智能物流综述

智能物流运输系统综述一．问题的提出（研究背景）当前，我国物流也处于快速增长期，物流业发展对于提高国民经济增长质量和效益的作用日益明显。与世界物流运输业发达的国家相比，我国物流运输业起步较晚、规模较小、管理落后。存在的问题主要有：物流运输成本高；物流运作水平低，物流运输时间长，物流运输管理效率低下等]1[。近20年来，我国物流行业取得了长足的进步，为我国社会经济的快速发展和健康运行做出了巨大贡献。物流运输业是整个物流链条的核心环节，也是构成物流成本的重要内容。2010年我国物流运输费用为3.83万亿，比1991年增长12.2倍，年复合增长率为14.6%。也就是说，我国物流运输费用在物流成本中所占比例超过了50%。与世界物流运输业发达的国家相比，我国物流运输业起步较晚、规模较小、管理落后。存在的问题主要有：（一）物流运输成本高在欧美发达国家，物流运输成本一般只占到物流总成本的三分之一左右。正常情况下，我国的物流运输成本要占物流总成本的５０％以上。因此，我国很多商业企业要比美国的商业企业多支付４０％～５０％的物流运输成本。２００７年，意大利调查机构“亚洲观察家”组织开展的一项调查显示，中国是世界物流运输成本最高的国家之一，每年用于物流运输业的资金高达２０００亿美元，是美国的两倍。此外在运输过程中对路径选择的忽视也是导致运输成本高的原因之一。（二）物流运作水平低，物流运输时间长我国大多数物流运输企业是由传统的仓储、运输企业转型而来，在管理水平、技术力量及服务范围上与现代物流业的要求还有很大的差距。物流企业不仅普遍存在经营规模较小，市场份额较少，服务功能单一、信息化程度低、高素质人才缺乏等现象，而且物流企业整体运作水平较低，缺乏先进的管理理念。此外，由于物流企业整体运作水平较低，物流运输时间被拉长，导致企业流动资金周转率低下。（三）物流运输管理效率低下物流管理是以尽可能少的资源投入，在控制成本和环境负担的约束下达到为客户提供服务的目的。由于我国物流业发展仍处于初级发展阶段，物流管理还处于粗放式经营格局，大部分物流运输企业管理水平低下、服务能力较弱。一是物流装备整体水平低下，主要靠人力来完成各种物流作业。二是物流信息系统功能落后，无法满足现代物流所需要的供应链信息一体化的需要。三是缺乏统一的物流管理机构，迟缓了物流各环节的交接和物流信息的快速传递，致使物流运输管理效率和物流管理水平低下。（四）无法满足客户的一些要求。随着物流产业的急速发展，客户急切地想知道自己的产品什么时候在哪个地方，处于一个什么样的位置，会不会有什么安全隐患等等。这就要求物流产业需要更科学的先进技术作为发展的强大的后盾。二．问题的解决方法构想（解决方案）利用GPS,GPRS和GIS等技术对货物的配送等环节实现货物的自动化、信息化管理。目的是实现物流配送作业执行情况全程跟踪，利用RFID对货物入库，出库进行信息化管理。通过与WEB技术的结合，可以使客户方便的查询运输信息，调度中心也可实时掌握运输车辆的情况，减少空载的发生和运输时间，降低运输成本，提高运输效率。三．系统所满足的要求随着物流的迅速发展，人们对物流的要求越来越高。本文通过介绍了智能物流的关键技术，并通过这些关键技术实现对物流运输过程中车辆，司机及货物的实时监控，物流公司和客户可以在WEB上查询到相关信息，确保在运输过程中货物，车辆和人员的安全，有利于提高物流运输的效率。1.基于GIS,GPRS和GPS相结合的配送跟踪管理，要实现对配送车辆全程的跟踪管理，就需要对车辆路线和位置进行实时监控，通过关键技术实现调度中心的动态监控。2.设计和实现了一个基于GPS的实时货物跟踪，客户可以通过Internet实时查询货物当前的位置，状态和估计到达的时间等信息。3.车辆报警功能。当在运输车辆发生紧急状况时，向监控中心发出报警信号，使监控中心尽快了解运输车辆状况以及能够及时采取补救措施。4.路径的可视化。三．关键技术3.1全球定位系统（GPS）3.1.1GPS技术介绍GPS（GlobalPositioningSystem）是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统，其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。GPS由覆盖全球的24颗卫星组成，这个系统可以保证在任意时刻，地球上任一点都可以同时观测到4颗卫星，保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人，安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。3.1.2GPS系统组成GPS由三部分组成：空间部分（GPS星座），地面控制部分（地面监控系统），用户设备部分（GPS信号接收机）。空间部分：由24颗工作卫星组成,它位于距地表20200km的上空,均匀分布在6个轨道面上(每个轨道面4颗),轨道倾角为55°。此外,还有4颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图像。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。地面控制部分：由1个主控站,6个全球监测站和4个注入站组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接受机。监测站将取得的卫星观测数据,包括电离层和气象数据,经过初步处理后,传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据,计算出卫星的轨道和时钟参数,然后将结果送到3个地面控制站。注入站在每颗卫星运行至上空时,把这些导航数据及主控站指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS卫星每天一次,并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。如果某地面站发生故障,那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间,但导航精度会逐渐降低。用户设备部分：即GPS信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包构成完整的GPS用户设备。3.1.3GPS主要应用定位：如汽车防盗，地面车辆跟踪和紧急救生。测量：主要用于测量时间、速度、及大地测绘，如水下地形测量、地壳形变测量，大坝和大型建筑物变形监测及浮动车数据，利用GPS定期记录车辆的位置和速度信息。从而计算道路的拥堵情况。3.2地理信息系统（GIS）3.2.1GIS概述地理信息系统（GeographicInformationSystem简称GIS）是一种集空间数据获取、管理、分析处理、模拟和可视化表达功能于一体的计算机系统，是横跨计算机科学、信息学、遥感科学、测量学、地图学、资源学、环境学等学科的一门新兴边缘学科。GIS作为信息处理技术的一种，是以计算机技术为依托，以具有空间内涵的地理数据为处理对象，运用系统工程和信息科学的理论，采集、存储、显示、处理、分析、输出地理信息的计算机系统，为规划、管理和决策提供信息来源和技术支持。近年来，随着GIS技术的不断发展，已逐步深入到各个学科领域。3.2.2GIS功能介绍1)数据采集、转换、检验与编辑功能数据采集、转化、检验与编辑功能主要用于获取数据，保证GIS数据库中的数据在内容与空间上的完整性，数据定义合适，数据值逻辑一致。地理信息系统数据库的建设占整个系统建设投资的70%或者更多，且在近期不会有明显的变化。为此，信息共享与自动化数据输入成为GIS研究中重要内容。目前可用于GIS数据采集的方法与技术很多，有些适用于属性数据的采集，有些属于空间数据的采集，有些是通用技术，有些则是特别适用于GIS，如手扶跟踪数字化仪。自动化扫描输入与遥感数据的集成最为人们所关注。扫描技术的应用与改进是一个富有挑战性的问题，扫描数据的自动化编辑与处理仍是其主要研究的关键技术。2)数据的存储与组织功能数据存储与组织是一个数据集成的过程，也是建立GIS数据库的关键步骤，涉及到空间数据和属性数据的组织。栅格模型、矢量模型或栅格/矢量混合模型是常用的空间数据组织方式。空间数据结构的选择在一定程度上决定了系统所能执行的数据操作与分析的功能。混合型数据结构利用了矢量与栅格数据结构的特点，为许多成功的GIS软件系统所采用。属性数据的组织有文件系统及采用层次结构、网络结构或关系结构的数据库管理系统等。3)数据组织与管理功能数据组织与管理中，最为关键的是如何将空间数据与属性数据融合为一体。大多已有系统将两者分开存储，通过关联字段来连接。这种组织方式的缺点是无法有效地记录地物在时域上的变化属性，数据的定义与数据操作相互分离，数据更新、查询检索烦琐。随着计算机数据库技术的发展，空间地理数据库集空间图形数据和属性数据于一体，极大地方便了空间图形数据和属性数据的存储与管理查询。4)数据分析功能数据分析功能包括数据查询、检索、统计计算、空间分析、模型分析等方面。数据查询、检索、统计计算是GIS以及许多自动化地理数据系统应具备的最基本的分析功能，空间分析是GIS的核心功能，也是GIS与其它计算机系统的主要区别所在。3.2.3GIS在物流运输车辆监控中的应用GIS技术的发展和成熟，在GPS车辆监控导航领域的应用也越来越广泛，在车辆监控管理中心，各个移动车辆的定位数据由无线数据传输到监控管理中心，监控管理中心通过电子地图实时、准确的显示各个车辆的位置，从而实现对移动车辆的管理。GIS技术在车辆监控定位系统中的主要功能是用来车辆导航、定位，其的主要用途为：1)提供良好的图形化人机界面，以不同标记显示路况信息，以提醒驾驶员。2)在矢量电子地图上，可以进行任意的放大、缩小、漫游、旋转、分层显示等。3)能在电子地图上实时地显示车辆的位置，回放车辆的运行轨迹。4)用户可以进行地理实体的查询。5)在电子地图上，用户可以进行车辆行驶区域的限制。3.3分组无线业务（GPRS）3.3.1GPRS技术介绍GPRS（GeneralPacketRadioService）是通用分组无线业务的简称，它是第2.5代移动通信系统，是第二代移动通信技术GSM（GlobalSystemforMobileCommunications）向第三代移动通信（3G）过渡的一个桥梁。GPRS是一种采用分组交换技术传输数据及信令的高效率数据传输方式,是区别于原有GSM电路交换方式的另一种数据传输方式，它利用存储转发原理，把不同终端的数据分割成等长标准数据格式，通过非专用的逻辑子信道进行数据快速交换，即将信息分成数据分组或信息包，再加上目的地址、分组编号、控制比特等的分组头，沿不同路由进行传送，接收端按照分组编号重新组装成原始信息。分组通信的实质是依靠高处理能力的计算机来充分利用宝贵的通信通道资源。GPRS允许用户在分组交换模式下发送和接收数据，从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。分组交换的基本过程是把数据先分成若干个小的数据包，可通过不同的路由，以存储转发的接力方式传送到目的端，而组装成完整的数据。分组交换基本上不是实时系统，延时也不固定，但可以使不同的数据传输“共用”传输带宽:有数据时14占用带宽，无数据时不占用，从而分享资源。在GSM无线系统中，无线信道资源非常宝贵。如采用电路交换，通信需要建立端到端的连接，信道只能被一个用户独占，在成本效率上显然缺乏可行性。而采用分组交换的GPRS则可灵活运用无线信道，每一个用户可以有多个无线信道，而同一信道又可以由几个用户共享，从而极大的提高了无线资源的利用率。在理论上，GPRS可以将最多8个时隙组合在一起，给用户提供高达171.2kb/s的带宽。由于GPRS用户的数据通信费是以数据流量为基础，而不考虑通信时长，所以GPRS用于IP业务的接入将更为用户所