物联网情景感知技术在智能仓储领域的应用展望

引言

物流是国民经济的重要产业，是商品流通供应链中非常 重要的环节而仓储是现代物流的核心之一。仓储管理活动(如 订货、入库、盘点、出库等)会产生大量的仓储信息，而且一 般具有数据内容复杂、操作频繁、数据量大等特点。如何加 强存货控制与监管，提高空间、人员和设备的使用率以及缩短 入库、出库流程和查货时间等，以便对货物和人员进行有效 控制和管理，是企业降低成本和提高自身竞争力的关键。

自从2009年3月国务院印发《物流业调整和振兴规划》 以来，物流业快速发展，产业发展水平不断提升。该规划强调, 要推进物流技术创新和应用，加强物流新技术的自主研发，加 快先进物流设备的研制，并要加快制定和推广物流标准，适 时启动物联网的应用示范。

物联网是现在全世界范围内的技术研究热点。业内专家 认为，物联网将成为继计算机、互联网之后，世界信息产业的 第三次浪潮。物联网技术的出现，也为物流仓储系统的发 展提出了“智能化”的发展方向。基于物联网的智能仓储系统 能根据叉车的状态、货物的内容、货物托盘的状态等情景信 息来为管理员提供行为决策建议，从而提高了管理效率，降 低了企业成本。而其中对于情景信息的相关应用是整个智能 仓储系统成功与否的关键。

1物联网技术

物联网(Internet of Things，IoT)是一种通过各种接入 技术将海量电子设备(如RFID、传感器以及其他执行器)与 互联网进行互联的大规模虚拟网络。“物联网”概念的正式 提出是在2005年突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际 电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005 :物联网》，此 后，欧盟智能系统集成技术平台作了 “Internet of Things in 2020”的报告，并在报告中预测未来物联网的发展将经历4个 阶段：010年之前,RFID被广泛应用于物流、零售和制药领 域；2010~2015年为物体互联期；2015~2020年为半智能化节点； 2020年之后进入全智能化阶段。从那时开始，各个国家都 开展了自己的物联网研究与应用，并取得了一定的成果，日本、 韩国相继提出了 “U-Japan”和“U-Korea”项目,IBM提出“智 慧地球”的概念。在中国，2009年，温家宝总理在无锡调研 时，提出了建立“感知中国”的要求，与此同时，在《国家中长 期科学与技术发展规划(2006—2020年)》和“新一代宽带移动 无线通信网”重大专项中，均将物联网列入重点研究领域咒

 2情景感知

情景(context)的概念最早是由Schilit和Theimer提出的， 他们把情景定义为：位置、附近的人和对象标识以及这些对 象的变化。Dey在其博士论文中提出的情景概念是现在业界 普遍认可和接受的。他认为：情景可以是描述实体状态的任 何信息:这个实体可以是用户和应用程序交互时相关的一个人、 位置和对象，当然也包括用户和应用程序本身。同时还指出了 4类主要的情景：位置、标识、活动和时间，这些情景可以作 为进入其它情景信息资源的索引。

所以，情景可归纳成用户和相关应用程序交互时产生的 所有信息，包括用户的环境、状态、活动等，甚至环境中相关 的人或物的信息都可以是情景。

情景感知的过程就是把在人机交互环境中产生的情景信 息获取、采集后进行信息处理的过程。而相应的情景信息可以 通过人机交互或传感器采集的方式来获得，再采用相关技术 让计算设备对这些情景信息做出相应的反应。其最终目的是让 计算机能够主动获取情景，并进一步感知情景，根据用户的 显性和隐性需求来提供更为合理的“智能”服务。

物联网是个涵盖种类繁多的物品和设备的网络体系，其 具有海量信息的突出特点。由于传统的信息处理方式已经不能 适应物联网时代的信息“膨胀”，所以，要在传统技术的基础 上进行提升和革新，从各个角度致力解决物联网中的信息情景 感知问题。情景感知信息的采集层次有GPS、红外、射频技 术、基于信号传输时间差的CRICKET系统、基于视觉技术 的定位系统等;在信息建模层次有模式标识模型、本体模型等; 在信息处理层次则有贝叶斯网络、神经网络等。种种技术的联 合使用，都是为了能在物联网时代实现各个行业的“智能化”。

3情景感知在智能仓储的应用现状

通过华夏物联网研究中心的调查数据发现，目前，在 我国仓储业应用最多的物联网感知技术是RFID(Radio Frequency Identification, RFID)技术，即射频识别技术，这是 目前最具发展前景的一种非接触式自动识别技术，可通过射频 信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID技术能脱离人 工干预，自动完成目标对象信息的输入和处理，同时具有操作 便捷、数据存储量大、安全性好、读取速度快、对环境有很 强的适应能力等特点，现已广泛应用于工业、物流和交通运输 等领域，也成为当今科学界研究的热点技术之一。

由于RFID标签的唯一性、便携性和对用户的透明性, 所以，RFID技术已成为实现情景感知体系的基础技术之一。 相关管理系统能通过RFID来感知计算场景中与交互任务相 关的情景，并能实现交互的隐式化，从而让计算终端和日常物 体具有与人自然和谐交互的能力。

在一些先进的仓储物流配送中心，RFID标签及智能无线 射频(RF)手持终端已经得到较广泛的应用。在仓储配送过程 中，可以闭环使用RFID和托盘系统，以有效降低成本。此外, 基于RFID技术的智能手持拣选终端的出现，可以提升拣选 效率和速度。根据有关数据报道，在2010 年, RFID技术随 着物联网技术的发展，在仓储业获得了普遍应用，增长速度 达到18%以上［5］。

基于条码的自动识别技术在仓储领域已经具有广泛的应 用，而电子标签辅助拣选系统也达到了一定的应用范围。在应 用中，可以利用电子指示标签通过计算机系统的读取和识别， 辅助和引导拣货人员进行拣选作业。这一系统简洁实用，能降 低人员的劳动强度，提高工作效率。

近两年，在仓储配送过程中还出现了使用无线网络来传 输拣选数据的通信技术，采用激光、红外等无线技术来完成 对物品的感知、定位与计数，进行全自动快速分拣，最大程度 提高拣选速度，降低人工成本。此外，为了使仓储作业达到 图象实时监控的效果，仓储系统还对仓库搭建了视频监控网 络，一些仓储系统甚至采用了基于视频感知的监控系统，收 到了很好的效果［6］。

2010年，国内还出现了一种基于辅助语音的拣选系统。 这一系统将货物订单通过计算机处理后形成语音提示信息, 通过无线网络和相应的语音通信设备，向拣货员发出语音拣货 指令，帮助拣货员快速完成拣选作业。在物联网技术快速发 展的环境下，我国已经实验成功了一批物联网感知技术应用项 目，如2010年在无锡的粮食物流中心和济宁的物联网大蒜冷 库基地，通过利用温度传感器、湿度传感器等感知技术，并 将感知技术与其他技术集成，实时感知物品在仓储过程中的 温度、湿度等物理信息，使感知技术得到了更为深入的应用。

4情景感知技术在智能仓储业的应用发展

4.1用RFID技术实现对物流仓储的全覆盖

物联网的发展给RFID技术的应用在仓储业打开了广阔 的市场。随着物联网技术的发展，RFID的应用将会由点到面, 逐步拓展到更广的领域，RFID技术将向多功能、多接口、小 型化、便携式、嵌入式、模块化、多读写器协调与组网技术 等方向发展，这使得仓储管理将被现代技术覆盖得更加全面。 在货物的生产、入库、盘点、出库、配送等环节，通过发挥 RFID技术的优势，可使货物成为可跟踪、定位并封装有自己 独特情景信息的“物品”，让物流的各个环节的衔接更为灵活 和紧密，为物流产业链的整体化提供良好的技术基础。

4.2感知技术集成化让仓储业更“智能"

随着物联网技术的发展，仓储业各类感知技术的发展和 使用也更让人关注，其中集成应用已经成为一个重要趋势。如 RFID技术与传感器技术的集成，能对具有特殊要求的仓储 物品(如粮食、水果、蔬菜、药品等)进行深度感知，从而为 人们提供更加便利的服务。在感知技术集成应用环境下，可 以对特殊品仓储进行监测。比如可以通过对仓库环境的监测, 来满足物品对于空气温度、湿度和气体成分等环境参数的需 求，实现仓储环境智能化；在危险品的物流管理中，可以采 用无线传感器网络来实时监测危险品和盛装容器的状态，一 旦超过警戒值，即及时报警，这样就能在危险品物流过程中 提供安全有效的跟踪、监控和管理；在冷藏物流系统中，可 以全程监控冷冻环境中的产品温度及湿度，及时调控温湿度, 保证产品的质量。事实上，在2010年，集成化的趋势已经开 始出现，如无锡粮食物流中心、济宁的物联网冷库系统、汉口 中储公司仓储优化项目、嘉兴电力局物质储备仓库等成功案例 都已经说明，感知技术的集成应用已经成为一个发展潮流E 4.3基于物联网技术的仓储管理扩展

物联网领域有6大关键技术：RFID技术、无线传感网技 术、中间件技术、云计算技术、信息安全技术、异构网络与 通信技术。随着物联网在世界范围内的持续升温，除了前面提 到的RFID技术外，中间件、云计算、异构网络等也成了科技 界的研究热点。而随着时间的推进和技术难关的攻克，这些 关键技术势必会出现交叉和融合，对仓储管理的帮助会更大。 在全新技术环境下，仓储管理的外延将扩展到物流的整个链 条、甚至延伸到商品的最初生产环节。由RFID技术和中间件 技术对商品的生产和制造进行全面监管，在投入物流环节前 就形成商品自身的“身份档案”同时，随着物流环节的推进, 传感网、云计算、通信和信息安全保障技术的使用将使商品 在其跟踪、定位和有效管理方面的各种信息，都成为用户可以 随时掌握的数据；甚至商品到达最终用户时，用户也可对商品 进行“溯源”，了解商品的全方位信息，对商品的各种品质进 行分析。相信物联网技术的出现，将使得传统物流中的仓储管 理出现理念和技术上的全新改变，并将创造巨大的经济效益。

5结语

实现仓储物联网可以使仓储物流网络实现仓储系统中的 “物”联网与智能化，使“物”在仓储物联网大系统中具有一 定的智能，让物流中的“物”能根据相关的情景知道自己“什 么时间去哪儿，怎么去，去到后怎么做”等。这样将大大改变 传统物流信息的系统架构，甚至会对物流运作过程中的现代物 流技术装备革新带来巨大影响，从而使现代仓储、物流中心的 结构发生革命性的变化，这也将是我们共同期待的“智慧物流”

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