基于5G的智慧物流園自動裝卸技術研究

張赟 王工一

摘要：5G萬物互聯帶來交通物流新機遇，其商業化實現了數字化、實時化、自動化、可視化、智能追蹤和控制賦能。文章探索移動通信5G技術在智慧園區的數字化物流、智能倉儲、自動化運輸和物流追蹤等場景的應用，對自動裝卸提出了對應措施，即利用智慧物流管理系統集成信息，通過園區地圖導航精確定位，平面運輸規范駕駛，在手機App端實現自主預約、無人值守過磅等；同時啟用自動車牌識別，業務圖像超高清傳輸，實現自動裝卸真正提升物流運作效率。

關鍵詞：智慧物流；5G；低時延；密集網絡；自動裝卸

中圖分類號：TH137中圖分類號? 文獻標志碼：A文獻標志碼

0 引言

隨著電子商務和貿易的全球化發展，全球的物流業務量每年都以很高的速度增長，需要大量的物流從業人員完成貨物的分揀、包裝、裝卸和運輸等一系列物流過程。目前，部分裝卸工作都是人工完成的，這無論對于工人勞動強度，還是企業用人成本來說都是一個痛點。另外，人工裝卸作業存在大量的問題。野蠻裝卸會造成貨物新的質量缺陷，影響服務口碑。受農忙、春節等影響，人員產生波動，淡旺季難平衡，存在安全隱患。對應危險品的裝載，工傷事故時有發生。

智慧物流使物流系統能模仿人，擁有感知、學習、推理判斷和自行解決物流中某些問題的能力。例如：在流通過程中通過獲取、分析信息做出決策，從源頭開始對商品實施跟蹤與管理，可通過射頻技術、5G移動通信技術等實現配送貨物自動化、信息化和網絡化。本系統旨在實現物流各環節精細化、動態化、可視化管理，如實現自主預約、無人值守過磅、自動車牌識別等提高物流系統智能化分析決策和自動化操作執行能力，提升物流運作效率的現代化物流模式。確保各個運輸環節均在掌控范圍內，準確傳遞全廠液體、固體的入廠計量，質量抽檢及存量統計數據信息，及時有效地控制運輸車輛的配送過程，實現運輸車輛信息的共享，實現承運商信息、供應商信息、車輛信息、原料日報等報表及車輛監控信息的綜合集成，建設實施物流管理系統，使決策層能夠及時得到動態的車輛運輸、管線傳輸數據，為決策提供依據。

1 基于5G通信技術的智慧物流園自動裝卸技術

智慧物流園包括智慧物流技術、智慧倉儲包裝、智慧裝卸搬運、配送等基礎知識。自動裝卸系統是一種集成在卡車（或園區運輸火車）和裝卸平臺之間的自動化輸送設備，通過相互協同運作，代替人力和叉車，完成貨物的全自動化裝卸。該系統解決了作業批次多、物料品種復雜，手工易出錯；車輛等待時間長，現場秩序混亂；人工計量準確度低，缺乏安全保障；地磅稱重易作弊，造成企業損失等問題。傳統地磅自動裝卸技術有應用無線通信方式的電容式稱重系統。隨著移動5G 技術的發展，園區地圖導航精確定位，平面運輸規范駕駛，手機端實現自主預約、無人值守過磅。自動車牌識別，業務圖像超高清傳輸，提升物流運作效率［1］。

1.1 移動5G技術助力物流領域

1.1.1 移動5G的三大應用場景

eMBB（增強移動寬帶）：讓VR、超高清視頻、無線寬帶等大流量業務成為可能或體驗更好。視頻信號超高清傳輸在智慧物流園、無人物流港能全天不間斷實時監控，移動偵測，節約人防成本。物流運輸使用的車輛能夠突破非視距感知、數據信息即時共享，實現物流運輸全自動化。

uRLLC（超可靠低時延通信）：滿足無人駕駛、工業自動化等需要的低時延、高可靠連接業務，對于園區鐵路站點軌道衡自動運作，平面運輸規范駕駛提供安全基礎。

mMTC（大連接物聯網）：可承載大規模、高密度的物聯網業務，每平方千米支持100萬個設備連接。密集網絡技術的應用是非常重要的。密集網絡技術的主要內容主要有以下兩方面 （1）在宏基站外部設置大量天線，用這種方法拓寬室外空間，可達到增加系統容量的目的，此外，可以大幅度提高系統的靈活性。（2）在室外布置大量密集網絡，促進各個網絡節點之間的相互協作，可以提高相鄰節點的準確性與有效性，同時，提高信噪比。在5G 網絡中，密集網絡技術的使用，可以增加網絡空間與時間的動態變化，增大網絡覆蓋面積，發揮網絡優勢。

1.1.2 現代5G優勢

5G給用戶帶來更高的帶寬速率、更低且更可靠的時延和更大容量的網絡連接。5G除了不斷提升手機的數據通信能力之外，更重要的是開啟萬物互聯時代。因此，5G終端的突破重點不在手機，而是在物聯網終端、傳感器等。5G從移動互聯網擴展到移動物聯網領域，服務對象從人與人通信拓展到人與物、物與物通信，與經濟社會各領域深度融合，引發生產生活方式的深刻變革。5G應用場景更加豐富，關鍵性能指標也更加多樣化［2］。

當5G開始普及后，園區實現智能化無線聯網，根據網絡定位和一些操作進行關聯，讓萬物根據其行為進行通信，達到最滿意的狀態。5G并非通信業發展成熟的終點，而是一個顛覆性的起點。終端意味著通信到了這臺設備就終止了。終端將成為下一代的移動網絡節點，每一臺設備都會成為一個通信起點，由此帶來的用戶體驗會達到新高度［3］。

1.2 系統架構設計

應用場景介紹：在智慧物流園區，空車入廠后，司機將車停在地磅上，下車到自助終端上輸入車牌號后取卡，同時自助完成空車稱重。將卡直接放在機器上，輸入預裝量后完成制卡，司機帶卡前往作業區裝貨。

司機抵達現場后，在司機休息室內的簽到機上簽到確認。系統會根據排隊先后的規則，自動對該車輛進行排隊并在大屏幕上顯示等待信息。司機在休息室內等候。開啟自動叫號功能后，系統按照算法規則實現自動叫號，被叫到的車輛按順序入廠作業。

現場設備依據制卡量實現定量裝車，到達預裝量后自動停止，提升裝車效率、節省單車裝車時間，確保重裝量更加精準。全部業務流程均線上審批、執行，通過權限控制，可完全脫離紙質單據，全部交由系統完成。

1.2.1 智慧物流管理系統集成信息

智慧物流園區的管理信息系統可以方便與其他系統集成，讓車輛過磅自主、有序、智能、安全、高效。主要的集成信息如圖1所示。

其中，承運商管理端軟件的目的是將前期的基本信息錄入工作轉移到承運商，比如提貨單要求信息、車輛及司機信息注冊、車輛的實時位置等，最大程度減少運輸車輛在廠區的工作。通過承運商管理端軟件，系統將承運商的車輛及司機納入管理范圍，從而更好地發揮管理調度的能力。該客戶端采用B/S技術架構，PC端通過瀏覽器進行后臺管理，司機通過微信小程序進行任務管理及消息提醒。

裝車管理系統采用分布控制、集中管理的設計思想，將整個系統總體結構劃分為兩部分：上位監控管理系統和現場計量控制儀表設備。系統設置裝車監控管理操作站，可在控制室控制定量裝車，也可在現場通過和計算機連接的現場隔爆定值控制儀，在灌裝區現場就地自動灌裝，用于裝車系統的自動化裝車監控和管理。

移動端應用（App及微信小程序）：司機通過手機端微信小程序，可隨時對已下達的訂單進行預約，當無法履約時可隨時取消預約，抵達現場后可發起質檢申請通知化驗室人員；還可以通過App簽到程序，對自己已預約的記錄進行簽到確認，系統根據其簽到時間對其進行排隊顯示。

系統集成：與車號識別系統、道閘控制系統、語音指揮系統、視頻監控系統、信號燈指示系統等進行集成。

1.2.2 網絡架構設計

系統網絡架構建設以TCP/IP為基礎，采用OSI體系結構，采用星型冗余拓撲結構。骨干網絡使用交換式快速以太網。各個子系統（過磅管理系統、裝車管理系統等）通過以太網相互連接，業務數據共享，形成完整的裝車管理系統。外網通過防火墻、移動寬帶接入，利用移動互聯網實現與遠程客戶交流信息，遠端查詢可通過互聯網及移動網絡查詢庫區裝車記錄、裝車狀態等相關數據。各個生產區的設備通過工業防火墻接入核心機房系統。網絡架構如圖1所示。

系統實施之后，機械性、重復性的煩瑣工作完全交由計算機完成；減少人為錯誤，數據準確率大幅提升；規范裝車業務，提高管理水平，減少人工工作量67%。使用系統后，作業速度提升15%～20%。在車次保持不變的情況下，每日作業量的92%在24點前完成，縮短工作時長約2小時；與ERP系統互聯，做到數據實時到賬，減少應收賬款，加速資金回籠。

1.3 移動端應用

1.3.1 手機移動端應用

在手機移動端，有“司機預約”“易港通”等App及微信移動端應用，司機可以在App上自己操作、預約設置，用戶能全天24小時人工與大數據相結合申請審核。例如“易港通”是寧波舟山港旗下服務港航物流的多功能平臺，平臺借助大數據、人工智能等新興信息技術，可對運力和司機資源進行細致排查、分類、動態管理和調度，并能開展提貨單管理。提貨單管理主要包括的內容有客戶信息、要求送貨時間、產品產線指定（默認為不指定）、車輛綁定及其他備注信息。其中，車輛與提貨單進行綁定，一個提貨單允許多輛車承載運輸任務；司機與車輛綁定（車輛管理中操作），一輛車最多允許綁定2個司機，管理者可以根據車輛聯系任何一個綁定的司機，從而實現系統對車輛的管理。司機手機端的提貨單管理有任務傳達功能，司機可以根據提貨單中的信息，將產品運送到客戶指定位置。

1.3.2 司機端及調度端小程序具體功能

司機點擊提貨單中的執行任務功能（司機由于特殊原因可以選擇“退回”操作），填寫預計到達工廠時間（預約取貨時間），客戶端會匯總所有司機預約情況反饋給系統。系統經過綜合數據分析顯示擁堵或者空閑的時間段，以此提醒司機作出更加合理的預約決策。在完成確認后，系統開始運行任務導航模塊。該模塊規劃了任務的取貨流程及行車路線（可鏈接至專業導航軟件）信息。從提貨單任務執行開始，車輛的狀態開始接受系統的監控。在每完成一個環節時，系統都將推送下一個環節的信息給司機，讓司機實時明白當前及之后要完成的工作。

2 智慧物流園自動裝卸關鍵技術

自動裝卸系統每臺地磅秤配備1個智慧終端，是實現無人值守裝車的核心設備，自帶人臉識別、語音提示對講、光電開關、欄桿機、語音播報等附屬設備的控制，例如系統提供語音提示功能，減輕過磅員工作量。系統提供IP語音對講功能，實現局域網內任何一臺微機與磅房語音對講，實現對磅臺的遠程調度。終端安裝稱重軟件和電子提貨軟件，實時記錄汽車稱重過程及數據。自助終端集成票據打印機，用于出廠磅單的打印等。系統提供遠程網絡打印功能，實現打印遠程化，自動切紙。車主可以在指定地方領取磅單。系統還有LED提示功能，實現LED文字提示功能。

智慧物流發展的關鍵在于大數據、人工智能、自動駕駛和物聯網等的應用。5G通信技術超低延時、高速寬帶和海量接入的特征能推動大數據、人工智能、自動駕駛和物聯網的技術進步，進而賦能物流智慧化的發展。智慧化建設對于物流行業的發展至關重要，可以讓現代物流實現更高效運作，節省人力成本，能快速響應并滿足客戶需求。因此，抓住5G商用化的機遇，利用新一代5G信息技術成為發展智慧物流的關鍵。

3 結語

智慧物流主要呈現以通信技術為支撐的現代化綜合性物流管理，它不僅滿足于傳統物流對物流信息的被動感知，而且通過智能化收集、集成、處理物流的采購、運輸、包裝、裝卸搬運、流通加工、配送、信息服務等各個環節的信息，實現全面的分析，及時處理及自我調整功能。智慧物流綜合管理平臺是以現代物聯網、通信技術、人工智能和云技術等為基礎，貫穿整條物流供應鏈的綜合性物流網絡服務平臺，以推進現代物流業跨越式發展為目標，依托于集疏運網絡和物流公共信息網絡，通過暢通的信息共享及豐富的物流應用服務，整合供應鏈物流資源，實現物流全過程的信息化監控和智慧化決策?；诖?，本文分析5G技術對于數字化物流、智能倉儲、自動化運輸和物流追蹤等應用場景及供應鏈化智慧物流的實現產生的影響。隨著企業自動化和信息化水平的不斷提升，更加迫切需要先進技術實現物流信息化管理，優化物流企業的提貨流程，例如采用IC卡等為提貨憑證的方式，通過移動端App程序等真正實現裝卸過程無人干預的目標，有效地提高企業物流整體管理水平。

參考文獻

［1］李儼.一場“交通進化”將至：5G帶給車聯網與自動駕駛新動能［J］.大數據時代，2019（4）：6-15.

［2］陳智煒.基于5G技術的物聯網應用研究［J］.數字通信世界，2018（11）：164.

［3］劉薇.基于5G技術的物聯網應用［J］.福建電腦，2018（9）：57-58.

（編輯 王永超）

Research on the automatic loading and unloading technology of smart logistics park based on 5G

Zhang? Yun， Wang? Gongyi

（Zhejiang Institute of Communication， Hangzhou 315300， China）

Abstract： Recent years， with the internet of everything 5G has brought new opportunities for transportation and logistics.The commercialization of 5G realizes digitalization， real-time， automation， visualization， intelligent tracking and control enabling. This paper analyzes and discusses the overview of 5G wireless communication technology and its application in the construction of smart logistics platform. This paper hopes that through the research of digital logistics， intelligent warehousing， automated transportation and logistics tracking，we can build a set of efficient automatic loading and unloading handling system with accurate map navigation positioning，standardized transportation driving，independent reservation， unattended weighing at the mobile App， enable automatic license plate recognition and ultra-high definition transmission of business images.

Key words： smart logistics; 5G; low latency; intensive network; automatic loading and unloading