物联网与智慧物流讲座.ppt.ppt

物联网与智慧物流 报告人 郑书朋 1 1背景介绍2物联网与物流相结合的发展状况3物联网的本质4物联网认识方面的误区5epc物联网物流系统6物联网在物流业的应用方向7物联网推动智慧物流变革8物联网在物流业应用的未来趋势 目录 2 当外面黑暗时 电子饰针会发出一个移动光陪你走完这幢房子 而空房子则不用照明 当人们沿着大厅前的道路行走时 可能不会注意到人们前面的灯光会逐渐变亮 而人们身后的灯光将逐渐熄灭 音乐也会伴随人们一起移动 虽然看上去音乐无处不在 但事实上 房子里的其他人会听完全不同的音乐 或者什么也听不到 电影或新闻也将跟随人们在房子里移动 如果接到一个电话 只有离你最近的话机才会响 一 物联网萌芽 比尔 盖茨 未来之路 3 智能家居 视频 4 物联网 概念最早出现在1999年 由美国麻省理工学院auto id研究中心首先提出 当时物联网主要是建立在物品编码 rfid技术和互联网的基础上 以产品电子代码epc electronicproductcode 为核心 利用射频识别 无线数据通信等技术 基于计算机互联网构造的物 物互联网 二 物联网元年 5 2005年11月17日 在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 提出了 物联网 的新概念 报告指出 无所不在的 物联网 通信时代即将来临 世界上所有的物体从轮胎到牙刷 从房屋到纸巾都可以通过因特网主动地进行信息交换 射频识别技术 rfid 传感器技术 纳米技术 智能嵌入技术等将得到更加广泛的应用 报告这样描绘 物联网 时代人们的生活图景 当司机出现操作失误时 汽车会自动报警甚至紧急刹车 当出门上班时 公文包会主动提醒主人忘带了什么材料 衣服会 告诉 洗衣机对颜色和水温的要求等等 三 物联网发展 6 四 物联网热潮 美国政府层次上 奥巴马已经把 物联网技术 定位为振兴经济 确立美国全球竞争优势的关键战略 在物联网产业层次上 既有以ti intel等公司为主导的rfid关键芯片制造商 又有以ibm 微软和hp等公司为主导的物联网应用软件开发商 特别是在物流领域 已经有包括沃尔玛 宝洁和联邦快递等公司承诺将在今后的5 10年内全面推进物联网技术在各自公司的应用 7 四 物联网热潮 欧盟在政策层次上 在2008年10月召开的欧洲物联网大会上就epcglobal网络架构在经济 安全 隐私和管理等方面问题进行了广泛交流 为建立一套公平的和分布式管理的唯一标识符达成了共识 在物联网产业层次上 以philips公司为主导正积极开发廉价的rfid芯片 nokia也在开发基于物联网的移动电话购物系统 sap则积极开发支持物联网的企业应用管理软件 8 四 物联网热潮 日本mphpt 日本公共管理暨内务 邮政与电信通讯部 在2004年3月发布了针对rfid的 关于在传感网络时代运用先进的rfid技术的最终研究草案报告 2004年7月 日本经济产业省选择了七大产业做为物联网的应用试验 包括消费电子 书籍 服装 音乐cd 建筑机械 制药和物流 从近年来日本物联网领域的动态来看 与行业应用相结合的基于物联网技术的产品和解决方案开始集中出现 这为物联网在日本应用的推广 特别是在物流等非制造领域的应用 奠定了坚实基础 9 四 物联网热潮 中国2004年4月22日 epcglobalchina 全球产品电子代码 epc 中国中心正式成立 2005年9月 成立了上海电子标签与物联网产学研联盟 2008年上半年 无锡市与中科院上海微系统研究所合作成立中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心 2009年11月1日 中关村物联网产业联盟成立 2010年3月2日 上海物联网中心成立 10 四 物联网热潮 11 背景介绍物联网与物流相结合的发展状况物联网的本质物联网认识方面的误区epc物联网物流系统物联网在物流业的应用方向物联网推动智慧物流变革物联网在物流业应用的未来趋势 目录 12 条形码弊端 容量有限 必须看见 易破损 不能唯一标识商品 一 物联网为物流带来的新契机 rfid标签优点 电子产品代码 epc 容量大 无须可视信息采集 抗干扰 支持多标签同时读取 能够唯一标识商品 物流信息化目标 正确的商品 正确的时间 正确的数量 正确的质量 正确的状态正确的地点 13 二 物联网在物流中的应用 沃尔玛基于物联网的智能供应链麦德龙物联网超市 14 三 物联网在物流中应用所面临的问题 1 应用成本较高 目前的物联网应用几乎全部是上游投资 下游受益 零售商希望借助于物联网降低自身成本 提高效率 而建设物联网的成本却往往由商品制造商和物流商承担 如果解决不好商业利益的共享问题 物联网的大规模应用会面临许多阻力 而如果应用规模不够 物联网将无法降低成本 2 需求不明确 事实上 物联网目标用户实时跟踪商品信息的需求并不明确 埃森哲调查显示 目前中国企业应用物联网不积极的重要原因是看不到应有的投资 收益 3 安全隐私方面 与其他无线通信方式相比 顾客和商家还不能毫无顾虑地将关键信息存储在rfid电子标签中 4 技术层方面 目前在物流领域使用物联网中的rfid时需要同时读取多个标签 rfid必须同时满足几种约束条件才能实现应用收益的最大化 比如 同时读取标签的数量 通过速度 标签相对的摆放位置 标签与读写天线间的关系 此外 还必须解决好多个标签的同时读取的冲突问题 15 背景介绍物联网与物流相结合的发展状况物联网的本质物联网认识方面的误区epc物联网物流系统物联网在物流业的应用方向物联网推动智慧物流变革物联网在物流业应用的未来趋势 目录 16 认识物联网的本质 物联网概念不是凭空杜撰出来的 也不是对某种单项技术的突破引申出来的 物联网的发展有坚实基础 是现代信息技术发展到一定阶段的必然产物 是多项现代信息技术的聚合性应用 是信息技术系统性的革命与创新 浦东机场安防系统 17 目前 关于物联网的定义有很多种 众多专家也都有各自不同的表述 在对物联网本质的认识上也存在一些误区 这导致了对于物联网还缺乏一种清晰的定义 但是 物联网的基本概念和技术框架已经形成 它们将有助于我们认识物联网的本质 认识物联网的本质 18 物联网三层技术架构 1感知层 即利用rfid 传感器 二维码等随时随地获取物体的信息 2网络层 通过各种电信网络与互联网的融合 将物体的信息实时准确地传递到应用层 3应用层 把感知层的得到的信息进行处理 实现智能化识别 定位 跟踪 监控和管理等实际应用 认识物联网的本质 物联网技术体系架构 19 我们认为 物联网就是 物物相连的互联网 是通过各类传感装置 rfid技术 视频监视技术 红外感应 全球定位系统 激光扫描仪等自动化信息采集设备 按照约定协议 根据需要实现物品互联 互通的网络连接 以便进行信息交换和通信 从而实现智能识别 定位 跟踪 监控和管理的智能网络系统 认识物联网的本质 20 从本质上看 物联网是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升 它能够实现各种感知技术 现代网络技术和人工智能与自动化技术的聚合与集成应用 从而使人能够与物智慧对话 物与物之间能够智慧对话 创造出一个智慧的世界 用三个方面概括物联网的本质 1 互联网特征 联网在一起的物体一定要能够实现互联 互通 2 识别与通信特征 纳入物联网的 物 一定要具备自动识别与物物通信 m2m 的功能 3 智能化特征 网络系统应具有自动化 自我反馈与智能控制等特点 认识物联网的本质 21 背景介绍物联网与物流相结合的发展状况物联网的本质物联网认识方面的误区epc物联网物流系统物联网在物流业的应用方向物联网推动智慧物流变革物联网在物流业应用的未来趋势 目录 22 物联网认识方面的误区 毋庸讳言 目前关于物联网的认识还有很多误区 这也直接影响我们如何理解物联网在物流业领域的应用 23 误区一 把传感网或rfid网等同于物联网 事实上 无论是传感技术还是rfid技术 都仅仅是一种信息采集技术 除了传感技术和rfid技术以外 包括gps 视频识别 红外 激光 扫描等所有能够实现自动识别与物 物通信的技术都可以成为物联网的信息采集技术 因此 传感网或者rfid网只是物联网的一种应用 它们绝不是物联网的全部 物联网认识方面的误区 24 误区二 把物联网当作是互联网向物的无限延伸 实现全部物体互连与信息共享的 物物互联平台 实际上 物联网绝不是简单全球共享互联网的无限延伸 现实中既没有必要也不可能使全部物体联网 也没有必要使专业物联网 局域物联网都必须连接到全球互联网共享平台 物联网可能与互联网会有很大不同 类似智慧物流 智能交通 智能电网等专业物联网 智能小区等局域物联网才是它最大的应用空间 物联网认识方面的误区 25 误区三 认为物联网是空中楼阁 是目前很难实现的技术 事实上 物联网是实实在在的 很多初级的物联网应用已近为我们服务着 比如我们使用手机进行网上支付 物联网理念就是在很多现实应用基础上推出的聚合型的集成创新 是对早就存在的具有物物互联的网络化 智能化 自动化系统的概括与提升 它只是从更高的角度升级了我们的认识 物联网认识方面的误区 26 误区四 认为物联网包罗万象 基于自身认识 把仅仅能够互动 通信的产品都当成物联网应用 比如 仅仅嵌入了传感器 就成为了所谓的物联网家电 商品贴上了rfid标签 就成了物联网应用等 物联网认识方面的误区 27 背景介绍物联网与物流相结合的发展状况物联网的本质物联网认识方面的误区epc物联网物流系统物联网在物流业的应用方向物联网推动智慧物流变革物联网在物流业应用的未来趋势 目录 28 一 epc物联网结构 epc物联网体系结构 29 二 epc物联网工作流程 epc物联网工作流程 1 给产品 包装箱和集装箱等贴上rfid标签 1 射频阅读器读出rfid标签的epc编码 2 分布式的savant中间件将epc编码上传到因特网上 3 ons解析服务器根据epc编码 查找pml服务器 4 savant中间件从pml服务器中复制保存产品信息的文件 供应用层使用 epc物联网工作流程图 30 三 rfid电子标签 rfid电子标签是商品epc代码及附加功能信息的载体 并可以随时随地与rfid标签读写器建立起数据通信通道并进行数据交换 目前 有关rfid标签的标准已经初步具备了一定的体系 rfid标签的分级有着不同的定位 解决问题的层面也有不同 就目前来说 rfid标签仍定位于0级或1级 有关rfid标签通信的标准也集中在该层进行 rfid标签标识体系 rfid标签组成 31 三 rfid电子标签 rfid电子标签的工作频率是rfid标签的一项重要参数 根据对epc标签读写距离要求的不同 epc标签的工作频率也有很大不同 一般低频段主要用于货物扫描或门禁管理 而高频段则主要用于物品管理和交通管理 rfid标签工作频率 32 四 epc编码策略 epc编码是存储在rfid标签中的数据内容 由于在rfid系统中epc编码与现行的贸易单元编码 gtin 相结合 因而epc并不能取代现行的条码标准 而是由现行的条码标准逐渐过渡到epc标准或者是在未来的供应链中epc和ean ucc系统共存 epc编码的目标是提供对物理世界对象的惟一标识 33 四 epc编码策略 1 唯一性标识 一个epc编码分配给一个并且只有一个物品使用 首先 必须有足够的epc编码来满足过去 现在和将来对物品标识的需要 这样就必须考虑所有物理对象的数量 从世界人口总数 大约60亿 到大米总粒数 粗略估计1亿亿粒 epc必须有足够大的地址空间来标识所有这些对象 物品总数统计 34 四 epc编码策略 1 唯一性标识 一个epc编码分配给一个并且只有一个物品使用 第二个问题 必须保证epc编码分配的惟一性 并寻求解决编码冲突的方法 这就产生了由谁或什么组织负责epc编码的分配问题 也就是说 由多个管理者分别管理epc空间的一部分 除了组织管理和立法机关的管理 epc命名空间的创建和管理也可以借助于自动化软件 第三个问题 关于epc编码的使用期限和再利用问题 35 四 epc编码策略 2 便于人机交互 epc编码应该有一种简单而一致的表示方法 使它能够像ip地址或车牌号一样容易转录 口述或手工键入 3 能够嵌入信息 是否在epc中嵌入信息 在学术界一直饱受争议 当前的编码标准 例如ucc ean 128应用标识符结构中就包含有信息 它们主要包括货品重量 尺寸 有效期和目的地等 auto id中心建议消除或最小化epc编码中嵌入的信息量 它的基本思想是利用现有的计算机网络和当前的信息资源来存储数据 这样epc便成了一个信息引用者 拥有最小的信息量 无论epc中是否存储信息 auto id中心的目标是用它来标识物理对象 4 信息引言的参考 epc的首要作用是作为网络信息的参考 它在本质上就是在线数据的 指示器 是为了便于ons直接将epc编码翻译成ip地址 此外 还有可扩展性 媒介 数据传输机制 保密性与安全性等编码策略 36 五 epc编码结构 在epc编码策略下 epc的编码结构是由一个版本号和另外三段数据 依次为epc管理者 对象种类和序列号 组成的二进制比特串 其中 版本号标识epc的版本号 它使得以后的epc可有不同的长度或类型 epc管理者描述与此epc相关的生产商的信息 对象种类记录产品精确类型的信息 序列号唯一标识货品 epc编码结构 37 五 epc编码结构 1 epc头字段 头字段标识epc的版本号 并指出epc中编码的总位数和其他三部分中各部分的位数 epc编码头字段编码方案 38 五 epc编码结构 2 epc管理者 描述的是与该epc相关的生产厂商的信息 例如 可口可乐公司 在不同版本的epc管理者编码中 因为编码长度的可变性 使得epc管理者编号越短越宝贵 3 对象分类 它精确记录产品的类型信息 标识厂家的产品种类 例如 由中国制造的330ml罐装无糖型可口可乐 4 序列号 它唯一标识货品 精确指明所说的究竟是哪一罐330ml罐装无糖型可乐 对象分类编号的拥有者对序列号的分配没有限制 39 六 rfid标签读写器 rfid标签读写器基本功能 1 初始化rfid标签的存储信息 在实际操作中 rfid标签的初始化往往分步完成 例如 在标签芯片生产的后期测试中 即将标签定货的厂家根据其在epcglobal机构中的注册情况而将它的 epc管理者 代码注入标签芯片中 在各生产厂家 根据注册的产品型号将 对象分类 信息写入epc标签中 而在各型号产品出厂检验时将产品的 序列号 写入贴附在产品上的epc标签中 2 读取rfid标签内存信息 它是标签读写器在实际应用中的主要任务 通过rfid标签读写器在不同的配置点读取单件物品上贴附的rfid标签中的epc编码信息 可实现对单件物品标识信息的采集 在这个基础上 可进一步实现对物流信息查询服务的精确控制与管理 3 销毁rfid标签 它的主要功能是通过读写器相标签发出的 销毁 指令 确保售出的商品不再进入下一次流通 40 七 savant中间件 如果现在采用条码标识的物品都使用epc标识 那么epc的网络管理软件就需要以几百万条记录每秒的速度处理从一个或多个读写器读取的的标签流 传感器数据或事件数据 为了对这些大量的标签数据流进行过滤 集成 计算和压缩 auto idcenter推出了分层 模块化的组件 savant中间件 savant中间件功能 1 数据校对 使用校对算法校正数据传输中产生的错误 2 阅读器间协调 当从两个有重叠区域的阅读器读取数据时 savant可以分析已取读的数据并删除冗余的产品代码 3 数据传送 在某个层次上 savant能够决定什么样的数据向供应链上方或向下传送 4 数据储存 savant中间件能够实时的获取商品的epc编码并将这些编码智能地进行存储 41 七 savant中间件 1 reader接口 提供与rfid阅读器的连接方法 2 应用程序接口 与物联网应用程序的连接方法 3 标准处理模块 事件管理系统 tms 实时内存数据结构 ried 和任务管理系统 tms savant整体结构图 标准处理模块 42 七 savant中间件 savant的网络结构 1 es edgesavant 部署在靠近阅读器的位置 负责直接汇集和处理从rfid阅读器采集得到的epc编码 2 is internalsavant 部署在区域或国家级数据中心 负责从es节点中采集或融合数据 savant网络结构图 43 八 ons对象名解析服务 ons对象名解析服务 主要作用是完成epc编码到相应产品信息的匹配 它是一种自动的网络服务系统 类似于互联网域名解析服务 dns 例如 客户有一个请求 需要获得标签id号为 123 的一瓶药的详细信息 当ons服务器接到这个请求后会将id号转换成资源地址 由资源服务器通过epc信息服务将这瓶药的详细信息 例如生产日期 配方 原材料供应商等信息返回给客户 ons在epc物联网中的作用 44 背景介绍物联网与物流相结合的发展状况物联网的本质物联网认识方面的误区epc物联网物流系统物联网在物流业的应用方向物联网推动智慧物流变革物联网在物流业应用的未来趋势 目录 45 一 产品的智能可追溯网络系统目前 在医药 农产品 食品 烟草等行业领域 产品追溯体系发挥着货物追踪 识别 查询 信息采集与管理等方面的巨大作用 已有很多成功应用 物联网在物流业的应用 46 二 物流过程的可视化智能管理网络系统 这是基于gps卫星导航定位技术 rfid技术 传感技术等多种技术 在物流过程中实时实现车辆定位 运输物品监控 在线调度与配送可视化与管理的系统 目前 初级的应用比较普遍 物联网在物流业的应用 47 三 智能化的企业物流配送中心 这是基于传感器 rfid 声 光 机 电 移动计算等各项先进技术 建立的全自动化的物流配送中心 借助配送中心智能控制 自动化操作的网络 可实现商流 物流 信息流 资金流的全面协同 目前一些先进的自动化物流中心 已基本实现了机器人码垛 无人搬运车搬运物料 分拣线上自动分拣 计算机控制堆垛机自动完成出入库 整个物流作业与生产制造实现了自动化 智能化与网络化系统 48 四 企业的智慧供应链在竞争日益激烈的今天 当面对大量的个性化需求与订单 怎样能使供应链更加智慧 怎样才能做出准确的客户需求预测 这些是企业经常遇到的现实问题 这就需要智慧物流和智慧供应链的后勤保障网络系统支持 打造智慧供应链 是ibm智慧地球解决方案重要的组成部分 也有一些应用案例 物联网在物流业的应用 49 背景介绍物联网与物流相结合的发展状况物联网的本质物联网认识方面的误区epc物联网物流系统物联网在物流业的应用方向物联网推动智慧物流变革物联网在物流业应用的未来趋势 目录 50 物联网虽然早已在物流业有应用 但是物联网理念的提出对现实中局部 零散的智能物流网络技术应用有了一种系统的提升 契合了现代物流的智能化 自动化 网络化 可视化 实时化的发展趋势 因为现代物流业最需要现代信息技术的支撑 所以物联网对物流业的影响将是全方位的 物联网推动智慧物流变革 51 首先 物联网的理念开阔了我们的视野 提高了我们的认识 让我们能够主动地全面提升物流业智能化 自动化与信息化水平 统一理念 开拓思路 借助于新的传感技术 rfid技术 gps技术 视频监控技术 移动计算技术 无线网络传输技术 基础通信网络技术和互联网技术的发展 全面开创智慧物流新时代 其次 物联网必将带来物流配送网络的智能化 带来