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第三节
物联网技术基本理论

一 物联网技术内涵

本书所涉及的物流园区的系统规划是基于互联网技术,但在进行具体规划时离不开物联网技术。在理解物联网技术内涵之前,需要知道物联网的含义。不同的学者基于不同的角度给出的物联网定义也有所不同。

有学者认为物联网“是互联网基础上的延伸和扩展的网络,将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络,实现在任何时间、任何地点,人、机、物的互联互通” [10]

还有学者基于另外一种划分角度定义物联网为:“物联网是指通过信息传感设备,按约定的协议,将任何物体与网络相连接,物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。” [11]

对物联网的第一种解释区分了互联网与物联网两者的关系。物联网与互联网本质是一样的,物联网可以理解为在互联网基础上的延伸和扩展。对物联网的第二种解释则从功能上界定了物联网。通过上述两个定义的分析可知,互联网与物联网最大的区别在于连接网络的终端构成不同。互联网只有一种终端:计算机。互联网使用者通过电子计算机和服务器连接于网络,除此之外不再使用任何硬件终端连接网络。物联网的终端除了计算机硬件之外,诸如各种信息传感设备,只要能够连接上网络,实现了数据的交换,都构成物联网的终端。因此,从技术架构角度分析,物联网连接的设备终端要远远大于互联网。

结合物联网的概念可以界定物联网技术的概念。物联网技术即为保证万物能够连接网络的各种支持技术的统称,“这些关键技术包括通信技术、RFID、传感器、机器人技术、嵌入式技术和纳米技术等” [12]

当前,在物联网技术发展的基础上,人们又提出了智慧物流和智慧园区的概念。智慧物流可以理解为在物流系统中综合采用了物联网、大数据、区块链、5G、云计算和人工智能等先进技术,使得整个物流体系具备了智慧化的特征,实现物流管理的效率化、信息处理的实时化、运输路径的最优化、仓储配送的智能化等效果。将智慧物流应用到物流园区的运营中,则物流园区可以打造出智慧园区。智慧园区的建设是物流园区规划的发展趋势。

二 物联网技术架构

在互联网时代,物流园区要想规划智慧物流体系,就必须首先掌握物联网技术架构。物联网技术架构主要由三层架构组成:感知层、网络层和应用层 [13] 。这种技术架构的最下层是感知层;中间层是网络层;最上层是应用层。

(一)感知层

感知层也称为数据感知层,顾名思义是对物联网数据的感知,是物联网技术架构的最下层和基础层。感知层最大的作用是提供了一个链接接口,通过这个接口可以实现互联网与实体设备的连通。因此,物联网的感知层的功能可以定义为“通过对物质世界的物理实体的感知布局,实现对物理实体的属性的感知、采集与捕获,使之成为可供传输和识读的信息” [14]

对于感知层的架构组成,可以从数据感知的载体和设备两方面搭建。数据感知的载体主要是物流设备,这些承载感知的“物”主要包括智能机器人、装卸叉车、运输用货车等。数据感知设备的用途是将感知的数据传导到物流设备上,主要包括应用了数据感知技术的一些设备,如RFID、GPS、条码枪、摄像头等。

在这些感知设备中,RFID技术是最为重要的。RFID技术具有很多独特的优点,如防水、防磁、耐高温、读取距离大、数据加密、存储数据容量大、信息更改简单等特点,并可以实现多个标签的防冲突操作,从而可以解决很多传统识别技术上的缺陷 [15] 。感知层通过RFID等技术的支持,可以实现物流设备和物流系统在实时化、智能化和自动化状态下,对信息的识别、采集、定位、跟踪、监控和管理,完成对“物”的感知 [16] 。感知层的技术架构分析如图2-1所示。

(二)网络层

网络层又称为决策层,是物联网信息的基础承载网络 [17] 。网络层又是物流园区所搭建的智慧物流体系的中心,主要承担从感知层到网络层的物流数据的传输和处理。网络层的功能主要是对感知信息的传输、处理、存储和调用等 [18] 。如果细分网络层的技术架构,还可以按不同的功能划分为传输层和存储层。

传输层的功能主要是基于各种先进的数据传输网络和细分的各类通信技术,例如利用当前发展迅速的无线WiFi技术和5G数据传输技术来实现物流园区内各个物流环节所涉及的货物、车辆、道路、仓库、人员等信息的传输和联通。

存储层的功能主要是对传输层发送的信息进行汇集并对相关数据进行处理、存储和调用,接下来产生相应的决策指令并将指令进行发送。在存储层的实际应用中,如果结合当前最先进的互联网技术,如大数据、人工智能、云计算、区块链等,则可以实现存储层技术运行架构的优化,会极大提高信息处理的速度和指令发送的效率。网络层的技术架构分析如图2-1所示。

(三)应用层

应用层也称为执行层,是指令的执行层。在物联网技术架构体系中,应用层对来自网络层的决策指令进行相关应用反馈的实施,实现物对物的控制,整个应用实施过程可以有人的参与,也可以不由人参与,实现完全的智能化应用 [19] 。应用层的执行过程可以实现物流园区智能化和实时化的各项运营管理,包括运输车辆的自动调配、仓库的进出货清点、物流订单的处理、智能装卸的调度等。应用层的技术架构分析如图2-1所示。

图2-1 物联网技术架构


[1] 全国物流标准化技术委员会:《中华人民共和国国家标准GB/T 18354—2006》,2006年版。

[2] 全国物流标准化技术委员会:《中华人民共和国国家标准 GB/T 21334—2017》,2017年版。

[3] 全国物流标准化技术委员会:《中华人民共和国国家标准 GB/T 21334—2017》,2017年版。

[4] 陶经辉:《物流园区布局规划与运作》,中国物资出版社2009年版,第139—145页。

[5] 国家标准化管理委员会:《中华人民共和国国家标准GB/T 4754—2017》,2017年版。

[6] 全国人民代表大会常务委员会:《中华人民共和国农产品质量安全法》,2006年版。

[7] 陈代芬、郑红军:《我国农产品物流园区发展模式与对策研究》,《广东农业科学》2007年第6期。

[8] 沈欣:《我国粮食物流园区发展现状分析》,《物流技术》2010年第15期。

[9] 全国物流标准化技术委员会:《中华人民共和国国家标准GB/T 18354—2006》,2006年。

[10] 贾益刚:《物联网技术在环境监测和预警中的应用研究》,《上海建设科技》2010年第6期。

[11] 黄长清:《智慧武汉》,长江出版社2012年版,第158页。

[12] 朱洪波、杨龙祥、朱琦:《物联网技术进展与应用》,《南京邮电大学学报》(自然科学版)2011年第1期。

[13] 朱洪波、杨龙祥、朱琦:《物联网技术进展与应用》,《南京邮电大学学报》(自然科学版)2011年第1期。

[14] 王喜富主编:《物联网与智慧物流》,清华大学出版社、北京交通大学出版社2014年版,第23页。

[15] 张捍东、朱林:《物联网中的RFID技术及物联网的构建》,《计算机技术与发展》2011年第5期。

[16] 朱洪波、杨龙祥、于全:《物联网的技术思想与应用策略研究》,《通信学报》2010年第11期。

[17] 朱洪波、杨龙祥、于全:《物联网的技术思想与应用策略研究》,《通信学报》2010年第11期。

[18] 王喜富主编:《物联网与智慧物流》,清华大学出版社、北京交通大学出版社2014年版,第24页。

[19] 王喜富主编:《物联网与智慧物流》,清华大学出版社、北京交通大学出版社2014年版,第24页。 kJcBa+6LpfJxunvx9dODfpTAECbxHf8jZ+SkU+ct9CFtSFV1ke17vTNqWmV/4SQx

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