關於物聯網技術下物流智慧倉儲系統構架及功能說明
物聯網超越了網際網路形成了人與物之間、物與物之間更加全面的互聯和互通。隨著資訊化技術的發展，將物聯網技術應用到現代物流業中支援國內商業發展的重要性越發凸顯[1]。
電子商務飛速發展所代表的中國新經濟，急待構建更大規模、更高效率、更完善的智慧型網路、更優質服務的社會化智慧物流基礎設施。2013 年的馬雲退而不休，中國智慧物流網路（China Smart Logistic Network，簡稱 CSN）成為阿里巴巴龐大商業帝國的下一核心。中國智慧骨幹網 CSN 體系，將通過自營及合作等多種模式，形成在全國範圍內基於八個核心智慧倉儲中心的開放、共享、社會化智慧倉儲設施網路實現 24 小時送貨必達。
一、物流智慧倉儲系統中的物聯網技術基礎
（一）RFID 技術
RFID 是一種自動化的識別技術，首先它利用了射頻訊號通過交變磁場或電磁場實現穿過物品的外包裝與標籤間進行非接觸式的雙向通訊，明顯優於以鐳射方式被動讀取資訊的傳統條形碼識別技術;其次，RFID 識別的是非常具體的單個物品，不像條形碼只能識別一類物品，RFID 最大化滿足了對物品識別的精確性要求，給每件物品上了"二代身份證";此外，RFID還具有耐高溫、防水、防磁，使用時間長可反覆使用、能加密資料、讀取範圍廣等特點。RFID技術這些顯著的優勢，被普遍認為在不遠的將來會最終取代現在還廣泛應用的條形碼，成為實現物品自動化識別的最有效手段。DHL 和 UPS 這些跨國專業物流公司都已在其物流中心用RFID 技術取代了條形碼掃描，在其包裹的分揀和定位中使用該自動識別技術。
RFID 技術在現代物流業中應用的優勢在於能在很大程度上降低了物流操作員用來檢測物資資訊的人工成本，並減少了物流管理中資訊採集的錯誤率問題。RFID 技術的整合應用將會實現供應鏈環節中許多需要人工操作的單元實現自動化作業。在物資中轉的物流倉儲環節中利用 RFID 技術能夠實時準確瞭解商品的庫存資訊，實現自動化的存貨、取貨操作，完成準時出貨（Just—in—time product shipment）;在物流運輸環節中利用 RFID 和 GPS 的整合實現貨物的實時跟蹤，特別針對有時限、溫度、防震等特殊要求的物品貼上 RFID 標籤，在倉儲及運輸過程中監測時間、溫度、震動等其他引數保證物資完好;在商品銷售端使用 RFID 標籤直接跟蹤產品的銷售業績，及時統計各種商品的需求量，為進一步指導生產提供更全面及時的產品銷售資料記錄和分析，提高產品快速適應市場的能力;物品貼上 RFID 標籤可以實現產品流通中的溯源，保證產品的安全性特別是能夠實現食品、藥品這些關係民生重要物資的安全性問題。
RFID 閱讀器主要負責的是與電子標籤的無線雙向通訊，將讀取的標籤資訊傳到計算機資料中心，且接收來自資料中心的控制指令進行相應控制和管理。電子標籤與閱讀器之間資料傳輸的發射和接收還需要天線，電子標籤的天線與閱讀器的`天線有差別，天線的形狀和相對位置及系統功率會影響資料的現場傳輸效果。RFID 技術在物流智慧倉儲中應用的原理如圖 1所示：
（二）無線感測技術
WSN 無線感測器網路技術能夠實時採集、監測、感知物理環境中的各種感測器的資料資訊並將資料傳輸到中心伺服器處理以獲得更全面的融合後的資訊。流行的無線網路技術有：
WiFi、藍芽、紅外和 ZigBee 技術來實現網內的動態資料交換。其中 WiFi 是無線寬頻網路範疇的，其定位目標是取代網路中的有線裝置的，但缺點在一旦接入點 AP（Access Point）失效，整個網路將無法工作[2]。藍芽、紅外還有 ZigBee 技術是無線低速網路範疇的協議，是為了適應物聯網中能力較低節點的低速率、低功耗、低通訊半徑、低運算能力的節點採用的通訊協議，具體特點及差異見表 1。802。15。4/ ZigBee 是近年來興起的介於藍芽（BlueTooth）和紅外技術的近距離無線連線的組網技術，是一種簡單、低速、功耗低、質優價廉的最為著名的無線網路技術標準。基於 Zigbee 協議的無線感測器網路應用在智慧化樓宇、庫房倉儲自動化等現實案例中的資料傳輸，組網簡單、操作可靠、能方便嵌入到各種裝置節點上，價格便宜等優點。根據物流倉儲智慧化具體要求採用 ZigBee 技術的無線組網形式最適合倉儲環境所需。綜合表內特點分析物流倉儲智慧化建設中採用 ZigBee 協議組網簡單，靈活，實現成本低，擴充套件維護費用低。ZigBee組網中所有節點是獨立工作的，其中某節點若出現故障，能通過另外的節點來傳輸資料，並可任意地將新的 RFID 閱讀器擴充套件到該網路中[3]。
二、智慧物流網路中智慧倉儲環節建設方向
（一）倉儲物資資料資訊的視覺化智慧建設方向
在物流活動的整體流程中，倉庫是物資從源頭到目的地順利流通的中轉站。小、微物流企業資訊化程度普遍較低特別在倉儲環節中基本都還依賴於人工對物資出、入庫進行資訊採集的工作，倉儲物資的庫存資訊無法實現視覺化的網路查詢，更談不上對倉儲物資進行有效地組織物流活動、最優化庫存配置來提高效率，降低成本等智慧行為。在智慧型的倉儲單元中，不僅僅是實現自動採集物資資訊，還要與網路相連，隨時把採集後的倉儲物資資訊通過網路傳輸到資料中心，進行實時視覺化的資料調整和指揮。具備自動感知、能自適應並與外界平滑互動的智慧化倉儲單元是提高物流整體操作智慧化的關鍵環節。
（二）由傳統的"人找貨"升級為"貨找人"的高效智慧倉儲模式
在目前，物流產業鏈中的倉儲單元依賴於人工?集物資資訊下的"人找貨"模式，不僅效率低下，而且出錯頻繁貨物損耗大。在國家提倡提高國民工資水平背景下，加之通貨膨漲，現在的勞動力成本在物流產業張，據統計所佔比重已經上升到 30%左右，勞動力成本的急劇增大已經成為物流業迅速發展的瓶頸。
非接觸式的 RFID 識別技術實現資料的自動採集，該識別技術，有助於加強物流企業中的倉儲環節的資訊化程度，提高物資出、入庫及物資查詢、盤點的工作效率。將 RFID 晶片嵌入叉車托盤或者直接貼在貨物上，作為物聯網的終端節點，實現對倉儲物資的自動識別、追蹤、管理構成物聯網框架下的智慧型物流倉儲單元[4]。另外，使用 RFID 技術的手持終端可以同時對多個目標進行較遠距離的掃描讀取物資資訊，而傳統條形碼只能逐個貨物進行人工近距離讀取，效率太低。
（三）物流智慧倉儲單元中的無線組網方式
通常的物流管理資訊系統，採用的是內部區域網技術，並預留下與外網、無線網擴充套件的介面。在以物資倉儲為物件的物流資訊系統區域網中，較常採用現場匯流排技術、無線網技術等網路技術實現庫區的組網建設。在物資倉儲這種需要高度防火措施的環境下，採用無線區域網的組網形式會比現場匯流排的明線組網形式更加安全可靠。
在無線網的網路技術下將自動採集來的物資資訊傳送到伺服器的資料中心中進行資料分析後進一步得到物資庫存的最優化配置，有效的組織指導物流活動，目的在於增加物流企業利益的同時提高物流企業的核心競爭力[5]。
三、物聯網技術下物流智慧倉儲系統構架及功能說明
設計基於物聯網技術的並具備推廣意義的物流倉儲智慧化解決方案的基本構架圖如圖2所示。首先，將 RFID 電子標籤嵌入到倉儲的物資中;在 RFID 閱讀器幫助下讀取物資資訊，進行物資的自動識別工作;各種感測器裝置的資料資訊採集後，選取基於 802。15。4/ZigBee協議搭建無線網路將資訊傳送到伺服器的資料中心中;處理後的資料傳送至 LCD 視覺化終端介面實現倉儲智慧指示。經由嵌入式閘道器將無線網絡卡、GPRS 通訊模組相連實現使用者與智慧倉儲中心間資訊互動的的移動訪問，攝像頭、視覺化端在嵌入式閘道器的介面下實現倉儲中心的安防、監控及視覺化指示功能。
（一）自動化出入庫和盤點功能說明
在出、入庫管理中使用適合短距離資訊識別，運用無線電波進行操作和通訊的被動式RFID標籤來自動化採集貨物資訊，並確定入庫後的貨物的實際儲存位置。具體的入庫工作流程：
1。 供應商首先把商品資訊傳送至智慧倉儲管理系統中;2。貨物放在托盤上，RFID 天線讀取貨物資料;3。將讀到的資料與資料庫進行比較，無誤差或誤差在一定範圍內則將入庫資訊轉換成庫存資訊，若出現錯誤則出現錯誤提示，工作人員將另行處理。
在出庫管理中使用 RFID 技術可以有效提高貨物的出庫效率和裝載的準確性，能有效解決下面的三個問題：
1。自動揀貨，實現"貨找人"提高貨物的分揀效率;2。正確實現出庫物資的資訊採集;3。準確無誤的保證貨物裝載到正確的配送的運輸車輛上。在倉庫管理系統（WMS）中將物資狀態轉換成待出庫狀態後，RFID 閱讀器自動會收取物資資訊，並在系統伺服器中優化出揀貨路線直接將最優的揀貨線圖傳輸給工作人員實現待出庫物資的"貨找人"。分揀完畢物資出庫時，通過出庫口通道處的 RFID 閱讀器，RFID 標籤上的貨物資訊轉入 WMS 系統並與訂單比較無誤後順利出庫，相應的庫存量減少;若出現錯誤則由 WMS 輸出錯誤提示，提醒工作人員禁止問題物資出庫[6]。使用 RFID 技術，智慧倉儲中心的員工接到盤點指令後，攜帶閱讀器進入庫區依次遍歷全部貨物資訊同時將所有物資資訊通過無線網路傳送給主控伺服器;盤點動作完成後，主控系統將記錄執行此次盤點任務的手持裝置已經離開庫區，將傳送過來的全部貨品資訊與主控計算機上的全部貨品內容進行比對，並將結果告知管理人員，大大提高了貨物倉儲的盤點效率。
特別是需要特殊倉儲環境的物資，在 RFID 標籤幫助下可以對需冷藏或保溫、保鮮的物資、危險品等物資在各種感測器裝備下的倉儲環境進行視覺化監控，實現無障礙溝通，實現批次、貨位、和溫度管理的完美結合，大大降低了倉儲物流成本，及提高了物流倉儲的安全性、可靠性及客戶的滿意度水平。RFID 技術實現了智慧倉儲中物資電子資料的自動化讀取和匯入，及單據流、工作流、貨物流的三合為一的無縫全程視覺化監管。
（二）視覺化指示功能說明
在物流倉儲智慧化的系統應用中，選擇液晶模組將最終處理得到的智慧型資料顯示出來，方便指導一線的物流操作人員進行實時操作，例如，在貨物分揀時主控計算機傳來的最優揀貨路徑就可以通過系統所選用的點陣 LCD 液晶顯示模組，來顯示貨物所在位置的最優路徑資料資訊。智慧倉儲中心中根據不同 LCD 螢幕的背光強度，LCD 液晶模組消耗的功耗也有所差別。
攝像頭實時捕獲倉儲中心的畫面，而後在 USB 介面將影象資料傳輸給閘道器處理。智慧倉儲中心的管理員既可以在顯示器上看到倉儲中心物資的畫面，又可以通過 PC 遠端訪問的方式來觀看和控制倉儲中心感測器資料從而改善倉儲環境。
智慧倉儲中心通過檢測距離達 7m，角度為 100 度的人體紅外感應器模組，和輔助的攝像頭協作後，該節點模組採集資訊後向主控中心傳送訊號，同時啟動聲光報警裝置實現了智慧倉儲中心的智慧安防。
（三）遠端訪問與控制功能說明
智慧倉儲中心通過嵌入式閘道器加入 zigbee 協議組建的區域網，管理員可以通過 PC 訪問物聯網資料，通過操作介面遠端控制各感測器動作，維護系統穩定。GPRS 通訊模組接入到閘道器中實現手機對智慧倉儲中心資料的移動訪問，瞭解物資在倉儲中心的資料資訊，並完成各種感測器引數的設定。
參考文獻：
[1]劉雲。 物聯網導論[M]。北京：科學出版社， 2011。
[2]周豔。基於 RFID 的物聯網倉儲實驗系統設計[J]。長江大學學報：自然科學版，2012，9（8）。
[3]吳侃。基於 Zigbee 無線網路與 RFID 技術的菸草倉庫煙箱管理系統[D]。濟南：山東大學，2012。
[4]黃志雨。物聯網中的智慧物流倉儲系統研究[J]。自動化儀表，2011，32（3）。
[5] 孫 欣 。ZigBee 自 組 網 技 術 在 第 三 方 物 流 智 能 倉 儲 中 的 應 用 [J]。 現 代 電 子 技術，2012，35（14）。
[6]丁明躍。物聯網識別技術[M]。北京：中國鐵道出版社， 2012。
