物联网-基于物联网的物流定位与追踪系统的设计

摘要随着物联网技术的快速发展，物联网在各个领域都得到了广泛的应用，本文对基于物联网的物流定位与追踪系统的设计这一课题进行研究和讨论。还简单介绍了物联网技术在物流行业中的发展历程、应用现状及发展趋势。加快物联网技术在物流领域的应用,对于实现物流可视化、智能化和信息化具有重要意义。关键字：物联网，物流1目录1.概述.......................................................................................................22.设计方案..............................................................................................22.1原理说明...........................................................................................22.2体系构架...........................................................................................32.3详细步骤........................................................................................42.3.1RFID信息采集...........................................................................42.3.2GPS/GSM定位............................................................................52.3.3定位和追踪的实现....................................................................63.发展趋势...............................................................................................64.总结........................................................................................................7参考文献....................................................................................................82基于物联网的物流定位与追踪系统的设计1.概述物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制物流业是物联网很早就参与进来的行业之一，很多先进的现代物流系统已经具备了信息化、数字化、网络化、集成化、智能化、柔性化、敏捷化、可视化、自动化等先进技术特征。很多物流系统和网络也采用了最新的红外、激光、无线、编码、认址、识别、定位、无接触供电、光纤、数据库、传感器、RFID、卫星定位等高新技术，这种集光、机、电、信息等技术为一体的新技术在物流系统的集成应用就是物联网技术在物流业应用的体现。本文将对基于物联网的物流定位与追踪系统的设计这一课题进行研究和讨论。2.设计方案2.1原理说明物流信息定位服务(LocationBasedService，LBS)是统一信息系统(UnifiedInformationSystem，UIS)利用无线终端和无线网络的有机配合，运用GPS（GlobalPositioningSyste，全球定位系统）、GIS(GeographicalInformationSystem，地理信息系统)、Internet融合计算机电信集成技术(ComputerTelecommunicationIntegration，CTI)与GSM(GlobalSystemforMobileCommunications，全球移动通讯系统)，通过物联网（InternetOfThings，IOT）设备读写出物流实时位置信息，在统一信息系统中3实现物流定位和用户的信息交互。根据物联网技术物物相连的泛在链接特点，通过射频识别技术（RadioFrequencyIdentification，RFID）与传感设备，实现物流流程各环节的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。定位系统运用遥感系统、GIS、GPS/GSM、数据库、通信、网络技术异构构成建物流信息定位系统，实现了感知物流与传感网络的泛在链接与无址化管理，实现了感知物流与传感网络的泛在链接与无址化管理，从而脱离单一固定网络的束缚，用户随时以的手机、掌上电脑、PDA或互联网等为工具，实现物流定位信息的安全查询与管理。图2-1物品流动与监控技术示意图2.2体系构架基于物联网的物流统一信息GPS/GSM定位系统主要采用RFID、GPS/GSM和GIS相结合，实现物流信息的实时定位，并将定位结果通过GSM、WEB等方式反馈到用户手机、PDA或WEB网页上，使物流服务存在于无所不在的泛在链接网络之中。系统主要有三层架构：接入层、传输层和应用层，形成定位信息的监测中心和移动终端服务中心。4图2-2系统架构图第一层，接入层。接入层主要通过带有RFID功能的GPS/GSM读写器对安放有RFID信息的物流物品进行信息读取。GPS/GSM移动终端主要由RFID射频识别模块、GPS模块、GSM模块和CPU模块构成，实时通过物流中的RFID进行GPS信息定位，并将定位信息通过GSM发送到统一信息系统。第二层，交换层。交换层主要由GSMmodem、ISMG、WiFi、Internet等设备组成，完成接入层双向互动信息传输工作。第三层，应用层。应用层的主要功能是对传输层传回来的信息进行处理，然后以网页或通过手机等方式给用户显示Google等数字地图上相应位置及追踪器物流的运动轨迹。2.3详细步骤2.3.1RFID信息采集GPS/GSM读写器的RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标物流对象并获取相关数据，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，用于控制、检测和跟踪物体，并与GPS/GSM技术融合实现物流信息定位。系统由RFID阅读器和物流货物中的RFID标签（应答器）组成，通过耦合元件实现RFID信号无接触读取，并在耦合通道中，使用防碰撞程序，5实现标签信息传递与数据交换。耦合类型有两种：一是电感耦合，频率有13.56MHz、225kHz和125kHz，是一种变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，适合于中、低频工作的近距离RFID系统，作用距离小于1m；二是电磁反向散射耦合，频率有5.8GHz、2.45GHz、915MHz、433MHz，是一种雷达原理模型，通过发射出去的电磁波反射目标信息，适合于高频、微波工作的远距离射RFID系统，作用距离为3-l0m。GPS/GSM阅读器采用自动启动与条件触发两种工作模式，条件触发以短信、GPRS等方式实现设备控制。GPS/GSM读写器电路模块在信息触发的状态下启动信息采集电路，控制继电器闭合，使RFID阅读器进入工作状态，按信息指令的类别搜集物流货物信息，并通过GSM把GPS、物流信息发送到统一信息系统，系统接收到数据后与GIS等程序融合计算出物流的位置信息。2.3.2GPS/GSM定位基于物联网的物流统一信息GPS/GSM定位系统中数据通信采用了GSM的SMS（短消息）业务功能，实现被定位RFID物流货物与统一信息系统数据控制中心之间的数据传输链路。GSM利用信令信道传输SMS，不需要人工拨号建立统一信息系统与物流货物之间的连接，直接把带有物流信息、GPS信息的短消息发送到服务中心，再由统一信息系统完成更高一级的系统计算与指令。GPS/GSM专业模块采用AT指令来控制整个系统的运行，包括设备的初始化、短信息的收发、GPS定位信息的提取等。GPS的空间部分是由24颗工作卫星组成，位于距地表20200km的上空，以4×6均匀分布6个轨道，轨道倾角为55°。GPS导航系统工作原理与步骤：①测出接收机到已知位置卫星之间的距离，通过卫星信号到用户的时间乘以光速得到；②综合4颗卫星的数据；③根据卫星星历中查出卫星位置；④计算接收机的具体位置。计算物流运输工具的位置时，可以采用三点定位原理，首先测得接收机与三个GPS卫星之间的距离，然后通过三点定位方式确定接收机的位置。62.3.3定位和追踪的实现在基于物联网的统一信息系统中，GPS/GSM读写器与统一信息系统的通信方式采用GSM短信业务方式完成。GPS/GSM读写器采集RFID数据后加上目的地址按照通讯协议进行编码传送到短消息服务中心，再由短消息服务中心发送到物流统一信息系统监控中心；统一信息系统监控中心收到信息后也用相应的通讯协议进行解码，从而获得物流位置、状态等信息。基于物联网的统一信息系统物流信息定位是GPS、GSM/GPRS、RFID融合应用的远程定位系统。通过移动短信服务或GPRS数据传输将物流当前所在的经纬度传送给统一信息系统，用户可以直接在相关网页或通过手机收到平台显示的Google等数字地图上相应定位位置及物流运动轨迹。在系统的测试中，实现了无障碍、无盲点、全天候、定位精度高的测试，平均误差3-7米。3.发展趋势根据研究，未来物联网在物流业应用将出现如下四大趋势：1、智慧供应链与智慧生产融合，随着标签与传感器网络的普及，物与物的互联互通，将给企业的物流系统、生产系统、采购系统与销售系统的智能融合打下基础，网络的融合必将产生智慧生产与智慧供应链的融合，企业物流完全智慧的融入企业经营之中，打破工序、流程界限，打造智慧企业。2、智慧物流网络开放共享，融入社会物联网物流与人们生活密切相关，渗透在我们的方方面面，不仅产品追溯系统，今后其他的物流系统也将根据需要融入社会物联网络或与专业智慧网络互通，如：智慧物流与智能交通、智慧制造、智能安防、智能检测、智慧维修、智慧采购等系统融合等，从而为社会全智能化的物联网发展打下基础，智慧物流也成为人们智慧生活的一部分。3、多种物联网技术集成应用于智慧物流，目前在物流业应用较多的感知手段主要是RFID和GPS技术，今后随着物联网技术发展，传感技术、蓝牙技术、视频识别技术、M2M技术等多种技术也将逐步集成应用于现代物流领域，用于现代物流作业中的各种感知与操作。4、物流领域物联网创新应用模式将不断涌现，物联网是聚合、集成的创新理念，物联网带来的智慧物流革命远不是我们能够想到的这几种模式，群众是真正的英雄，随着物联7网的发展，更多的创新模式会层出不穷的不断涌现，这才是未来智慧物流大发展的基础。4.总结物联网发展推动者中国智慧物流的变革，随着物联网理念的引入，技术的提升，政策的支持，相信未来物联网将给中国物流业带来革命性的变化，中国智慧物流将迎来大发展的时代。8参考文献[1]刘云浩.物联网导论.科学出版社，2010[2]朱文和.基于物联网技术实现供应链全过程的智能化物流配送服务，2010年第13期.[3]姜彬.谈物联网在我国物流领域的应用，2011[4]孙克武.基于物联网的物流产业发展研究，2013