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第六章 物联网应用

作者:张铎 当前章节:15474 字 更新时间:2026-6-23 07:11

在中国,物联网技术已从实验室阶段走向实际应用,国家电网、机场保安等领域已出现物联网身影,海尔集团目前也将其所有生产的家电产品安装传感器,位于无锡新区的无锡传感网工程中心近期与上海世博会和浦东机场签下3 000万“防入侵微纳传感网”订单,物联网在中国已开始走入生活,从战略高度走向产业层面。

一、 智能家居

许多年前,比尔·盖茨花费巨资在华盛顿湖畔建造的智能化豪宅,曾一度吸引了众多目光的聚焦。

他的宅第用了7年的时间才建成,由几个大的阁楼组成。

每个门都装有气象情况感知器,可以根据各项气象指标,控制室内的温度和通风情况。电脑住宅门口,安装了微型摄像机,除主人外,其他人欲进入门内,必须由摄像机通知主人。每一位客人在跨进盖茨家时,都会得到一个别针,并要将它别在衣服上。这个别针将告诉房屋的计算机控制中心,你对于房间的温度、电视节目和电影的爱好。所以,一旦房间内的电视和音乐被选定后,它们会随着人们从一个房间走到另一个房间,就算是在水池中,也会从池底冒出如影随形的音乐来。

主人在回家途中,浴缸已经自动防水调温,做好一切准备迎候。地板能在6英尺的范围内跟踪到人的足迹,在有人时自动打开照明,离去的同时自动关闭。

房屋的安全系数也能得到足够保证。当主人需要时,只要按下休息开关,防盗报警系统便开始工作。当发生火灾等意外时,消防系统可自动报警,显示最佳营救方案,关闭有危险的电力系统,并根据火势分配供水。比尔·盖茨智能化豪宅示意图见图6-1。

图6-1 比尔·盖茨智能化豪宅

以上场景对当时的人来说,只能感叹比尔·盖茨的富有不是单单有钱而已。然而对大部分老百姓来说,智能家居还是陌生和神秘的,即使知道了比尔·盖茨的智能家有多么了不起,但对于一般老百姓来说,想要有那样的家还是有点天方夜谭,不切实际。

现如今,随着人们生活水平的提高,新需求的增长以及信息化对人们传统生活的改变,智能化家电、智能化照明、智能化保安系统等也已经开始慢慢进入老百姓的生活,逐步带领我们走近数字化生活,感受扑面而来的智能化家居气息。

2010年1月份,海尔集团推出世界首个“物联网冰箱”。作为海尔U-home平台的终端应用,“物联网冰箱”令海尔U-home在物联网领域实际应用中再次抢占先机,标志着中国智能家居的发展正在进入迅速发展的阶段。见图6-2。

图6-2 海尔物联网冰箱

海尔“物联网冰箱”作为世界冰箱史上一款里程碑式的革命性产品,可以通过与网络连接,实现了冰箱与冰箱里的食品进行对话的功能,不再受到时间和地域的限制,只要能够连接互联网,就可以保证冰箱内有足够的食物。譬如,它知晓储存其中的食物的保质期、食物特征、产地等信息,并会及时将信息反馈给消费者;同时,“物联网冰箱”还能与超市相连,让消费者足不出户就知道超市货架上的商品信息,其次还能够根据主人放入及取出冰箱内食物的习惯,制订合理的膳食方案。

由此可见,物联网已经离我们不遥远了,北京网路畅想公司已经将盖茨豪宅的部分功能实现,并可以做到不受地域的限制,只要可以连接互联网,就可以实现智能照明、家电控制、窗帘控制、可视对讲、安防报警、远程控制、网络可视监控等子系统在内的全系列智能家居系统。

那么现在就让我们畅想一下我们的物联网家居生活吧。

早上7点钟

除了节假日,每天早上7点钟,“畅想物联网家居系统”会准时放出悠扬的音乐唤醒主人,窗帘自动打开,将清晨柔和的阳光引进房间。饮水机10分钟前已开始工作。喝完热腾腾的茶,主人出门了,按下大门旁的一个按钮,全屋的灯光和电器全关上。防盗器在主人的指令下也布好了防。智能系统把煤气,门窗等不安全的因素管个严严实实。一旦有意外发生,“畅想物联网家居系统”会自动抢线拨打主人设好的电话号码并用语音通知是盗警,火警或是其他紧急情况。主人便精神饱满,十分安心地工作去了。见图6-3。

图6-3 畅想物联网家居示意图,拉开窗帘,打开台灯

【物联网:我们只需将家中墙壁上面的开关面板卸下,用畅想物联网终端产品替代,即可十分方便快捷地实现智能家居无线远程控制。图6-4物联网终端装置包括:无线物联网多路开关/智能插座控制装置、无线物联网机电转换控制装置,分别见图6-4中的(a)和(b)。当我们把窗帘控制盒接在一个机电转换控制部件上时,通过网络远程控制这个部件来打开或关闭窗帘。也可以通过温度传感器或光线传感器控制窗帘的关与开。】

(a)物联网开关(型号CX-IOT-KG-002)  (b)物联网机电控制器(型号CX-IOT-JK-001)

图6-4 物联网终端装置

下午5点半

下午5点半,主人通过无线方式利用“红外转发器”遥控家中的热水器,热水器开始为主人准备淋浴的热水。提前开启家中的空调,将屋内温度调节成人体舒适的温度。接着约了一个好朋友到主人家做客。

图6-5 红外转发器(型号:CX-IOT-HW-001)

【物联网:我们只需在家中墙壁上安装一个无线物联网多协议红外控制装置,即可实现无线远程控制并可发出系列指令。我们把空调遥控器、或者是电视机遥控器上的指令,提前存储在红外转发器中芯片里面,通过网络远程控制这个红外转发器,即可实现对空调机的操作,也可以结合温度传感器来控制空调。】

下午6点钟

6点钟,主人回到家,马上就洗个舒服的热水澡,朋友来了,主人用遥控按了 “会客模式”键,全厅的灯光自动打开,空调自设为25摄氏度。聊了一会儿就准备吃饭了,主人把模式换为“就餐模式” 所有灯光变得非常悦目,主人和客人吃得十分开心。见图6-6。

图6-6 物联网家居(下午6点餐厅)

晚上8点钟

晚饭后,主人和客人看DVD消遣。主人坐在沙发,用遥控按“影院模式”,只见电视自动开启,并调到看影碟的频道,窗帘关上,灯光慢慢暗下来直到关上,墙壁的一个小灯自己打开,提供一点微弱的光线。音响缓缓地放出动人心弦的电影前奏。本来要跑来跑去,经过很多手续才能完成的事情,现在一个按钮就做好。见图6-7。

图6-7 物联网家居(晚上8点客厅)

10点钟

10点多,主人送走朋友准备休息,躺在房间,按着遥控,就把全屋各个地方的灯都关上,因为自己在家,主人选择的时是“在家模式”。这个模式非常人性化,晚上要是有人上洗手间的话,屋内的报警器不会乱响。只有先触动了屋外,再触动室内,防盗器才会报警。反过来先动里面,再动外面,防盗器是不会报警的,智能系统能判断出是自己人要外出。

即使主人出远门出差,也能通过手机、互联网遥控网络云台摄像机,探测家中的情况,可时时刻刻保护着心爱的家。主人回到家就舒心享受“畅想物联网家居系统”为他带来的服务,主人的生活越过越美好。

【物联网:“畅想物联网家居系统” 还包括:无线物联网遥感可视控制装置、无线物联网传感装置、无线物联网多协议处理系统以及物联网远程控制管理平台。当网络摄像机(见图6-8)与无线物联网多协议处理系统并行工作的时候,我们可以通过任何上网设备(手机、PC机、PDA等)在任何地方看到家中的情形,可以操作云台调整摄像机的方位角度,还可以实时拍照录音。当与无线物联网传感装置结合使用时,可以通过传感器来控制家中的开关、插座以及各种电器。】

图6-8 网络云台摄像机(型号:CX-IOT-YT-001)

相信在不久的将来,北京网路畅想公司将会把物联网家居系统做得更好、更完善。使我们能够享受到更完美的精致生活与更安全的智能防护。

下面是“畅想物联网家居系统”为一套三室两厅提供的基本配置方案。其配置方案见图6-9,房间布局图见图6-10,配置参数见表6-1。

表6-1 智能家居配置参数样例

图6-9 智能家居配置方案系统原理图

说明:本应用仅供参考,具体实施请与企业联系,以企业自己发布的信息为准。

图6-10 智能家居配置方案布局图

二、 交通管理

1.智慧交通与智慧客车

2009年年初,IBM启动“智慧地球”战略,即以互联网为基础,将各种创新的感应科技嵌入各种物体和设施中,从而令物质世界极大程度的数据化;然后随着网络的高度发达,人、数据和各种事物都将以不同方式连入网络;最后利用先进的技术和超级计算机对这些堆积如山的数据进行整理、加工和分析,将生硬的数据转化成实实在在的洞察,使人类可以以更加精细和动态的管理方式管理生产和生活,从而达到“智慧状态”。

在IBM所提出的“智慧地球”思想中,“智慧的交通”作为其战略之一,即是通过上述构想,让交通“智慧化”,为社会带来更多的便利,缩短人们的空间距离(提高生产效率、降低旅程时间、加速突发事件交通工具的响应速度等),也可保护环境(如改善空气质量、延长资产生命周期等)。

“智慧的交通”如图6-11和图6-12所示。

图6-11 “智慧的交通”图示

图6-12 智能交通系统

未来城市中,城市交通如同一个有机体,汽车与交通设施之间、汽车与汽车之间都有无线信息连接;通过电力化、车联网和自动驾驶等未来交通技术的实现,能够整合城市交通设备、信息等各方面的资源,构建了城市智能交通系统。车不再像今天这样是独立的个体,随时可能因驾驶者身体或情绪变化而影响周边道路交通。构建了电动联网后,车是庞大智能交通系统中的一员,未来智能交通系统如同一个蝙蝠定位系统,在接收到局部信息后,更迅速地传递到范围更广的网络中,帮助交通系统更好地将车流分配到不同的区域内;加上高智能的车辆驾驶系统,车辆如深海中的鱼群,快速地游动于马路却又彼此永不相撞。未来车所具备的3D智能导航系统,将像一个智能机器人,能与交通设施、其他车进行信息交流,自动引导汽车行驶,不需人驾驶,建筑立面上的汽车升降系统可以令汽车直接停靠在建筑物的表面或自家阳台上,城市空间的利用率将大大提高。

我们来幻想一下,智慧客车将会给我们的驾驶旅程带来怎样不可思议的奇妙体验。

首先,该与一杯酒不当回事的侥幸心理挥手道别了,当你浑身隐隐散发着酒气,你会发现使多大劲也拉不开车门,我们的智慧客车,拒绝驾驶员的酒后驾驶。并且现场监控在瞬间已将影像传输到企业车辆管理终端。管理人员会将此次违规记录在案。如此,你还敢酒后驾驶?

当你靠近车门,手接触车把手,智慧客车将利用你的指纹、气味等信息进行识别,确认你的身份后门锁自动打开,并伴有美妙的音乐欢迎你的驾驶,开启你一天的好心情。既方便又防盗,安全又放心。

车辆启动后,车内会自动提供一份彩色地图,哪个路口比较拥堵,哪条线路红绿灯最少……将路面交通情况一目了然。即使无意间开进交通堵塞地带,车载计算机也会告知另外一条路线。如果错过了早餐,也别担心,智慧客车将带你找到最近的餐馆,甚至不用排太久的队。

今天交通状况不太好,车辆出现了拥堵,偏偏这时妻子打来电话,抱怨孩子在学校又调皮了,期末考试成绩又不理想,看着越来越长的车龙,你是不是觉得更加烦闷?通常这种紧张或焦虑的情绪给车辆行驶带来了很大安全隐患。这时,你会发现车内光线更加柔和,还响起了让你身心愉悦的音乐。原来,智慧客车会通过各种途径感知到你的情绪,启用让人情绪放松的措施。如果空中网络终端的管理人员认为你处于危险之中或威胁到他人的安全,你将会听到收音机里传出及时的安全提醒,甚至管理人员能远程控制车辆,减少危险发生的可能性。

当夜晚来临,你是不是很头疼于光线不好的时候对前方物体的判断?这个时间段,也往往是车祸的多发时段。现在起,智慧客车的智能设备将会感知黑暗中的物体,计算机再将这些物体与形状在数据库中对照,瞬间分辨出前方是人还是一块石头或者一棵树或者是其他物体,同时发出声音警报来提醒我们。

在经过了一天的劳累之后,你可能以为只是稍微眯了下眼,是的,这种昏睡虽然只持续几秒钟,但30%的事故都是因此而起。不过现在不用担心,在睡意刚刚袭来,智慧客车就会发现你的“不对劲”,及时将你“叫醒”。因为车内智能化设备会监测眼球的运动情况,监测方向盘上的手压以及异常方向运动,如果它认为你“睡着了”,将自动控制车辆或将车停下来。同时实时将画面传送到管理终端,以便及时提醒,同时预防疲劳驾驶。

对于客车行业来说,利用智能化,跨地域对机动性强、数量众多的车辆实现有效监控、紧急救援和提供各种信息服务,成为了推动企业发展的重要砝码。

国内外具有前瞻性眼光的企业都将目光投向了这一全新的领域,将智能化作为客车的发展方向,越来越多的智能技术将逐步应用于客车行业。

智慧客车的出现,将带来客运企业管理的大变革时代。利用先进技术,将人—车—道路—计算机有机结合成为一个完整的网络系统,对各项信息收集整理,由管理终端做出正确的指示。

智慧客车可自动将客车驾驶员的操作信息和车辆运行信息记录到芯片中,形成实时的数据信息,供后台信息处理和调度管理系统调用,实现信息无纸化。再运用计算机和网络通信技术,建立适合客运公司日常业务的管理信息系统,同时运行于不同的部门,其中各子系统之间数据传输通过互联网和局域网完成,实现数据共享,以便于科学管理、客观地处理和分析来自信息采集层的营运信息,产生各种车辆调度、营运等统计信息和报表,并综合其他相关资料,提供出多种线路布置和车辆调度的信息供决策者选择,以确定最佳的布设方案、最佳调度方案和最佳配车数,进而提高车辆运营管理和决策依据的有效性。

对于企业领导来说,通过智能化设备,他们就像是长了一双“千里眼”,车子行驶到什么位置,时速多少,有没有私自超载、是否按既定路线行驶,都可以适时地传送到计算机上。若车辆遇到交通事故等特殊情况还可以启动报警系统,将现场信息发送到相关部门,以便迅速组织援助行动。见图6-13和图6-14。

图6-13 智能交通

图6-14 交通路口管理

同时,还可以设定时速、载重等安全标准,车辆一旦超过标准,系统会自动发出警报,提醒驾驶人员,有力地保证了行车安全。

车辆在运营过程中所产生的费用主要由路桥费、油费、车辆维修费、人员工资等构成。由于运营行业信息化水平比较低,对车辆及人员管理不善,经常会出现一些有损企业利益的行为,而智慧客车可方便地统计出车辆的运行距离,在什么地方加油,加了多少油,最大限度减少不必要的损耗。

驾驶员行驶中的违章行为如超速行车、急加速、无关搭乘等会被实时传输到调度中心并记录下来,这就像管理人员的“如来神掌”,将一切尽在掌握。既降低了燃油成本,又减少了对发动机、轮胎、刹车片等的磨损,降低车辆的维修保养成本,也增加了车辆的使用寿命。而且在很大程度上提高了驾驶员操作的规范性,并帮助驾驶员养成良好的驾驶习惯,改进驾驶技巧。这一切,都将为运营企业节约更多的成本。

降低车辆运营成本和人力成本:通过对在线车辆进行实时监控和调度,保证了车辆运行计划的有效实施。车辆运营信息的及时反馈,保证了车辆的合理化运行、企业运力资源的最优配置。实现业务流程重组、优化资源配置、建立合理的流程管理。将车辆运行的状态、位置信息和道路信息实时上传到调度中心,调度监控平台可以根据这些信息,规划出最佳行驶路径,从而减少车辆运行时间和司机作业时间,降低车辆运营成本和人力成本,甚至于会对车辆保养做出提醒,减少了大量的人工统计工作。

降低维护成本:通过对各时间段、各路段的车辆运行情况进行采集、传输与分析,为辅助决策提供了必要的数据,并提高了运营企业安全智能化及运营排班智能化水平,实现了司机、车、设备管理的智能化。实现数据资源的融合共享,提供给企业领导决策分析。减少了中间环节的数据传递,最大限度地降低了维护成本。

智慧客车给运营企业所带来巨大的风暴将是新一场的革命。面对金融危机的巨大阴影,肩负着“高铁时代”对客运的巨大压力,如何在危机中持续生存并保持领先的竞争力?这是所有客运企业都在苦苦探索的问题,这一切,无一不在呼唤行业的变革,智慧客车的出现,让车更智慧、企业更智慧、人与人之间的协作更智慧,从而凝聚成为企业锐利的竞争力,帮助客运企业在严酷的市场竞争中抢占先机。

2.高速公路不停车收费系统

不停车收费系统(electronic toll collection,ETC)是智能交通系统中的一个重要领域和应用环节。通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子与收费站ETC车道上的微波天线之间的微波专用短程通信,利用计算机联网技术与银行系统进行后台结算处理,从而使到达车辆通过路桥收费站不需停车便能完成路桥通行费缴纳的目的。通过不停车电子收费的技术手段,可以提高公路的通行能力、车辆运行效率,同时降低了油耗和车辆损耗,减少尾气排放,起到了节约能源和保护环境的作用。

从1988年我国大陆第一条高速公路正式通车到现在,我国的高速公路建设取得了举世瞩目的成就。经过十多年的建设,到2006年年底,通车里程已突破4.5万千米,高速公路总里程位居世界第二,以及横贯东西、纵横南北的大通道:大通道由7条首都放射线、9条南北纵横线和18条东西横向线组成,总规模达8.5万千米。针对公路交通事业的长远发展需要,交通部提出了8.1万千米国家重点公路建设规划,计划到2020年完成,并与目前的过道主干线共同构成国家骨架公路网。

高速公路收费方式有人工收费、半自动收费和全自动收费方式。目前,我国90%以上的高速公路收费方式还是采用人工收费或半自动收费方式。原始的人工收费、半自动收费方式已成为我国道路发展的主要瓶颈,存在以下几个方面的弊端:

收费设施技术落后,收费站出入口容易形成交通拥挤;

各路段收费方式、标准的不统一,给车主交费造成混乱;

财务管理混乱,票款流失严重;

收费停车,停车排队浪费时间和燃油,汽车尾气对环境造成污染。

因此,采用更加先进的收费系统才能更好地解决当前收费系统的诸多问题。不停车收费是一种利用RFID技术并综合计算机网络技术用于解决当前交通收费效率低下情况而发展起来的。ETC特别适用于高速公路或交通繁忙的桥隧。实施不停车收费,一方面,可以允许车辆高速通过,减少车辆在收费口因缴费、找钱等动作而引起的排队等候。据测算,较人工收费车道,ETC车道通行能力可提高4~6倍。另一方面,可使公路收费走向电子化,降低收费管理的成本,有利于提高车辆的营运效益,同时也大幅降低收费口的噪声水平和尾气排放。

ETC是一种利用专用短程微波通信技术,通过路边的射频读写器单元与车载系统的信息交换,以达到自动识别车辆;通过计算机联网技术与银行系统的后台结算处理,实施电子支付,完成车辆通行费扣除的全自动收费方式。主要包括自动识别技术(AVI)、车辆抓拍和车道控制几部分。车辆自动识别技术(automatic vehicle identification,AVI)是其最重要的技术,它直接影响到系统的性能和应用推广,也是区别不同ETC系统的主要标志。交通运输本身的特点要求建立一种能够在全天候、恶劣环境下应用、远距离作用(10m左右)、安全可靠性高、高速和寿命长的系统。由于微波可以穿透浓雾、雨滴、风沙等,适合于车辆全天候和恶劣环境条件下工作,同时具有工作距离远、体积小,既可以有源发射方式(寿命可达10年以上),也可以无源反射方式(无寿命限制)工作等特点,因此,射频识别技术能满足交通运输的要求。ETC通道如图6-15所示。

图6-15 ETC通道

北京市高速公路电子不停车收费系统于2009年5月1日起正式进入运行阶段。用户使用电子收费系统,特别是ETC系统,无须排队等候、无须停车、无须现金支付,提高了通行速度,降低了车辆损耗,通过收费站的行驶舒适度也大为提高。

此外,用户可以通过电子收费的非现金账户服务功能,方便地查询行驶记录、账户余额等信息。企业用户在预交通行费的同时,会得到一张等值的路费发票,这样方便了企业的财务管理。而且,企业还可以在相关官方网站上一目了然地查询到车辆的通行记录,从而对单位车辆的去向了如指掌,轻松掌控。

目前,北京市机动车保有量已突破320万辆,并且仍持续高速增长,交通拥堵已成为影响百姓生活质量的社会问题。高速公路联网电子收费系统通过在高速公路收费站应用先进的微波通信、计算机技术和交通工程技术,可显著提高收费站通行能力、缓解收费站拥堵的现象,为高速公路用户提供安全、便捷的电子支付和通行服务。

随着社会经济的发展,人们的出行需求将不断提高,电子收费系统也将被越来越多的用户所接受。电子收费方式最终将成为高速公路高水平服务的一部分,成为收费方式的主流。

统计数据显示,2009年5月1日以后,日均新增ETC用户量比4月份增长了3倍多。预计再过两年至三年时间,ETC通行比例将占到一半左右,不停车收费方式将成为主要的收费方式。

北京市政府、北京市交通委员会一直大力推动高速公路电子收费的发展。2005年,市政府发布的《北京交通发展纲要》中,ETC系统被列为北京市智能交通系统的重要组成部分。为实现电子收费的专业化运营,首发集团公司与机场路公司、京通路公司和华北高速公司共同投资组建了北京快通高速路电子收费系统有限公司,专门负责建设、运营北京高速路不停车收费系统,即ETC系统。

所谓电子不停车收费系统(electronic toll collection System,ETC),是通过“车载电子标签+IC卡”与ETC专用车道内的微波设备进行通信,实现车辆不停车缴纳高速公路通行费的全自动收费系统。在未安装ETC车道的收费站,用户可使用专用IC卡在普通车道刷卡通行,免去现金支付的麻烦。

高速公路电子收费的应用,将使高速公路收费服务水平发生质的飞跃。车辆在通行ETC车道时无须停车即可快速驶过,是缓解收费站拥堵状况的有效手段。因此,对于高速公路建设和运营单位而言,通过大力推广电子收费应用,可减少甚至避免扩建收费站对土地资源的占用,可快速提高收费站通行能力,大幅度提高服务水平。另外,研究表明,采用ETC收费方式,可以显著减少污染物排放、节省车辆油耗。

2009年年底,北京市高速公路电子收费系统覆盖了北京市市域范围内的全部高速公路,包括87条ETC专用车道和1 206条人工刷卡车道。交通流量大的收费站点,如机场高速天竺站、机场南线T3站、回龙观站、其他主线收费站等,都设置了ETC专用通道。

1996年,机场高速路就开通了两条ETC车道,当时是引进的美国厂商的技术。后来在八达岭路等一些路段上陆续试验了欧洲等国家和地区主流的电子收费技术,但都未能实现大规模应用。

曾经由于缺乏统一的技术标准,不能实现电子收费的联网,阻碍了ETC在北京高速公路的发展。在国家电子收费标准出台以后,2007年,北京高速公路ETC应用开始进入规模化发展的阶段。

由北京快通高速路电子收费系统有限公司负责建设、运营的ETC系统,是国内第一个采用电子收费专用短程通信国家标准的系统,也是到目前为止基于国标技术的ETC车道数量最多、用户数量最大的系统;同时也是国内唯一能为电子收费用户提供银行ATM自动充值服务和加油站快速充值服务的系统。

目前,北京市高速公路已经全部实现电子收费联网,但由于建设成本、车道资源等原因,ETC车道目前仅覆盖了一些交通流量较大的收费站。为进一步推进ETC应用,方便用户使用ETC系统,最大限度地发挥ETC系统的规模效益,首发集团计划在两年内再改造约200条ETC车道,新建高速公路则同步建设ETC车道,力争在2010年年底,实现所有收费站至少设置一条ETC专用车道。除首发集团外,机场路公司、京通路公司、通达公司等其他运营单位也将根据用户需求设置新的ETC车道。

2010年5月1日,北京市高速公路ETC不停车收费系统将达到365个,实现所辖高速公路收费站点全覆盖。

当前,我国各省市都在大力和积极建设区域范围内的ETC系统,各地ETC系统建设现状和规划也各有特点和侧重,但是在实施过程中,都不可避免地遇到了缺乏可用的细化应用技术规范作为工程建设的技术指导,电子收费核心设备的兼容互换、工程应用缺乏开发、测试依据等种种问题。同时建设成本、车道资源、交通流特点及需求不同等原因,也使得跨区域的电子收费互联互通举步维艰。

但是,令人欣慰的是,为了进一步推动基于国家标准的ETC系统的跨区域互联,交通部已经启动了京津冀和长三角两个区域联网不停车收费示范工程,相信还会有更多的示范工程不断启动。

三、 供应链物流管理

1.物联网在供应链中的应用

在物联网中,产品在生产完成时,贴上存储有EPC码的电子标签,此后在产品的整个生命周期,该EPC代码成为产品的唯一标识。以此EPC编码为索引能实时的在物联网上查询和更新产品的相关信息,也能以它为线索,在供应链各个流通环节对产品进行定位追踪。在运输、销售、使用、回收等任何环节,当某个读写器在其读取范围内监测到标签的存在就会将标签所含EPC数据传往与其相连的Savant中间件,Savant首先以该EPC数据为键值,在本地ONS服务器(或者Internet上的ONS服务器)获取包含该产品信息的EPC信息服务器的网络地址(即IP地址)。然后Savant根据该地址查询EPC信息服务器,获得产品的特定信息,进行必要的处理后,把信息传送到后端企业应用程序做更深层次的计算处理。同时,本地EPC信息服务器和源EPC信息服务器对本次读写器读取进行记录和修改相应数据。由于供应链管理中各个环节都是处于运动或松散的状态,因此,信息和方向常常随实际活动在空间和时间上转移,结果影响了信息的可得性、共享性、实时性及精确性。基于EPC技术的物联网的应用,很好地克服了上述问题。EPC标签具有可读写能力,对于供应链这种需要频繁改变数据内容的场合尤为适用。它发挥的作用是数据采集和系统指令的传达。广泛用于供应链上的仓库管理、运输管理、生产管理、物料跟踪、运载工具和货架识别、商店,特别是超市中商品防盗等场合。同时,在减少库存、有效客户反应(ECR)、提高工作效率和操作的职能化方面取得了很好的效果,并能够大大降低供应链中存在的“牛鞭效应”。

从整个供应链来看,EPC系统使供应链的透明度大大提高,物品在供应链的任何地方都被实时追踪。安装在工厂配送中心、仓库及商品货架上的读写器能够自动记录物品在整个供应链的流动—从生产线到最终的消费者。

EPC技术将在物流的诸多环节上发挥重大的作用,其具体应用价值主要体现在以下几个环节:

(1) 生产环节

在生产制造环节应用EPC技术,可以完成自动化生产线运作,实现在整个生产线上对原材料、零部件、半成品和产成品的识别与跟踪,减少人工识别成本和出错率,提高效率和效益。采用了EPC技术之后,就能通过识别电子标签来快速从品类繁多的库存中准确地找出生产线上所需的原材料和零部件。EPC技术还能帮助管理人员及时根据生产进度发出补货信息,实现流水线均衡、稳步生产,同时也加强了对产品质量的控制与追踪。

(2) 运输环节

在运输管理中对在途运输的货物和车辆贴上EPC标签,运输线的一些检查点上安装上RFID接收转发装置。因此,当货物在运输途中,无论是供应商还是经销商都能很好地了解货物目前所处的位置及预计到达时间。

(3) 存储环节

在仓库里 EPC技术最广泛的使用是存取货物与库存盘点,它能用来实现自动化的存货和取货等操作。

基于EPC的实时盘点和智能货架技术保证了发货退货的正确性以及补货的及时性;而仓储区内商品可以实现自由放置,提高仓储区的空间利用率,并能够提供有关库存情况的准确信息;从而降低了库存,增强了作业的准确性和快捷性,提高了服务质量,降低了储存成本,节省了劳动力和库存空间,同时减少了整个物流中由于商品误置、送错、偷窃、损害和库存、出货错误等造成的损耗。

(4) 零售环节

物联网可以改进零售商的库存管理,实现适时补货。有效跟踪运输与库存,提高效率,减少出错。

比如当贴有标签的物件发生移动时,货架自动识别并向系统报告这些货物的移动。智能货架会扫描货架上摆放的商品,若是存货数量降到偏低的水位,或是侦测到有人偷窃,就会通过计算机提醒店员注意。因此,能够实现适时补货,减少库存成本,还能起到货物防盗的作用。

智能秤能根据果蔬的表皮特征、外观形状、颜色、大小等自动识别水果和蔬菜的类别,并对该商品计量、计价和打印小票:在商场出口处,带有射频识别标签的商标由读写器将整车货物一次性扫描,并能从顾客的结算卡上自动扣除相应的金额。这些操作无须人工参与,节约了大量人工成本,提高了效率,加快了结账流程,同时提高了顾客的满意度。

另外,EPC标签包含了极其丰富的产品信息,例如生产日期、保质期、储存方法以及与其不能共存的商品,这样,可以最大限度地减少商品耗损。

(5) 配送/分销环节

在配送环节采用EPC技术能大大加快配送的速度和提高拣选与分发过程的效率与准确率,并能减少人工、降低配送成本。

如果到达配送中心的所有商品都贴有EPC标签,在进入配送中心时,装在门上的读写器就会读取托盘上所有货箱上的标签内容并存入数据库。系统将这些信息与发货记录进行核对,以检测出可能的错误,然后将EPC标签更新为最新的商品存放地点和状态。这样管理员只需操作电脑就可以轻松了解库存,通过物联网查询货品信息及通知供应商商品已到或缺货。这样就确保了精确的库存控制,甚至可确切了解目前有多少货箱处于转运途中、转运的始发地和目的地,以及预期的到达时间等信息。

【案例分析】畅想物联网供应链管理系统设计分析。见图6-16。

图6-16 畅想物联网供应链管理系统

该系统根据供应链系统流程,结合先进的EPC编码理念进行设计,系统主要由管理平台、生产企业、仓储企业、商场企业和企业中间件5大部分组成,不但实现了供应链的基本流程,还通过企业中间件的设计对所衔接系统之间的整合实现了编码,进行了合理的数据处理,快速整合了各系统之间的数据存储,达到快速传输,快速处理的效果,并且在最后通过对相应数据的处理可以实现管理平台、生产企业、仓储企业、商场企业对产品的跟踪和追溯,以实现物联网的最基本概念。

在该系统设计中,所涉及的生产企业、仓储企业、商场企业均为显示存在的系统软件,不仅仅局限于某个指定的软件产品,可以根据不同情况衔接多个生产企业、多个运输企业、多个商场企业以及多个仓储企业,并且结合企业中间件的使用达到数据传输的目的,其中:

(1) 管理平台:作为系统的核心,包含了对企业所提交的数据进行审核,如企业编码审核、产品编码审核、包装箱编码审核等;对产品编码的管理,如企业编码、产品编码、包装箱编码等,并且能够通过管理平台对下属企业的生产情况进行控制和观测,如在生产产品前对产品EPC代码的管理等;另外,在生产企业、仓储企业、运输企业进行数据传输时管理平台更是起到了尤为重要的数据连接转换的作用。

(2) 生产企业:作为系统的源头部分,通过企业对相应编码的申请过程,实现对产品、包装箱进行编码管理,即EPC标签的唯一写入点,整个系统中除此之外的所有RFID设备所进行的操作均为读取EPC标签信息操作,并非对标签中的数据进行更改。在整个供应链流程中生产企业能够对产品的整个物流过程进行跟踪追溯,达到监察目的。

(3) 仓储企业:仓储企业的目的主要是为了对生产企业生产的产品进行存储,并且能够对产品的存放位置等信息进行确定,以方便生产企业或者其他合作单位进行产品信息查询,该系统中主要分为:入库管理、出库管理、库区库位管理等几大模块,其中:

入库管理:对需要入库的产品进行EPC标签扫描,以最大单位为处理对象,然后进行逐级标签信息更新处理;

出库管理:对需要出库的产品进行EPC标签扫描,以最大单位为处理对象,然后进行逐级标签信息更新处理;

库区库位管理:属于仓库内部管理,主要是为了对仓库的合理利用,达到合理放置货物的目的。

(4) 商场企业:完成产品的最终销售,在商场的系统中会对产品的销售信息进行管理,并且对商场会员信息进行管理,在产品销售后会员信息将会与产品信息进行绑定,以便日后查询跟踪等。

(5) 企业中间件:中间件的设计,其主要目的是进行企业和管理平台之间的数据转换,使之能够在不同的系统之间进行业务单据的完整业务流程处理,其中主要分为EPC标签写入、EPC编码读取、EPC编码转换(十进制和二进制之间)、EPC编码信息转换(写入标签中的数据与衔接系统之间的编码转换)以及实时数据的存储,如相应企业对RFID采集点信息设置、读取时间、变更状态等。

生产企业通过生产企业插件(插件)向管理平台进行企业编码和产品编码申请,在管理平台审核通过后,企业方可进行产品EPC编码申请,在得到管理平台下发的产品EPC编码后,即可以进行生产,通过生产企业RFID设备进行产品EPC编码的写入、验证和最终的产品激活,此时产品EPC激活状态将会保存在管理平台服务器中,当产品被运送至某仓库时,仓库的RFID设备将会对EPC标签进行读取,并通过中间件进行编码编译,最终与仓储软件格式保持一致,达到数据流通的目的。同样当产品在商场时,商场RFID设备对产品信息及时读取,并通过中间件进行数据格式转换,最后与商场POS软件进行数据流通。见图6-17。

图6-17 畅想物联网供应链管理系统总体架构图

畅想物联网供应链管理系统基本实现数据采集、数据传输、数据处理的功能,提出了较为完整的物联网供应链整体解决方案。但是,由于物联网的外部环境尚不完善,所以作为开放式的应用平台,还要做许多的工作。

2.物联网在物流领域的应用

物联网的成熟一方面是来自产业的成熟;另一方面是来自行业的需求,尤其是以物流领域为主,传统的物流已经不能满足快速发展的需求,大力发展现代物流显然迫在眉睫。物联网的诞生直接为发展现代物流业起到了非常重要的作用,而物流又加速了物联网的落地。

物联网的发展离不开物流行业支持。早期的物联网我们称之为传感网,而传感网的发展最早就开始在国内物流业得到有效的应用,比如RFID在汽车上的应用,都是最基础的物联网应用。中国电信北京分公司公众客户部信息业务部经理翁昌亮在2010年增值电信业务合作发展大会表示:“物联网目前以交流物流和公共事业为主要发展方向,从应用来讲,在公共事业监控以及交流物流信息采集、定位方面取得了一定的进展。”

而物联网应用实际上可以很多,早期的RFID,都可以划为物联网的应用。据资料显示,物联网的发展已经发展到汽车物流业,比如卡车物联网,中国的货运运输每年的产值是2万亿元人民币,非常庞大。国内和国外发达国家完全不同,国外都是大的货运公司,而国内有200多万家小型运输公司,有2 000万名司机,800万辆卡车完全是自由状态。运输公司接到业务以后就去找司机,但是它不知道司机在哪儿,所以需要有一个系统告诉它司机在什么位置,这个问题可复杂可简单,现在最简单的办法是通过手机漫游,采集到卡车司机的位置信息,中国移动就知道他们在哪个位置,只要有这些信息,2 000万名司机都在什么地方就知道了,就可以找到司机解决货运问题了。一个软件配合手机的应用,使得国内运输系统完全不同于发达国家的运输系统,但是保持了交互运输。

在一般人的印象中,物联网运用主要集中在物流、零部件和生产领域。有观点称,物流领域是物联网相关技术最有现实意义的应用领域之一,而且特别是在国际贸易中,物流效率一直是制约整体国际贸易效率提升的关键环节,RFID物联网技术的应用将极大地提升国际贸易流通效率,如在集装箱上使用共同标准的电子标签,装卸时可自动收集货物内容的信息,从而缩短作业时间,并时时掌握货物位置,提高运营效率,最终减少货物装卸、仓储等物流成本。

基于感知的货物数据可建立全球范围内货物状态监控系统,提供全面的跨境贸易信息、货物信息和物流信息跟踪,帮助中国制造商、进出口商、货代等贸易参与方随时随地地掌握货物及航运信息,提升国际贸易风险的控制能力。

我们来看一看,物联网在企业物流中应用所产生的效果:降低成本及提高效率。举例来说,目前盛行的条码,人工读取一个需要10秒钟的时间,机器读取则为2秒,而采用电子标签及射频技术读取只需要0.1秒的时间。实践证明,物流与物联网关系密切,通过物联网建设,不但企业可以实现物流的顺利运行,城市交通和市民生活也将获得改观。

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