让我们以物流领域中最常用也是应用最广泛的场景之一——入库管理为例,说明物联网的具体应用。
在产品入库管理过程中,最重要、最核心的问题是产品的识别和入库单信息的获取,传统的人工或条码识别技术虽然得到一定的应用,但依然存在着以下几个问题:
(1) 产品识别困难。条码识别技术虽然有一定的应用,但条码扫描仪必须“看到”条码才能读取,条码容易撕裂或污损,给商品识别带来一定困难,而且条码的识别距离很短,也不能对多个产品进行同时识别,这些缺陷使条码识别技术在入库管理方面的应用受到一定限制;
(2) 产品信息难以实时获取。当产品入库时,必须对入库产品的名称、分类、规格、生产厂家、数量、入库时间等信息进行记录,并生成入库清单,以便以后核对、查实。但这些信息的获取往往比较困难,有时需要产品供应商的协助,协调难度大,信息实时性也较差;
(3) 入库操作自动化程度不高,人工依赖性强。当进入仓库的物品种类繁多且集中包装时,更是需要人工清点、登记,远远不能满足快速、准确入库的需要,人工清点入库不但工作量大,而且十分复杂,非常容易出错。
物联网在计算机互联网的基础上,利用电子标签为每一物品赋予唯一的表示码——EPC码,从而构造一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网。它的提出给产品入库时获取产品原始信息并自动生成入库清单提供了一种有效手段,而电子标签可以方便地实现自动化的产品识别和产品信息采集,这两者的有机结合使自动化的产品入库成为可能,从而将大大降低入库管理中人工干预的程度,提高产品入库的自动化和智能化水平。见图6-18。
图6-18 基于物联网的自动入库管理系统结构图
入库管理就是对进入仓库的产品进行识别,并对产品进行分类、核对和登记,生成入库产品清单,记录产品的名称、分类、 规格、入库时间、生产厂家、生产日期、数量等信息,并将这些信息更新到库存记录。这些工作准确性要求高、工作量大,人工作业强度和难度都十分巨大。因此,迫切需要能自动识别产品的技术和方法,以减轻管理人员的工作量,提高工作效率。入库管理的关键在于对产品的识别和产品信息的采集,电子标签以其独特的优点成为产品自动识别的关键技术,而物联网则为产品信息共享和互通提供了一个高效、快捷的网络平台。基于物联网的自动入库管理系统的基本原理就是以电子标签作为产品识别和信息采集的技术纽带,通过在仓库出入口设置读写器对产品进行自动识别,同时通过物联网获取产品的详细信息从而自动生成入库清单,以达到自动化入库管理的目的。基于物联网的自动入库管理系统主要由产品识别、入库管理、PML服务器和本地数据中心四大功能模块组成。
(1) 产品识别。产品识别系统的核心是产品的编码和识别。在基于电子标签的入库管理系统采用EPC码作为产品的唯一标识码,EPC码是Auto-ID研究中心提出的应用于电子标签的编码规范,它使全球所有的商品都具有唯一的标识,其最大特色就是可以进行单品识别。产品识别系统包括电子标签和读写器。每个产品都附有一个电子标签,电子标签内写有EPC码作为产品的唯一编码。存储有EPC码的电子标签在经过读写器的感应区域时,EPC码会自动被读写器捕获,从而实现自动化的产品识别和EPC信息采集。入库读写器设置在仓库入口,对进入仓库的产品进行自动识别,并将捕获的产品EPC码通过数据采集接口传送到入库管理模块作相应处理。
(2) 入库管理。入库管理模块是系统的核心功能模块,它通过数据采集接口、远程数据接口和本地数据接口三个接口同其他几个功能模块进行交互,从而实现产品自动入库管理的功能。入库管理的作业流程如下:产品入库时,由设置在仓库入口的入库读写器读取产品EPC码并通过数据采集接口交由入库管理模块,入库管理模块通过远程数据接口访问PML服务器以获取产品的详细信息,并自动生成产品入库清单,然后通过本地数据接口将入库产品信息更新到本地数据中心。一般来说,入库单具有如下的信息结构:入库单(产品EPC码、产品名称、生产厂商、产品分类名、单位、生产日期、有效期、入库时间、产品说明),在这一信息结构中,产品EPC码由入库读写器自动识别,同时记录产品的入库时间,其他的产品信息则可以根据产品的EPC码通过访问PML服务器获取,整个入库清单的生成都是自动进行的,这不但提高了产品入库的自动化水平和智能化水平,而且也确保了入库产品信息的准确性,为科学的库存管理与决策奠定了良好的基础。
(3) PML服务器。PML服务器是由产品生产商建立并维护的产品信息服务器,它以标准的XML为基础,提供产品的详细信息,如产品名称、产品分类、生产厂家、生产日期、产品说明等。PML服务器的作用在于提供自动生成产品入库清单所需的产品详细信息,并允许通过产品EPC码对产品信息进行查询。PML服务器架构在一个web服务器之上,服务处理程序将数据存储单元中的产品数据转换成标准的XML格式,并通过SOAP(简单对象访问协议)引擎向客户端提供服务,PML服务器的优势在于它屏蔽了产品数据存储的异构性,以统一的格式和接口向客户端提供透明的产品信息服务。
(4) 本地数据中心。本地数据中心是入库管理系统存储和维护本地库存的本地数据库,产品入库信息最终都通过本地数据接口存储在本地数据中心中,以便查询和核对。
基于物联网的自动入库管理系统围绕电子标签和物联网这两个核心,通过电子标签实现产品的自动识别,利用物联网获取产品原始信息并自动生成入库清单,从而为自动化的入库管理提供了一种行之有效的手段,不仅大大提高产品入库管理的自动化和智能化水平,而且使入库管理的准确性更高,为科学的库存管理与决策奠定了良好的基础。
四、 未来超市
也许很多人都有过这样的经历。周末,你惬意地穿梭在超市各货架间,为新一周的生活“囤积粮草”,但结账时收银台前的长龙却让你刚刚愉悦的心情一扫而光。即使开了十几个结账通道,每个通道还是排了十几米的长队,而更不幸的是,每个人的购物车里都有满满的一车东西。也许你只是想买一瓶矿泉水,却也要花费近一个小时的时间来排队。所以这时就会出现很多结伴而来的人,一个人负责按照列好的购物单去“扫荡”;另一个人则直接去排队。不过不管怎么说,将时间浪费在排队交费上着实让人心烦。
事实上,超市等待结账的队伍过长,不仅仅是浪费了顾客的时间。有调查表明,64.7%的顾客认为,在超市不愉快的购物经历主要由收款队伍太长引起,而这在很大程度上影响了顾客对商家的满意度,常常会导致消费者选择更为方便的超市。零售商尽管也意识到了这个问题的严重性,但又苦于找不到经济而又实惠的解决办法。
不过,现在被众多IT巨头和几大IT武器武装起来的“未来商店”已进入试验阶段,传说中的“非凡体验”正离人们的日常生活越来越近。在现在的德国小城莱茵伯格,那些酷爱在超市疯狂购物的人恐怕会幸福得笑出声来,因为由德国麦德龙(METRO)集团投资建立的号称“未来商店(smart helves)”的Extra商场已经开张营业,应用于其中的IT武器也会改变欧洲成千上万消费者的购物体验。就是这座不起眼的新建超市和不甚醒目的“未来商店”项目,不仅在现实的环境中采用了目前最先进的应用技术,更是引来了诸如IBM、微软、英特尔、SAP、NCR等等分属不同领域的IT巨擘的浓厚兴趣。麦德龙的这个未来概念超市,与国内的超市比起来,还是给人很多新的感觉。
表面上看,这家被称为“未来超市”的商店和现在的普通超市并无两样,无非是卖一些日常用品和家用器具,不过,它的特别之处不在于卖的商品或是装潢的新意,而是它售卖的技术环境。按麦德龙的说法,顾客在购物的过程中,将会借助“未来商店”所采用的电子价签(ESL)、自助结账系统和无线射频识别(RFID)等等革新技术而体验到一个由信息化的库存管理、结账方式所组成的独特购物环境,高科技购物就这样从实验室走入了现实世界。
在这些关键技术中,RFID是对库存管理进行电子控制的基础,它通过一个由IBM特别定制的中央系统集线器来完成所有的通信任务,“未来超市”中的所有货物都贴有RFID或电子标签,其中的芯片储存有产品的相关信息,通过它们,货物可以被定位到从生产厂家、运输到货架上的任一环节。
当整车货物离开仓库时,通过对车上的货物进行扫描,超市经理就可以跟踪到来自于仓库信息系统的每一条发运信息,知道发出了哪些货物,何时到达;当货物到达超市时,只要再经过一次扫描,就能直接统计出实际到货数量和品种而省去了查验的麻烦;货物摆上货架之后,如果出现缺货现象,嵌在货架上的RFID阅读器将会马上向后端的管理系统发送补货消息;另外,RFID阅读器还可以自动跟踪每种商品的销售速度和销售数量,并同时具有安全防盗功能,只要标签中的防窃功能处于激活状态,那么超市出口处的传感器就会报警;当顾客结账时,货物会经过最后一次扫描,同时更新库存。
在超市中通常会遇到的排长队结账情况将会在这家“未来超市”里彻底消失,通过NCR的自助结账系统,顾客可以自行扫描、包装并用现金、银行卡或信用卡来支付所购买的任何商品。麦德龙集团也是德国第一家采用自助结账系统的公司,它正在把“未来的零售”作为其“非凡未来商店”计划的核心内容,希望能借此推动德国国内及全球零售业的创新发展。
德国零售业中最具代表性的是目前在全球以年均新开超市40余家的速度快速发展的德国麦德龙超市集团(METRO Group)。麦德龙集团成立于1964年,是世界第三大商业集团,也是欧洲最大的从事批发业务的大型连锁公司。麦德龙还是国际知名的现购自运(Cash & Carry)经销系统的领头公司,主要瞄准集团消费和中小商店等批量购买者。
1964年,在德国杜塞尔多夫(Dusseldorf) 开业的麦德龙超市公司只有几间门面,然而发展到今天的麦德龙超市公司已经覆盖全球。2003年麦德龙整个集团的年收益达到530亿欧元,其中50%直接来自超市。作为全球排名前五位的国际商业公司,麦德龙集团目前已在31个国家内拥有员工大约280 000名。2007年的销售额达643亿欧元。其业务模式包括:现购自运制商场、大型百货商场、超大型超市折扣连锁店、专卖店等。
1.应用背景
为了提高零售业效率,开拓零售业未来的运营模式,确立麦德龙集团在国际零售业的领导地位,并使消费者、零售商、供应商从RFID技术中收益,麦德龙启动了“未来商店”(Future Store)这一巨大工程,如图6-19所示。
图6-19 “未来商店”
当麦德龙宣布计划在整个供应链及其位于德国Rheinberg的“未来商店”采用RFID技术时,业界众说纷纭,其中不少抱有怀疑的态度。然而随着麦德龙采用RFID的举措取得实效,预期的节省时间、减低成本及改进库存管理等运营优势一一兑现,外界从原来置疑的眼光变成欣羡,而麦德龙也决定加快其部署RFID方案的步伐,从试验试点阶段转为正式投入使用。
2.实施过程
麦德龙在欧洲及亚洲30个国家及地区设有百货商店、大型超级市场和杂货店。2002年,它公布其“未来商店”计划,号召50多家合作伙伴携手开发及测试崭新的应用程序,涵盖零售供应链的各个环节,包括物流及零售店内顾客体验等方面。在RFID识读器方面,麦德龙只选择了两家供应商伙伴合作,Intermec是其中之一。Intermec参与了麦德龙多个大型的RFID试点项目。如图6-20所示为麦德龙“未来商店”内应用的智能推车。
图6-20 智能推车
麦德龙“未来商店”自2003年4月在德国开业以来,得到了全球的关注,其中最引人注目的是欧洲的“特别未来商店”。除了“特别未来商店”外,德国有500多家连锁超市,新超市引进了许多新技术,力求成为麦德龙集团在未来零售业拓展创新的核心力量。如图6-21所示为麦德龙“未来商店”应用时间表。
图6-21 “未来商店”应用时间表
在这样的“未来超市”里购物,也许是每个人所向往的吧!虽然德国的这家“未来超市”很新鲜,技术也很先进,但是它毕竟离我们太遥远,跟我们当前的现实生活是没有交集的。射频标签的成本,编码的标准,零售超市的态度等也许都是挡在我们实现这一愿望前的障碍,但是,如果我们可以逐步解决这些困难,我们是不是也可以畅想一下我们未来的购物场景呢?
为赶时间,也许是赶着去上班或者去上课,你冲进最近的一家超级市场,气喘吁吁地朝着语音导购的人形机器人报出了要买的商品,电子地图立即勾勒出了最佳购物线路。你边跑边将电池、口香糖等小件商品放入外套口袋,并换了双货架上的新运动鞋。这时你决定索性顺便吃了晚餐,所以拿了瓶果汁,配上一旁刚出炉的面包大嚼起来。此时天气预报报道晚上有雨,你随手拿了一把雨伞,并且拿了件大衣披上后直接步出超市出口,当然,扫描系统已经将你随身携带的商品记录下来,并在你的电子账户上扣去了款项。嗯,刚好花了半小时,下一季的折扣积分信息已经发到你的手机上了。
通过以上的分析,可能我们理想中的“未来超市”无法在短时间内实现和普及,也许没有机器人导购会给我们指引最佳路线,RFID技术无法应用到所有商品上,我们也不可能拿着所购买的东西直接走出超市的大门。但是,将条码技术和RFID技术结合起来并行使用,却是我们在现阶段可以想象或者说尽力去实现的。
我们可以再畅想一下这样的场景,你到超市中购物,还是像往常那样挑选商品,但是超市中会存在一个很特别的区域,在这个区域中的商品是拥有射频识别标签的商品。你依然需要排队结账,但是在结账的时候,两类商品会分开进行,收银员依然会用POS系统扫描普通的商品,但是拥有RFID标签的商品却不需要通过人工扫描,直接通过商品的传送带,但是商品的信息会立刻显示在POS系统的结账界面上。
在这种情况下,最显而易见的好处就是我们可以节省大量的排队和结账时间;商品的质量也会更有保证,如果我们拿回家中的某件带有RFID标签的物品出了问题,我们可以直接查到它的所有信息,包括生产厂家、运输路线等等,我们可以直接进行投诉或要求换货;对于高价值的产品,RFID标签的防伪作用应该是他们的最爱,有了这种技术,在过节期间想送礼的朋友也会非常放心,因为他们可以在超市中任意挑选,不用担心会买到假烟假酒。
也许在短短的一两年之后,我们就会在身边的一些大型超市或者是销售高价值产品的商店里看到这种技术,虽然跟理想中的“未来超市”还有很大差距,但是我相信,通过不断地努力,我们终有一天可以享受到惬意地购物旅程。
现在除了“未来超市”这个概念,还有一个“未来商店”。为了帮助顾客更好地搭配、挑选服装,提高顾客满意度,从而提高销售水平,米图公司在香港的三家门店部署了RFID智能试衣系统,安装了基于RFID技术的智能试衣镜和显示器等设备。该系统可以使顾客在试穿和选购衣服时瞬间就能浏览和查找到店内库存中的各种商品信息。其中,2006年11月,第一家香港分店就已经安装了相关RFID设备;2007年5月,第二家分店完成部署工作并开始试用。
据米图公司说,这种交互式的购物系统已经使其两家店的销售额增长了30%。2007年11月,米图公司在香港的第三家分店中安装该RFID系统。
Schmidt的智能穿衣镜能够自动搜索顾客手中的产品,自动显示搭配结果,如图6-22所示。当顾客拿着贴有RFID标签的衣服进入更衣室站在镜子前的时候,系统就会捕捉到相关信息并通过以太网连接将标签上的ID号传递到门店的后台程序中。程序中SRS软件会根据标签上的号码连接到相应的衣服,与其相关的信息会以图像的形式显示在附近的LCD屏上,如图6-23所示。顾客可以看到一系列的信息而且可以通过屏幕上的消息找到与手中的衣服相匹配的商品。
图6-22 智能穿衣镜
图6-23 智能更衣室中的LCD接触屏
北京网路畅想公司已开发出RFID“未来商店”系统,实现了智能试衣间等功能。如图6-24、图6-25所示。“未来商店”的更多场景介绍见图6-26。
图6-24 畅想RFID“未来商店”演示系统
图6-25 畅想RFID“未来商店”布局示意图
图6-26 “未来商店”场景介绍
五、 安全监控
人们的生活离不开社会安全的保障,只有安全的社会环境才能给人们更加美好的生活。物联网在各个领域的应用特别是安全监控领域,给我们舒适生活的保障。
1.机场安全建设
物联网不仅为我们的生活带来便利,而且在安全监控上为我们提供了更加强大的保障。安全监控涉及方方面面,在机场安全保障方面成为了现在安全领域比较成熟的一个方向。
重要区域和场所的围界防入侵技术应用,涉及社会的方方面面,应用范围广阔。仅以机场为例,目前全国机场数477个,其中大、中型机场约100个,按照每个机场建设10~20公里围界计算,市场容量将在50亿元以上。保守估计,重要区域防入侵围界未来推广空间巨大,市场前景广阔,市场规模在数千亿元以上。
物联网在浦东国际机场成功应用
上海浦东国际机场防入侵系统铺设了3万多个传感节点,覆盖了地面、栅栏和低空探测。多种传感手段组成一个协同系统后,可以防止人的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。由于效率高于美国和以色列的防入侵产品,国家民航总局正式发文要求,全国民用机场都要采用国产传感网防入侵系统。中科院上海微系统与信息技术研究所副所长、中科院无锡高新微纳传感网工程中心主任刘海涛算了一笔账,浦东机场直接采购传感网产品金额为4 000多万元,加上配件共 5 000万元,全国近200家民用机场如果都加装防入侵系统,就产生了上百亿的市场规模。
浦东国际机场周界防入侵项目高级项目经理谭小军说:“这是个预警区,在预警区里人走动的话,它那边就会通知你,友善地提醒你,这个是禁区,你不要进来。”
在20多公里长的浦东机场围栏及其周围安装10万多个传感器,通过这些传感器,这些没有生命的铁栅栏就能够主动地防止非法侵入。表面看这是一堵普通的砖墙,但是里面却布置着传感器,只要你一拍打墙体,控制大厅就能够感受到。
原来在机场围栏的外面有一道无形的网,这个网由埋设在地下的传感器组成,这些传感器不仅能够分辨出是人还是动物在靠近栅栏,而且能够精确地进行定位,一旦有人靠近栅栏,系统就会自动发出善意提醒。如果来者不听警告,继续靠近栅栏,那么第二道防线就会报警。如图6-27所示。
图6-27 机场外围
在围栏上布了许多传感器,其中一种是倾角的,一种是挂壁的,它们记住了这个围栏的形态。当你晃动一下围栏,它就会感知到你。当你晃动两下之后,它就会报警。
在铁栅栏里面,还有第三道电子传感围界,只要有人进入到机场的铁栅栏里面,报警系统就相应提高到最高级别。这些传感器结点与机场控制大厅紧密相连。正是通过这些无形的传感网络,机场控制大厅能够迅速对出现的报警情况进行处理。它可以通过几个传感器的协同感知,知道你具体在哪里,报警区是分片区的,你这个地方一响,机场里面的显示屏就会闪烁,当操作人员点击进去的时候,它就有个视频显示报警点周围情况。
中科院上海微系统与信息技术研究所副所长刘海涛认为:“这个系统应用以后,它最大的特点是能告诉你目标是什么,在哪里、在干什么,它不仅能识别目标是什么,同时能识别出你的行为方式,比如说当有物体接近栅栏的时候,操作人员能知道是人在爬栅栏,还是风在吹栅栏,还是鸟停在栅栏上面的晃动。”
无锡机场有了物联网传感技术的“智慧墙”
“两会”期间,温家宝总理在政府工作报告中,提到要大力发展物联网产业和加大相关技术研发、推广应用的力度。无锡是中国物联网产业发展的领军城市,正在启动建设“感知中国中心”,无锡的物联网应用工程已达70多项,涉及社会经济、人民生活的方方面面。
从2010年3月开始,一套以第三代物联网传感技术为支撑的围界防入侵系统,在无锡机场正式投入使用。无锡机场由此成为继浦东机场后,国内第二个使用第三代物联网围界技术的单位。这堵“智慧墙”,建在候机楼两侧,初看上去与普通的围栏没多大区别;但是,当有人靠近时,围界就会自动做出感知反应。
细细观察,围界上每隔两米就有一组传感器,这就是“智慧墙”的眼睛了。传感器通过对周围光线、震动、运动物体速度变化的连续感知,就能判断出靠近围界的是落叶、动物还是人;如果是人,还能判断出这个人是经过围界、还是想攀爬,从而做出相应的报警、警告等反应。
无锡机场围界传感网防入侵系统总投资为200多万元。去年11月开始启动建设,短短三个多月时间,就完成了一期工程的安装调试验收,目前使用状况良好,二期工程也将在年内开工。届时,整个无锡机场十多公里长的围界,都将纳入物联网的感知范围中。
一期工程是在机场停机坪附近600米实体围栏周围,构建集探测、阻止为一体的周界安防,实现全天候实时监控,防范人为破坏围栏、攀爬围栏、靠近预警区段,并有声光报警等防入侵功能,同时还能实现低空抛物探测、围栏大范围自动跟踪等高级功能,有效杜绝未经授权的人闯入防护区域,防范恐怖入侵,打击偷盗、走私等犯罪活动。
2.食品安全
食品和人们的生活息息相关,作为衣食住行中重要的一环,食品安全就显得尤为重要。物联网能给食品的安全带来什么样的保障呢?以下我们举出生猪溯源和奶牛管理的两个例子供大家参考。
RFID奶牛产业信息管理平台
打开掌上电脑,挪动电子笔,电子地图上准确地标示出各个奶牛养殖场的地理位置和规模。再点开,养殖场业主名称、技术人员情况、奶牛品种和近期产奶量等信息一一显现出来。这是在邛崃市农发局奶牛信息管理中心看到的一幕。截至目前,已有5 000头奶牛纳入该RFID奶牛产业信息管理平台,佩戴了电子标志。系统开发方表示,今后有望为全市3万头奶牛戴上“电子身份证”,对拥有“电子身份证”的奶牛以及其所产的生鲜奶进行溯源管理,严格保障奶源食品安全。
1 000多头奶牛耳朵上都戴有一个6厘米左右、蓝色的电子耳标,每个电子耳标都有一个全球唯一的编码,这个编码就是奶牛的身份号码。小小的电子耳标可以记录奶牛从出生到停止产奶约5年间的主要信息,包括品种、防疫、喂养、检查……各生长环节的内容。除此以外,“电子身份证”里还储存着奶牛的“标准照”,“全世界奶牛的花纹都不同,拍照等于上了双保险,就更不会错了。”技术人员告诉记者,除了方便管理,奶牛的“电子身份证”还为保险公司开展奶牛的投保业务提供了便利,大大降低了农民养殖奶牛的风险。如图6-28所示是带着RFID耳标的奶牛。
图6-28 带着RFID耳标的奶牛
据了解,在奶牛溯源管理系统里,RFID奶牛信息管理中心还负责将所掌握的信息及时进行统计、分析、上报,为政府主管部门制定政策和对整个产业宏观调控提供可靠依据,以确保全市奶牛种群质量和奶产品质量。“在生猪和奶牛溯源领域,成都均走在全国前列。”市信息办有关负责人表示,RFID在各领域的广泛应用将有力推动我市物联网的建设和发展。
成都45个菜市开卖“电脑猪肉”
“电脑猪肉”又名质量安全可追溯生猪产品,是指市场上出售的每一块猪肉都能查到是哪里养的猪,在哪儿屠宰的,又是在哪儿交易的。你买猪肉后可凭小票知道它来自哪里,如何卖到你手中的。
在每一块生猪肉上绑上一个RFID的标签(如图6-29所示),记录着生猪的各种信息,如产地,销地,身高,体重,部位等各种信息。合格的白条肉的信息记录在一张带有芯片的卡中(如图6-30所示),通过读卡器可以清楚显示出合格肉的种类和数量等信息,实现生猪来源追溯和生猪产品流向追溯。当猪肉进入超市或市场中,进行进货查验时(如图6-31所示),信息通过卡片的读写直接录入市场电脑系统。
记者了解到,施行追溯体系后,进入已通过批准的45家农贸市场的猪肉必须具有已录入该产品完整质量安全可追溯信息的电子溯源芯片和“两章一证”(即:动物检疫监督机构出具的动物产品检疫合格证明、动物产品检疫合格验讫印章、生猪定点屠宰厂肉品品质检验合格验讫印章)。据介绍,在成都目前的71家定点屠宰场(厂)中,已经初步确定了36家屠宰场为这45家市场进行猪肉供给,其余35家屠宰场目前将无权为这些市场供给猪肉。
图6-29 绑在生猪肉上的RFID标签
图6-30 合格白条肉绑定电子溯源芯片
图6-31 进货查验,信息录入市场电脑系统
据介绍,猪肉要施行源头追溯,必须具备电子溯源芯片、读卡器、可以打印小票的电子秤、企业身份识别卡、销售小票和质量安全可追溯信息系统。目前,成都市各分管部门正在进行相关市场、商家的设备布点工作。2010年年底,成都市中心城区的猪肉经营户、肉制品加工企业、食堂以及2万多家餐饮企业身份识别卡将全部发放完毕,届时,没有身份识别卡的企业将无法从这45家市场购买猪肉。而市民在购买猪肉时,也只有通过索取的溯源小票才能进行猪肉溯源。
成都市食品药品监督管理局副局长陈建表示,我市猪肉溯源系统将逐步向二圈、三圈层区(市)县推广,预计明年年底,可以覆盖成都全域。此外,目前相关部门正在对禽类进行调研,今后我市将把可追溯体系逐步扩大到其他各类重点食品领域。
六、 工业应用
尽管社会各界对传感网、物联网、泛在网的概念众说纷纭,但人们普遍认为,物联网是指人们通过各类传感器实现物与物、物与人、人与人之间按需的信息获取、传递、储存、认知、分析和使用。
物联网的关键环节可以归纳为全面感知、可靠传送、智能处理。全面感知是指利用射频识别(RFID)、GPS、摄像头、传感器、传感器网络等感知、捕获、测量的技术手段,随时随地对物体进行信息采集和获取。可靠传送是指通过各种通信网络、互联网随时随地进行可靠的信息交互和共享。智能处理是指对海量的跨部门、跨行业、跨地域的数据和信息进行分析处理,提升对物理世界、经济社会各种活动的洞察力,实现智能化的决策和控制。相比互联网具有的全球互联互通的特征,物联网具有局域性和行业性特征。
工业是物联网应用的重要领域。具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节,可大幅提高制造效率,改善产品质量,降低产品成本和资源消耗,将传统工业提升到智能工业的新阶段。
(1) 从当前技术发展和应用前景来看,物联网在工业领域的应用主要集中在以下几个方面。
① 制造业供应链管理。物联网应用于企业原材料采购、库存、销售等领域,通过完善和优化供应链管理体系,提高了供应链效率,降低了成本。空中客车(Airbus)通过在供应链体系中应用传感网络技术,构建了全球制造业中规模最大、效率最高的供应链体系。
② 生产过程工艺优化。物联网技术的应用提高了生产线过程检测、实时参数采集、生产设备监控、材料消耗监测的能力和水平。生产过程的智能监控、智能控制、智能诊断、智能决策、智能维护水平不断提高。钢铁企业应用各种传感器和通信网络,在生产过程中实现对加工产品的宽度、厚度、温度的实时监控,从而提高了产品质量,优化了生产流程。
③ 产品设备监控管理。各种传感技术与制造技术融合,实现了对产品设备操作使用记录、设备故障诊断的远程监控。GE Oil&Gas集团在全球建立了13个面向不同产品的i-Center,通过传感器和网络对设备进行在线监测和实时监控,并提供设备维护和故障诊断的解决方案。
④ 环保监测及能源管理。物联网与环保设备的融合实现了对工业生产过程中产生的各种污染源及污染治理各环节关键指标的实时监控。在重点排污企业排污口安装无线传感设备,不仅可以实时监测企业排污数据,而且可以远程关闭排污口,防止突发性环境污染事故的发生。电信运营商已开始推广基于物联网的污染治理实时监测解决方案。
⑤ 工业安全生产管理。把感应器嵌入和装备到矿山设备、油气管道、矿工设备中,可以感知危险环境中工作人员、设备机器、周边环境等方面的安全状态信息,将现有分散、独立、单一的网络监管平台提升为系统、开放、多元的综合网络监管平台,实现实时感知、准确辨识、快捷响应、有效控制。
(2) 与未来先进制造技术相结合是物联网应用的生命力所在。物联网是信息通信技术发展的新一轮制高点,正在工业领域广泛渗透和应用,并与未来先进制造技术相结合,形成新的智能化的制造体系。这一制造体系仍在不断发展和完善之中。概括起来,物联网与先进制造技术的结合主要体现在8个领域。
① 泛在感知网络技术。建立服务于智能制造的泛在网络技术体系,为制造中的设计、设备、过程、管理和商务提供无处不在的网络服务。目前,面向未来智能制造的泛在网络技术发展还处于初始阶段。
② 泛在制造信息处理技术。建立以泛在信息处理为基础的新型制造模式,提升制造行业的整体实力和水平。目前,泛在信息制造及泛在信息处理尚处于概念和实验阶段,各国政府均将此列入国家发展计划,大力推动实施。
③ 虚拟现实技术。采用真三维显示与人机自然交互的方式进行工业生产,进一步提高制造业的效率。目前,虚拟环境已经在许多重大工程领域得到了广泛的应用和研究。未来,虚拟现实技术的发展方向是三维数字产品设计、数字产品生产过程仿真、真三维显示和装配维修等。
④ 人机交互技术。传感技术、传感器网、工业无线网以及新材料的发展,提高了人机交互的效率和水平。目前制造业处在一个信息有限的时代,人要服从和服务于机器。随着人机交互技术的不断发展,我们将逐步进入基于泛在感知的信息化制造人机交互时代。
⑤ 空间协同技术。空间协同技术的发展目标是以泛在网络、人机交互、泛在信息处理和制造系统集成为基础,突破现有制造系统在信息获取、监控、控制、人机交互和管理方面集成度差、协同能力弱的局限,提高制造系统的敏捷性、适应性、高效性。
⑥ 平行管理技术。未来的制造系统将由某一个实际制造系统和对应的一个或多个虚拟的人工制造系统所组成。平行管理技术就是要实现制造系统与虚拟系统的有机融合,不断提升企业认识和预防非正常状态的能力,提高企业的智能决策和应急管理水平。
⑦ 电子商务技术。目前制造与商务过程一体化特征日趋明显,整体呈现出纵向整合和横向联合两种趋势。未来要建立健全先进制造业中的电子商务技术框架,发展电子商务以提升制造企业在动态市场中的决策与适应能力,构建和谐、可持续发展的先进制造业。
⑧ 系统集成制造技术。系统集成制造是由智能机器人和专家共同组成的人机共存、协同合作的工业制造系统。它集自动化、集成化、网络化和智能化于一身,使制造具有修正或重构自身结构和参数的能力,具有自组织和协调能力,可满足瞬息万变的市场需求,应对激烈的市场竞争。
(3) 解决工业领域物联网应用面临的关键技术问题。从整体上来看,物联网还处于起步阶段。物联网在工业领域的大规模应用还面临一些关键技术问题,概括起来主要有以下几个方面。
① 工业用传感器。工业用传感器是一种检测装置,能够测量或感知特定物体的状态和变化,并转化为可传输、可处理、可存储的电子信号或其他形式的信息。工业用传感器是实现工业自动检测和自动控制的首要环节。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到最好的质量。可以说,没有众多质优价廉的工业传感器,就不可能实现物联网在现代化工业生产体系中的大规模应用。
② 工业无线网络技术。工业无线网络是一种由大量随机分布的、具有实时感知和自组织能力的传感器节点组成的网状(Mesh)网络,综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等,具有低耗自组、泛在协同、异构互连的特点。工业无线网络技术是继现场总线之后工业控制系统领域的又一热点技术,是降低工业测控系统成本、提高工业测控系统应用范围的革命性技术,也是未来几年工业自动化产品新的增长点,已经引起许多国家学术界和工业界的高度重视。
③ 工业过程建模。没有模型就不可能实施先进有效的控制,传统的集中式、封闭式的仿真系统结构已不能满足现代工业发展的需要。工业过程建模是系统设计、分析、仿真和先进控制必不可少的基础。
此外,物联网在工业领域的大规模应用还面临工业集成服务代理总线技术、工业语义中间件平台等关键技术问题。
(4) 从垂直和聚合两个方面推动物联网在工业领域的应用。物联网的发展进程是一个规模庞大的复杂技术革新过程,可以从垂直和聚合两个方面推动其应用。
① 垂直应用是指企业结合自身特点、行业特点进行生产过程的控制。垂直应用与行业生产和业务流程紧密结合,通过提供集成化的行业解决方案,为行业内企业的生产管理提供各种服务。如在汽车行业中,产业链环节中的企业各自建立物联网应用系统,感知车辆实时状态,车载控制模块汇聚和发送车辆信息,完成对车辆的控制。
物联网的应用可以服务于生产流程和设备管理等辅助支持管理,同时高效支撑仓储和物流供应链管理。
② 聚合应用是跨行业的应用,是基于公共服务平台的信息化服务。聚合应用是运营商和解决方案提供商以行业用户、家庭用户和个人用户为重点,规模化推广和普及基于物联网的相关业务和服务。如集成应用车载传感网、GPS定位、通信等技术的汽车,可以提供全方位和全天候的检测、导航、娱乐、呼救等信息服务,再通过公共服务平台完成信息维护和综合服务运营。消费者、整车厂、维修商、车辆管理机构均可共享信息和服务,从而进一步完善整车和零部件的设计和工艺流程,实现车辆全生命周期管理。
(5) 物联网应用必须坚持以业务驱动为主,找准工业领域关键环节的切入点。我国工业领域行业众多,推进物联网应用必须坚持以业务驱动为主,找准工业领域关键环节的切入点。当前,可在部分需求迫切、技术成熟、效益明显、带动性强的工业领域,围绕关键环节开展物联网的应用试点,催生和推进中国智能工业的发展。
① 装备制造业供应链管理。借助射频识别等物联网技术实现对装备产品的数字化物流管理,推动上下游协作厂商共同应用先进物流管理技术,建设一个相互支持的装备制造现代物流群,提高整个供应链的协调性,实现现代物流与装备制造的联动发展。
② 食品安全追溯体系。发挥物联网在货物追踪、识别、查询、信息等方面的作用,推进物联网技术在农业养殖、收购、屠宰、加工、运输、销售等各个环节的应用,实现对食品生产全过程关键信息的采集和管理,保障食品安全追溯,实现对问题产品的准确召回。
③ 石化设备智能测控。将物联网技术推广应用到石油勘探、开采、运输等环节,建立油井生产智能远程测控系统,实现对石化生产设备的智能测控和管理,促进化工企业的安全生产和科学管理。
④ 煤矿安全生产管理。重点应用传感器、无线射频识别、移动通信等技术实现水、火、顶板、瓦斯等煤矿重大危险源的识别与监测,建立和完善安全监测网络系统,提升煤矿安全生产过程的监控和应急响应水平。
⑤ 工业排污实时监控。在化工、轻工等部分高污染行业,支持其智能排污监控系统的建立与完善,实现智能排污自动监控装置、水质数据监控装置、水质参数检测仪等设备的集成应用,对重点排污监控企业实行实时监测、自动报警,远程关闭排污口,防止突发性环境污染事故的发生。
七、 军事应用
物联网被许多军事专家称为“一个未探明储量的金矿”,正在孕育军事变革深入发展的新契机。可以设想,在国防科研、军工企业及武器平台等各个环节与要素设置标签读取装置,通过无线和有线网络将其连接起来,那么每个国防要素及作战单元甚至整个国家军事力量都将处于全信息和全数字化状态。大到卫星、导弹、飞机、舰船、坦克、火炮等装备系统,小到单兵作战装备,从通信技侦系统到后勤保障系统,从军事科学试验到军事装备工程,其应用遍及战争准备、战争实施的每一个环节。可以说,物联网扩大了未来作战的时域、空域和频域,对国防建设各个领域产生了深远影响,将引发一场划时代的军事技术革命和作战方式的变革。
(1) 战场感知精确化——可以监测到一粒沙子的陨落。战后局部战争的实践充分说明,战场安全性是相对的,整体防御体系难免存在一定漏洞,要想弥补漏洞,就必须对包括现有指挥控制系统在内的相关系统进行升级改造,使战场感知能力不断适应未来作战的需要。物联网似乎可以担当此重任。
据称,美军目前已建立了具有强大作战空间态势感知优势的多传感器信息网,这可以说是物联网在军事运用中的雏形。美国国防高级研究项目管理局已研制出一些低成本的自动地面传感器,这些传感器可以迅速散布在战场上并与设在卫星、飞机、舰艇上的所有传感器有机融合,通过情报、监视和侦察信息的分布式获取,形成全方位、全频谱、全时域的多维侦察监视预警体系。据报道,伊拉克战争中,美军多数打击兵器是靠战场感知行动临时传递的目标信息而实施对敌攻击,甚至有人将信息化条件下作战称为“传感器战争”。而物联网堪称信息化战场的宠儿,将为战场上带来新的电子眼和电子耳。与当前美军传感器网相比,物联网最大的优势在于其可以在更高层次上实现战场感知的精确化、系统化和智能化。可以把过去在战场上需要几小时乃至更长时间才能完成处理、传送和利用的目标信息,压缩到几分钟、几秒钟,甚至同步。它能够实现战场实时监控、目标定位、战场评估、核攻击和生物化学攻击的监测和搜索等功能。通过大规模节点部署,有效避免侦察盲区,为火控和制导系统提供精确的目标定位信息。同时,其感知能力不会因某一节点的损坏而导致整个监测系统的崩溃,各汇聚节点将数据送至指挥部,最后融合来自各战场的数据形成完备的战场态势图。IPv6作为物联网的关键技术之一,因其海量的地址空间、高度的灵活性和安全性、可动态进行地址分配以及完全的分布式结构等特性,是以前所有技术难以相比的,具有重大的军事价值。通过IPv6技术,完全可以实现为物联网每个传感器节点分配一个单独的IP地址,世界上的一草一木,武器库里的一枪一弹,都会被分配一个IPv6地址。通过飞机向战场洒落肉眼观察不到的传感器尘埃,利用物联网实时采集、分析和研究监测数据,哪怕是一粒沙子的陨落也不会逃脱,真正实现感知世界每个角落。