物联网技术在物流园区的应用系统设计

陈卓慧 唐本平 刘翠翠

摘要：在信息技术和社会经济的驱动作用下，我国现代物流行业已从起步发展到转型升级阶段，物流园区对我国物流行业发展起到重要的支撐作用，但其存在的诸多痛点使其无法充分发挥效用。本文以广州保税物流园区为研究对象，立足于园区仓库管理和进出口贸易物流两大核心业务，针对园区存在信息孤立、作业流程复杂、人员分配不合理等问题，构建基于物联网技术的物流园区应用系统。

关键词：物联网技术;物流园区;广州保税物流园区;应用系统

中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2022.13.077

1研究现状

1.1物流园区发展现状及存在问题

随着新兴技术的创新和我国经济水平的提高，物流基础设施建设得到不断完善，物流服务质量水平也有很大提高。物流园区作为各物流企业的空间集聚体，在集中各种物流设备的同时，为社会提供物流基本功能服务。在聚集不同产业以实现设备共享和资源整合的过程中，物流园区对提高区域物流作业效率，拉动区域经济增长起到重要作用。但在发展的进程中，物流设备及平台的增多导致其存在信息孤立，物流作业流程过于复杂，人员分配不合理等问题。

1.2广州保税区发展现状及存在问题

广州保税物流园区于2017年12月3日经国务院批准而立，该物流园区位于珠江主干流交汇之处，具备优越的地理位置和交通条件，能够与周边黄埔港实现区港联动，对于不同运输形式配备完善的物流基础设施。广州保税物流园区主要业务有承接货物仓库存放管理和进出口贸易物流，但在其经营的过程中存在园区内企业标准不统一，阻碍企业之间信息交流致使园区运营效率的降低，园区仓库货物多样复杂使得管理难度加大，货物堆积不利于保管和库存周转。此外，园区内多采用传统管理方法，作业人员的工作安排灵活性较低，使其应对突发事件能力差。

为此本文基于物联网技术设计应用系统，以广州保税物流园区为例，针对园区中现存问题提出解决措施，通过应用系统整合园区物力、人力和信息资源，实现物流园区信息化程度的提高，加强仓库货物的有效管理，结合线上线下管理方法，提高工作人员安排的机动性。从而加快广州保税物流园区发展进程，为我国其他物流园区提供解决典范，最大限度发挥物流园区的重要作用，推动我国物流行业进一步发展。

2系统设计技术原理

本系统根据物联网体系架构可划分为感知层、网络层和应用层。

2.1感知层

感知层是位于系统的底端结构，能对物体进行全方面的感知，通过对物体进行识别实现采集物体相关信息，同时对采集到的变量进行处理形成数据，传送到系统的传输层。应用系统中采用的技术包括RFID技术、传感器技术和视频服务。在RFID技术结构中，通过将射频标签贴附于物体表面，当物体进入读写器的识别范围内，通过电感耦合或电磁反向散射耦合，射频标签将会被激活，此时读写器将会读取标签信息实现非接触式识别，最后将信息传输到应用系统。在传感器技术中，敏感元件会将被测量传入系统中，转换元件对被测量进行特定转换后，信号调节转换电路将被测量转换为电量输出。在视频服务中，摄像头终端将记录实时场景，利用计算机强大的处理技术，提取关键信息并去除无效信息干扰。

2.2网络层

网络层是位于系统的中端结构，能够对数据进行有效传输，对感知层传来的数据进行处理和存储。利用相关技术分析数据，提取数据中存在的有用信息并将其显示在应用层，处理完数据将会存储于数据库中。应用系统采用的技术包括5G技术和GPS技术。在5G技术中，其传输速度可达10Gb/s，能极大提高数据传输速率，通过宏基站和微基站扩大信号覆盖范围，且在终端使用D2D技术，减少时间延迟和电源耗用。在GPS技术中，利用定位卫星实现实时定位，通过人造卫星组网全方位、全天候、全时段地为用户提供高精度的三维位置，提高用户对于对象位置信息获取的速度。

2.3应用层

应用层是位于系统的顶端结构，能够对数据进行智能处理，并将数据中存在的有效信息展示在终端设备上，为信息技术和各行业之间桥梁，推动各个行业发展的智能化。应用系统采用的技术包括中间件技术和边缘技术。在中间件技术中，将系统中硬件系统、应用系统相结合，提供具有标准的程序接口和协议，支持硬件平台和操作系统在统一的环境下协调运行。在边缘技术中，能在网络边缘设备上增加执行任务计算和数据分析的处理能力，大大提高了数据处理效率，降低资源的消耗率。

3应用系统结构

关于物联网技术在物流园区的应用系统结构，如图1所示。

3.1感知层

在感知层中，RFID技术应用于园区的库存管理中，在货物入库前，射频标签将贴在货物表面，而当货物入库时，货物将经过进口处读写器设备，读写器将会对射频标签进行解码，并成功读取其中的数据信息。读取完的信息将会传输到数据库中进行保存，以方便仓管人员对货物进行在库管理。在货物出库时，货物经过出口处读写器设备时，货物库存信息将会被修改并保存。传感器设备应用于园区的运输管理中，在货物运输过程中，运输设备将会装置相应的感应设备，随时随地监控货物在运输中的实时状态。当货物在运输过程中发生变质时，传感器立即将感知到的信息传输到应用端，使管理人员迅速了解货物状况后采取相应措施，从而保证货物运输过程中的质量。视频服务应用于园区的人员管理中，在园区各工作人员岗位上，安装适当视频服务设施，实时掌握人员工作情况，对其人员工作状态实行奖赏或处罚。在提高人员工作积极性和效率的同时，合理安排各岗位工作人员的数量和内容。即在感知层综合运用物联网的RFID技术、传感器、视频服务技术，在物流园区的应用中可完成货物数据采集并为园区高效管理提供数据支撑。

3.2网络层

在传输层中，5G技术将感知层中各设备收集信息传输至应用层中，在库存管理中将货物出入库相关信息收集整理传输至仓库管理系统平台，在运输管理中将货物运输状况传输至配载人员手端应用软件上。此外，GPS技术实现车辆的定位和管理，在配载人员工作时，可提供车辆是否被使用的信息，在配送过程中，将会根据起始点及终点道路现状，优化车辆配载最优路径，减少货物配送时间从而提高效率。在网络层中采用5G技术和GPS技术，提高管理人员对园区货物、车辆、人员等对象信息的获取速度，最终通过中间件技术和边缘计算，将信息呈现于管理人员终端设备，方便人员根据获取的信息做出决策和反应。

3.3应用层

在应用层中，中间件技术将硬件平台及操作系统将融合，仓库人员在登录库存系统中，即可查询货物入库、在库、出库状态，可根据实时需求随时调整货物相关库存。车辆配载人员可通过登录手端应用软件，查看车辆使用情况，方便对车辆进行维修保护。同时可提前预订合适的车辆，在配载过程中，查询行驶路程现状并规划最优路径。管理人员可登录进入视频后台系统，查看人员工作时长及状况，根据工作内容灵活安排在岗人员。在应用系统运行过程中，边缘技术将实时监控园区安防及预警，在发生突发事件时，可迅速启动园区应急系统，提高园区应对紧急事件能力，协助管理人员做出相应决策解决突发问题。

4应用系统创新性

4.1技术创新

在技术创新方面，本应用系统将传统技术和新兴技术相结合，应用在园区各作业流程上，其中5G技术在数据传输过程中的使用，相较于传统4G技术而言，其具有高速度、泛在网、低功耗、低时延的优势。5G技术速度提高将近100倍，在园区库存、车辆和人员信息进行快速传输，极大降低信息在网络层的延时。边缘技术在数据边缘处进行处理，相较于云计算将各端数据收集至云端层，边缘技术减少数据处理时长，在相同时间内可处理大量数据信息，提高数据处理的质量和效率。

4.2服务创新

在服务创新方面，应用系统基于广州保税物流园区提供的物流业务，利用物联网技术在各管理系统上的应用，货物库存管理中，RFID技术对货物的无接触自动化识别，相较于条码技术手动扫描货物，在节省仓管人员工作时长的同时，方便其对园区大量货物的管理。在人员管理中，管理人员可根据现实需要，查看各岗位工作实时状态，通过线上形式对工作人员进行合理分配，提高人员安排的灵活性。创新的服务模式扩大广州保税物流园区的知名度和影响力，利于吸引大型物流企业入驻园区，进而提高物流园区在珠三角地区的强辐射力。

4.3应用创新

在应用创新方面，相关技术在广州保税物流园区的应用呈现点线面环环相扣，从库存管理、运输管理到人员管理，应用系统使园区各作业环节相结合，打通天网（信息）、地网（配送）、人网（人员）。通过感知层设备采集信息，简化物流作业流程，利用网络层新型技术，打破园区原本信息孤立现象的同时提高信息传输速率，方便税务部门核查物流企业退税、报税等问题。在应用层中终端设备显示，人员合理调配使原有人员分配不合理问题得到解决。此外，应用系统不仅使广州保税物流园区内部资源得到聚集，增强园区的集约功能，还使园区与珠三角周边园区的资源和信息得以共享，增强园区间的协调功能。

5应用价值

5.1经济价值

在经济价值方面，本系统在广州保税物流园区的应用减少园区资源耗费，物流园区内部信息和资源的不统一、不协调等行为使其产生资源浪费的问题，物联网技术的应用在库存管理上简化作业流程，在车辆管理上减少时间和能源消耗，使得投入的时间和金额成本得到节约。信息的有效收集汇总、分析处理，作业流程的简便化提高单位时间工作效率，促使园区整体运作的提高。此外，应用系统在物流园区的应用将会物流物联网技术设备及相关产业经济发展，带动物流园区及周边区域经济增长。

5.2社会价值

在社会价值方面，在提供广州保税物流园区基本服务功能外，促进园区内部及园区间车辆交通的协调，优化车辆配送路径，可以有效避免车辆油能浪费，减少对生态环境破坏从而起到绿色环保作用。应用系统使得园区内部及园区之间沟通控制功能得到加强，使园区内物流企业管理更加标准化、规范化，企业之间分工专业，相互协调，资源共享，形成集约优势。同时，物联网技术在物流园区的应用将会带动相关产业发展，增加相关就业岗位，带动周边地区就业率增长。

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基金项目：2021年广东省大学生创新创业实践项目“无人化智能物流机巢中枢系统研究”（s202113684025s）;2021年广东省科技创新战略“攀登计划”专项资金项目“无人机快递包裹智能配送系统机巢中枢设计”（pdjh2021b0634）;广东省教育厅2021年本科高校教学质量与教学改革工程课程教研室建设项目“智能物流应用教研室建设”。

作者简介：刘翠翠（1984-），女，讲师，研究方向：物流系统规划、战略管理。