物联网技术在智慧物流领域的应用研究

2023-08-16李晓睿邢春玉北京信息科技大学北京100080

物流科技 2023年14期

李晓睿，邢春玉（北京信息科技大学，北京 100080）

0 引言

随着我国的科技水平日益提升，各种先进的新型信息技术得以迅速发展，其中物联网技术发展势头迅猛，为社会各个领域带来了全新的发展契机。在物联网背景下，我国的社会产业结构正经历着巨大的变革，原有的传统物流业务模式也不断受到信息化的冲击，以物联网技术为主的先进科学技术正在与传统物流相融合，大量物流基础设备通过物流传感器和互联网技术接入物流互联网中，促进了物流互联网的形成，进而推动传统物流向智能化、自动化、信息化方向转型[1]。总之，物联网技术在物流行业的广泛应用，实现了物流信息的同步与共享，提升了物流各个环节的智慧化和智能化水平，进而提高了物流的运作效率，降低了物流成本，为现代物流的发展源源不断地注入动力。因此，研究物联网技术在物流行业的应用具有十分重要的意义。本文基于物联网的概念和关键技术，分析了物联网技术在运输、仓储、配送等环节的应用现状，并提出了物联网背景下物流行业智慧化转型的可行策略。

1 物联网及关键技术概述

物联网这一概念于2005年在突尼斯举行的信息社会峰会上由国际电信联盟正式提出，标志着物联网通信时代的到来，我国于2021年9月印发的《物联网新型基础设施建设三年行动计划（2021—2023年）》中强调，要明确加快物联网设施的部署。物联网在互联网的基础上进行延伸，把所有物品通过信息传感设备与互联网连接起来，进行信息交换，实现人机互通；它由感知层、传输层、应用层三层架构组成，应用的信息传感设备和技术主要有全球定位系统、射频识别装置、红外线遥感技术以及激光扫射装备等。物流领域主要运用的物联网技术有RFID技术、地理信息系统（GIS）技术、传感器技术和区块链技术。

1.1 RFID 技术

射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据。RFID能够在无接触的情况下自动识别与标签有关的物体，并利用阅读器捕获标签数据再将其传输到后端数据库进行远程访问以监控对象信息。因此，RFID技术灵活，自动化程度高且易于操作。它在物流行业中主要应用于商品标签上，如记录商品信息，使相关工作人员能够及时掌握商品信息。

1.2 地理信息系统（GIS）

GIS技术以地理空间为基础，采用地理模型分析方法，通过集成空间数据进行可视化管理，收集、保存、运算、分析及输出与地表空间结构有关的信息，实时提供多种空间和动态的地理信息，已经成为了物流行业位置分析的有效工具。GIS与GPS、卫星系统相互连接，凭借其强大的空间信息和属性信息的整合能力，可完成网络分析和路径分析，准确呈现物流系统中的物流、客户、网络节点等数据信息，便于对货物进行智慧化管理；并且能够实时探索道路的运输情况，便于对车辆运输路线实施优化。

1.3 传感器技术

传感器技术可以通过传感器设备来自动获取被辨识对象的信息,即通过网络获取环境信息。传感器网络主要由传感器节点、接收器节点和管理节点三部分组成。目前传感器技术已经广泛应用在物流行业的各个环节中，如仓储、运输等环节，它可以帮助工作人员快速准确地收集产品物流信息，当产品出现问题时，物流系统就能够根据收集到的货物信息迅速进行追溯。

1.4 区块链技术

区块链技术是一种互联网数据库技术，它综合应用了分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术。区块链技术具有去中心化、高效化、安全性等特性，基于这些特性，物联网隐私泄露和安全性不足等问题能够得到有效解决。在物流行业，构建基于区块链技术的智能物流管理系统，可以消除人为操作导致的物流信息失真的情况，提高物流信息的安全性和可靠性，使物联网技术更好地发挥作用。

2 物联网技术在物流主要环节中的应用

物联网是人类历史上第三次信息革命，物联网技术与传统物流业相结合就演变成了智慧物流。智慧物流作为新技术广泛应用在物流的运输、仓储、配送等主要领域，大大提升了物流的工作效率，降低了物流成本，下文将分别介绍物联网技术在运输环节、仓储环节和配送环节中的主要应用。

2.1 运输环节

物联网技术在运输环节的应用主要体现在运输过程追踪、安全监测、车辆调度、交通路线规划等方面。在运输过程追踪方面，为了提高商品运输效率，很多现代物流企业将RFID技术与物联网模块相融合，比如在运输车辆上安装RFID信息接收器，以掌握不同物流商品的参数信息和物流运输过程中的动态信息，实现对货物的实时监控，并使用Savant系统传输这些信息的代码，将货物信息和物流信息呈现在PLM服务器中，便于企业内部、客户等搜索和查看，提高物流运输过程的可视化程度，改善运输过程的动态管理进程并实现商品物流信息的实时传递[2]。在安全监测方面，企业利用传感器设备如温度传感器、湿度传感器等，使工作人员可以远程在线监控商品，减少和避免货物在运输过程中受环境等其他因素影响产生的安全隐患[3]；同时，企业还将GIS和GPS技术运用到车辆管理系统中，借助其强大的空间信息和属性信息的整合能力，完成对运输网络和路径的分析，从而获取和探索运输路况。在遇到突发紧急情况时，保持对运输车辆的实时跟踪和精准定位，通过空间分析，以线性规划模型为基础，快速选择新的道路，引导车辆在最短时间内找到最优运输路线和解决方案，提升物流运输服务水平[4]。在车辆调度和交通路线规划方面，企业将物联网技术与最优化算法和智能优化算法结合应用，优化货物的调度方案，特别是在应急情况下实现了运输资源配送路径的动态改进，保障了应急物资精准配送[5]。

2.2 仓储环节

物联网技术在仓储环节的应用主要体现在仓库管理、货物管理等方面。在仓库管理方面，许多企业在仓库操作中通过引入RFID技术，使用RFID装置读取货物和货位的电子标签，准确实现了对货物的实时定位，并通过互联网与仓库管理系统进行信息交互，将货物与货位的电子标签信息上传到仓库系统，提高了货物和货位信息读取的准确率[6]，同时也将新型传感器设备安装在出入库台和传送机首尾部位，运用传感器技术同步追踪和监测货物的入库与出库作业流程[7]，完成整个仓管的入库与出库管理作业，提高货物入库与出库的准确率。除此之外，在货品管理方面，企业在传统货物管理的基础上，融入RFID技术，贯彻先进先出的原则，优先移除即将失效的物料以保证库存物料的质量可靠；工作人员还可以进行库存管理和定期盘点，根据有效期预警策略进行实时监控，当库存不足时，及时做出库存预警[8]。传感器技术也可应用于智能仓储中，对于受仓储环境影响很大的生鲜产品的保存，可以在仓库中安装温度、湿度传感器，实时监测和记录仓库的环境，对仓库中的相关环境指标进行监控、采集，工作人员应当严格把控环境因素的变化，避免因温度、湿度等环境因素不稳定造成商品损失。

2.3 配送环节

物联网技术在配送环节的应用主要体现在配送路线优化、配送车辆管理和末端配送等方面。在配送路线优化方面，企业通过自动射频识别RFID技术和传感器技术获取配送活动中的信息，并对信息进行数字化处理，分析信息后做出决策，科学进行物流配送中心的选址、分拨中心的网点布局，合理安排配送计划和车辆，动态调整配送路径，得到最优配送路线[9]。在配送车辆管理方面，采用传感器技术对配送车辆统一进行管理，比如在配送车辆上安装传感器设备、规范驾驶人员的操作、减少车辆的能源耗损，进而降低配送成本。物联网技术的应用也延伸到了“最后一公里”的配送中，在末端配送中，利用物联网技术掌握顾客的消费习惯、收货习惯及方便收货的时间等信息，按照顾客需求进行配送模式的调整和优化，实现对末端物流的把控，提高物流配送的精细化水平[10]。总体来说，现代物流配送企业利用GIS、GPS定位技术等先进的物联网技术采集订单、货物、配送车辆、路线、节点、路况等数据信息，对整个配送流程进行优化，提高配送水平和配送效率。

3 物联网背景下智慧物流体系架构的构建

本文基于物联网的三层架构，结合物联网技术在智慧物流各个环节的应用现状，构建出了一套智慧物流体系架构，如图1所示。

图1 智慧物流体系架构图

智慧物流体系架构由四个部分构成，第一部分为数据采集层，主要利用物联网的感知、识别和定位追踪技术获取物流过程中产生的各项数据；第二层为网络传输层，通过物联网通信技术将物流数据传输到不同的数据接口，实现各种数据的联通；第三层为处理存储层，将物联网技术与大数据、云计算技术相结合，对采集到的物流数据进行智能化处理，实现物流信息的可追溯和透明化；第四层为应用层，此层为智慧物流体系的核心层，通过先进的物联网设备和技术对各个环节的物流数据进行采集、传输和处理，为运输、仓储、配送等其他物流业务的分析、决策和预测提供合理的数据支持，以此提高智慧物流系统的智慧化水平。

4 物联网背景下物流行业发展策略

如今，虽然物联网技术的应用提高了物流主要环节的工作效率，但现代企业在借助物联网技术进行智慧物流平台转型时仍然面临着一定的瓶颈。企业面临的主要问题和困难主要体现在以下三个方面：许多物流企业的基础设施投入不足，导致企业内部物流信息无法进行资源共享，“信息孤岛”现象频繁发生[11]，物流平台信息化水平低；物联网技术具有许多突出的信息安全风险，用户和货物等信息在物联网技术的应用中很容易出现泄露和被非法盗用等问题；当前智慧物流高端人才匮乏，高端智慧物流人才的占有量和物流行业的快速发展严重脱节。下文基于物联网背景下的智慧物流体系的架构，结合智慧物流存在的主要问题，列举智慧物流领域的高效发展策略，为形成智慧化的物流管理体系提出了可行的建议。

4.1 利用物联网技术强化物流业信息化发展水平

物流信息化水平的强化主要体现在物联网技术和物联网设备两方面。在技术方面，虽然在构建智慧化物流管理体系的过程中，许多企业已经融入了物联网等信息化技术，使物流信息能够在物联网环境中更好地流转，但是在信息同步和共享方面仍存在一定的欠缺，应将物联网的区块链技术运用到了物流管理系统中，使参与到数据库中的所有整体都可以进行对物流过程中数据库的更新工作，实现数据信息的透明化和数据共享，以此加大对物流信息的监督力度，及时处理错误的数据信息，加强信息管理，改进传统的物流模式，与此同时还可以将区块链技术与人工智能相结合，为辅助决策提供帮助[12]。在设备方面，物联网设备的两极化现象比较严重，北京、上海等发达地区的智慧物流物联网基础设备较为完善，但中小城市的设备发展严重滞后[13]，因此要以市场主体为基础，结合不同地区的经济发展情况，增加企业无人机、自动仓库、智能配送柜等物联网硬件基础设备的投入并及时更新物流设备，促进基础物联网设备的均衡分布，提升区域智慧物流的信息化水平。

4.2 构建基于物联网的物流信息安全体系

物联网虽然给物流行业带来了福音，但也存在种种安全问题，如隐私和信息泄露等安全风险。在利用射频信号识别器收集货品电子信息标签中的关键信息和物流工作人员的个人信息以及其他数据信息时，很容易被非法分子入侵和盗取，从而导致这些蕴含巨大经济价值的信息泄露，对物流企业造成严重的负面影响。因此要建立基于物联网的智慧化物流管理系统，保护信息安全与隐私。首先，需要完善和强化物流信息管理体系,制定一套规范化、科学化的信息管理机制。其次，要保障数据信息的隐私和安全，在应用层面的云服务平台中，应将私有云服务和公有云服务进行划分隔离，切实提升各类型数据的安全性，提高物流信息管理系统的安全水平。最后，要注重构建物流可追溯系统，应提高RFID技术、区块链技术、传感器网络与物流管理系统的融合效率，将物流各个环节连接起来，真实记录货物的实际情况，有效解决溯源追踪的难题，当货物产品出现问题或产业链参与主体发生矛盾纷争时，能依据信息的可追溯性第一时间明确问题及责任所在，防止矛盾进一步恶化；并实现物流信息的透明化，提高物流信息的安全性和可靠性[14]。

4.3 培养物联网背景下的物流行业高素质人才

虽然当前物联网技术发展迅速，但在衡量智慧物流发展水平的指标体系中[13]，显示增长幅度最慢的是高素质物流人才培养指标，这说明在以物联网为基础的智慧物流的发展进程中，培养人才的速度要慢于技术和设备的进步速度，表明人才培养仍然是我国智慧物流发展进程中面临的一大难题，因此推动传统物流业智慧化转型，需要引进和培养掌握物联网核心技术的相关人才。首先，要为培养物联网技术人员创造良好的环境，高校应重视物流及物联网专业的发展，企业要制定与物联网技术相关的培训方案。其次，在进行人才培养时，要与市场环境的动态变化同步，与社会环境有效结合。除此之外，物流企业还需要引进国内外的高素质物联网行业人才，推动物联网核心技术的突破与创新，进而促进智慧物流的快速发展。