物聯(lián)網(wǎng)情景感知技術(shù)在智能倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域的應(yīng)用展望

引言

物流是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)，是商品流通供應(yīng)鏈中非常 重要的環(huán)節(jié)而倉(cāng)儲(chǔ)是現(xiàn)代物流的核心之一。倉(cāng)儲(chǔ)管理活動(dòng)(如 訂貨、入庫(kù)、盤點(diǎn)、出庫(kù)等)會(huì)產(chǎn)生大量的倉(cāng)儲(chǔ)信息，而且一 般具有數(shù)據(jù)內(nèi)容復(fù)雜、操作頻繁、數(shù)據(jù)量大等特點(diǎn)。如何加 強(qiáng)存貨控制與監(jiān)管，提高空間、人員和設(shè)備的使用率以及縮短 入庫(kù)、出庫(kù)流程和查貨時(shí)間等，以便對(duì)貨物和人員進(jìn)行有效 控制和管理，是企業(yè)降低成本和提高自身競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。

自從2009年3月國(guó)務(wù)院印發(fā)《物流業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》 以來，物流業(yè)快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平不斷提升。該規(guī)劃強(qiáng)調(diào), 要推進(jìn)物流技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用，加強(qiáng)物流新技術(shù)的自主研發(fā)，加 快先進(jìn)物流設(shè)備的研制，并要加快制定和推廣物流標(biāo)準(zhǔn)，適 時(shí)啟動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用示范。

物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)在全世界范圍內(nèi)的技術(shù)研究熱點(diǎn)。業(yè)內(nèi)專家 認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)將成為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的 第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，也為物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的發(fā) 展提出了“智能化”的發(fā)展方向?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng) 能根據(jù)叉車的狀態(tài)、貨物的內(nèi)容、貨物托盤的狀態(tài)等情景信 息來為管理員提供行為決策建議，從而提高了管理效率，降 低了企業(yè)成本。而其中對(duì)于情景信息的相關(guān)應(yīng)用是整個(gè)智能 倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)成功與否的關(guān)鍵。

1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things，IoT)是一種通過各種接入 技術(shù)將海量電子設(shè)備(如RFID、傳感器以及其他執(zhí)行器)與 互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)的大規(guī)模虛擬網(wǎng)絡(luò)?！拔锫?lián)網(wǎng)”概念的正式 提出是在2005年突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)上，國(guó)際 電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005 :物聯(lián)網(wǎng)》，此 后，歐盟智能系統(tǒng)集成技術(shù)平臺(tái)作了 “Internet of Things in 2020”的報(bào)告，并在報(bào)告中預(yù)測(cè)未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將經(jīng)歷4個(gè) 階段：010年之前,RFID被廣泛應(yīng)用于物流、零售和制藥領(lǐng) 域；2010~2015年為物體互聯(lián)期；2015~2020年為半智能化節(jié)點(diǎn)； 2020年之后進(jìn)入全智能化階段。從那時(shí)開始，各個(gè)國(guó)家都 開展了自己的物聯(lián)網(wǎng)研究與應(yīng)用，并取得了一定的成果，日本、 韓國(guó)相繼提出了 “U-Japan”和“U-Korea”項(xiàng)目,IBM提出“智 慧地球”的概念。在中國(guó)，2009年，溫家寶總理在無錫調(diào)研 時(shí)，提出了建立“感知中國(guó)”的要求，與此同時(shí)，在《國(guó)家中長(zhǎng) 期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃(2006—2020年)》和“新一代寬帶移動(dòng) 無線通信網(wǎng)”重大專項(xiàng)中，均將物聯(lián)網(wǎng)列入重點(diǎn)研究領(lǐng)域咒

 2情景感知

情景(context)的概念最早是由Schilit和Theimer提出的， 他們把情景定義為：位置、附近的人和對(duì)象標(biāo)識(shí)以及這些對(duì) 象的變化。Dey在其博士論文中提出的情景概念是現(xiàn)在業(yè)界 普遍認(rèn)可和接受的。他認(rèn)為：情景可以是描述實(shí)體狀態(tài)的任 何信息:這個(gè)實(shí)體可以是用戶和應(yīng)用程序交互時(shí)相關(guān)的一個(gè)人、 位置和對(duì)象，當(dāng)然也包括用戶和應(yīng)用程序本身。同時(shí)還指出了 4類主要的情景：位置、標(biāo)識(shí)、活動(dòng)和時(shí)間，這些情景可以作 為進(jìn)入其它情景信息資源的索引。

所以，情景可歸納成用戶和相關(guān)應(yīng)用程序交互時(shí)產(chǎn)生的 所有信息，包括用戶的環(huán)境、狀態(tài)、活動(dòng)等，甚至環(huán)境中相關(guān) 的人或物的信息都可以是情景。

情景感知的過程就是把在人機(jī)交互環(huán)境中產(chǎn)生的情景信 息獲取、采集后進(jìn)行信息處理的過程。而相應(yīng)的情景信息可以 通過人機(jī)交互或傳感器采集的方式來獲得，再采用相關(guān)技術(shù) 讓計(jì)算設(shè)備對(duì)這些情景信息做出相應(yīng)的反應(yīng)。其最終目的是讓 計(jì)算機(jī)能夠主動(dòng)獲取情景，并進(jìn)一步感知情景，根據(jù)用戶的 顯性和隱性需求來提供更為合理的“智能”服務(wù)。

物聯(lián)網(wǎng)是個(gè)涵蓋種類繁多的物品和設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)體系，其 具有海量信息的突出特點(diǎn)。由于傳統(tǒng)的信息處理方式已經(jīng)不能 適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的信息“膨脹”，所以，要在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ) 上進(jìn)行提升和革新，從各個(gè)角度致力解決物聯(lián)網(wǎng)中的信息情景 感知問題。情景感知信息的采集層次有GPS、紅外、射頻技 術(shù)、基于信號(hào)傳輸時(shí)間差的CRICKET系統(tǒng)、基于視覺技術(shù) 的定位系統(tǒng)等;在信息建模層次有模式標(biāo)識(shí)模型、本體模型等; 在信息處理層次則有貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。種種技術(shù)的聯(lián) 合使用，都是為了能在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代實(shí)現(xiàn)各個(gè)行業(yè)的“智能化”。

3情景感知在智能倉(cāng)儲(chǔ)的應(yīng)用現(xiàn)狀

通過華夏物聯(lián)網(wǎng)研究中心的調(diào)查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，目前，在 我國(guó)倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)應(yīng)用最多的物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)是RFID(Radio Frequency Identification, RFID)技術(shù)，即射頻識(shí)別技術(shù)，這是 目前最具發(fā)展前景的一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，可通過射頻 信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID技術(shù)能脫離人 工干預(yù)，自動(dòng)完成目標(biāo)對(duì)象信息的輸入和處理，同時(shí)具有操作 便捷、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、安全性好、讀取速度快、對(duì)環(huán)境有很 強(qiáng)的適應(yīng)能力等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、物流和交通運(yùn)輸 等領(lǐng)域，也成為當(dāng)今科學(xué)界研究的熱點(diǎn)技術(shù)之一。

由于RFID標(biāo)簽的唯一性、便攜性和對(duì)用戶的透明性, 所以，RFID技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)情景感知體系的基礎(chǔ)技術(shù)之一。 相關(guān)管理系統(tǒng)能通過RFID來感知計(jì)算場(chǎng)景中與交互任務(wù)相 關(guān)的情景，并能實(shí)現(xiàn)交互的隱式化，從而讓計(jì)算終端和日常物 體具有與人自然和諧交互的能力。

在一些先進(jìn)的倉(cāng)儲(chǔ)物流配送中心，RFID標(biāo)簽及智能無線 射頻(RF)手持終端已經(jīng)得到較廣泛的應(yīng)用。在倉(cāng)儲(chǔ)配送過程 中，可以閉環(huán)使用RFID和托盤系統(tǒng)，以有效降低成本。此外, 基于RFID技術(shù)的智能手持揀選終端的出現(xiàn)，可以提升揀選 效率和速度。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)道，在2010 年, RFID技術(shù)隨 著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，在倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)獲得了普遍應(yīng)用，增長(zhǎng)速度 達(dá)到18%以上［5］。

基于條碼的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)在倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域已經(jīng)具有廣泛的應(yīng) 用，而電子標(biāo)簽輔助揀選系統(tǒng)也達(dá)到了一定的應(yīng)用范圍。在應(yīng) 用中，可以利用電子指示標(biāo)簽通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的讀取和識(shí)別， 輔助和引導(dǎo)揀貨人員進(jìn)行揀選作業(yè)。這一系統(tǒng)簡(jiǎn)潔實(shí)用，能降 低人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。

近兩年，在倉(cāng)儲(chǔ)配送過程中還出現(xiàn)了使用無線網(wǎng)絡(luò)來傳 輸揀選數(shù)據(jù)的通信技術(shù)，采用激光、紅外等無線技術(shù)來完成 對(duì)物品的感知、定位與計(jì)數(shù)，進(jìn)行全自動(dòng)快速分揀，最大程度 提高揀選速度，降低人工成本。此外，為了使倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)達(dá)到 圖象實(shí)時(shí)監(jiān)控的效果，倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)還對(duì)倉(cāng)庫(kù)搭建了視頻監(jiān)控網(wǎng) 絡(luò)，一些倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)甚至采用了基于視頻感知的監(jiān)控系統(tǒng)，收 到了很好的效果［6］。

2010年，國(guó)內(nèi)還出現(xiàn)了一種基于輔助語音的揀選系統(tǒng)。 這一系統(tǒng)將貨物訂單通過計(jì)算機(jī)處理后形成語音提示信息, 通過無線網(wǎng)絡(luò)和相應(yīng)的語音通信設(shè)備，向揀貨員發(fā)出語音揀貨 指令，幫助揀貨員快速完成揀選作業(yè)。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā) 展的環(huán)境下，我國(guó)已經(jīng)實(shí)驗(yàn)成功了一批物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)應(yīng)用項(xiàng) 目，如2010年在無錫的糧食物流中心和濟(jì)寧的物聯(lián)網(wǎng)大蒜冷 庫(kù)基地，通過利用溫度傳感器、濕度傳感器等感知技術(shù)，并 將感知技術(shù)與其他技術(shù)集成，實(shí)時(shí)感知物品在倉(cāng)儲(chǔ)過程中的 溫度、濕度等物理信息，使感知技術(shù)得到了更為深入的應(yīng)用。

4情景感知技術(shù)在智能倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)的應(yīng)用發(fā)展

4.1用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)物流倉(cāng)儲(chǔ)的全覆蓋

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展給RFID技術(shù)的應(yīng)用在倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)打開了廣闊 的市場(chǎng)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，RFID的應(yīng)用將會(huì)由點(diǎn)到面, 逐步拓展到更廣的領(lǐng)域，RFID技術(shù)將向多功能、多接口、小 型化、便攜式、嵌入式、模塊化、多讀寫器協(xié)調(diào)與組網(wǎng)技術(shù) 等方向發(fā)展，這使得倉(cāng)儲(chǔ)管理將被現(xiàn)代技術(shù)覆蓋得更加全面。 在貨物的生產(chǎn)、入庫(kù)、盤點(diǎn)、出庫(kù)、配送等環(huán)節(jié)，通過發(fā)揮 RFID技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，可使貨物成為可跟蹤、定位并封裝有自己 獨(dú)特情景信息的“物品”，讓物流的各個(gè)環(huán)節(jié)的銜接更為靈活 和緊密，為物流產(chǎn)業(yè)鏈的整體化提供良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

4.2感知技術(shù)集成化讓倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)更“智能"

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)各類感知技術(shù)的發(fā)展和 使用也更讓人關(guān)注，其中集成應(yīng)用已經(jīng)成為一個(gè)重要趨勢(shì)。如 RFID技術(shù)與傳感器技術(shù)的集成，能對(duì)具有特殊要求的倉(cāng)儲(chǔ) 物品(如糧食、水果、蔬菜、藥品等)進(jìn)行深度感知，從而為 人們提供更加便利的服務(wù)。在感知技術(shù)集成應(yīng)用環(huán)境下，可 以對(duì)特殊品倉(cāng)儲(chǔ)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。比如可以通過對(duì)倉(cāng)庫(kù)環(huán)境的監(jiān)測(cè), 來滿足物品對(duì)于空氣溫度、濕度和氣體成分等環(huán)境參數(shù)的需 求，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境智能化；在危險(xiǎn)品的物流管理中，可以采 用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)品和盛裝容器的狀態(tài)，一 旦超過警戒值，即及時(shí)報(bào)警，這樣就能在危險(xiǎn)品物流過程中 提供安全有效的跟蹤、監(jiān)控和管理；在冷藏物流系統(tǒng)中，可 以全程監(jiān)控冷凍環(huán)境中的產(chǎn)品溫度及濕度，及時(shí)調(diào)控溫濕度, 保證產(chǎn)品的質(zhì)量。事實(shí)上，在2010年，集成化的趨勢(shì)已經(jīng)開 始出現(xiàn)，如無錫糧食物流中心、濟(jì)寧的物聯(lián)網(wǎng)冷庫(kù)系統(tǒng)、漢口 中儲(chǔ)公司倉(cāng)儲(chǔ)優(yōu)化項(xiàng)目、嘉興電力局物質(zhì)儲(chǔ)備倉(cāng)庫(kù)等成功案例 都已經(jīng)說明，感知技術(shù)的集成應(yīng)用已經(jīng)成為一個(gè)發(fā)展潮流E 4.3基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的倉(cāng)儲(chǔ)管理擴(kuò)展

物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域有6大關(guān)鍵技術(shù)：RFID技術(shù)、無線傳感網(wǎng)技 術(shù)、中間件技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、信息安全技術(shù)、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)與 通信技術(shù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)在世界范圍內(nèi)的持續(xù)升溫，除了前面提 到的RFID技術(shù)外，中間件、云計(jì)算、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)等也成了科技 界的研究熱點(diǎn)。而隨著時(shí)間的推進(jìn)和技術(shù)難關(guān)的攻克，這些 關(guān)鍵技術(shù)勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)交叉和融合，對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)管理的幫助會(huì)更大。 在全新技術(shù)環(huán)境下，倉(cāng)儲(chǔ)管理的外延將擴(kuò)展到物流的整個(gè)鏈 條、甚至延伸到商品的最初生產(chǎn)環(huán)節(jié)。由RFID技術(shù)和中間件 技術(shù)對(duì)商品的生產(chǎn)和制造進(jìn)行全面監(jiān)管，在投入物流環(huán)節(jié)前 就形成商品自身的“身份檔案”同時(shí)，隨著物流環(huán)節(jié)的推進(jìn), 傳感網(wǎng)、云計(jì)算、通信和信息安全保障技術(shù)的使用將使商品 在其跟蹤、定位和有效管理方面的各種信息，都成為用戶可以 隨時(shí)掌握的數(shù)據(jù)；甚至商品到達(dá)最終用戶時(shí)，用戶也可對(duì)商品 進(jìn)行“溯源”，了解商品的全方位信息，對(duì)商品的各種品質(zhì)進(jìn) 行分析。相信物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，將使得傳統(tǒng)物流中的倉(cāng)儲(chǔ)管 理出現(xiàn)理念和技術(shù)上的全新改變，并將創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

5結(jié)語

實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)可以使倉(cāng)儲(chǔ)物流網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中的 “物”聯(lián)網(wǎng)與智能化，使“物”在倉(cāng)儲(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)大系統(tǒng)中具有一 定的智能，讓物流中的“物”能根據(jù)相關(guān)的情景知道自己“什 么時(shí)間去哪兒，怎么去，去到后怎么做”等。這樣將大大改變 傳統(tǒng)物流信息的系統(tǒng)架構(gòu)，甚至?xí)?duì)物流運(yùn)作過程中的現(xiàn)代物 流技術(shù)裝備革新帶來巨大影響，從而使現(xiàn)代倉(cāng)儲(chǔ)、物流中心的 結(jié)構(gòu)發(fā)生革命性的變化，這也將是我們共同期待的“智慧物流”

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