物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究與應(yīng)用案例分析

1、概述

近幾年，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為新一代信息技術(shù)的重要組成部分，受到了相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者的廣泛關(guān)注。我國(guó)政府也高度重視這項(xiàng)技術(shù)，并在2010年與新能源、新材料、節(jié)能環(huán)保、生物醫(yī)藥等一起被確認(rèn)為國(guó)家大力發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，我國(guó)提出的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的“感知中國(guó)”計(jì)劃也進(jìn)入了戰(zhàn)略實(shí)施階段。目前，物聯(lián)網(wǎng)的研究與應(yīng)用已經(jīng)覆蓋安全、環(huán)境、醫(yī)療、物流、能源、交通等多個(gè)領(lǐng)域。本文將結(jié)合石化行業(yè)產(chǎn)品特性，分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在石化行業(yè)物流業(yè)務(wù)中的應(yīng)用。

2、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究與分析

2.1感知技術(shù)

傳感器技術(shù)和信息處理技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。通過傳感器、RFID、多媒體信息采集、二維碼等多種傳感和編碼技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物理世界數(shù)據(jù)或事件的信息采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界的認(rèn)知。

其中傳感器技術(shù)涉及到數(shù)據(jù)信息的收集，利用傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)，協(xié)作感知、采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對(duì)象的信息。信息處理技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)物物互聯(lián)、物人互聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù)之一?；诙鄠€(gè)物聯(lián)網(wǎng)感知互動(dòng)層節(jié)點(diǎn)或設(shè)備所采集的傳感數(shù)據(jù)，信息處理技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物理變量、狀態(tài)、模板、事件及其變化的全面、透徹感知，以及智能反饋、決策的過程。信息處理技術(shù)涵蓋數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)整合等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)際運(yùn)用中可以采用并行或串行的方式、基于集中或分散式的機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。

2.2網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上衍生的，主要解決物品信息的處理和傳送。它由通信技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、中間件技術(shù)和網(wǎng)關(guān)技術(shù)等幾個(gè)方面組成。感知網(wǎng)絡(luò)的無線通信部分集成于傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，會(huì)遇到無線通信信道所存在的多經(jīng)、無線通信的信道帶寬和發(fā)射功率限制等傳統(tǒng)問題，同時(shí)也會(huì)遇到傳感器傳輸能力與通信范圍有限、網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化頻繁，功耗節(jié)能、無線干擾等多個(gè)問題。因此在通信技術(shù)選擇上，信息傳輸特性和實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度是要著重考慮的兩個(gè)因素。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是由互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)、多種網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施形成的高度混雜的異構(gòu)體系，組網(wǎng)技術(shù)需要運(yùn)用拓?fù)淇刂?、信道資源調(diào)度、多跳路由、可靠傳輸控制以及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合等技術(shù)支撐，以在傳感器節(jié)點(diǎn)的能量和網(wǎng)絡(luò)帶寬等資源普遍受限的條件下保證通信信道的高可用性。中間件技術(shù)可以通過屏蔽硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)平臺(tái)和通信協(xié)議的異構(gòu)性，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)感知互動(dòng)層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和應(yīng)用服務(wù)層等部分的連接。網(wǎng)關(guān)技術(shù)指實(shí)現(xiàn)異種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)傳輸層的無縫連接，并實(shí)現(xiàn)多種設(shè)備異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接入，它需要實(shí)現(xiàn)對(duì)感知設(shè)備移動(dòng)性支持、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、感知互動(dòng)層與網(wǎng)絡(luò)傳輸層的報(bào)文轉(zhuǎn)換、IPSec與感知互動(dòng)層安全協(xié)議轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程維護(hù)管理、IPv6/IPv4自適應(yīng)封裝技術(shù)等功能。

2.3應(yīng)用服務(wù)技術(shù)

應(yīng)用服務(wù)技術(shù)是推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力，它強(qiáng)調(diào)如何更好加工、處理和利用信息，如何更高效的提供應(yīng)用服務(wù)，需要海量信息多粒度分布式儲(chǔ)存、海量數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)、海量數(shù)據(jù)并行處理、云計(jì)算等多種技術(shù)的支撐。

海量信息多粒度分布式存儲(chǔ)是指通過傳統(tǒng)或新興信息存儲(chǔ)技術(shù)、分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，以便為以后的服務(wù)提供更好的原始數(shù)據(jù)。海量數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)是指在應(yīng)用系統(tǒng)利用應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)部署的各種終端傳感設(shè)備獲取的大量、不完全、有噪聲、模糊的、隨機(jī)的數(shù)據(jù)中提取潛在的而又有用的信息和知識(shí)，并通過數(shù)據(jù)處理引擎對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、建模，從而得到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)所需要的邏輯操作和知識(shí)。海量數(shù)據(jù)并行處理是指同時(shí)利用多種計(jì)算資源解決計(jì)算問題的過程，在目前云計(jì)算技術(shù)成熟的條件下，并行計(jì)算能夠給物聯(lián)網(wǎng)的海量信息提供更高效的數(shù)據(jù)處理能力。同時(shí)，云計(jì)算虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，能更加有效的利用各種計(jì)算能力，為各類物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供支撐。

2.4安全管理技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)對(duì)的大多是應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括生產(chǎn)、生活等多個(gè)領(lǐng)域，以及國(guó)家重要行業(yè)的敏感數(shù)據(jù)，因此安全管理是保證物聯(lián)網(wǎng)健康發(fā)展的重要前提。物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò)匯聚及傳輸層和應(yīng)用層等不同層面的不同信息處理過程所面臨的安全問題也有其各自特征。如何保證物聯(lián)網(wǎng)信息的機(jī)密性、完整性和可用性是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的最大挑戰(zhàn)。在實(shí)際運(yùn)用中，我們應(yīng)做到物聯(lián)網(wǎng)的保密性、數(shù)據(jù)鑒別、設(shè)備鑒權(quán)、完整性、可用性和新鮮性等幾個(gè)方面。

3、物聯(lián)網(wǎng)在石化行業(yè)的應(yīng)用案例分析

物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，有著廣闊的市場(chǎng)前景和應(yīng)用空間。通過更透徹的感知、更全面的互聯(lián)互通、更深入的智能化，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有利于完善和提升企業(yè)自動(dòng)化、集成化和智能化的水平。石化行業(yè)可以通過構(gòu)建物流領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)油輪、車輛、管輸、裝置、產(chǎn)品等終端感知對(duì)象多維信息跨地域的全面感知、高度共享。基于物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)的集成，利用數(shù)據(jù)挖掘和深度分析，逐步實(shí)現(xiàn)智能能源生產(chǎn)管理。目前在石化行業(yè)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)部分物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。

3.1利用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)電子提單管理

在傳統(tǒng)成品油提貨管理中，自有配送業(yè)務(wù)首先由物流中心在ERP系統(tǒng)中生成預(yù)留單，打印提油單后由司機(jī)前往油庫提油。如果發(fā)生調(diào)整或者增加配送任務(wù)，則司機(jī)必須先到配送中心去領(lǐng)取任務(wù)單，之后到油庫提油配送；直銷批發(fā)客戶則需要先在系統(tǒng)中開訂單，打印提油單后交給客戶到油庫提油。原有管理模式下，成品油提貨手續(xù)繁瑣，效率較低。

為了提高效率，企業(yè)借助先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電子提單管理功能。通過RFID自動(dòng)感知、傳輸、處理，提高了提貨業(yè)務(wù)的便捷性及操作效率。該系統(tǒng)采用RFID無線射頻識(shí)別技術(shù)，由感知設(shè)備、應(yīng)用系統(tǒng)及組網(wǎng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。其中感知設(shè)備包括射頻卡、讀卡器和密碼鍵盤三部分組成，當(dāng)卡進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息；或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)，閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。系統(tǒng)通過感知模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集；通過.net技術(shù)的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理；集成ERP系統(tǒng)后，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)處理和安全管理兩方面功能。業(yè)務(wù)處理功能是通過底層集成二次物流優(yōu)化系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)，結(jié)合相應(yīng)的業(yè)務(wù)操作來實(shí)現(xiàn)。通過綜合利用身份認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器加固等多種方式，系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了安全管理，保證使用過程中的安全。

使用電子提單管理系統(tǒng)后，提貨業(yè)務(wù)省略了移庫單打印及派送工作，配送人員將工作重心轉(zhuǎn)移到配送環(huán)節(jié)管理，也減少了傳遞單據(jù)的車輛空駛成本。電子提單的應(yīng)用替代了傳統(tǒng)紙質(zhì)單據(jù)，簡(jiǎn)化了司機(jī)在新增、調(diào)整、刪除配送單據(jù)時(shí)往返開票點(diǎn)的業(yè)務(wù)流程；減少了銷售企業(yè)單據(jù)傳遞的環(huán)節(jié)，節(jié)省了配送成本，提高了工作效率。系統(tǒng)采用成熟的軟硬件加密技術(shù)，在企業(yè)內(nèi)部封閉運(yùn)行，增強(qiáng)了業(yè)務(wù)交易的安全性，杜絕了偽造提單帶來的經(jīng)濟(jì)損失。以江蘇省為例，使用電子提單后，由于RFID卡可重復(fù)使用，不需要再打印紙質(zhì)單據(jù)，有效避免紙張浪費(fèi)。據(jù)測(cè)算，在未上電子提單系統(tǒng)時(shí)，全省每月預(yù)留單和客戶提貨單約需10.5萬套，每套（3聯(lián)）成本平均0.1元，每年可減少使用120.5萬張?zhí)状騿螕?jù)，至少節(jié)省費(fèi)用12.6萬元成本。中石化銷售企業(yè)目前19家省市使用電子提單，一年節(jié)省的打印紙張費(fèi)用將近200萬。

采用電子提單后，客戶購(gòu)油、提貨操作更加方便快捷；企業(yè)能夠收集到客戶準(zhǔn)確信息，建立完善的客戶檔案，營(yíng)銷策略更具有針對(duì)性；細(xì)化了營(yíng)銷工作管理，提高了客戶滿意度，增加了客戶對(duì)公司的忠誠(chéng)度，體現(xiàn)了以客戶為導(dǎo)向的服務(wù)理念。采用電子提單管理系統(tǒng)后，油庫驗(yàn)單、發(fā)貨操作更加連貫，并和自動(dòng)付油系統(tǒng)進(jìn)行了緊密集成，實(shí)現(xiàn)了射頻卡在油庫驗(yàn)票、發(fā)油、出庫等環(huán)節(jié)的使用，大大簡(jiǎn)化了操作，提高了工作效率。接入互聯(lián)網(wǎng)后，客戶可以網(wǎng)上查詢購(gòu)油、提油、對(duì)帳信息，客戶還可以在營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)通過觸摸式顯示屏查詢，極大的提高了用戶體驗(yàn)水平，提高了用戶滿意度，樹立了負(fù)責(zé)任，重效率的企業(yè)形象。

3.2通過GPS技術(shù)實(shí)現(xiàn)在途化工產(chǎn)品動(dòng)態(tài)信息實(shí)時(shí)監(jiān)控

化工銷售行業(yè)中，部分銷售產(chǎn)品屬于危險(xiǎn)化學(xué)品與易制毒化學(xué)品，極少有物流商能夠提供足夠車輛編組成列運(yùn)輸。若自行組建配送車隊(duì)，則自備車多需在國(guó)鐵編組站重新編組發(fā)運(yùn)，運(yùn)輸效率低，物流成本高。為了保證化工產(chǎn)品的安全運(yùn)行，降低物流成本，提高鐵路配送量，公司通過加強(qiáng)化工自備車在路信息采集，實(shí)現(xiàn)車輛專用線、國(guó)鐵、卸車點(diǎn)之間往返的全程可控。經(jīng)與鐵道部協(xié)作，公司下屬化工銷售部門利用鐵路運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)提供的相關(guān)信息資源，建設(shè)化工自備車調(diào)度管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛運(yùn)行情況和行駛軌跡的實(shí)時(shí)查詢和動(dòng)態(tài)追蹤，為提高配送車輛利用率提供了信息技術(shù)手段。

系統(tǒng)在感知層，利用GPS定位系統(tǒng)（針對(duì)公路運(yùn)輸和內(nèi)河航運(yùn)）與鐵道部車號(hào)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)（針對(duì)鐵路運(yùn)輸），實(shí)現(xiàn)對(duì)配送車輛的定位與跟蹤。在傳輸層，借助通信技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、中間件技術(shù)及網(wǎng)關(guān)技術(shù)，傳輸物聯(lián)網(wǎng)中各類信息。在應(yīng)用層，建立了涵蓋物流作業(yè)、物流監(jiān)管與物流決策三個(gè)層面的物流信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了物流管理初步智能化。

在實(shí)際運(yùn)行中，鐵路車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（ATIS）能夠自動(dòng)掃描車輛車號(hào)，并通過電子、射頻、信號(hào)處理、軟件等技術(shù)手段，傳輸和處理信號(hào)，自動(dòng)識(shí)別列車輛序、車種、車型、車號(hào)等信息，為鐵路運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)（TMIS）和鐵路車輛管理等信息系統(tǒng)提供檢測(cè)數(shù)據(jù)。定位模塊依托移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)、3G網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)代理服務(wù)技術(shù)以及北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控及數(shù)據(jù)傳輸，并采用優(yōu)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析及處理。為了保證安全性，系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)邊界防護(hù)、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)主機(jī)防護(hù)、存儲(chǔ)傳輸數(shù)據(jù)加密和保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)訪問行為管理、整體網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量提升以及安全審計(jì)等方式，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)多層網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)的安全。

通過應(yīng)用以上技術(shù)，系統(tǒng)能夠測(cè)算發(fā)到時(shí)間之間的車輛行駛公里數(shù)，統(tǒng)計(jì)車輛執(zhí)行運(yùn)輸任務(wù)過程中的行駛、停車記錄，分析停車地點(diǎn)、停車時(shí)長(zhǎng)、行駛時(shí)長(zhǎng)、行駛里程、行駛速度等信息，并可根據(jù)GPS運(yùn)行狀態(tài)向客戶與客戶經(jīng)理發(fā)送到達(dá)預(yù)告短信，實(shí)現(xiàn)GPS完好率與應(yīng)用率統(tǒng)計(jì)報(bào)表。通過及時(shí)掌握自備車資源的可用和分布情況，最大限度地利用自備車資源，提高周轉(zhuǎn)率和負(fù)荷率，減少列車租用量，進(jìn)而減少車輛運(yùn)輸成本及新購(gòu)車成本。系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)的管理可具體到物流服務(wù)商、運(yùn)輸工具甚至單品貨物，密切跟蹤在途產(chǎn)品的實(shí)際流向，能夠有效防范經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。

4、總結(jié)

物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為國(guó)家戰(zhàn)略性發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)，得到了國(guó)家大力扶持和政策支持，具有廣闊的市場(chǎng)前景和發(fā)展空間。通過更透徹的感知、更全面的互聯(lián)互通、更深入的智能化，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以完善和提升企業(yè)自動(dòng)化、集成化和智能化的水平。通過構(gòu)建物流領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)，有助于實(shí)現(xiàn)石化行業(yè)的高水平物流管理，為企業(yè)智能化生產(chǎn)創(chuàng)造條件，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。