基于物聯網的多目標貨物運輸線路調度系統的設計研究

張莉

[摘 要]在對現代化物流配送要求進行分析和探究的前提下，以物聯網為基礎，對多目標貨物的運輸線路調度系統進行了設計，文章首先對物聯網和其在物流作業中的應用進行了簡單的分析，之后對貨物運輸線路調度系統的設計思路進行了研究，在此基礎上為物聯網下的多目標貨物運輸線路調度配置模塊，從無線式傳感器、GIS模塊、電子地圖及配送車線路調度四個模塊配置實施了深入的分析，最后又對物聯網下的多目標貨品運輸線路調度路徑算法進行了分析。望可以為物理網基礎上的貨物運輸線路設計提供相應的參考。

[關鍵詞]物聯網;貨物運輸線路;調度系統

[中圖分類號]F253.9

1 引 言

現時期，物流產業和電高產業、網絡商業化模式及人們購買行為相互間存在著緊密的關聯性，配送行業是服務性行業，配送成本與車輛運輸在物流成本當中都占有一定比重。因為，我國物流產業的起步時間及發展時間都相對滯后，所以，在此前提下，貨物在運輸車輛調度方面及技術應用方面都相對落后，多數情況下，均是憑借以往經驗實施調度及安排運輸路線的。伴隨連鎖商店、電商、大型賣場及網購等產業的不斷發展，致使城市物流配送當中的多目標化物流運輸線路調度有很多問題出現，這些問題形成的主要原因是，城市交通網的日漸復雜、擁堵管制，除此之外，客戶地點分散性、訂單量增多、客戶收貨時間限制等都是影響問題形成的主要原因，這些因素都會對運輸資源管理及調度增加難度。

2 物聯網概述

物聯網是在因物網基礎上對信息技術進行創新所形成的產物，其通過對紅外感應、激光掃描設備、定位系統及射頻識別等設備進行集成化處理，并結合相應協議，把各物品同物聯網進行鏈接，由此可以有效對貨品進行智能化的定位、跟蹤和識別管理。確切地說，物聯網就是對因特網的一種拓展和延伸，其利用在網絡、云計算、智能化傳感器等技術實現物品的智能化，由此把物品和物品、人和物品、人和人間實現智能化的對接。[1]

3 物聯網在物流作業中的應用簡介

物流產業與其相關的作業是物聯網開始實施應用的一個領域，在物流行業中，物聯網的大面積推廣及普及應用讓現代物流向智能化、集成化、數字化方向不斷發展，在物流網絡當中，物聯網中的紅外、定位、編碼、RFID及傳感器等技術都得到了廣泛應用。總體來分析，現時期物聯網在物流中主要應用在四個領域當中：第一，貨物位置跟蹤智能網;第二，物流可視智能化管理;第三，物流企業的貨品配送網;第四，企業智能供應鏈的設置。除此之外，物流實踐操作時的智能化、通信終端網絡化及所用智能化物流平臺等，也屬于物聯網物流行業中研究的重要問題。

4 以物聯網為基礎貨品多目標運送線路調度系統的具體設計

貨物的運輸和所配送車輛的具體路線調度，屬于第三方物流公司進行物流配送服務項目中的重要內容，貨物配送速度、效益情況及成本都與配送車輛的路線選擇有較大的關系，判定和權衡其是不是合理的重要標準是采用最大運輸量、最少成本、最短路程，把貨品以最快的速度送到客戶處。所以，判定貨物配送線路是不是合理，是物聯網環境多個目標情況下貨品運輸線路調度系統設計中的重要內容，整體設計思路主要包含以下幾點。

4.1 通過RFID來對待配貨物電子信息進行記錄

當不同配送地點并且多種類貨物裝進運輸車以后，所配電子標簽信息能夠有效讀取，并同時還可儲存于車載傳感器內，物流配送車輛所在調度中心能夠利用無線傳感器技術，來獲得車載傳感器內相應貨品的具體信息，通過這種方式來了解和掌控貨品信息。

4.2 配送調度中心結合電子信息標簽設計最適合的配送線路

貨品運輸車輛當中所有貨物相對應的信息，在傳輸至調度中心之后，中心通過對這些信息實施處理以后，再導到地理信息的系統當中，結合計算模型來設置出最合理的運輸配送線路，同時把這一路線通過可讀方式展示到車載定位系統及調度中心的臺面之中，如此貨物配送車輛便能夠結合計算出的最佳路線安排貨品的具體配送。[2]

無線傳感器網與RFID屬于智能物聯網的多目標貨品運送線路調度系統在構建過程中所必需的一項技術。對于貨物配送車的相關信息，都是利用無線傳感器與RFID相聯合而得到的，對于配送貨品的信息，則是利用無線傳感器將信息傳送到調度中心，之后，再利用車輛的位置、配送目的地、地理信息系統及電子地圖，來計算貨品配送所使用的具體路線，最后將這些信息傳到運輸工具上，由此完成調度優化、提升物流運輸效率。

5 基于物聯網配置多目標貨品運輸路線調度系統模塊

5.1 配置無線傳感器模塊

無線傳感器網主要由傳感器、處理器、能量供應裝備和無線通信裝置所組成。其中傳感器主要負責的是數據信息的收集與轉化，傳感器各網絡節點間通信都是通過無線通信網節點來實現的，各節點間數據的收集與轉換都是由處理器來負責的。各節點通信所需電能則是由能量裝備所供給的。第一，數據采集。是貨物信息的收集，把所配送的貨物配送性質及運輸規定等相應信息，輸進電子標簽當中，之后貼在貨物上;貨品配送車輛相應信息的收集，主要是通過電子標簽數據讀寫器，把貨物信息和數據錄入車載傳感器當中。第二，無線傳感器。其組網是由GSM與Zigbee技術來實現數據通信功能的，由調度中心中的GSM數據通信網及其相應的網絡節點來實施鏈接通信，是各傳感器網絡節點間利用Zigbee技術來完成無線數據的通信操作，調度中心的構成主要包含數據庫、配置模塊、監控模塊，這些模塊利用GSM網絡和各節點實施通信。[3]第三，無線傳感器軟硬件。無線傳感器系統的硬件構成，重點需具備對以下幾類問題進行處理。

5.2 GIS模塊

在物聯網下的多目標貨品運送線路調度中，GIS模塊是用于電子地圖的制定、設置運輸計劃、統計、系統的維護及數據的管理等操作，其集成了貨品運配車輛路線的實施模型，平時工作管理與短程路線模型。貨品配送路線模型基本都是用于處理單起點和多終點形式下，實現最少物流配送費的問題，對所用車型、同種車型總數量及各車輛運送路線實施合理性的安排和組織;平時工作管理重點是利用數據信息分析來為調度中心提供決策依據;最短路線模型主要是對運送網當中的兩條路線實施結構分析，不但包含最短路線，同時還包含最短運送時間。

5.3 電子地圖模塊

在貨品運輸車輛的調度系統當中，電子地圖是完成貨品配送地址的匹配、運輸路線和地理信息的查詢與最佳路線的搜索等功能。電子地圖主要是借助網絡系統來進行工作，其中包含道路等級、車速限制、通行車輛的類型參數信息，因思考最佳路徑分析與最優路線搜索等功能，所以一定要把道路中車輛行駛的屬性涵蓋其中。

5.4 構設貨品配送車輛線路調度的相應模塊

此模塊配置包含運輸車輛的信息配置、貨品信息配置、運輸車輛的行駛現狀信息配置等。把無線傳感器網引進貨品運送車輛的路線調度系統中，便能夠把貨品信息與調度中心的數據庫實施通信與匹配，由此來調整以往落后的人工輸入方式，使貨品配送效率及質量得到顯著提升，盡量減少貨物堆積。

6 基于物聯網的多目標貨品運輸線路調度路徑的計算方法

物聯網下，多目標式貨品運輸線路調度功能，主要是先保證客戶方的貨品運輸需求與物流服務效率及質量，之后，再結合貨物運輸車輛調度標準，完成貨品最短距離運輸，由此完成貨品配送作業效益最大化及成本最低化與服務效率最大化，保證貨品運輸配送車輛調度效率的理想化。

6.1 調度中心系統的運輸路徑計算方法

貨品配送具體路線的選擇，是多目標性貨品配送任務實施中，對最佳路線實施計算的重要依據，在相應因素的影響下，結合現有貨品配送需求網點布局、物流配送中心的位置、車輛類型及最大負荷等信息，為貨品運配車輛選擇最合理的配送路線。當客戶對于貨品數量的需求不知情或是不確定的前提下，物流的配送中心需結合客戶需求來安排多個運輸車輛來為用戶配送貨品。[4]各輛貨品配送車其所載貨品重量都是相同的，所以需保證每條貨品配送路線中的客戶貨品需求量之和不可以超過配送車輛總載荷的重量值。在此情況下，便一定要對貨品運配車輛路線實施及時合理性的安排，由此保證客戶可以及時并且精準的收到貨品，同時保證最小的配送成本。

6.2 配送車輛其路徑計算模型

如果將實例物流配送的中心部門設置為C，服務客戶數量為k個，配送中心的運輸車數量為h，各車最大載荷設置成Q，那么用于配送的車輛從配送中心處開始，在完成貨品的具體配送之后，再返回到配送中心處。假設i個數量的客戶，其貨品配送量為qi，配送車輛在最后一個客戶處所用時間為ti，與這個客戶配送需求呈正比。為了形象直觀的描述，在同一平面內思考配送中心與配送客，保證配送中心位置是坐標軸的原點，就是C（0x，0y），坐標（xi，yi）就是第i個客戶所處地理位置。[5]

7 結 論

總體來說，因為物聯網本身所特有的特點，將物聯網應用到物流運輸車輛路線調度系統當中，達到網絡商業模式、客戶購買行業網絡化、電商化環境下、高效率、低成本、實時性的物流目標。文章以物聯網為基礎下的多目標貨物運輸線路調度系統是由無線傳感器、GIS模塊、電子地圖及配送車線路調度四個模塊所組成，在實際運輸中，利用RFID得到配送貨物的電子標簽，之后通過物流調度中心，將電子標簽中的信息實施計算由此獲得最佳配送路線。

參考文獻：

[1]李建鋒，彭艦.云計算環境下基于改進遺傳算法的任務調度算法[J].計算機應用，2011（1）：184-186.

[2]孫文新，齊名軍.人工魚群優化在云計算環境中任務調度算法[J].安徽農業科學，2012（11）：6923-6926.

[3]李瑞強.基于物聯網的多目標貨物運輸線路調度系統的設計[J].物流技術，2013，32（8）：147-149.

[4]熊潔瓊，劉宏志.基于物聯網的城市應急物流調度系統的模型與實現[J].軟件導刊，2012，11（2）：75-76.

[5]李聯寧，高珊珊.物聯網多目標運輸路徑調度系統[J].計算機應用，2010（12）：75-76.