物联网技术研究与应用案例分析

1、概述

近几年，物联网技术作为新一代信息技术的重要组成部分，受到了相关领域专家学者的广泛关注。我国政府也高度重视这项技术，并在2010年与新能源、新材料、节能环保、生物医药等一起被确认为国家大力发展的战略性新兴产业，我国提出的基于物联网技术的“感知中国”计划也进入了战略实施阶段。目前，物联网的研究与应用已经覆盖安全、环境、医疗、物流、能源、交通等多个领域。本文将结合石化行业产品特性，分析了物联网技术在石化行业物流业务中的应用。

2、物联网技术研究与分析

2.1感知技术

传感器技术和信息处理技术是物联网的基础。通过传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码等多种传感和编码技术，物联网能够实现对物理世界数据或事件的信息采集，实现对物理世界的认知。

其中传感器技术涉及到数据信息的收集，利用传感器和传感器网络，协作感知、采集网络覆盖区域中被感知对象的信息。信息处理技术是物联网应用系统实现物物互联、物人互联的关键技术之一。基于多个物联网感知互动层节点或设备所采集的传感数据，信息处理技术能够实现对物理变量、状态、模板、事件及其变化的全面、透彻感知，以及智能反馈、决策的过程。信息处理技术涵盖数据处理、数据融合、数据挖掘、数据整合等多个技术领域，实际运用中可以采用并行或串行的方式、基于集中或分散式的机制来实现。

2.2网络技术

物联网是在互联网的基础上衍生的，主要解决物品信息的处理和传送。它由通信技术、组网技术、中间件技术和网关技术等几个方面组成。感知网络的无线通信部分集成于传统的通信网络，会遇到无线通信信道所存在的多经、无线通信的信道带宽和发射功率限制等传统问题，同时也会遇到传感器传输能力与通信范围有限、网络的拓扑结构变化频繁，功耗节能、无线干扰等多个问题。因此在通信技术选择上，信息传输特性和实现的复杂度是要着重考虑的两个因素。物联网的网络架构是由互联网、移动通信网、多种网络基础设施形成的高度混杂的异构体系，组网技术需要运用拓扑控制、信道资源调度、多跳路由、可靠传输控制以及异构网络融合等技术支撑，以在传感器节点的能量和网络带宽等资源普遍受限的条件下保证通信信道的高可用性。中间件技术可以通过屏蔽硬件平台、操作系统平台和通信协议的异构性，实现物联网感知互动层、网络传输层和应用服务层等部分的连接。网关技术指实现异种异构网络与网络传输层的无缝连接，并实现多种设备异构网络接入，它需要实现对感知设备移动性支持、服务发现、感知互动层与网络传输层的报文转换、IPSec与感知互动层安全协议转换、远程维护管理、IPv6/IPv4自适应封装技术等功能。

2.3应用服务技术

应用服务技术是推动物联网不断发展的驱动力，它强调如何更好加工、处理和利用信息，如何更高效的提供应用服务，需要海量信息多粒度分布式储存、海量数据挖掘与知识发现、海量数据并行处理、云计算等多种技术的支撑。

海量信息多粒度分布式存储是指通过传统或新兴信息存储技术、分布式数据库技术对物联网的数据进行存储，以便为以后的服务提供更好的原始数据。海量数据挖掘与知识发现是指在应用系统利用应用现场部署的各种终端传感设备获取的大量、不完全、有噪声、模糊的、随机的数据中提取潜在的而又有用的信息和知识，并通过数据处理引擎对这些数据进行挖掘、建模，从而得到物联网应用系统所需要的逻辑操作和知识。海量数据并行处理是指同时利用多种计算资源解决计算问题的过程，在目前云计算技术成熟的条件下，并行计算能够给物联网的海量信息提供更高效的数据处理能力。同时，云计算虚拟化技术的应用，能更加有效的利用各种计算能力，为各类物联网应用提供支撑。

2.4安全管理技术

物联网应用系统应对的大多是应用场景的实时数据，包括生产、生活等多个领域，以及国家重要行业的敏感数据，因此安全管理是保证物联网健康发展的重要前提。物联网感知层、网络汇聚及传输层和应用层等不同层面的不同信息处理过程所面临的安全问题也有其各自特征。如何保证物联网信息的机密性、完整性和可用性是物联网应用的最大挑战。在实际运用中，我们应做到物联网的保密性、数据鉴别、设备鉴权、完整性、可用性和新鲜性等几个方面。

3、物联网在石化行业的应用案例分析

物联网已经成为国家战略性新兴产业，有着广阔的市场前景和应用空间。通过更透彻的感知、更全面的互联互通、更深入的智能化，物联网技术有利于完善和提升企业自动化、集成化和智能化的水平。石化行业可以通过构建物流领域的物联网，实现对油轮、车辆、管输、装置、产品等终端感知对象多维信息跨地域的全面感知、高度共享。基于物联网与现有应用系统的集成，利用数据挖掘和深度分析，逐步实现智能能源生产管理。目前在石化行业，已经实现部分物联网技术的应用。

3.1利用RFID技术实现电子提单管理

在传统成品油提货管理中，自有配送业务首先由物流中心在ERP系统中生成预留单，打印提油单后由司机前往油库提油。如果发生调整或者增加配送任务，则司机必须先到配送中心去领取任务单，之后到油库提油配送；直销批发客户则需要先在系统中开订单，打印提油单后交给客户到油库提油。原有管理模式下，成品油提货手续繁琐，效率较低。

为了提高效率，企业借助先进的物联网技术，实现了电子提单管理功能。通过RFID自动感知、传输、处理，提高了提货业务的便捷性及操作效率。该系统采用RFID无线射频识别技术，由感知设备、应用系统及组网等技术实现。其中感知设备包括射频卡、读卡器和密码键盘三部分组成，当卡进入磁场后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息；或者主动发送某一频率的信号，阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。系统通过感知模块实现数据采集；通过.net技术的开发，实现数据的处理；集成ERP系统后，实现了业务处理和安全管理两方面功能。业务处理功能是通过底层集成二次物流优化系统、ERP系统，结合相应的业务操作来实现。通过综合利用身份认证、网络及服务器加固等多种方式，系统还实现了安全管理，保证使用过程中的安全。

使用电子提单管理系统后，提货业务省略了移库单打印及派送工作，配送人员将工作重心转移到配送环节管理，也减少了传递单据的车辆空驶成本。电子提单的应用替代了传统纸质单据，简化了司机在新增、调整、删除配送单据时往返开票点的业务流程；减少了销售企业单据传递的环节，节省了配送成本，提高了工作效率。系统采用成熟的软硬件加密技术，在企业内部封闭运行，增强了业务交易的安全性，杜绝了伪造提单带来的经济损失。以江苏省为例，使用电子提单后，由于RFID卡可重复使用，不需要再打印纸质单据，有效避免纸张浪费。据测算，在未上电子提单系统时，全省每月预留单和客户提货单约需10.5万套，每套（3联）成本平均0.1元，每年可减少使用120.5万张套打单据，至少节省费用12.6万元成本。中石化销售企业目前19家省市使用电子提单，一年节省的打印纸张费用将近200万。

采用电子提单后，客户购油、提货操作更加方便快捷；企业能够收集到客户准确信息，建立完善的客户档案，营销策略更具有针对性；细化了营销工作管理，提高了客户满意度，增加了客户对公司的忠诚度，体现了以客户为导向的服务理念。采用电子提单管理系统后，油库验单、发货操作更加连贯，并和自动付油系统进行了紧密集成，实现了射频卡在油库验票、发油、出库等环节的使用，大大简化了操作，提高了工作效率。接入互联网后，客户可以网上查询购油、提油、对帐信息，客户还可以在营业网点通过触摸式显示屏查询，极大的提高了用户体验水平，提高了用户满意度，树立了负责任，重效率的企业形象。

3.2通过GPS技术实现在途化工产品动态信息实时监控

化工销售行业中，部分销售产品属于危险化学品与易制毒化学品，极少有物流商能够提供足够车辆编组成列运输。若自行组建配送车队，则自备车多需在国铁编组站重新编组发运，运输效率低，物流成本高。为了保证化工产品的安全运行，降低物流成本，提高铁路配送量，公司通过加强化工自备车在路信息采集，实现车辆专用线、国铁、卸车点之间往返的全程可控。经与铁道部协作，公司下属化工销售部门利用铁路运输管理信息系统提供的相关信息资源，建设化工自备车调度管理信息系统，实现车辆运行情况和行驶轨迹的实时查询和动态追踪，为提高配送车辆利用率提供了信息技术手段。

系统在感知层，利用GPS定位系统（针对公路运输和内河航运）与铁道部车号自动识别技术（针对铁路运输），实现对配送车辆的定位与跟踪。在传输层，借助通信技术、组网技术、中间件技术及网关技术，传输物联网中各类信息。在应用层，建立了涵盖物流作业、物流监管与物流决策三个层面的物流信息系统，实现了物流管理初步智能化。

在实际运行中，铁路车号自动识别系统（ATIS）能够自动扫描车辆车号，并通过电子、射频、信号处理、软件等技术手段，传输和处理信号，自动识别列车辆序、车种、车型、车号等信息，为铁路运输管理信息系统（TMIS）和铁路车辆管理等信息系统提供检测数据。定位模块依托移动互联技术、3G网络、移动代理服务技术以及北斗卫星导航技术，实现实时监控及数据传输，并采用优化技术实现数据的分析及处理。为了保证安全性，系统采用网络边界防护、网络内主机防护、存储传输数据加密和保护、网络访问行为管理、整体网络服务质量提升以及安全审计等方式，实现了系统多层网络及数据的安全。

通过应用以上技术，系统能够测算发到时间之间的车辆行驶公里数，统计车辆执行运输任务过程中的行驶、停车记录，分析停车地点、停车时长、行驶时长、行驶里程、行驶速度等信息，并可根据GPS运行状态向客户与客户经理发送到达预告短信，实现GPS完好率与应用率统计报表。通过及时掌握自备车资源的可用和分布情况，最大限度地利用自备车资源，提高周转率和负荷率，减少列车租用量，进而减少车辆运输成本及新购车成本。系统对产品运输、仓储的管理可具体到物流服务商、运输工具甚至单品货物，密切跟踪在途产品的实际流向，能够有效防范经营风险。

4、总结

物联网已经成为国家战略性发展新兴产业，得到了国家大力扶持和政策支持，具有广阔的市场前景和发展空间。通过更透彻的感知、更全面的互联互通、更深入的智能化，物联网技术可以完善和提升企业自动化、集成化和智能化的水平。通过构建物流领域的物联网，有助于实现石化行业的高水平物流管理，为企业智能化生产创造条件，提升企业竞争力。