5物联网在农产品物流中的应用研究
5.1应用的背景和必要性
物联网除了普遍意义上的“物与物相连的网络”这一概念之外,还通常被视作借助互联网的信息传递来进行货物的运输的网络平台。所谓的物流,可以看作物品从供应地向接收地的实体流动过程。其包括了这一过程中涉及到的运输、存储、搬运、装卸、包装、流通加工、配送、信息处理等各个方面。
在目前的物流领域,物联网以其高效、便利、低价的特点渐渐为人们所认同,与传统的运输方式相比有着很大的优越性。人们借助物联网中的射频识别、全球定位系统、信息交互和传感网络等技术建立起了高效的物流管理系统,实现了物理业务的网络集成,从而实现了物流的智能化。
物联网对物流业的发展具有十分重要的作用。首先,物联网能够带动物流的信息发展。通过物联网技术,可以对货物的各种不断变化着的信息进行识别。使用仓库、车辆、道路上安装的传感器等设施对货物进行不间断的监控,提升物流效率,降低物流成本、提升物流企业的自动化、网络化和信息化。
其次,物联网能够简化物流的管理环节。物联网能够对物流进行精确的定位,从而简化物流的工作环节。
第三,物联网能够降低物流仓储成本。物联网可以借助网络将全国的大部分企业整合成为一个虚拟的仓库,对仓库内的货物进行统一的调配和管理,在需求货物和原材料之时可以临时从附近的仓库调取。这就有效解决了单一仓库所面临的库存量过大、灵活性不足等问题,从而节省了仓储的成本,实现了企业资源的合理配置。
第四,物联网能够对物流进行实时有效的监管。物联网取代了许多人力难以精确完成的环节,使用网络平台对物流的各个环节进行监控,提高了数据的准确性和实时性。第五,物联网可以显着提升物流的效率,降低成本。通过对物流系统的整合,物联网技术大大优化了物流的渠道。起到了提升效率降低成本的作用。
要想令物流逐步向着网络化、智能化、信息化发展,必须依赖于物联网的支持。两者相互依存、密不可分。而大多数农产品因为其保质期短、对储存环境要求高、运输困难等特点,对物流往往有着更髙的要求。举例来说,蔬菜必须在釆摘后尽快地送至市场出售,拖延时间往往会造成商品的腐坏;而肉质产品在宰杀出厂后必须及时冷冻,温度过高则会造成商品的变质。如果农产品储运不当,很容易带来经济和安全健康方面的损失。
5.2物联网在农产品物流中的应用研究——以基于物联网技术的无人值守仓库系统为例
5.2.1系统概述
物联网技术在农业品的物流仓储领域具有很好的应用前景。本系统以物联网技术为核心,利用计算机网络、RFID、红外视频监控、GPS跟踪定位等技术对货物的入库、储存、盘点、出库、配送等一系列的环节进行控制,并且对各级仓库之间的货物储备、物资需求、积压货物、人员权限等进行统一的管理和监控。建立起集无人值守仓库、配送统一管理为一体的智能仓库模式,降低了成本和人力资源,提升了服务质量和管理水平。
传统仓库因为货架规格不统一、货物堆放混乱、管理标准差异、区域结构混乱等原因难以进行集中有效的管理。个别负责日常管理的仓库保管员缺乏责任心,使得仓库货物进出检查松散、流程混乱。在手工记账时也难免会有所错漏,帐货不统一现象时有发生。在传统仓库管理流程中,物资安全无法保证,货品进出随意性大。难以实现现代物资管理信息化、集约化、统一化、扁平化的要求。
随着物联网的引入,由配送中心统一管理的无人值守仓库以其准确、高效、低价的优点逐渐在物流中广泛使用。无人值守仓库能够显着地加快库存周转、降低管理成本、提高物资利用率、完善仓储体系、创新业务流程。由配送中心对仓库物资从入库到出库的一系列环节进行控制和监督。其主要通过电子标签实现系统数据的实时釆集,继而利用GSM、GPRS等无线模块将釆集到的数据发送至监控中心,监控中心负责对数据的接收和处理,最后发出命令并将结果展示给用户。系统除物联网技术之外还涉及到ERP (企业资源计划)、GPS (全球定位系统)等应用,最终的目标是实现物流储运从粗放型到集约型的变革。
5.2.2系统设计
基于物联网技术的无人值守仓库系统以射频识别技术为基础,结合了互联网技术、图像监控技术、GPS定位技术、红外视频监控技术等对仓库进行管理,主要具备以下功能:产品的自动入库和出库,自动仓库盘点、自动库存信息查询、自动分配货物摆放位置、自动倒库、自动信息管理等。
无人值守仓库系统釆用三层结构:第一层是设备层,以射频识别技术作为主要媒介,负责系统的运行以及数据的采集,并且将所得到的信息传输至计算机和服务器;第二层是近程管理层,负责监控仓库车间运行情况以及控制设备层,主要采取人力管理与计算机管理相结合的方式;第三层是远程管理层,负责远程监控该系统的运行状况。该系统使用物联网技术行之有效地对仓库进行高效的管理,为农产品在网络信息时代的科学储藏、运输、流通奠定了基础。监控管理系统方案框图如图5.1所示。
5.2.3系统设施及功能模块
(1)无人值守仓库的基础硬件设施分析
无人值守仓库管理系统的硬件主要包括了 RFID系统、堆垛机控制系统、地面操作台控制系统系统,以及与系统管理相关的监控系统、门禁系统、警示系统、显示系统等。
堆垛机控制系统主要负责将货品运送到合适的仓位,并进行入库和出库的工作。一般而言,堆操机控制系统主要釆用可编程逻辑控制器(Programmable LogicController, PLC)作为控制核心,并根据输入输出(I/O)点数、存储器容量、控制功能等选择合理的机型。目前多釆取能够实现复杂功能控制、拥有GRPS无线数据通信模块从而方便进行数据无线传输的SIMATIC S7-200系列作为核心。与此同时为了保证入库/出库工作的顺利进行,还必须在堆垛机上安装用以测量货品体积、重量以及感知仓位的传感器。
地面操控台系统主要负责对堆垛机系统进行控制,该系统主要由包括触摸屏、输入键盘等在内的操控设施和PLC构成,该系统主要用于与堆操机控制系统互相传递信息,配合现场管理计算机将指令传递给堆垛机,同时将堆垛机系统所获取的信息传送回来,在实现信息双向传送的同时保证相关系统的正确运行。
RFID系统主要负责通过其自带的阅读器、电子标签等进行现场数据釆集,并且将所得到的数据通过GSM、GPRS等方式上传至现场管理计算机,并且访问其数据库实现信息的保存和获取。为了实现RFID在各系统之间的无障碍连接和使用,应该尽量保证RFID的抗干扰能力和数据传输速度,并采取相同的读写标准。
除此之外,为了保证无人值守仓库能够正常运行,增强其安全性和执行能力,监控、门禁、警示、显示等系统也同样不可或缺。值得提出的是,由于农产品的储存通常对仓库的温度、湿度等有着严格的要求,所以必须对仓库环境进行严格的监控,这一点也可通过分布在仓库中的传感器来实现。
举例来说,可以在每个储藏位粘贴对应的条形码,通过RFID终端对其的扫描确定农作物的进库时间、保质期等信息,从而对出库日期、保存方法等进行合理规划;可以在储藏位置设置警示灯和显示屏,在农作物即将过期或者腐坏时进行及时的提示。在对肉类、鱼类等畜类产品进行储藏时,更要用红外摄像头、感应器等对仓库环境进行24小时不间断的监控,避免因为保存不当而造成经济损失。
实践证明,在使用了无人值守仓库系统之后,货物的周转能力和系统信息处理速度有了显着的提升,处理业务的成本也有了相应的降低。电此可见,物联网技术的引入显着提升了农产品物流的效率。
(2)无人值守仓库的信息软件设施分析
无人值守仓库管理系统的软件包括了信息化物资配送、红外视频监控、RFID联网控制、车辆管理控制、物资变更反馈、管理人员身份信息识别等子系统在内的多项功能[48%。其最终目标是运用物联网技术实现对整个仓库的集中管理和合理控制,并使人力资源得到最大限度的解放。
物资配送系统将仓储管理、配送管理、运输管理、数据分析管理等多个模块整合在一起,其目标是打造信息化、一体化、网络化的物资调送管理平台。一般来说,该系统是以ERP软件作为核心、通过其数据接口实时接收凭证信息,从而生成物流订单,并在管理员的帮助下对订单进行分类和细化,最终对配送车辆、配送路线、运输人员等进行合理的配置。以联网的方式对各地区的需求进行监督控制,按照高中低三种需求量及时进行货物调整,避免货物浪费,并在货物短缺时自动报警,建立起科学的物资供应体系,最大限度地降低成本、缩短运输时间。
红外视频监控系统的作用是借助仓库内提前布置的多个红外高清摄像头对仓库进行检查,了解仓库的物资状态和系统的运行环境。与此同时,在仓库有入库和出库行为发生时对其涉及到的人员和物资进行核查,避免货品的误发和无关人员的进出。摄像头应该保持24小时持续工作,并将所得到的影像资料保存在系统服务器上,便于管理人员随时通过WEB等方式调用和参考。除此之外,上级部门也可以调取数据库资料,实现对仓库的远程监督和检查。
身份信息识别系统的作用是对仓库管理员、进出库人员等进行科学有效的监督和管理。在传统仓库中因为有些仓库管理员的责任心不强,无关人员进入仓库、货品进出混乱等现象时有发生。而又因为农作物的保存环境相对苛刻,容易腐坏,保质期短,类似的疏忽行为有可能造成更大程度的经济损失。为了降低物资管理的安全风险,无人值守仓库的身份识别系统要求管理人员佩戴专门的身份识别卡,用以区分其身份和权限。在进出库时必须进行感应识别,系统也会尽职地自动将人员的进出库时间、携带货品资料等信息记录下来,这就有效地避免了管理混乱的问题。
RFID联网系统的原理是釆取RFID和条形码技术相结合的方式,在储藏位和货物上分别粘贴实物条形码,并且在储藏时令两者的条形码相对应。管理人员可以通过手持的RFID射频器读取电子标签,随时随地地进行货物盘点和出入库管理。
车辆管理控制系统通常是借助GPS (全球定位系统),在确定了货品数量、保质期、需求者所在地等信息之后自动生成最佳的配送策略,最终确定运输路线、指派合适的司机,力求货品能够在最短时间、以最优策略送至需求者手中。
物资变更反馈系统釆取了重量传感设备、监控装置等多种方式对货物进行监控,在货物发生出/入库变化时自动将运输人员信息、货品对应信息等传送至数据库,从而实现对库存物资变化的实时掌控。
基于物联网的无人值守仓库管理系统将物联网的技术应用于物流管理当中,从而实现对农产品储存的科学控制。通过物联网技术,仓库管理人员可以及时对农产品的库存进行反应、对出入库进行监控、合理控制物资配送周期、优化运输路线、对仓库环境进行控制、实现农产品的合理保存,从而从根本上降低了储存和运输的成本,提高了库存周转率,提高了仓库空间利用率,为建立权责明确、流程清晰的仓库管理体制奠定了基础。由此看来,物联网在物流领域、尤其是农产品物流领域的应用前景十分广阔。
