物聯網技術在物流園區的應用系統設計

陳卓慧 唐本平 劉翠翠

摘要：在信息技術和社會經濟的驅動作用下，我國現代物流行業已從起步發展到轉型升級階段，物流園區對我國物流行業發展起到重要的支撐作用，但其存在的諸多痛點使其無法充分發揮效用。本文以廣州保稅物流園區為研究對象，立足于園區倉庫管理和進出口貿易物流兩大核心業務，針對園區存在信息孤立、作業流程復雜、人員分配不合理等問題，構建基于物聯網技術的物流園區應用系統。

關鍵詞：物聯網技術;物流園區;廣州保稅物流園區;應用系統

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2022.13.077

1研究現狀

1.1物流園區發展現狀及存在問題

隨著新興技術的創新和我國經濟水平的提高，物流基礎設施建設得到不斷完善，物流服務質量水平也有很大提高。物流園區作為各物流企業的空間集聚體，在集中各種物流設備的同時，為社會提供物流基本功能服務。在聚集不同產業以實現設備共享和資源整合的過程中，物流園區對提高區域物流作業效率，拉動區域經濟增長起到重要作用。但在發展的進程中，物流設備及平臺的增多導致其存在信息孤立，物流作業流程過于復雜，人員分配不合理等問題。

1.2廣州保稅區發展現狀及存在問題

廣州保稅物流園區于2017年12月3日經國務院批準而立，該物流園區位于珠江主干流交匯之處，具備優越的地理位置和交通條件，能夠與周邊黃埔港實現區港聯動，對于不同運輸形式配備完善的物流基礎設施。廣州保稅物流園區主要業務有承接貨物倉庫存放管理和進出口貿易物流，但在其經營的過程中存在園區內企業標準不統一，阻礙企業之間信息交流致使園區運營效率的降低，園區倉庫貨物多樣復雜使得管理難度加大，貨物堆積不利于保管和庫存周轉。此外，園區內多采用傳統管理方法，作業人員的工作安排靈活性較低，使其應對突發事件能力差。

為此本文基于物聯網技術設計應用系統，以廣州保稅物流園區為例，針對園區中現存問題提出解決措施，通過應用系統整合園區物力、人力和信息資源，實現物流園區信息化程度的提高，加強倉庫貨物的有效管理，結合線上線下管理方法，提高工作人員安排的機動性。從而加快廣州保稅物流園區發展進程，為我國其他物流園區提供解決典范，最大限度發揮物流園區的重要作用，推動我國物流行業進一步發展。

2系統設計技術原理

本系統根據物聯網體系架構可劃分為感知層、網絡層和應用層。

2.1感知層

感知層是位于系統的底端結構，能對物體進行全方面的感知，通過對物體進行識別實現采集物體相關信息，同時對采集到的變量進行處理形成數據，傳送到系統的傳輸層。應用系統中采用的技術包括RFID技術、傳感器技術和視頻服務。在RFID技術結構中，通過將射頻標簽貼附于物體表面，當物體進入讀寫器的識別范圍內，通過電感耦合或電磁反向散射耦合，射頻標簽將會被激活，此時讀寫器將會讀取標簽信息實現非接觸式識別，最后將信息傳輸到應用系統。在傳感器技術中，敏感元件會將被測量傳入系統中，轉換元件對被測量進行特定轉換后，信號調節轉換電路將被測量轉換為電量輸出。在視頻服務中，攝像頭終端將記錄實時場景，利用計算機強大的處理技術，提取關鍵信息并去除無效信息干擾。

2.2網絡層

網絡層是位于系統的中端結構，能夠對數據進行有效傳輸，對感知層傳來的數據進行處理和存儲。利用相關技術分析數據，提取數據中存在的有用信息并將其顯示在應用層，處理完數據將會存儲于數據庫中。應用系統采用的技術包括5G技術和GPS技術。在5G技術中，其傳輸速度可達10Gb/s，能極大提高數據傳輸速率，通過宏基站和微基站擴大信號覆蓋范圍，且在終端使用D2D技術，減少時間延遲和電源耗用。在GPS技術中，利用定位衛星實現實時定位，通過人造衛星組網全方位、全天候、全時段地為用戶提供高精度的三維位置，提高用戶對于對象位置信息獲取的速度。

2.3應用層

應用層是位于系統的頂端結構，能夠對數據進行智能處理，并將數據中存在的有效信息展示在終端設備上，為信息技術和各行業之間橋梁，推動各個行業發展的智能化。應用系統采用的技術包括中間件技術和邊緣技術。在中間件技術中，將系統中硬件系統、應用系統相結合，提供具有標準的程序接口和協議，支持硬件平臺和操作系統在統一的環境下協調運行。在邊緣技術中，能在網絡邊緣設備上增加執行任務計算和數據分析的處理能力，大大提高了數據處理效率，降低資源的消耗率。

3應用系統結構

關于物聯網技術在物流園區的應用系統結構，如圖1所示。

3.1感知層

在感知層中，RFID技術應用于園區的庫存管理中，在貨物入庫前，射頻標簽將貼在貨物表面，而當貨物入庫時，貨物將經過進口處讀寫器設備，讀寫器將會對射頻標簽進行解碼，并成功讀取其中的數據信息。讀取完的信息將會傳輸到數據庫中進行保存，以方便倉管人員對貨物進行在庫管理。在貨物出庫時，貨物經過出口處讀寫器設備時，貨物庫存信息將會被修改并保存。傳感器設備應用于園區的運輸管理中，在貨物運輸過程中，運輸設備將會裝置相應的感應設備，隨時隨地監控貨物在運輸中的實時狀態。當貨物在運輸過程中發生變質時，傳感器立即將感知到的信息傳輸到應用端，使管理人員迅速了解貨物狀況后采取相應措施，從而保證貨物運輸過程中的質量。視頻服務應用于園區的人員管理中，在園區各工作人員崗位上，安裝適當視頻服務設施，實時掌握人員工作情況，對其人員工作狀態實行獎賞或處罰。在提高人員工作積極性和效率的同時，合理安排各崗位工作人員的數量和內容。即在感知層綜合運用物聯網的RFID技術、傳感器、視頻服務技術，在物流園區的應用中可完成貨物數據采集并為園區高效管理提供數據支撐。

3.2網絡層

在傳輸層中，5G技術將感知層中各設備收集信息傳輸至應用層中，在庫存管理中將貨物出入庫相關信息收集整理傳輸至倉庫管理系統平臺，在運輸管理中將貨物運輸狀況傳輸至配載人員手端應用軟件上。此外，GPS技術實現車輛的定位和管理，在配載人員工作時，可提供車輛是否被使用的信息，在配送過程中，將會根據起始點及終點道路現狀，優化車輛配載最優路徑，減少貨物配送時間從而提高效率。在網絡層中采用5G技術和GPS技術，提高管理人員對園區貨物、車輛、人員等對象信息的獲取速度，最終通過中間件技術和邊緣計算，將信息呈現于管理人員終端設備，方便人員根據獲取的信息做出決策和反應。

3.3應用層

在應用層中，中間件技術將硬件平臺及操作系統將融合，倉庫人員在登錄庫存系統中，即可查詢貨物入庫、在庫、出庫狀態，可根據實時需求隨時調整貨物相關庫存。車輛配載人員可通過登錄手端應用軟件，查看車輛使用情況，方便對車輛進行維修保護。同時可提前預訂合適的車輛，在配載過程中，查詢行駛路程現狀并規劃最優路徑。管理人員可登錄進入視頻后臺系統，查看人員工作時長及狀況，根據工作內容靈活安排在崗人員。在應用系統運行過程中，邊緣技術將實時監控園區安防及預警，在發生突發事件時，可迅速啟動園區應急系統，提高園區應對緊急事件能力，協助管理人員做出相應決策解決突發問題。

4應用系統創新性

4.1技術創新

在技術創新方面，本應用系統將傳統技術和新興技術相結合，應用在園區各作業流程上，其中5G技術在數據傳輸過程中的使用，相較于傳統4G技術而言，其具有高速度、泛在網、低功耗、低時延的優勢。5G技術速度提高將近100倍，在園區庫存、車輛和人員信息進行快速傳輸，極大降低信息在網絡層的延時。邊緣技術在數據邊緣處進行處理，相較于云計算將各端數據收集至云端層，邊緣技術減少數據處理時長，在相同時間內可處理大量數據信息，提高數據處理的質量和效率。

4.2服務創新

在服務創新方面，應用系統基于廣州保稅物流園區提供的物流業務，利用物聯網技術在各管理系統上的應用，貨物庫存管理中，RFID技術對貨物的無接觸自動化識別，相較于條碼技術手動掃描貨物，在節省倉管人員工作時長的同時，方便其對園區大量貨物的管理。在人員管理中，管理人員可根據現實需要，查看各崗位工作實時狀態，通過線上形式對工作人員進行合理分配，提高人員安排的靈活性。創新的服務模式擴大廣州保稅物流園區的知名度和影響力，利于吸引大型物流企業入駐園區，進而提高物流園區在珠三角地區的強輻射力。

4.3應用創新

在應用創新方面，相關技術在廣州保稅物流園區的應用呈現點線面環環相扣，從庫存管理、運輸管理到人員管理，應用系統使園區各作業環節相結合，打通天網（信息）、地網（配送）、人網（人員）。通過感知層設備采集信息，簡化物流作業流程，利用網絡層新型技術，打破園區原本信息孤立現象的同時提高信息傳輸速率，方便稅務部門核查物流企業退稅、報稅等問題。在應用層中終端設備顯示，人員合理調配使原有人員分配不合理問題得到解決。此外，應用系統不僅使廣州保稅物流園區內部資源得到聚集，增強園區的集約功能，還使園區與珠三角周邊園區的資源和信息得以共享，增強園區間的協調功能。

5應用價值

5.1經濟價值

在經濟價值方面，本系統在廣州保稅物流園區的應用減少園區資源耗費，物流園區內部信息和資源的不統一、不協調等行為使其產生資源浪費的問題，物聯網技術的應用在庫存管理上簡化作業流程，在車輛管理上減少時間和能源消耗，使得投入的時間和金額成本得到節約。信息的有效收集匯總、分析處理，作業流程的簡便化提高單位時間工作效率，促使園區整體運作的提高。此外，應用系統在物流園區的應用將會物流物聯網技術設備及相關產業經濟發展，帶動物流園區及周邊區域經濟增長。

5.2社會價值

在社會價值方面，在提供廣州保稅物流園區基本服務功能外，促進園區內部及園區間車輛交通的協調，優化車輛配送路徑，可以有效避免車輛油能浪費，減少對生態環境破壞從而起到綠色環保作用。應用系統使得園區內部及園區之間溝通控制功能得到加強，使園區內物流企業管理更加標準化、規范化，企業之間分工專業，相互協調，資源共享，形成集約優勢。同時，物聯網技術在物流園區的應用將會帶動相關產業發展，增加相關就業崗位，帶動周邊地區就業率增長。

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基金項目：2021年廣東省大學生創新創業實踐項目“無人化智能物流機巢中樞系統研究”（s202113684025s）;2021年廣東省科技創新戰略“攀登計劃”專項資金項目“無人機快遞包裹智能配送系統機巢中樞設計”（pdjh2021b0634）;廣東省教育廳2021年本科高校教學質量與教學改革工程課程教研室建設項目“智能物流應用教研室建設”。

作者簡介：劉翠翠（1984-），女，講師，研究方向：物流系統規劃、戰略管理。