的通知》，其中明确指出到2017年末，实现NB-ioT网络覆盖直辖市、省会城市等主要城市，基站规模达到40万个。到2020年，NB-ioT网络实现全国普遍覆盖，面向室内、交通路网、地下管网等应用场景，实现深度覆盖，基站规模达到150万个。

在实质应用方面，国内多个行业领域也开始对NB-ioT进行商业性试水。比较知名的是ofo与中国电信和华为达成合作，共同研发了基于NB-ioT物联网的新一代智能锁，用于共享单车的智能解决方案。基于NB-ioT的智能单车开锁、结单时间小于2s，电池待机至少2年，基本上解决了上一代智能锁信号兼容性差、成本高，用户数据难收集、传统网络接入量多产生的拥堵以及电池待机短的问题。

NB-ioT在共享单车领域成功应用产生的影响，已经引起了多个行业和多省政府的重视，例如，福建省2018年已开始全面推进NB-ioT建设发展，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合，推动工业物联网的发展。

3 NB-ioT在国内物流行业的应用场景探索

若将NB-ioT技术引入到物流运输、仓储（保管）、配送、装卸、包装、流通加工、信息处理7大环节与多个工作场景中，通过企业内物联网平台对多个环节的信息协同和控制，可极大地节省人力成本，提升作业效率和生产力。结合实际工作经验，NB-ioT技术可在以下物流作业场景中发挥作用，解决传统作业中的诸多痛点。

3.1 远程抄表

痛点：（1）企业内的水表、电表往往位于比较偏僻的位置，人工读表耗时耗力。（2）传统电子表布线复杂，损坏后不易维护。（3）电子表使用寿命较长，电池耗完后更换麻烦、成本高。应用NB-ioT无线传输、覆盖广、功耗低的特性，可去掉传统抄表的人工成本，降低表计的维护成本。另外，通过微信、支付宝等第三方支付平台，可实现线上自助缴费、自动扣费、账单自动发送等服务。

3.2 消防应用

痛点：（1）按照消防要求，安装的烟感器分布密集，不方便走线且施工成本高。（2）传感器无法与人（库管员、保安、消防队）等交互，存在误报风险。（3）检查检修耗时耗力且成本高。通过NB-ioT无线传输、功耗低的特性，可去除实物线缆走线，降低施工和维护成本，发生警情时自动警报并联动通知，提高警情响应的速度。

3.3 环境温度、湿度的控制

痛点：（1）传统手段对特殊库房（例如仪表库、化学品库等）、物流冷链运输等环境的实时温度、湿度等数据的监测难度很大。（2）温度、湿度等数据出现异常后，无法自动提示、自动调控和远程查看。通过NB-ioT可实时掌握货物所处位置的温度、湿度等信息，若超出设定值，可通过物联网平台提示，根据情况自动做出相应的调节。

3.4 资产定位追踪

痛点：（1）对于大范围、大批量分布的货物，现有追踪终端的功耗较高，大批量充电不方便且费用昂贵。（2）现有通信技术在恶劣通信环境中的有效通信难以保障。NB-ioT的低功耗特性可对资产设备进行长达数年的追踪，与传统网络相比，更好的网络覆盖以及信息重发机制可以在恶劣通信的环境中有效保障通信的稳定，还可通过应用端引导人员寻找定位位置。

3.5 设备智能调度、检修、保养

痛点：（1）传统调度由人员进行安排，同种载具、车辆作业时长差异较大，整体利用率有待提升。（2）传统作业无法对设备的作业时长统计，按照时长进行差异化保养和检修，不利于延长设备使用寿命，节约生产成本。通过企业物联网平台可统计设备运行的时长，自动提示检修和保养，还可根据运行时长智能选派车辆作业，提升设备整体利用率。

4 企业工业物联网的建设思路

4.1 企业内网改造升级

目前阶段，相当一部分企业的数字化、网络化基础薄弱，欠缺发展智能化生产、网络化协同等新模式，新业态的基础环境，因此开展工业企业内的网络改造是这类企业的首要任务，也是长期任务。根据企业的现状，通过分阶段、分步骤的更换老旧设备，部署兼容物联网IPV6的硬件设备，逐步打造先进的适和物联网生产的网络环境。

4.2 打造企业物联网解决方案

根据NB-ioT的优势并结合企业自身的业务，对可应用物联网能解决传统作业模式问题的作业场景进行挖掘和扩展，基于现有的技术和标准，定制适合本企业的物联网解决方案。

4.3 构建企业工业物联网平台

根据企业物联网的解决方案，构建企业内部的工业物联网，逐渐将已具备物联网管理的业务链纳入其中。通过物联网设备、人员、物联网平台之间的协同管理，逐渐完善企业物联网的框架。

4.4 物联网平台的升级与优化

构建物联网平台固然重要，但当前物联网的技术仍处于巨大的发展和变革之中。拥有一支专业的物联网人才队伍，能随业务的不断变化和技术、标准的迭代，对企业工业物联网进行不断扩展、升级和优化，才能使工业物联网在降低成本、提升管理、提升企业效率和生产力方面发挥越来越大的作用，逐步形成企业的核心竞争力。

4.5 内外结合、共同构建

除了企业自身的努力，NB-ioT的实施和发展还需网络运营商加快推进网络覆盖、网络设备、设施、系统等进行IPv6改造；政府引导健全包含NB-ioT专用芯片、模组、网络设备、物联应用产品等的完整产业链；工信部引导出台国内NB-ioT设备、模组等技术要求和测试方法标准以及eSIM/软SIM在NB-ioT网络中的应用方案。只有企业内外按照同样的标准、契合的方向共同努力，才能建成“统一管理、安全可靠、互联互通”的工业物联网体系。

5 结语

物联网技术的发展必将带来一场新的工业信息革命，海量的物联网设备将带来一个物联网数据大爆炸的时代，强大的计算能力、先进的算法以及牢靠的安全防护体系是物联网持续发展至关重要的基石。与发达国家的物流产业相比，我国的物流产业尚处于初级发展阶段。本文通过探索NB-ioT技术在物流行业内的应用，试图解决目前物流行业内存在的一些痛点，以期在提升物流企业的管理手段和效率，降低物流成本等方面有所成效。