基于物联网技术的冷链智能化应用研究

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　　摘 要：该文介绍了冷链物流的概念，从冷链智能化应用技术的角度进行分析，描述物联网技术给传统物流带来的改变，解释了什么是射频识别技术、传感器技术、人工智能技术，同时也描述这些智能化在自动化物流仓储中的应用，在供应链的各环节中的工作实况。这一技术上的改进，不仅实现了农产品企业的经济效益和客户满意度之间的平衡，还帮助大家更充分更全面地了解冷链物流给生活带来的便利。文中还明确运用案例对所介绍的智能化技术进行更透彻的讲解，使得冷链物流所带来的改变更容易被大众理解。
　　关键词：物联网技术;冷链物流;射频识别技术;传感器技术;人工智能技术;自动化仓储
　　中图分类号：TP241 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2020）03-00-03
　　0 引 言
　　冷链运输作为时下兴起的一种特殊物流形式，以其逐渐专业化的优势入驻我国物流市场。冷链物流主要针对的对象为易腐食品、短期药品等。以农产品冷链物流为例，主要是将各种农产品，如水果、水产、禽肉等需要保鲜的产品在加工儲藏、运输等多个环节中，始终处于一种合适的低温控制的状态之下，减少产品的损耗，从而最大程度保证农产品的安全和质量。
　　1 射频识别技术在物流管理中的应用
　　1.1 射频识别技术
　　射频识别技术（RFID）是在不通过光学接触、机械接触以及其他一切接触条件下，能够利用无线电通信技术，获取相关信息，进行识别的一种技术。目前很多企业都运用了这一技术，把标签附着在车间生产的机器上，可以随时监测产品的生产进度;在畜牧业中同样可以利用这一技术，对每只需要监管的牲畜进行识别，有效防止同一个身份被多只牲畜使用而造成混乱或者因此给主人带来损失。但随之而来的隐患却不得而知，人们可能在自己未知情况下就被读取自己的身份信息。这项技术的应用还需要进一步的研究，以一种更为安全有效的方式普及化。
　　1.2 RFID的优势
　　RFID是一项便于操作控制极具灵活性的应用技术，能够胜任各种环境中的工作，例如布满油渍的汽车零件生产车间、粉尘密布的纱布制造产业以及温度过高或者过低的特殊生产场地，是传统条形码远远不能替代的，在实际意义上优于条形码的应用，实现自动化生产，减少人工，扩大生产规模。
　　射频识别技术系统识别距离可以达到几十米，总结下来可以分为以下几个方面：
　　（1）实时控制：标签与解读器高频率的通信与识别帮助大家能够及时对物品的位置以及状态进行实时监测，极大地提高了管理的效率;
　　（2）数据容量大：RFID专用的数据标签最大容量可扩充到10 KB，可以根据客户需求调节;
　　（3）读取迅速：解读器对信息的读取非常迅速，只要标签一进入被识别区域，标签隐含的信息就可以被读取出来，而且可以实现一次性读取数个标签，以及分批次识别物品，提高效率;
　　（4）标签数据可更新：标签数据的录入是通过远程编辑，这就说明数据可以根据实际情况的改变而进行实时调整，使得信息更新的速度更快，花费更少。
　　1.3 RFID的应用
　　仓储在整个供应链环节中必不可少，高质量的物流服务离不开仓储的保障。射频识别技术与传统条形码技术的结合，使得物流信息管理更为便捷，不仅可以查询到每一订单的详细物流信息，而且在一定程度上实现了订单增长的批量管理。在数字化系统中对电子标签这一技术的应用，可有效降低整个工作流程的管理难度，大大优化了原先的传统模式。这一技术所带来的优势主要归结为以下两个方面：
　　（1）建立货物先进先出的管理模式
　　结合RFID、数据库、无线局域网等技术，对仓库管理模式进行优化，使得每一笔出入库订单都得以自动录入，形成稳定的托盘货位管理。有了这些就可以建立货物先进先出的管理模式。货物管理流程如图1所示。
　　（2）库存管理实时化，资产可视化
　　在仓储管理部门应用RFID之后，可以实时准确检查仓库中的各产品库存量。对于管理订货的相关部门，RFID的应用有助于统计客户需求，并且由系统计算出近期所需要的订货量，在时间上不延迟客户的供货时间;在仓库管理上可准确下达每一项指令，为客户提供更好的服务;在企业资产的监测上，RFID的使用使得企业资产更加明确化、可视化，管理层人员可以实时掌控企业各品牌资产拥有量，对下一步战略计划做明确制作，同时也帮助了企业资产合理的分配应用。
　　2 传感器技术的研究与开发
　　2.1 传感器在机械手上的应用
　　新模式下物流改革发展越来越趋近于智能化、绿色化，新型物流的发展离不开各种大量数据的应用和收集，因而智能化物流越发离不开传感器的应用。传感器正成为智能物流发展中离不开的关键点，改革后发展起来的全自动物流与制造中的自动化物流输送系统依赖标准化机械手。
　　2.2 机械手
　　机械手的工作运行离不开上机位（PLC）对它的安全防护。PLC主要负责在实验全程中对其进行全面掌控以保证工作人员的安全，并且降低实验带来的安全隐患。
　　机械手的运动通过电机带动，其运动轨迹源自于计算机编程，所以想要对机械手运动动作的改变或调整只需要改变计算机的编程代码。不仅如此，机械手的触屏装置，可以通过控制器的调整使其在自动控制和手动控制之间切换自如。例如，现在投入工厂广泛使用的直角坐标机械手，在工厂可以实现自动上下料，自动收集废料。机械手在工作中与机床通信的特点使工作作业完全实现自动化操作，这一构造给大家带来的优势不仅是提供成熟的工业化部件，而且极大程度上保证了模块化结构的稳定性。除此之外，工业化可组合部件的工作，在设施上成本大大降低。
　　2.3 自动化仓储中机械手的应用
　　在物流中应用传感技术的比比皆是，比如大家熟知的自动化仓储，无论智能物流，还是企业自动化制造都离不开自动化仓储，而自动化仓储想要实现完全自动化的智能物流都离不开系统对外部信息的感知、对大数据的收集、对物品的实时控制，而这一切感知能力都离不开传感器的帮助。 　　经过几年的发展，新型物流已经初具雏形。目前，将传感器技术应用在物流数据处理已经实现，在供应链的各环节都可以见到传感器技术的影子。以自动化仓储来说，传感器技术的贡献很大程度解决了收集数据所面临的问题，传感器技术以其自身的优点，自动化仓储系统正在不断增加对它的使用，不仅仓储环节需要传感器技术的助力，物品分拣出库更是至关重要。利用传感器技术和RFID技术对传送线上的物品进行分拣，在减少人工成本情况下还大大降低了出错的可能性，更能实现商品的监测、复检等一系列工作。
　　3 人工智能技术的普及
　　3.1 人工智能
　　计算机的普及和应用给人工智能带来了进一步的发展，人工智能就是平时所说的AI智能。人工智能的推理和思维能力不仅能够与人类大脑媲美，甚至在操控机械方面已经超过人类。目前，大量电子产品在使用人工智能技术后，人类的生活得到了更好的服务。
　　3.2 人工智能在物流方面的应用
　　人工智能的发展给整个物流行业带来了一次巨大的改革，尤其在仓储、库存、运输这三个环节。下面详细分析人工智能在这三方面的影响。
　　（1）仓储环节中的核心问题是仓库选址问题。针对企业物流仓储的选址问题，人工智能能够通过其自身优势，采用收集到的数据并对其进行全方位的分析，这样能够有效规避现实中明显存在的风险，降低企业损失的概率，合理指出最靠近最优选址地点。人工智能的一大优点是能够很大程度上减少人为的干涉，使仓库选址更加准确，而越靠近最优选址，企业的成本则越低，企业营业额也就理所当然地会有大幅度的上升。
　　（2）典型应用人工智能的库存管理系统就是MRP，通过MRP系统可以对之前的数据进行总结，并且对下一时间段的生产所需要的库存量进行调整。在此基础上可以减少因不必要而产生的库存压力，减少库存管理费用，使企业始终如一地保持高质量的服务，为顾客提供更贴心服务的同时，也并不妨碍物流运行操作。
　　（3）人工智能的作用在规划运输路径时也必不可少，随着智能机器人在仓库的广泛应用，供应链运作效率明显提高。仓库自动化运行模式大大减少了人力的需求，在运输路径规划方面，人工智能不仅能够实时监测物品的物流信息，并且可以根据路况适当调整路线，实现全自动化管理。
　　人工智能除了以上几种功能之外，供应链各环节都能见到它的身影，下面从仓储、配送环节来举例介绍人工智能。
　　（1）仓储环节
　　在仓储环节中，首先就是订单的存储与管理，无人仓的出现，很好地解决了订单数量大、处理难的问题，无人仓在人工智能的帮助下，从货物入库、包装再到分拣、出库等一系列流程，完全实现自动化管理，能够迅速处理相关订单，提高工作效率。
　　在无人仓中应用广泛的一种智能机器人名为穿梭车，它能够通过编程完成取货、运送、放置等一系列相关流程，而穿梭车与上机位或者WMS的通信功能，结合智能射频识别技术和传感器技术，则能实现穿梭车工作自动化。
　　（2）配送环节
　　在配送环节中，可以利用人工智能来提高工作效率。在配送前，配送机器人会通过数据收集，根据路况分析自动生成配送路线图;在配送过程中，能够自动避让行人、车辆，在遵守交通规则的前提下安全抵达机器人停放点，此时只需要通过短信或者电话的方式通知收货人，收货人只需要输入提货码或者直接通过人脸识别技术就能够取走货物。目前市场投入使用的末端配送机器人“小G”就可以将物品通过提前规划好的路线运送到指定签收地点，不过这项技术目前还没有普遍使用，仅仅存在于部分地区小范围使用。
　　当订单收货地点偏僻，路程颠簸的情况下，为了降低人工成本，一般采用无人机配送，有得也有失。这一配送方式的缺点是无法在恶劣天气下完成配送任务，人为破坏也无法控制，虽然能够提高配送效率，但是机器损坏不可控制，成本过高。目前获得首个无人机快递许可的只有Google。
　　3.3 限制物流行业中人工智能发展的因素
　　实现无人仓的运行依赖对各种机器人的使用，更重要的是人工智能算法。举例来说，分拣机器人在大量产品中既要实现对产品订单信息读取的准确及时，又要兼顾产品的种类、大小、材质的区别。人工智能算法是机器人能够投入应用的核心，是整个仓库实现自动化管理的依据。从机器人个体来说，产品的投放需要先对大量数据进行分析，判断仓库布局，找到与之匹配的位置，并且需要兼顾商品订单需求量进行配送，还有最优路线的规划，这些都需要通过算法来实现。不仅如此，当面对大量机器人同时工作时，为了避免机器人之间的碰撞，算法之间需要综合考虑，优化机器人整个过程都需要强大的技术支撑，这无疑成为无人仓中的一大难点。
　　对于配送机器人，目前市面上所提供的电池续航能力短，因为无人机需要降低自身重量，所以飞行过程中不能携带大容量电池，导致无人机大概每20 min就要人工换一次电池。不仅如此，因为它对自身重量的要求，无人机配送货物重量受到极大限制，即使这两个问题得以优化，无人机在飞行过程也极易受外界环境干扰。目前无人机运输主要依靠的还是操控员肉眼识别障碍，进行操控，而且无人机并不能直接将货物送到收货人手中，无人机只能在停靠点等待配送员，收货人依然要与配送员当面签收。当然无人机成本也是限制自身发展的一大因素。
　　通过分析可以看出人工智能在物流方面所起的只是辅助作用，机器人也只能在简单封闭的环境中工作，而完全实现自动化管理还有很长的一段路。把无人仓库理解为用机器取代人，不留一个人操作，是十分片面的看法。
　　4 结 语
　　物联网与互联网不可分割，物联网技术利用其智能化管理与互联网相辅相成，使得每一个在冷链中的物品都具有准确的信息，并且通过互联网技术可以准确传达这些冷藏品的信息。数量众多且多类型的传感器的应用使得物联网技术对信息极具敏感，由此保证了信息的及时更新。为了准确无误地传达信息，物联网对无线技术、有线技术与互联网的融合使用，使得每一件运输中的产品都具有自身详细的信息，并且在互联网的帮助下能够互相传达。
　　除此之外，物联网自身也具有智能化功能，物联网不仅仅能够准确及时传达物品的信息，还能够在做到这些的同时，对自身进行感知，做到良好的信息反馈。根据收集到的信息，总结出更有意义的数据，在服务领域给客户更好的体验。
　　参 考 文 献
　　[1]王家敏.基于物联网技术的冷链物流制冷监控系统[D].济南：山东商业职业技术学院，2012.
　　[2]李建雄，孟特.智能仓储机器人装备关键技术的研究[J].物流工程与管理，2016（7）：128-129.
　　[3]姜志坚，徐效美.智能算法在机器人规划路径中的应用研究[J].电脑知识与技术，2008（36）：187-188.
　　[4]王月芹.基于PLC的机械手控制系统设计[J].液压与气动，2011（9）：45-47.
　　[5]新浪科技.菜鸟网络发布配送机器人[J].机器人技术与应用，2016（5）：10.
　　[6]孔琳.我国农产品冷链物流企业融资模式研究[D].北京：中国农业科学院，2013.
　　[7]王广生.牡丹江市冷链物流产业发展战略研究[D].长春：吉林大学，2013.
　　[8]尹梦梦.基于演化博弈的冷链物流共同配送推进机制的研究[D].天津：天津理工大学，2015.
　　[9]边文超.冷链物流中心可行性综合评价指标体系构建及方法研究[D].广州：华南理工大学，2012.
　　[10]陈文彬.中國疫苗冷链物流的运营管理问题研究[D].上海：上海外国语大学，2014.
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