物聯(lián)網(wǎng)技術研究與應用案例分析

1、概述

近幾年，物聯(lián)網(wǎng)技術作為新一代信息技術的重要組成部分，受到了相關領域專家學者的廣泛關注。我國政府也高度重視這項技術，并在2010年與新能源、新材料、節(jié)能環(huán)保、生物醫(yī)藥等一起被確認為國家大力發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產業(yè)，我國提出的基于物聯(lián)網(wǎng)技術的“感知中國”計劃也進入了戰(zhàn)略實施階段。目前，物聯(lián)網(wǎng)的研究與應用已經(jīng)覆蓋安全、環(huán)境、醫(yī)療、物流、能源、交通等多個領域。本文將結合石化行業(yè)產品特性，分析了物聯(lián)網(wǎng)技術在石化行業(yè)物流業(yè)務中的應用。

2、物聯(lián)網(wǎng)技術研究與分析

2.1感知技術

傳感器技術和信息處理技術是物聯(lián)網(wǎng)的基礎。通過傳感器、RFID、多媒體信息采集、二維碼等多種傳感和編碼技術，物聯(lián)網(wǎng)能夠實現(xiàn)對物理世界數(shù)據(jù)或事件的信息采集，實現(xiàn)對物理世界的認知。

其中傳感器技術涉及到數(shù)據(jù)信息的收集，利用傳感器和傳感器網(wǎng)絡，協(xié)作感知、采集網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中被感知對象的信息。信息處理技術是物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)實現(xiàn)物物互聯(lián)、物人互聯(lián)的關鍵技術之一?；诙鄠€物聯(lián)網(wǎng)感知互動層節(jié)點或設備所采集的傳感數(shù)據(jù)，信息處理技術能夠實現(xiàn)對物理變量、狀態(tài)、模板、事件及其變化的全面、透徹感知，以及智能反饋、決策的過程。信息處理技術涵蓋數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)整合等多個技術領域，實際運用中可以采用并行或串行的方式、基于集中或分散式的機制來實現(xiàn)。

2.2網(wǎng)絡技術

物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎上衍生的，主要解決物品信息的處理和傳送。它由通信技術、組網(wǎng)技術、中間件技術和網(wǎng)關技術等幾個方面組成。感知網(wǎng)絡的無線通信部分集成于傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡，會遇到無線通信信道所存在的多經(jīng)、無線通信的信道帶寬和發(fā)射功率限制等傳統(tǒng)問題，同時也會遇到傳感器傳輸能力與通信范圍有限、網(wǎng)絡的拓撲結構變化頻繁，功耗節(jié)能、無線干擾等多個問題。因此在通信技術選擇上，信息傳輸特性和實現(xiàn)的復雜度是要著重考慮的兩個因素。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡架構是由互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、多種網(wǎng)絡基礎設施形成的高度混雜的異構體系，組網(wǎng)技術需要運用拓撲控制、信道資源調度、多跳路由、可靠傳輸控制以及異構網(wǎng)絡融合等技術支撐，以在傳感器節(jié)點的能量和網(wǎng)絡帶寬等資源普遍受限的條件下保證通信信道的高可用性。中間件技術可以通過屏蔽硬件平臺、操作系統(tǒng)平臺和通信協(xié)議的異構性，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)感知互動層、網(wǎng)絡傳輸層和應用服務層等部分的連接。網(wǎng)關技術指實現(xiàn)異種異構網(wǎng)絡與網(wǎng)絡傳輸層的無縫連接，并實現(xiàn)多種設備異構網(wǎng)絡接入，它需要實現(xiàn)對感知設備移動性支持、服務發(fā)現(xiàn)、感知互動層與網(wǎng)絡傳輸層的報文轉換、IPSec與感知互動層安全協(xié)議轉換、遠程維護管理、IPv6/IPv4自適應封裝技術等功能。

2.3應用服務技術

應用服務技術是推動物聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展的驅動力，它強調如何更好加工、處理和利用信息，如何更高效的提供應用服務，需要海量信息多粒度分布式儲存、海量數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)、海量數(shù)據(jù)并行處理、云計算等多種技術的支撐。

海量信息多粒度分布式存儲是指通過傳統(tǒng)或新興信息存儲技術、分布式數(shù)據(jù)庫技術對物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)進行存儲，以便為以后的服務提供更好的原始數(shù)據(jù)。海量數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)是指在應用系統(tǒng)利用應用現(xiàn)場部署的各種終端傳感設備獲取的大量、不完全、有噪聲、模糊的、隨機的數(shù)據(jù)中提取潛在的而又有用的信息和知識，并通過數(shù)據(jù)處理引擎對這些數(shù)據(jù)進行挖掘、建模，從而得到物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)所需要的邏輯操作和知識。海量數(shù)據(jù)并行處理是指同時利用多種計算資源解決計算問題的過程，在目前云計算技術成熟的條件下，并行計算能夠給物聯(lián)網(wǎng)的海量信息提供更高效的數(shù)據(jù)處理能力。同時，云計算虛擬化技術的應用，能更加有效的利用各種計算能力，為各類物聯(lián)網(wǎng)應用提供支撐。

2.4安全管理技術

物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)應對的大多是應用場景的實時數(shù)據(jù)，包括生產、生活等多個領域，以及國家重要行業(yè)的敏感數(shù)據(jù)，因此安全管理是保證物聯(lián)網(wǎng)健康發(fā)展的重要前提。物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡匯聚及傳輸層和應用層等不同層面的不同信息處理過程所面臨的安全問題也有其各自特征。如何保證物聯(lián)網(wǎng)信息的機密性、完整性和可用性是物聯(lián)網(wǎng)應用的最大挑戰(zhàn)。在實際運用中，我們應做到物聯(lián)網(wǎng)的保密性、數(shù)據(jù)鑒別、設備鑒權、完整性、可用性和新鮮性等幾個方面。

3、物聯(lián)網(wǎng)在石化行業(yè)的應用案例分析

物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)，有著廣闊的市場前景和應用空間。通過更透徹的感知、更全面的互聯(lián)互通、更深入的智能化，物聯(lián)網(wǎng)技術有利于完善和提升企業(yè)自動化、集成化和智能化的水平。石化行業(yè)可以通過構建物流領域的物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)對油輪、車輛、管輸、裝置、產品等終端感知對象多維信息跨地域的全面感知、高度共享。基于物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)有應用系統(tǒng)的集成，利用數(shù)據(jù)挖掘和深度分析，逐步實現(xiàn)智能能源生產管理。目前在石化行業(yè)，已經(jīng)實現(xiàn)部分物聯(lián)網(wǎng)技術的應用。

3.1利用RFID技術實現(xiàn)電子提單管理

在傳統(tǒng)成品油提貨管理中，自有配送業(yè)務首先由物流中心在ERP系統(tǒng)中生成預留單，打印提油單后由司機前往油庫提油。如果發(fā)生調整或者增加配送任務，則司機必須先到配送中心去領取任務單，之后到油庫提油配送；直銷批發(fā)客戶則需要先在系統(tǒng)中開訂單，打印提油單后交給客戶到油庫提油。原有管理模式下，成品油提貨手續(xù)繁瑣，效率較低。

為了提高效率，企業(yè)借助先進的物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)了電子提單管理功能。通過RFID自動感知、傳輸、處理，提高了提貨業(yè)務的便捷性及操作效率。該系統(tǒng)采用RFID無線射頻識別技術，由感知設備、應用系統(tǒng)及組網(wǎng)等技術實現(xiàn)。其中感知設備包括射頻卡、讀卡器和密碼鍵盤三部分組成，當卡進入磁場后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產品信息；或者主動發(fā)送某一頻率的信號，閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關數(shù)據(jù)處理。系統(tǒng)通過感知模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集；通過.net技術的開發(fā)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理；集成ERP系統(tǒng)后，實現(xiàn)了業(yè)務處理和安全管理兩方面功能。業(yè)務處理功能是通過底層集成二次物流優(yōu)化系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)，結合相應的業(yè)務操作來實現(xiàn)。通過綜合利用身份認證、網(wǎng)絡及服務器加固等多種方式，系統(tǒng)還實現(xiàn)了安全管理，保證使用過程中的安全。

使用電子提單管理系統(tǒng)后，提貨業(yè)務省略了移庫單打印及派送工作，配送人員將工作重心轉移到配送環(huán)節(jié)管理，也減少了傳遞單據(jù)的車輛空駛成本。電子提單的應用替代了傳統(tǒng)紙質單據(jù)，簡化了司機在新增、調整、刪除配送單據(jù)時往返開票點的業(yè)務流程；減少了銷售企業(yè)單據(jù)傳遞的環(huán)節(jié)，節(jié)省了配送成本，提高了工作效率。系統(tǒng)采用成熟的軟硬件加密技術，在企業(yè)內部封閉運行，增強了業(yè)務交易的安全性，杜絕了偽造提單帶來的經(jīng)濟損失。以江蘇省為例，使用電子提單后，由于RFID卡可重復使用，不需要再打印紙質單據(jù)，有效避免紙張浪費。據(jù)測算，在未上電子提單系統(tǒng)時，全省每月預留單和客戶提貨單約需10.5萬套，每套（3聯(lián)）成本平均0.1元，每年可減少使用120.5萬張?zhí)状騿螕?jù)，至少節(jié)省費用12.6萬元成本。中石化銷售企業(yè)目前19家省市使用電子提單，一年節(jié)省的打印紙張費用將近200萬。

采用電子提單后，客戶購油、提貨操作更加方便快捷；企業(yè)能夠收集到客戶準確信息，建立完善的客戶檔案，營銷策略更具有針對性；細化了營銷工作管理，提高了客戶滿意度，增加了客戶對公司的忠誠度，體現(xiàn)了以客戶為導向的服務理念。采用電子提單管理系統(tǒng)后，油庫驗單、發(fā)貨操作更加連貫，并和自動付油系統(tǒng)進行了緊密集成，實現(xiàn)了射頻卡在油庫驗票、發(fā)油、出庫等環(huán)節(jié)的使用，大大簡化了操作，提高了工作效率。接入互聯(lián)網(wǎng)后，客戶可以網(wǎng)上查詢購油、提油、對帳信息，客戶還可以在營業(yè)網(wǎng)點通過觸摸式顯示屏查詢，極大的提高了用戶體驗水平，提高了用戶滿意度，樹立了負責任，重效率的企業(yè)形象。

3.2通過GPS技術實現(xiàn)在途化工產品動態(tài)信息實時監(jiān)控

化工銷售行業(yè)中，部分銷售產品屬于危險化學品與易制毒化學品，極少有物流商能夠提供足夠車輛編組成列運輸。若自行組建配送車隊，則自備車多需在國鐵編組站重新編組發(fā)運，運輸效率低，物流成本高。為了保證化工產品的安全運行，降低物流成本，提高鐵路配送量，公司通過加強化工自備車在路信息采集，實現(xiàn)車輛專用線、國鐵、卸車點之間往返的全程可控。經(jīng)與鐵道部協(xié)作，公司下屬化工銷售部門利用鐵路運輸管理信息系統(tǒng)提供的相關信息資源，建設化工自備車調度管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛運行情況和行駛軌跡的實時查詢和動態(tài)追蹤，為提高配送車輛利用率提供了信息技術手段。

系統(tǒng)在感知層，利用GPS定位系統(tǒng)（針對公路運輸和內河航運）與鐵道部車號自動識別技術（針對鐵路運輸），實現(xiàn)對配送車輛的定位與跟蹤。在傳輸層，借助通信技術、組網(wǎng)技術、中間件技術及網(wǎng)關技術，傳輸物聯(lián)網(wǎng)中各類信息。在應用層，建立了涵蓋物流作業(yè)、物流監(jiān)管與物流決策三個層面的物流信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了物流管理初步智能化。

在實際運行中，鐵路車號自動識別系統(tǒng)（ATIS）能夠自動掃描車輛車號，并通過電子、射頻、信號處理、軟件等技術手段，傳輸和處理信號，自動識別列車輛序、車種、車型、車號等信息，為鐵路運輸管理信息系統(tǒng)（TMIS）和鐵路車輛管理等信息系統(tǒng)提供檢測數(shù)據(jù)。定位模塊依托移動互聯(lián)技術、3G網(wǎng)絡、移動代理服務技術以及北斗衛(wèi)星導航技術，實現(xiàn)實時監(jiān)控及數(shù)據(jù)傳輸，并采用優(yōu)化技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析及處理。為了保證安全性，系統(tǒng)采用網(wǎng)絡邊界防護、網(wǎng)絡內主機防護、存儲傳輸數(shù)據(jù)加密和保護、網(wǎng)絡訪問行為管理、整體網(wǎng)絡服務質量提升以及安全審計等方式，實現(xiàn)了系統(tǒng)多層網(wǎng)絡及數(shù)據(jù)的安全。

通過應用以上技術，系統(tǒng)能夠測算發(fā)到時間之間的車輛行駛公里數(shù)，統(tǒng)計車輛執(zhí)行運輸任務過程中的行駛、停車記錄，分析停車地點、停車時長、行駛時長、行駛里程、行駛速度等信息，并可根據(jù)GPS運行狀態(tài)向客戶與客戶經(jīng)理發(fā)送到達預告短信，實現(xiàn)GPS完好率與應用率統(tǒng)計報表。通過及時掌握自備車資源的可用和分布情況，最大限度地利用自備車資源，提高周轉率和負荷率，減少列車租用量，進而減少車輛運輸成本及新購車成本。系統(tǒng)對產品運輸、倉儲的管理可具體到物流服務商、運輸工具甚至單品貨物，密切跟蹤在途產品的實際流向，能夠有效防范經(jīng)營風險。

4、總結

物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為國家戰(zhàn)略性發(fā)展新興產業(yè)，得到了國家大力扶持和政策支持，具有廣闊的市場前景和發(fā)展空間。通過更透徹的感知、更全面的互聯(lián)互通、更深入的智能化，物聯(lián)網(wǎng)技術可以完善和提升企業(yè)自動化、集成化和智能化的水平。通過構建物流領域的物聯(lián)網(wǎng)，有助于實現(xiàn)石化行業(yè)的高水平物流管理，為企業(yè)智能化生產創(chuàng)造條件，提升企業(yè)競爭力。