淺談物聯網技術在棉花物流中的應用

■王 詠 劉從九

〔1安徽財經大學中國合作社研究院，安徽蚌埠 233041〕

〔2安徽財經大學棉花工程研究所，安徽蚌埠 233041〕

一、物聯網的基礎知識

物聯網（EPC）可以理解為一個巨大的網絡系統，這個巨大的網絡系統是將各種信息傳感器設備與互聯網進行結合而形成的，例如射頻識別裝置（RFID）、激光掃描器、全球定位系統等設備均屬于信息傳感器。該系統能夠自動地、實時地對物體進行識別、定位、追蹤與監控，讓所有需要被監控的物品都與網絡聯系在一起。繼計算機、互聯網與移動通信網之后，物聯網被認作是世界信息產業的第三次浪潮。物聯網大體上由感知層、網絡層以及應用層三層組成，具體分為以下六個方面：物聯網編碼標準、射頻識別標簽（Tag）、閱讀器（Reader）、神經網絡系統（Savant）、對象名解析服務（ONS）和實體標記語言（PML），通過這六個方面對所有納入物聯網系統的物品進行信息收集、傳輸和處理發布。

圖1 物聯網的基本構造示意圖

感知層主要用于采集、獲取和識別物體的信息，是物聯網實現物與物以及人與物間通訊的必要部分，射頻識別裝置屬于感知層的關鍵技術；網絡層是作為物聯網信息的基礎承載性網絡，既支持異構的廣泛存在也支持移動性。這里的異構一般是指針對各自客戶目標而設計的多種多樣的通信網絡，支持異構廣泛存在并且支持移動性的網絡層才能實現各種設備透明無縫的接入。網絡層主要功能是傳送信息，分為接入層和核心層，接入層通過有線和無線通信方式將信息傳輸到神經網絡系統，具有為物聯網終端提供網絡接入以及移動性管理等功能。核心層則在很大程度上以已有的具有IP統一、高性能并且可擴展性的電信網和互聯網為基礎，來支持異構的接入和終端的移動性；應用層則是對數據進行存儲、挖掘和智能分析，按照不同用戶的需求產生決策結果。

物聯網編碼數據由射頻識別裝置負責收集，射頻識別裝置將收集到的數據傳遞給神經網絡系統。每當閱讀器掃描到一個物聯網標簽，從標簽中收集到的數據信息即會傳遞到整個網絡神經系統。這是因為神經網絡系統一般是分布式構成的，并能夠對數據流進行層次化的組織和管理。同時在生產企業、加工企業以及銷售企業等各個物流結點、運輸設備和搬運裝卸設備上安裝了神經網絡系統終端軟件。射頻識別裝置識別到的信息由每一層次上的網絡神經系統負責收集、儲存和處理，并且與其它層次的網絡神經系統進行交流。實體標記語言是物聯網網絡中的通用語言，對象名解析服務是聯系前臺神經網絡系統和后臺實體標記語言的網絡樞紐，能夠將神經網絡系統引入到儲存相關產品信息的企業數據庫中。

二、物聯網技術在棉花物流中的應用

棉花物流由諸多環節組成，包含了棉花加工、包裝、儲存、運輸、裝卸搬運、配送以及信息管理等，是棉花實體由收購、加工、儲存、運輸到銷售全過程的運動和經濟活動。棉花物流中運用物聯網技術將提升棉花物流各個環節的運作水平。棉花物聯網的整個過程是以神經網絡系統作支撐，通過在軋花廠、倉庫內部、運輸車輛、物流關卡以及搬運器械等裝備設備上安裝射頻識別裝置閱讀器，實現棉垛、棉花加工、棉花出入庫、盤點以及物流交接環節中射頻識別裝置信息采集的自動化。通過射頻識別技術與物流設施設備的結合，實現棉花物流管理的透明化、自動化、信息化。

1.在籽棉收購加工環節的應用。

棉花加工廠從棉農或棉花經紀人手中收購的籽棉入廠后，在棉垛中插入無線溫度、濕度電子標簽，同時在廠房內安裝濕度、溫度等傳感器，工廠管理人員可通過安裝在廠房內或附近的射頻識別裝置閱讀器，對棉垛和廠房內溫濕度實現實時監控。加工廠收購的籽棉在堆放存儲過程中易受潮霉變，大量籽棉長期堆放，棉垛內部產生的熱量若不能及時釋放還易自燃甚至引發火災。將物聯網技術運用于籽棉收購加工環節，可以幫助棉花加工廠有效提高籽棉加工的管理水平，根據實時監控所得的溫濕度信息，優先加工急需處理的籽棉，既減少了生產的盲目性，也節省了因翻垛、晾曬或搬運所需支付的成本費用。物聯網技術的應用不僅保證了棉花的質量，而且降低或避免了棉花在收購加工環節的損毀率，從源頭上為棉花物流下游相關環節的有效運作提供有力的保障。

2.在棉花倉儲環節的應用。

棉花正式入庫前，將包含對應物聯網代碼的射頻識別標簽載入該批棉花中，收集棉花的登記信息和檢驗結果。在入庫和存儲過程中發生裝卸搬運、轉庫、出庫等情況時，神經網絡系統都將會管理著棉花的實際變化情況。棉花入庫后，在棉花中插入無線溫度、濕度電子標簽，并且在棉花倉庫內安裝溫度、濕度和氣體濃度等傳感器，通過安裝在倉庫內或附近的射頻識別裝置閱讀器，對倉庫內的溫度、濕度和氣體濃度等實現實時監控，可以有效提高棉花倉儲的管理水平。此外還可以使棉花保管條件的自動調節成為可能，通過相應地自動調節系統實現倉儲條件調節的自動化。

3.在棉花運輸環節的應用。

棉花質量檢驗體制改革是發展棉花現代物流的前提，改革中要求棉包包裝應與汽車運輸的集裝箱箱型和鐵路運輸的火車車廂箱型相適應。棉花運輸時，在貨運車輛上黏貼智能化的RFID標簽，標簽中承載著棉花基本信息、車牌號、路線、起訖地點等，實現棉花集裝箱物流信息的實時全程在線監控。棉花流通信息監控系統還會根據前方實際路況實時選擇最優路線，通過無線通信方式傳送給貨運車輛。具體來說，一方面，物聯網技術將棉花運輸車輛納入到物聯網的管理中，對車載棉花進行動態的感知，實現了在途棉花質量與安全的動態監控，進而降低了棉花在運輸過程中的損失；另一方面，通過可視化運輸，能夠準確并且及時地調度棉花運輸車輛，盡量避免無效運輸，從而提高運輸效率。

4.在棉花裝卸搬運環節的應用。

棉花倉儲和運輸作業中，伴隨著裝卸搬運活動。在棉花裝卸搬運環節應用物聯網技術，使連續的棉花裝卸搬運成為可能，通過對棉花質量和數量的感知，可以減少裝卸搬運過程中的再次查驗活動，真正做到棉花物流中的不間斷式作業，很大程度上提高了棉花物流的效率。

三、物聯網技術應用于棉花物流中存在的問題及建議

物聯網技術的應用將給棉花物流行業帶來巨大的變革，但棉花本身的特性、流通形式等存在著一定的特殊性，這將導致物聯網技術在棉花物流的運用過程中存在著一定的制約因素。

1.棉花的低值性給實施物聯網技術帶來一定的成本壓力。

相對工業品來說，棉花的成本分攤能力差，屬于低值產品，在我國棉花物流領域中運用物聯網技術，成本將是制約其順利進行的主要因素之一。物聯網技術屬于新興的信息化技術，而棉花物流屬于傳統的流通產業，其運作主體的利潤比較低，物聯網技術的應用必然需要較大的投入，這將會給棉花物流企業帶來較沉重的成本壓力，直接導致棉花物流企業應用物聯網技術的動力不足。

由于棉花物流是商業的行為，同時也具有一定的外部性和社會性，因此發展棉花物流，提高棉花物流運作水平是政府義不容辭的責任。理論與實踐均可以證明，物聯網技術是提高棉花物流水平的有效途徑之一，政府應充分發揮其主體作用，普及物聯網技術在棉花物流中的應用并促成其進一步發展。一方面，政府可以組織相關科研機構開展物聯網技術應用的研發，加快將物聯網技術引入到棉花物流中的進程；另一方面，對企業應用物聯網技術給予一定的補貼。政府可以針對愿意實施物聯網技術且資金壓力較大的企業，給予一定的資金支持，以提高其對物聯網技術應用的積極性，這也將有利于政府對棉花物流信息的收集。

2.棉花的散貨性使棉花在物流中不易追蹤。

物聯網技術的應用實現了物物相聯且相互感知，而棉花產品屬于大宗散貨，難以做到每包棉花的物物相聯，在棉花物流中應用物聯網技術，首先要確定基本物聯的單元，即解決物聯網中“物”的問題。比較好的方法是發展棉花集裝箱運輸，以集裝箱作為物聯單元，使棉花物流單元化。

3.棉花物流主體的復雜性增加了物聯網技術的實施難度。

隨著我國棉花流通體制的改革，目前棉花物流已經市場化，棉花物流主體層次多、規模差異巨大，部分先進的大型棉庫信息化水平較高，而眾多中小民營企業還在從事著原始的經營，在這樣復雜的領域實施物聯網技術，必定會是一個漫長的過程。而物聯網技術只有在更多的棉花企業中實施，才能真正達到應有的效益，但主體的多樣性與復雜性也必然給物聯網的全面實現增加了難度。

棉花質量檢驗體制改革以后，要求現有的棉花加工企業改用新型大型打包機，并使用條形碼等技術。國家通過嚴格加工企業資格認定，逐步限制對不合格企業貸款，采取優先收儲大包型棉花等措施扶持規模較大的加工企業，這將加快棉花加工企業兼并、聯合的速度，使集約化、規模化發展的目標得以實現，為物聯網技術在棉花物流中的運用打好基礎。