第6章物联网应用55

武汉理工大学物联网工程系《物联网工程技术(清华大学出版社2011.8)》伍新华陆丽萍姚寒冰程煜物联网工程技术第6章物联网应用武汉理工大学物联网工程系2011.8武汉理工大学物联网工程系《物联网工程技术(清华大学出版社2011.8)》伍新华陆丽萍姚寒冰程煜第6章物联网应用6.1物联网应用概述6.2物流管理与配送6.3环境监测与保护6.4行业检测与监控6.5交通管理武汉理工大学物联网工程系《物联网工程技术(清华大学出版社2011.8)》伍新华陆丽萍姚寒冰程煜6.1物联网应用概述物联网是因特网的应用延伸和拓展，是信息网络上的一种增值应用。感知、传输、应用三个环节构成物联网产业的关键要素：感知（识别）是基础和前提；传输是平台和支撑；应用则是目的，是物联网的标志和体现。物联网发展不仅需要技术，更需要应用，应用是物联网发展的强大推动力。物联网的应用领域非常广阔，从日常的家庭个人应用，到工业自动化应用，以至军事反恐、城建交通。当物联网与因特网、移动通信网相连时，可随时随地全方位“感知”对象（物理世界），人们的生活方式将从“感觉”跨入“感知”，从“感知”到“控制”。目前，物联网已经在智能交通、智能安防、智能物流、公共安全等领域初步得到实际应用。比较典型的应用包括水电行业无线远程自动抄表系统、数字城市系统、智能交通系统、危险源和家居监控系统、产品质量监管系统等，如表6-1所示。武汉理工大学物联网工程系《物联网工程技术(清华大学出版社2011.8)》伍新华陆丽萍姚寒冰程煜6.1物联网应用概述表6-1物联网主要应用类型应用分类用户/行业典型应用数据采集公共事业基础设施机械制造零售连锁行业质量监管行业石油化工气象预测智能农业自动水表、电表抄读智能停车场环境监控、治理电梯监控物品信息跟踪自动售货机产品质量监管等自动控制医疗机械制造智能建筑公共事业基础设施工业监控远程医疗及监控危险源集中监控路灯监控智能交通（包括导航定位）智能电网等日常生活便利性应用数字家庭个人保健金融公共安全监控交通卡新型电子支付智能家居工业和楼宇自动化等定位类应用交通运输物流管理及控制警务人员定位监控物流、车辆定位监控等武汉理工大学物联网工程系《物联网工程技术(清华大学出版社2011.8)》伍新华陆丽萍姚寒冰程煜6.2物流管理与配送6.2.1基于EPC的物流全球供应链6.2.2物联网拓展物流信息增值服务6.2.3基于RFID技术的物流管理信息系统6.2.4基于RFID的配送中心系统架构案例武汉理工大学物联网工程系《物联网工程技术(清华大学出版社2011.8)》伍新华陆丽萍姚寒冰程煜6.2物流管理与配送•供应链是指由供应商、制造商、仓库、配送中心和渠道商等构成的物流网络。狭义地讲，供应链是企业从原材料采购开始，经过生产、制造，到销售至终端用户的全过程。这些过程的设计、管理、协调、调整、组合、优化是供应链的主体；通过信息和网络手段使其整体化、协调化和最优化是供应链的内涵；运用供应链管理实现生产、流通、消费的最低成本、最高效率和最大效益是供应链的目标。在供应链各成员之间流动的原材料、半成品库存和最终产品等就构成了供应链中的物流。•供应链物流管理具有自身专门的应用理论和技术。从基础应用层面上讲，有互联网、地理信息系统(GIS)、GPS、条形码、RFID；环境体系层面有电子数据交换(ElectronicDataInterchange，EDI)；在作业管理层面有JIT技术；在销售时点管理层面有POS系统、有效客户信息反馈(ECR)、自动连续补货技术(ACEP)、快速响应(QR)等。武汉理工大学物联网工程系《物联网工程技术(清华大学出版社2011.8)》伍新华陆丽萍姚寒冰程煜6.2.1基于EPC的物流全球供应链•EPC在全球供应链的应用所引发的革命，使物流的各个环节的参与方大大受益。通过RFID对电子标签中电子产品编码信息进行获取、处理和发布，实现系统中各应用节点的协同工作。每一个RFID将它采集得到的物品信息通过物联网传送到任何它应该到达的地方，同时可根据物联网上得到的信息对物品上的电子标签进行信息加工，见图6-1。武汉理工大学物联网工程系《物联网工程技术(清华大学出版社2011.8)》伍新华陆丽萍姚寒冰程煜6.2.1基于EPC的物流全球供应链供应生产运输仓储分销零售消费EPC物联网产品运输零售工厂集散中心商店标签(通过读写器)信息系统(通过网络)EPC写/读获取/发布图6-1RFID物流系统通过物联网进行信息加工武汉理工大学物联网工程系《物联网工程技术(清华大学出版社2011.8)》伍新华陆丽萍姚寒冰程煜6.2.1基于EPC的物流全球供应链•对制造商来说，实施EPC可以实现高效的生产计划，减少库存；也就是说制造商提供的产品正是它供应链下游参与方所需要的东西，同时，供应链下游参与方所需要的东西也是制造商正在积极组织生产的产品。彼此间真正做到了“心有灵犀”。同时，制造商可以对需求做出更快的响应，这样就在市场信息的捕捉方面夺得先机，可以及时满足市场需要，从而提高市场份额。•此外，制造商通过EPC可以主动和及时地跟踪产品的信息。对有“瑕疵”或“缺陷”的产品进行有效招回，提高了服务水平。同时也提高了消费者的信心，EPC从而为消费者和制造商架起了一座信息交流的桥梁。•不仅如此，实施EPC的制造商可以提高劳动生产效率，降低产品退货率。因为生产做到了有的放矢，通过供应链的流通，各个环节的需求实时的反馈回来，制造商可以相应地调整自己的生产，包括内部员工的调配、生产资料的采购等，使一切都发挥至最大效能。•制造商还可以大大减少配送与运输成本，提高固定资产利用率（生产、配送设备），因为可以通过EPC所提供信息来合理调配相关设备，从而实现利用率的最大化。武汉理工大学物联网工程系《物联网工程技术(清华大学出版社2011.8)》伍新华陆丽萍姚寒冰程煜6.2.1基于EPC的物流全球供应链•对于运输商，通过EPC可以进行货物真伪标识，实现自动通关，实施运输路线追踪，提高货物运输的安全性。同时，EFC的实施，提高了运输商送货可靠性和送货效率；通过EPC系统，运输商可以自动获取数据，自动分类处理，降低取货、送货成本，提高管理质量和客户服务水平。•另外，使用EPC，运输商可以降低索赔费用，降低保险费用，提供新信息增值服务，从而提高收益率。当然，运输商还可以通过EPC加强资产管理、资产的追踪、资产的维护，从而提高资产的利用率。武汉理工大学物联网工程系《物联网工程技术(清华大学出版社2011.8)》伍新华陆丽萍姚寒冰程煜6.2.1基于EPC的物流全球供应链•对零售商来说，实施EPC可以提高订单供品率，增加产品可获取性，减少脱销，从而增加收入。EPC在商场的使用，可以大大提高自动结算的速度，减少缺货，降低库存水平，减少非流通存货量，降低最小安全存货量；同时还能防盗，带给零售商前所未有的喜悦。而且，零售商还可以通过EPC进行产品追溯，提高了产品的质量保证，减少了损失。另外，EPC在零售商管理中，可以降低运转费用，提高运转效率、工作效率，减少货物损失，从而进一步降低零售商的成本。•对消费者而言，EPC的应用可以实现个性化购买，减少排队等候的时间，提高了生活质量。同时，通过EPC，消费者可以了解自己所购买的产品及其厂商的有关信息，一旦产品出现问题，便于进行质量追溯，维护自己的合法权益。武汉理工大学物联网工程系《物联网工程技术(清华大学出版社2011.8)》伍新华陆丽萍姚寒冰程煜6.2.2物联网拓展物流信息增值服务•企业级信息增值服务•行业级信息增值服务•供应链级信息增值服务武汉理工大学物联网工程系《物联网工程技术(清华大学出版社2011.8)》伍新华陆丽萍姚寒冰程煜6.2.3基于RFID技术的物流管理信息系统•RFID的物流管理系统把RFID的数据采集系统与生产执行系统（MES）、仓储管理系统（WMS）相结合应用到企业物流各个环节，从而优化其物流流程。•RFID在企业物流信息系统中应用的优势主要体现在两方面：首先，RFID可以在企业生产物流中发挥巨大作用，其可以自动识别生产物流各个环节中物料、半成品、产成品的位置和状态，并把这些信息迅速、准确的传送到MES。其次，提高企业物流信息系统采集信息的准确性，简化出人库的流程，及时了解库存货物状况，保证货物的盘点更加精确、迅速。武汉理工大学物联网工程系《物联网工程技术(清华大学出版社2011.8)》伍新华陆丽萍姚寒冰程煜6.2.4基于RFID的配送中心系统架构案例•1．配送系统硬件结构设计收货收货员根据收货单完成货品的验收入库根据库内货物具体情况以及货品存储规则完成货品进入指定货位补货向存货不足的流利式货架补充特定的货品拣选根据订货单内容拣选出相应数量的货品分拣货品根据订单的目的地流向指定的出口复核复核人员按照订单人工复核实际货品出库复核无误后货品配送出库图6-2一般配送中心基本流程图武汉理工大学物联网工程系《物联网工程技术(清华大学出版社2011.8)》伍新华陆丽萍姚寒冰程煜6.2.4基于RFID的配送中心系统架构案例•以上配送中心的各个工作区域，相应地安装RFID读写器用于数据采集并将采集到的数据传输至中心计算机系统进行分析处理，然后根据分析结果指导工作区域采取下一步动作。考虑到配送中心操作中对识别距离的要求，系统应采用超高频硬件设备。但是，由于配送中心内不同工作区域相邻较近或可能存在重叠区域，如果全部应用超高频的RFID系统，将不可避免地发生不同功能区域之间的“串读”现象。为了避免因串读而导致的射频屏蔽困难，把高频(13.56MHz)和超高频(915MHz)RFID设备统一规划于系统之中，在数据库中关联高频和超高频电子标签数据信息，并通过中间件使之协调工作。武汉理工大学物联网工程系《物联网工程技术(清华大学出版社2011.8)》伍新华陆丽萍姚寒冰程煜6.2.4基于RFID的配送中心系统架构案例•具体来讲，在出入库区域、库存区域以及分拣区域，系统采用超高频读写器，可以在大范围内一次读取多个电子标签，以提高配送中心出入库速度、自动化程度以及库存准确度。在补货时，读写器读取周转箱标签进行数据库信息更新，此时系统一次只需读取一个电子标签，故在补货区采用高频读写器避免串读。这些部分构成了整个RFID系统中的固定式数据采集终端，如图6-3所示。武汉理工大学物联网工程系《物联网工程技术(清华大学出版社2011.8)》伍新华陆丽萍姚寒冰程煜6.2.4基于RFID的配送中心系统架构案例入库UHF读写器库存HF读写器补货UHF读写器分拣HF读写器出库UHF读写器数据库服务器中心计算机车载HFReader&显示终端无线局域网Hub多串口卡图6-3系统硬件结构图武汉理工大学物联网工程系《物联网工程技术(清华大学出版社2011.8)》伍新华陆丽萍姚寒冰程煜6.2.4基于RFID的配送中心系统架构案例•以叉车为载体的移动式RFID数据采集终端其作用包括：在叉车终端承载货物入(出)库时，系统根据入(出)货单和实际入(出)货情况进行复核，并将复核结果反馈于叉车终端以提示其下一步动作；通过车载RFID读写器读取货架上的货位标签，以确认货物(托盘)在仓库中的具体位置，方便事后货品定位和盘点；可在地面安置一系列电子标签(地标)，通过读取地标以确定和跟踪叉车在配送中心的行驶路线和位置。•该移动数据采集系统由RFID读写器和显示终端组成，并通过无线局域网和中心计算机实现数据交换。由于移动终端在执行业务操作时只需读取一个货位标签，故移动终端也采用高频RFID系统，同时可避免串读。•系统根据不同读写器所提供的通信接口的不同，设计集成多种通信方式，通过集线器和多串口卡和主机通信。武汉理工大学物联网工程系《物联网工程技术(清华大学出版社2011.8)》伍新华陆丽萍姚寒冰程煜6.2.4基于RFID的配送中心系统架构案例2．配送系统软件结构设计入库通道RFID系统出库通道RFID系统数据过滤协调读写器通信封装数据输入数据输入资源管理模块报表管理模块入库管理模块出库管理模块库存管理模块数据输入数据输入数据采集模块中间件WMS图6-4系