CN111126910A - 基于物联网的运输全程管控系统及方法 - Google Patents

基于物联网的运输全程管控系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及物联网技术领域,具体涉及一种基于物联网的运输全程管控系统及方法,包括:射频标签、标签读写器、GPS定位装置、远程控制模块,射频标签安装在货物和运输工具上,标签读写器安装在运输路线的各个网点上、仓库的入口和出口处;GPS定位装置安装在运输工具或重要的货物上,通过无线网络与远程控制模块连接;还包括云摄像头和计量处理模块,云摄像头安装在运输工具上,通过无线网络与远程控制模块连接;标签读写器通过无线网络与计量处理模块连接,计量处理模块与远程控制模块连接。本发明能对计量、记次以及数据验收、库存管理过程进行实时监控,从规避相应的人为管控的风险和制度上的漏洞。

Description

基于物联网的运输全程管控系统及方法
技术领域
本发明涉及物联网技术领域,具体涉及一种基于物联网的运输全程管控系统及方法。
背景技术
物联网(The Internet of Things,简称IOT)是指通过信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等装置与技术实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,通过各类网络接入实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网作为新兴产物,体系结构复杂、没有统一标准,安全问题非常突出。在使用物联网的过程做到信息化和安全化的平衡至关重要。对此,文件CN104951824A公开了一种基于物联网的区域物流全程管控系统,包括射频标签、标签读写器、GPS定位装置、监控系统、计算机和数据交换服务系统,所述射频标签包括货物射频标签和运输工具射频标签,所述货物射频标签贴在对应的货物上,所述运输工具射频标签安装在运输工具的挡风玻璃上或是运输工具的集装箱上;若干个标签读写器安装在运输路线的各个网点上、仓库的入口和出口处;所述GPS定位装置安装在运输工具或重要的货物上。该发明利用物联网技术,通过射频标签、标签读取设备等,实现区域内监管货物的数据采集,全程监控和实时跟踪,货物实时定位,历史轨迹查询回放等功能,解决了绝大部分安全问题。
虽然能够对运输过程进行全程监控和实时追踪,但是不能对计量、记次以及数据验收、库存管理过程也进行全程管控,而计量、记次以及数据验收和库存管理过程是出问题最多的环节。因此,如果不能对计量、记次以及数据验收、库存管理过程进行实时监控,就难以规避人为管控的风险和制度上的漏洞。
发明内容
本发明提供一种基于物联网的运输全程管控系统及方法,能对计量、记次以及数据验收、库存管理过程进行实时监控,从规避相应的人为管控的风险和制度上的漏洞;解决了现有的物联网管控系统不能对计量、记次以及数据验收、库存管理过程进行全程管控的技术问题。
本发明提供的基础方案为:一种基于物联网的运输全程管控系统,包括:射频标签、标签读写器、GPS定位装置、远程控制模块,射频标签包括货物射频标签和运输工具射频标签,货物射频标签贴在对应的货物上,运输工具射频标签安装在运输工具上;标签读写器安装在运输路线的各个网点上、仓库的入口和出口处;GPS定位装置安装在运输工具或重要的货物上,通过无线网络与远程控制模块连接;还包括云摄像头和计量处理模块,云摄像头安装在运输工具上,通过无线网络与远程控制模块连接;标签读写器通过无线网络与计量处理模块连接,计量处理模块与远程控制模块连接。
本发明的工作原理在于:射频标签、标签读取器采集货物的数据,然后计量处理模块对数据进行分类和统计,并将生成的图表等传送给远程监控模块;与此同时,云摄像头实时拍摄货物运输过程的视频并传送到远程监控模块;计量处理模块生成的图表和云摄像头拍摄的视频通过显示屏实时显示。本发明的优点在于:能对计量、记次以及数据验收、库存管理过程进行实时监控,从规避相应的人为管控的风险和制度上的漏洞。
本发明基于物联网的运输全程管控系统通过对运输的货物进行分类和统计,同时实时采集货物运输过程的视频;能对运输管理过程进行有效的实时监控,从规避相应的人为管控的风险和制度上的漏洞。
进一步,云摄像头安装在望后镜的右上方。将云摄像头安装在这个位置,它位于驾驶员视线的正上方,云摄像头的体积小,占用的面积也不是很大;在这个位置上安装的视野比较好,也不会造成很大的盲区。
进一步,计量处理模块对标签读写器发送的数据先进行分类,然后再统计每一类的数量。通过对标签读写器发送的数据,对运输过程中的货物先进行分类,然后统计每一类的数量,这样便于工作人员查看与统计。
进一步,计量处理模块对标签读写器发送的数据进行分类时采用聚类分析算法;具体步骤包括:
S1:对标签读取器传来的数据预处理。数据预处理包括选择数量、类型和特征的标度;依靠特征选择和特征抽取,特征选择重要的特征,特征抽取把输入的特征转化为一个新的显著特征;将孤立点移出数据。
S2:为衡量数据点间的相似度定义一个距离函数。通过定义在特征空间的距离度量来评估不同对象的相异性,如Euclidean距离;用PMC和SMC来特征化不同数据的概念相似性。
S3:聚类或分组。从初始划分和最优化一个聚类标准开始采用划分方法将数据对象分到不同的类中。
S4:评估输出。
聚类分析将物理或抽象对象的集合分组为由类似的对象组成的多个类的分析过程,聚类与分类的不同在于,聚类所要求划分的类是未知的。运输过程中的货物是海量的,对于很多产品而言采用传统的分类方法很难将其精确地进行分类。而聚类是将数据分类到不同的类别,同一个类别的对象有很大的相似性;而且聚类分析能够从样本数据出发自动进行分类。因此,采用聚类分析算法可以高效、准确地将运输过程中的物品分为若干个类别,从而便于统计、管控。
进一步,计量处理模块统计每一类的数量后,还计算库存周转率和呆滞库存数量;
库存周转率(次)=该期间内库存消耗金额/[(期初库存金额+期末库存金额)/2],
呆滞库存数量=入库时间超过N天的库存数量(N为呆滞定义的天数)。
这样有助于管理人员日常对仓库的库存效率进行统计以及考核,也便于分析库存的流动性、库存呆滞以及发货效率,从而从财务的角度反应供应链的流动性和资金占用情况。
进一步,射频识别技术采用半有源RFID。半有源RFID又叫做低频激活触发技术,在通常情况下半有源RFID产品处于休眠状态,仅对标签中保持数据的部分进行供电,因此耗电量较小,可维持较长时间;当标签进入射频识别阅读器识别范围后,阅读器先现以125KHz低频信号在小范围内精确激活标签使之进入工作状态,再通过2.4GHz微波与其进行信息传递。也即是说半有源RFID先利用低频信号精确定位,再利用高频信号快速传输数据;这既有利于完成了对运输货物的定位,又有助于实现货物信息的采集与传递。
进一步,远程控制模块采用网络计算机。网络计算机与传统的PC或无盘站构建的网络系统相比,系统整体安全性得到很大的提高,NC端几乎不存在任何被攻破的地方;升级换代的成本远低于PC或无盘站,只需服务器端适当升级即可,终端本身不再需要任何升级;数据全部保存在服务器端,具有安全、高效的数据保护机制。
进一步,计量处理模块采用SPSS或者SAS软件。市面上已经出现很多种统计分析软件,尤其是SPSS和SAS软件占有的市场份额最大。它们页面清晰、直观、易学易用,集数据录入、整理、分析功能于一身,可以将运输过程中的货物运输情况通过各种表格、图像清晰地反应出来。
进一步,还包括第一显示屏,用于实时显示计量处理模块分类、计算出的数据;第二显示屏,用于实时显示云摄像头传来的视频。两个显示屏分别显示实时的数据和运输过程中的视频,既能定量了解货物运输的具体数据,又能通过云摄像头的视频观察到异常情况。
附图说明
图1为本发明基于物联网的运输全程管控系统实施例的系统结构框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明:
实施例1
本发明基于物联网的运输全程管控系统实施例基本如附图1所示,包括射频标签、标签读写器、计量处理模块、远程控制模块、第一显示屏、第二显示屏、GPS定位装置和云摄像头,(图中未画出GPS定位装置)。
射频标签包括运输工具射频标签和货物射频标签。运输工具射频标签存储有驾驶员姓名、车牌号、所载货物等信息,安装在运输工具的车身或者装载的集装箱上。货物射频标签储有货物的详细信息,如产品编号、批次号、日期、数量等,贴在对应的货物上。在运输路线的各个网点上、仓库的入口和出口处均安装有RMU900型标签读写器。该标签读写器为超高频读写器,基于RS485标准构建数据采集网络,通过天线解调、解码射频标签发射的信号,把运输工具射频标签的数据(驾驶员姓名、车牌号、所载货物)和货物射频标签的数据(产品编号、批次号、日期、数量)发送给计量处理模块实现数据的采集。
射频识别技术采用半有源RFID。半有源RFID又叫做低频激活触发技术,在通常情况下半有源RFID产品处于休眠状态,仅对标签中保持数据的部分进行供电,因此耗电量较小,可维持较长时间。当标签进入射频识别阅读器识别范围后,阅读器先现以125KHz低频信号在小范围内精确激活标签使之进入工作状态,再通过2.4GHz微波与其进行信息传递。也即是说半有源RFID先利用低频信号精确定位,再利用高频信号快速传输数据;这既有利于完成了对运输货物的定位,又有助于实现货物信息的采集与传递。
为了对运输工具和货物实时跟踪定位,在运输工具或重要的货物上安装有康凯斯旗下品牌GT710型的GPS定位装置。同时为了及时发现运输过程中的异常现象,运输工具望后镜的右上方安装有海康威视公司生产的萤石C3WN型的云摄像头,该云摄像头将实时拍摄的视频传送到远程控制模块。该云摄像头位于驾驶员视线的正上方,其体积小、占用的面积也不是很大;在这个位置上安装的视野好,也不会造成很大的盲区。
计量处理模块采用一台PC电脑,里面安装有SPSS软件。这种统计分析软件页面清晰、直观、易学易用,集数据录入、整理、分析功能于一身。当标签读写器采集的信息被传输到该PC电脑时,SPSS软件采用聚类分析算法对标签读写器发送的数据进行分类统计,并输出图表传输到远程控制模块。分类的具体步骤包括:步骤一,对标签读取器传来的数据预处理。数据预处理包括选择数量、类型和特征的标度;依靠特征选择和特征抽取,特征选择重要的特征,特征抽取把输入的特征转化为一个新的显著特征;将孤立点移出数据。步骤二,为衡量数据点间的相似度定义一个距离函数。通过定义在特征空间的距离度量来评估不同对象的相异性,如Euclidean距离;用PMC和SMC来特征化不同数据的概念相似性。步骤三,聚类或分组。从初始划分和最优化一个聚类标准开始采用划分方法将数据对象分到不同的类中。步骤四,评估输出。
SPSS软件统计完每一类的数量后,还计算库存周转率和呆滞库存数量,并将其发送到远程控制模块。这样有助于管理人员日常对仓库的库存效率进行统计以及考核,也便于分析库存的流动性、库存呆滞以及发货效率,从而从财务的角度反应供应链的流动性、资金占用情况。库存周转率(次)=该期间内库存消耗金额/[(期初库存金额+期末库存金额)/2],呆滞库存数量=入库时间超过N天的库存数量(N为呆滞定义的天数)。
远程控制模块采用凌炫LE5030(A31256-CEDR8i)型网络计算机,该网络计算机结合电子地图和全球定位系统,根据采集的GPS定位装置的信息,实时显示重点商品或运输工具的位置和运动轨迹;同时接受云摄像头发送来的实时视频和PC电脑发送来的图表与数据。然后将云摄像头发送来的实时视频和PC电脑发送来的图表与数据显示在两块显示屏上,供工作人员实时观察。
第一显示屏和第二显示屏均采用飞利浦276C8型号的显示屏,第一显示屏用于实时显示计量处理模块分类、计算出的数据;第二显示屏用于实时显示云摄像头传来的视频。两个显示屏分别显示实时的数据和运输过程中的视频,既能定量了解货物运输的具体数据,又能通过云摄像头的视频观察到异常情况。
实施例2
与实施例1不同之处仅在于:
计量处理模块的PC电脑上安装的是SAS软件。SAS软件把数据存取,管理,分析和展现有机地融为一体,具有功能强大、统计方法齐,使用简便、操作灵活,能够提供联机帮助功能等优点。也可实现对货物数据的准确归类并生成工作人员需要的图表,从而为工作人员提供可视化的数据。第一显示屏和第二显示屏可合并为一块显示屏,一部分显示实时的报表数据,另一部分显示实时的视频。这样更加方便工作人员同时查看运输过程的动态,从而更容易地发现货物运输过程的异常情况。
实施例3
与实施例1不同之处仅在于:
在运输工具上还安装有压力传感器,压力传感器获取运输工具与所运输的货物的总重量随时间的变化曲线,并将该变化曲线发送到远程控制模块。
由于仓库或者各个网点进出处基本都设有减速坎,同时也会出现司机刹车或者快速启动的情形。因此,由于惯性力的作用,压力传感器获取到的运输工具与所运输的货物的总重量会随着时间有一定幅度的波动。但这个幅度通常很小,比如在0.5%以内;持续的时间也很短,比如几分钟左右。
当远程控制模块检测到总重量在振荡状态下的波峰超过预设的阈值(比如1%),且持续的时间比较长(比如半小时);就发送信号到标签读卡器,使标签读卡器开始采集运输工具射频标签的数据(驾驶员姓名、车牌号、所载货物)和货物射频标签的数据(产品编号、批次号、日期、数量)。因为总重量的波动幅度过大,同时持续的时间很长,说明这不是由于惯性力引起的,而是有人在仓库或者网点私自将货物卸下或者将货物掉包。
因此,当运输工具与所运输的货物的总重量波动幅度过大,同时持续的时间很长时,采集数据并分类统计,可以快速发现有没有货物被私自卸下或者掉包,从而有效地杜绝掉人为管控的风险和制度上的漏洞。事实上,在进出仓库或者网点时,货物被私自卸下或者掉包屡见不鲜,这样可以极大地降低货物被私自卸下或者掉包的可能性。
以上所述的仅是本发明的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述,所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识,能够获知该领域中所有的现有技术,并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力,所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下,结合自身能力完善并实施本方案,一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准,说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种基于物联网的运输全程管控系统,包括:射频标签、标签读写器、GPS定位装置、远程控制模块,射频标签包括货物射频标签和运输工具射频标签,货物射频标签贴在对应的货物上,运输工具射频标签安装在运输工具上;标签读写器安装在运输路线的各个网点上、仓库的入口和出口处;GPS定位装置安装在运输工具或重要的货物上,通过无线网络与远程控制模块连接;其特征在于:还包括云摄像头和计量处理模块,云摄像头安装在运输工具上,通过无线网络与远程控制模块连接;标签读写器通过无线网络与计量处理模块连接,计量处理模块与远程控制模块连接。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的运输全程管控系统,其特征在于:云摄像头安装在望后镜的右上方。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的运输全程管控系统,其特征在于:计量处理模块对标签读写器发送的数据先进行分类,然后再统计每一类的数量。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的运输全程管控系统,其特征在于:计量处理模块对标签读写器发送的数据进行分类时采用聚类分析算法;具体步骤包括:
S1:数据预处理,
S2:为衡量数据点间的相似度定义一个距离函数,
S3:聚类或分组,
S4:评估输出。
5.根据权利要求4所述的基于物联网的运输全程管控系统,其特征在于:计量处理模块统计每一类的数量后,还计算库存周转率和呆滞库存数量;
库存周转率(次)=该期间内库存消耗金额/[(期初库存金额+期末库存金额)/2],
呆滞库存数量=入库时间超过N天的库存数量(N为呆滞定义的天数)。
6.根据权利要求5所述的基于物联网的运输全程管控系统,其特征在于:射频识别技术采用半有源RFID。
7.根据权利要求6所述的基于物联网的运输全程管控系统,其特征在于:远程控制模块采用网络计算机。
8.根据权利要求7所述的基于物联网的运输全程管控系统,其特征在于:计量处理模块采用SPSS或者SAS软件。
9.根据权利要求8所述的基于物联网的运输全程管控系统,其特征在于:还包括第一显示屏,用于实时显示计量处理模块分类、计算出的数据;第二显示屏,用于实时显示云摄像头传来的视频。
10.一种基于物联网的运输全程管控方法,其特征在于:包括以下步骤:
S01:标签读写器采集射频标签的数据,云摄像头实时拍摄视频;
S02:标签处理器将采集的射频标签的数据发送给计算处理模块,云摄像头将拍摄的实时视频发送给远程控制模块;
S03:计量处理模块采用聚类分析算法对标签读写器发送的数据进行分类,并输出图表传输到远程控制模块;具体步骤如下,S11:对标签读取器传来的数据预处理,S12:为衡量数据点间的相似度定义一个距离函数,S13:聚类或分组,S14:评估输出;
S04:远程控制模块通过显示屏实时显示货物运输的具体数据和视频。
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