NB-ioT在物流行業(yè)的應用探索

王磊

（中海油能源物流有限公司，天津 300452）

物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義，即是物與網(wǎng)的連接，被認為是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)之后的又一次重大的信息革命浪潮。目前互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)絕大多數(shù)由服務器、PC、移動設備以及少量的智能設備產(chǎn)生，在未來，越來越多的物聯(lián)網(wǎng)設備將融入其中，通過物聯(lián)網(wǎng)平臺對信息進行協(xié)同、管理以及智能化處理，將提高整個社會的效率和生產(chǎn)力。

1 物聯(lián)網(wǎng)的三層架構(gòu)

按照物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)被劃分為3個層次，分別為：感知層、網(wǎng)絡層、應用層。感知層由各種傳感器與傳感器網(wǎng)關組成，被認為是物聯(lián)網(wǎng)的核心層，通過物品標識與信息采集，解決從物理世界的數(shù)據(jù)獲取問題。它由基本的感應器件（例如，RFID、溫度傳感器、濕度傳感器、煙感器、計數(shù)器等）和感應器件組成的網(wǎng)絡（例如RFID網(wǎng)絡、傳感器網(wǎng)絡等）組成。網(wǎng)絡層也稱傳輸層，主要解決感知層所獲得的數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)的傳輸問題。這些數(shù)據(jù)可以通過電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、各類專網(wǎng)等網(wǎng)絡傳輸。長距離有線和無線通信技術、網(wǎng)絡技術等是網(wǎng)絡層所需要用到的關鍵技術。應用層由網(wǎng)絡管理平臺、信息安全平臺、信息處理平臺等對來自網(wǎng)絡層的信息進行儲存、協(xié)同、管理、計算、分析和挖掘，并提供給用戶所需要的服務，主要解決信息處理和人機交互的問題。在各層可以實現(xiàn)信息多項傳遞，可有交互、反饋、控制等。盡管物聯(lián)網(wǎng)在各個領域的應用特點千差萬別，但是每個應用的基本架構(gòu)都包括感知、網(wǎng)絡和應用3個層次，各種行業(yè)和各種領域的專業(yè)應用子網(wǎng)都是基于3層基本架構(gòu)來構(gòu)建。本文主要對網(wǎng)絡層中NB-ioT技術在物流行業(yè)內(nèi)的應用場景以及企業(yè)內(nèi)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的實施進行探索研究。

2 NB-ioT的發(fā)展背景

2.1 NB-ioT的特點

現(xiàn)有的NB-ioT是由華為、沃達豐推動的NBCIOT和諾基亞、愛立信、英特爾推動的NB-LTE，在3GPP融合標準化之后的窄帶移動蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術。其具有以下4大特性。（1）廣覆蓋。將提供改進的室內(nèi)覆蓋，在同樣的頻段下，NB-ioT比現(xiàn)有的網(wǎng)絡增益20dB，信號覆蓋約為25km，覆蓋面積擴大100倍，并且在信號不好時可以重復發(fā)送信息。（2）具備支撐海量連接的能力。NB-ioT1個扇區(qū)能夠支持10萬個連接，支持低延時敏感度、超低的設備成本、低設備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡架構(gòu)。（3）更低功耗。NB-ioT終端模塊的待機時間可長達10年。（4）更低的模塊成本。企業(yè)預期的單個接連模塊不超過5美元。

2.2 國內(nèi)NB-ioT的發(fā)展趨勢

2017年工信部下發(fā)了《關于全面推進移動物聯(lián)網(wǎng)（NB-ioT）建設發(fā)展的通知》，其中明確指出到2017年末，實現(xiàn)NB-ioT網(wǎng)絡覆蓋直轄市、省會城市等主要城市，基站規(guī)模達到40萬個。到2020年，NB-ioT網(wǎng)絡實現(xiàn)全國普遍覆蓋，面向室內(nèi)、交通路網(wǎng)、地下管網(wǎng)等應用場景，實現(xiàn)深度覆蓋，基站規(guī)模達到150萬個。

在實質(zhì)應用方面，國內(nèi)多個行業(yè)領域也開始對NB-ioT進行商業(yè)性試水。比較知名的是ofo與中國電信和華為達成合作，共同研發(fā)了基于NB-ioT物聯(lián)網(wǎng)的新一代智能鎖，用于共享單車的智能解決方案。基于NB-ioT的智能單車開鎖、結(jié)單時間小于2s，電池待機至少2年，基本上解決了上一代智能鎖信號兼容性差、成本高，用戶數(shù)據(jù)難收集、傳統(tǒng)網(wǎng)絡接入量多產(chǎn)生的擁堵以及電池待機短的問題。

NB-ioT在共享單車領域成功應用產(chǎn)生的影響，已經(jīng)引起了多個行業(yè)和多省政府的重視，例如，福建省2018年已開始全面推進NB-ioT建設發(fā)展，推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經(jīng)濟深度融合，推動工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

3 NB-ioT在國內(nèi)物流行業(yè)的應用場景探索

若將NB-ioT技術引入到物流運輸、倉儲（保管）、配送、裝卸、包裝、流通加工、信息處理7大環(huán)節(jié)與多個工作場景中，通過企業(yè)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)平臺對多個環(huán)節(jié)的信息協(xié)同和控制，可極大地節(jié)省人力成本，提升作業(yè)效率和生產(chǎn)力。結(jié)合實際工作經(jīng)驗，NB-ioT技術可在以下物流作業(yè)場景中發(fā)揮作用，解決傳統(tǒng)作業(yè)中的諸多痛點。

3.1 遠程抄表

痛點：（1）企業(yè)內(nèi)的水表、電表往往位于比較偏僻的位置，人工讀表耗時耗力。（2）傳統(tǒng)電子表布線復雜，損壞后不易維護。（3）電子表使用壽命較長，電池耗完后更換麻煩、成本高。應用NB-ioT無線傳輸、覆蓋廣、功耗低的特性，可去掉傳統(tǒng)抄表的人工成本，降低表計的維護成本。另外，通過微信、支付寶等第三方支付平臺，可實現(xiàn)線上自助繳費、自動扣費、賬單自動發(fā)送等服務。

3.2 消防應用

痛點：（1）按照消防要求，安裝的煙感器分布密集，不方便走線且施工成本高。（2）傳感器無法與人（庫管員、保安、消防隊）等交互，存在誤報風險。（3）檢查檢修耗時耗力且成本高。通過NB-ioT無線傳輸、功耗低的特性，可去除實物線纜走線，降低施工和維護成本，發(fā)生警情時自動警報并聯(lián)動通知，提高警情響應的速度。

3.3 環(huán)境溫度、濕度的控制

痛點：（1）傳統(tǒng)手段對特殊庫房（例如儀表庫、化學品庫等）、物流冷鏈運輸?shù)拳h(huán)境的實時溫度、濕度等數(shù)據(jù)的監(jiān)測難度很大。（2）溫度、濕度等數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常后，無法自動提示、自動調(diào)控和遠程查看。通過NB-ioT可實時掌握貨物所處位置的溫度、濕度等信息，若超出設定值，可通過物聯(lián)網(wǎng)平臺提示，根據(jù)情況自動做出相應的調(diào)節(jié)。

3.4 資產(chǎn)定位追蹤

痛點：（1）對于大范圍、大批量分布的貨物，現(xiàn)有追蹤終端的功耗較高，大批量充電不方便且費用昂貴。（2）現(xiàn)有通信技術在惡劣通信環(huán)境中的有效通信難以保障。NB-ioT的低功耗特性可對資產(chǎn)設備進行長達數(shù)年的追蹤，與傳統(tǒng)網(wǎng)絡相比，更好的網(wǎng)絡覆蓋以及信息重發(fā)機制可以在惡劣通信的環(huán)境中有效保障通信的穩(wěn)定，還可通過應用端引導人員尋找定位位置。

3.5 設備智能調(diào)度、檢修、保養(yǎng)

痛點：（1）傳統(tǒng)調(diào)度由人員進行安排，同種載具、車輛作業(yè)時長差異較大，整體利用率有待提升。（2）傳統(tǒng)作業(yè)無法對設備的作業(yè)時長統(tǒng)計，按照時長進行差異化保養(yǎng)和檢修，不利于延長設備使用壽命，節(jié)約生產(chǎn)成本。通過企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺可統(tǒng)計設備運行的時長，自動提示檢修和保養(yǎng)，還可根據(jù)運行時長智能選派車輛作業(yè)，提升設備整體利用率。

4 企業(yè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建設思路

4.1 企業(yè)內(nèi)網(wǎng)改造升級

目前階段，相當一部分企業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化基礎薄弱，欠缺發(fā)展智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡化協(xié)同等新模式，新業(yè)態(tài)的基礎環(huán)境，因此開展工業(yè)企業(yè)內(nèi)的網(wǎng)絡改造是這類企業(yè)的首要任務，也是長期任務。根據(jù)企業(yè)的現(xiàn)狀，通過分階段、分步驟的更換老舊設備，部署兼容物聯(lián)網(wǎng)IPV6的硬件設備，逐步打造先進的適和物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)的網(wǎng)絡環(huán)境。

4.2 打造企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案

根據(jù)NB-ioT的優(yōu)勢并結(jié)合企業(yè)自身的業(yè)務，對可應用物聯(lián)網(wǎng)能解決傳統(tǒng)作業(yè)模式問題的作業(yè)場景進行挖掘和擴展，基于現(xiàn)有的技術和標準，定制適合本企業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

4.3 構(gòu)建企業(yè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺

根據(jù)企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的解決方案，構(gòu)建企業(yè)內(nèi)部的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，逐漸將已具備物聯(lián)網(wǎng)管理的業(yè)務鏈納入其中。通過物聯(lián)網(wǎng)設備、人員、物聯(lián)網(wǎng)平臺之間的協(xié)同管理，逐漸完善企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的框架。

4.4 物聯(lián)網(wǎng)平臺的升級與優(yōu)化

構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)平臺固然重要，但當前物聯(lián)網(wǎng)的技術仍處于巨大的發(fā)展和變革之中。擁有一支專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)人才隊伍，能隨業(yè)務的不斷變化和技術、標準的迭代，對企業(yè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)進行不斷擴展、升級和優(yōu)化，才能使工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在降低成本、提升管理、提升企業(yè)效率和生產(chǎn)力方面發(fā)揮越來越大的作用，逐步形成企業(yè)的核心競爭力。

4.5 內(nèi)外結(jié)合、共同構(gòu)建

除了企業(yè)自身的努力，NB-ioT的實施和發(fā)展還需網(wǎng)絡運營商加快推進網(wǎng)絡覆蓋、網(wǎng)絡設備、設施、系統(tǒng)等進行IPv6改造；政府引導健全包含NB-ioT專用芯片、模組、網(wǎng)絡設備、物聯(lián)應用產(chǎn)品等的完整產(chǎn)業(yè)鏈；工信部引導出臺國內(nèi)NB-ioT設備、模組等技術要求和測試方法標準以及eSIM/軟SIM在NB-ioT網(wǎng)絡中的應用方案。只有企業(yè)內(nèi)外按照同樣的標準、契合的方向共同努力，才能建成“統(tǒng)一管理、安全可靠、互聯(lián)互通”的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系。

5 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展必將帶來一場新的工業(yè)信息革命，海量的物聯(lián)網(wǎng)設備將帶來一個物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)大爆炸的時代，強大的計算能力、先進的算法以及牢靠的安全防護體系是物聯(lián)網(wǎng)持續(xù)發(fā)展至關重要的基石。與發(fā)達國家的物流產(chǎn)業(yè)相比，我國的物流產(chǎn)業(yè)尚處于初級發(fā)展階段。本文通過探索NB-ioT技術在物流行業(yè)內(nèi)的應用，試圖解決目前物流行業(yè)內(nèi)存在的一些痛點，以期在提升物流企業(yè)的管理手段和效率，降低物流成本等方面有所成效。