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基于物联网的特高压大件运输物流监控系统研究

时间:2018-02-23 16:53来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
本文是物流工程论文,本文对基于物联网的特高压大件运输物流监控系统进行了全面分析,运用了文献资料调查法、定性分析法、调查分析法等方法。文章首先介绍了课题的研究背景及
第 1 章 绪论
 
1.1 研究背景及研究意义
随着物流行业的迅猛发展,物流设备的自动化和信息化水平越来越高,这也带来了不少问题,例如工作环境的监控问题和防火防盗问题。因此物流监控需求也呈现出多样化和复杂化的特征,对监控系统建设提出了新的挑战,在系统的通用性和定制性方面有了更高要求。同时,物联网行业正在蓬勃发展,并日益受到市场的青睐,诸如红外感应、视频监控等安防工具也得到了较为广泛的应用。物联网(Theinternet of things)是指通过射频识别(RFID)装置、二维码识读设备、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,将所有物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。通过物联网对信息整合及共享,可以为电网安全生产、高效运营提供技术手段。利用物联网技术可以实现全网资源和设备资产的全寿命周期管理,提高资产及投资利用率,提升电力企业的精益化管理水平。近年来,随着物联网的大力推广,物联网技术的发展和实际应用在多个行业应用领域取得了明显的成效,尤其是在物流行业,物联网在提升物流信息化和自动化水平,提高物流市场流通效率和强化物流信息获取等方面发挥了重大作用,同时也为物流系统管理带来全新的机遇和挑战。因此研究基于物联网的特高压大件运输物流监控系统很有必要。特高压工程大规模建设,对物资供应保障提出了更高的要求,特高压工程主要物资如主变压器、换流变压器、电抗器等属于电力大件,具有超长、超宽、超高、超重的特点,特高压大件设备运输超级超重、超限,运输条件极为复杂,特高压大件运输顺利与否成为影响工程按期投运的关键。因此对特高压工程物资配送环节的监管至关重要。若在物资配送过程有所疏漏,不仅会造成交货期延误,影响生产、工程建设进度,更甚会给电网的安全运行埋下隐患,产生不利的政治、经济、社会影响。因此,对特高压工程物资运输管理必须采取全过程实时监控,以提高物资运输环节的控制能力及应变能力,保证电网建设工程顺利进行。
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1.2 国内外研究现状
 
1.2.1 物联网研究现状
物联网(Internet of Things)概念最早出现于比尔·盖茨《未来之路》一书中[2]。1998年,麻省理工学院创造性地提出了当时被称作 EPC (Electronic Product Code,电子产品码)系统的“物联网”的构想[3]。1999 年,美国 Auto-ID 提出了 “物联网”的概念,主要是建立在物品编码、RFID (Radio Frequency Identification,射频识别)技术和互联网的基础上[4]。2005 年,国际电信联盟发布《ITU 互联网报告 2005:物联网》,正式提出“物联网”的概念,包含了所有物品的联网和应用[5]。国外对物联网的研发、应用主要集中在美、欧、日、韩等少数国家[6]。其最初的研发方向主要是条形码、RFID 等技术在商业零售、物流领域应用,而随着 RFID、传感器技术、近程通信以及计算技术等的发展,近年来研发、应用开始拓展到环境监测、生物医疗、智能基础设施等领域[7]。欧洲智能系统集成技术平台(E-PoSS)在《Internet of Thingsin2020》报告中分析预测,物联网的发展将经历四个阶段,2010 年之前 RFID 被广泛应用于物流、零售和制药领域[8],2010-2015 年物体互联,2015-2020 年物体进入半智能化,2020 年之后物体进入全智能化[9]。Pascal Urien 等人在《Hlp-Tags architecture implementation for the Internet of Things》一文中,描述了一种可能的实现创新和高度安全的网络架构致力于物联网[10]。MartinVossiek 在《RF Identification and Localization-Recent Steps towards the Internet of Things inMetal Production and Processing》一文中,对在钢铁生产和加工行业中基于无线的本地定位和识别技术的应用作了相应的研究,证明了这一领域的应用必须结合不同的无线技术,在制造过程中货物处理环节实现跟踪和定位,提高可靠性[11]。RobertA Dolin 在《Deploying the“Internet of Things”》一文中,探讨了再分配的价值和智能设备的网络。进一步价值是来自对这些设备的远程访问,提取这个价值取决于如何解决访问透明的问题,并提供了一些成功的应用来说明怎样才能有助于部署物联网[12]。Martin Peter Michael在《Architectural Solutions for Mobile RFID Services for the Internet of Things》一文中,提到物联网可以基于 RFID 技术实现在移动设备上提供独立服务或终端到终端系统的结合,通过应用相结合的解决方案及软件体系结构和工程学的原理,联合解决方案,可以制定某些应用程序特定的用例[13]。本文提出了一种方法和服务解决方案的概念,即“富客户端”,并对实际案例进行了研究。
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第 2 章 相关理论基础
 
2.1 物联网
2.1.1 物联网的概念
物联网(The Internet of things,IOT)的概念最早由 MIT 定义为:依托射频识别技术和设备,按约定的通信协议与互联网结合,使物品信息实现智能识别和管理,实现物品信息互联、可交换和共享而形成的网络。这个概念重点阐述了物联网的标识特征。随着物联网技术的不断发展,物联网的内涵也在不断扩展,2005 年国际电信联盟在其发布的《ITU 互联网报告 2005:物联网》重点阐述了物联网的互联特征,该报告提出:物联网是通过射频识别和智能计算等技术实现全世界设备互联的网络[37]。2008 年,美国 IBM 公司从物联网的智能处理特征阐述了物联网的概念,提出物联网是把传感设备安装到电网、铁路、桥梁、隧道、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,并且普遍连接形成的网络。基于上述认识,2011 年,中国工程院在《物联网及其重要领域的应用》研究报告中提出:物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸,它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别,通过网络传输互联,进行计算、处理和知识挖掘,实现人与物、物与物信息交互和无缝链接,达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的。这个概念综合阐述了物联网全面感知、可靠传递和智能处理三个特征。物联网是互联网的应用拓展,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新 2.0 则是物联网发展的灵魂。物联网的本质概括起来主要体现在三个方面:一是互联网特征,即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络;二是识别与通信特征,即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信的功能;三是智能化特征,即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。
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2.2 物流及物流监控
物流即“物的流通”,包含“物”与“流”两方面内容[40]。概括地说,“物”是指一切可以进行物理位置移动的物质资料。“流”是指物理性运动,有“移动、运动、流动”的含义。国际、国内物流专家关于物流的定义莫衷一是,现列几种主流观点如下:(1)1935 年,美国销售协会将当时还称为实体配送(PD)的物流概念定义为:“实体配送是包含于销售之中的物资资料和服务于生产地点到消费地点流动过程中,伴随的种种经济活动”。这是有关物流的最早定义,它将物流从属于销售,强调了与产品销售有关的输出物流,没有包括输入物流(物料供应)。(2)二战后,原用于军事的后勤管理(Logistics Management)被引入工业部门和商业部门。1974 年美国学者鲍沃索克斯在其所写的《Logistics Management》一书中,将后勤管理定义为:“以卖主为起点,将原材料、零部件与制成品在各个企业间有策略地加以流转,最后到达用户,其间所需要的一切活动的管理过程”。它不仅包括单个企业的销售、采购、生产过程,还将整个处在产品流转链上的企业一并加以统筹分析。“后勤”一次也不仅仅是军事上的含义,已等同或接近于现代物流[41]。(3)1980 年,美国后勤管理协会的定义:“物流是有计划地对原材料、半成品及成品由生产地到消费地的高效流通活动。这种流通活动的内容包括用户服务、需求预测、情报信息联络、物料搬运、订单处理、选址、采购、包装、运输、装卸、废物处理及仓库管理”。(4)1986 年,日本通商产业省运输综合研究所在其出版的《物流手册》定义物流概念:“物流是物质资料从供给者向需要者的物理性移动,是创造时间性、场所性价值的经济活动。包括包装、装卸、保管、库存管理、流通加工、运输、配送等诸种活动”。(5)当前,全美物流管理学会把物流定义为“物流是为了满足客户需要,在有效率及适当成本之下,对原材料、在制品、产成品和相关信息从产出源点到消费点的流动和存储,进行规划、实施和控制的过程”。(6)2001 年 8 月 1 日起正式实施的由国家质量技术监督局发布的《中国人民共和国国家质量标准物流术语》中规定:“物流是物品从供应地向接受地的实体流动过程。根据实际需要,将运输、存储、装卸、搬运、包装、加工、配送、信息处理等基本功能实施有机结合”[42]。
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第 3 章 特高压大件运输物流监控系统需求分析............19
3.1 特高压大件运输物流需求特点........ 19
3.2 特高压大件运输物流监控系统业务需求分析.... 19
3.2.1 总体目标.... 19
3.2.2 业务流程分析...... 20
3.3 特高压大件运输物流监控系统功能需求分析.... 21
3.3.1 配送终端功能需求分析.......... 21
3.3.4 中心监控层功能需求分析...... 25
3.4 本章小结.... 26
第 4 章 基于物联网的特高压大件运输物流监控系统设计......27
4.1 物流监控系统设计目标.......... 27
4.2 物流监控系统设计原则.......... 27
4.3 基于物联网的物流监控系统设计.... 27
4.4 本章小结.... 44
 
第 4 章 基于物联网的特高压大件运输物流监控系统设计
 
4.1 物流监控系统设计目标
本文的系统设计目标是实现特高压大件运输物流监控系统的全面感知,进行深入研究,改变过去被动接受问题的弊端,主动发现问题,及时协调解决,明确责任,从而准确、高效地掌控特高压大件配送信息,更好地研究和利用基于物联网的特高压大件运输物流监控系统。
 
4.2 物流监控系统设计原则
(1)战略性:作为国内电力行业发展的重要组成部分,要求立足当前、着眼长远、统筹规划、分布实施、系统集成,并使建设后的系统具有示范意义。(2)实用性:切合特高压大件实际情况,易于使用、易于维护,保持现有设备及其他方面投资,注重实效。(3)可靠性:采用成熟产品及技术,具有较高的可靠性、安全性及容错能力,提供及时、完善的售后服务及技术支持。(4)扩展性:对系统终期容量及网络发展设想进行方案设计,实现平滑扩容。降低系统维护升级的复杂程度,提高系统更新、维护、升级的效率。系统采用模块化设计,支持随当今网络技术的发展而发展。(5)整体性:各技术层面遵循开放式标准,具备良好的兼容性,能够和国家电网公司生产经营决策管理系统、省电力公司统一开发的信息系统无缝对接,保证系统的完整性和信息的一致性。(6)经济性:系统改造要达到较髙的性价比,软、硬件的配置尽量考虑有较低的后期维护费用。
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结论
 
本文主要研究了基于物联网的特高压大件运输物流监控系统,主要有以下研究成果:
(1)分析了物联网的物流监控系统理论,包括物联网和物流监控系统理论。其中物联网理论包括物联网的概念、物联网的组成,面向智能交通应用的相关技术。物流监控系统理论包括物流和物流监控,物流理论包括物流的概念、物流活动的构成要素,物流监控理论包括物流过程监控、物流成本监控、特高压大件运输过程中的物流监控和基于物联网的物流监控关键技术。
(2)主要对物流监控系统的应用需求进行了分析。分析了特高压大件运输的需求特点,物流监控系统功能需求分析,物流配送车辆监控业务流程分析、车辆终端需求分析、监控中心需求分析、其他需求分析。本章内容为后续的实际系统设计开发奠定了基础。
(3)对基于物联网的特高压大件运输物流监控系统进行了设计,首先分析了物流监控系统设计目标;提出了物流监控系统的设计原则;最后对基于物联网的物流监控系统进行了设计,包括物流监控系统总体架构设计、集成 GPS 定位的车载终端的设计、视频采集终端的设计、中心监控系统的设计、物流配送服务系统的设计、数据库的设计、接口的设计,为下文的应用奠定了基础。
(4)对基于物联网的特高压大件运输物流监控系统的测试进行了分析,首先提出了测试系统的规划,包括测试环境、测试内容、测试方法;再次分析了系统测试用例,包括物流监控系统测试用例、PDA 配送服务系统测试用例;最后对系统测试进行了案例分析,这对于构建基于物联网的特高压大件运输物流监控系统具有一定指导意义。
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参考文献(略)
(责任编辑:gufeng)
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