物聯網技術在公路運輸中的應用

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1彈藥集裝箱公路運輸現狀及存在的問題

1．1外軍彈藥集裝箱公路運輸現狀

20世紀90年代，美軍就有九成以上的彈藥實現了集裝箱公路運輸。近幾年美軍采購彈藥集裝箱的數量逐年遞增，目前大約已有7900個鋼制20ft彈藥集裝箱［2］，使用的范圍逐步擴大，并且通過設置“大力神工程方案聯合組”柵欄等彈藥集裝箱外用保護設施和升級改造“ISO快速支撐系統”為代表的彈藥集裝箱內部鋼架系統，力爭實現彈藥全部采用集裝箱公路運輸。除美國以外，英、日、德等國軍隊也都廣泛開展集裝箱公路運輸彈藥行動，并且通過集裝箱的設計升級，不斷滿足各類彈藥對集裝箱公路運輸的需求。而在現代信息化戰爭背景下，美軍開始嘗試通過物聯網技術將彈藥整個消耗過程進行閉環監控管理。即在生產環節結合RFID技術記錄彈藥的名稱型號、生產日期、存儲方式、注意事項等信息，對于易發生爆炸的彈藥可通過植入響應檢測傳感器對彈藥狀態進行無損質量監測，批量化包裝后可對該批次彈藥進行整體數字化入庫并在軍網彈藥調配管理系統登記注冊。以公路軍事運輸為例，在啟用彈藥時，通過倉庫的RFID讀寫器自動獲取運輸車輛的合法性數據、出庫彈藥明細、核查彈藥的狀態是否正常并記錄出庫時間。在運輸環節可結合軍車全球定位系統和專用通信系統，結合地理信息系統實時獲取彈藥所處位置、物資狀態等信息，同時為軍車提供前方道路、氣候信息、目的點狀態等環境信息以便于彈藥運輸。

1．2我軍彈藥集裝箱公路運輸現狀及存在的問題

我軍彈藥集裝箱公路運輸雖還未正式開展，但在以往的軍事運輸試點中已經表現出其特有的優越性。目前，軍內外相關專家對彈藥集裝箱公路運輸的必要性和可行性進行了廣泛深入的探討研究，與之配套的彈藥集裝箱運輸標準體系建設也在如火如荼地開展，與彈藥集裝箱公路運輸相關的軍用集裝箱運輸車、整體自裝卸車、軍用集裝箱、整裝整卸托盤、集裝箱內滾裝托盤等相關硬件裝備已經通過定型試驗，部分已經列裝部隊，可謂形勢一片大好。但仍要清醒地認識到，彈藥品種多、數量大、狀態復雜，安全問題一直是制約我軍彈藥集裝箱公路運輸發展的瓶頸。由于彈藥本身的特殊性，在進行集裝箱公路運輸時除了要考慮一般物資集裝箱公路運輸空間放置合理性、基數化配置以及實時位置跟蹤等內容以外，對其運輸全過程的安全性要尤其注意。一般情況下，彈藥運輸安全性除考慮整箱外部運輸環境安全性以外，還要考慮沖擊、振動、跌落、碰撞、煙霧、靜電和溫濕度等內部環境安全因素。因此，彈藥集裝箱較普通貨物集裝箱相比，一般都具有可靠的襯墊、緊固系統，防靜電設備和防潮氣積聚措施等條件，但是僅僅依靠這些設備仍然不能完全保證彈藥集裝箱公路運輸的安全性，還應對箱內環境條件進行實時有效地監控和管理，做到遇有情況及時預警和處理，確保彈藥集裝箱公路運輸的安全。物聯網技術正是實現這一目的的有效手段。

2物聯網及其核心技術

物聯網是將各種信息傳感裝置與互聯網結合而形成的一個網絡，主要完成信息感知、數據處理、數據回傳，以及決策支持等功能，根據信息生成、傳輸、處理和應用的原則，可以把物聯網分為4層：感知識別層、網絡構建層、管理服務層和綜合應用層［3］。

2．1感知識別層

感知識別層由各種具有感知能力的設備組成，包括射頻識別（RFID）和讀寫器、各類傳感器、傳感器網絡和傳感器網關等裝置，主要完成感知和識別貨物的狀態、環境等，如彈藥所處地理位置、溫度、濕度、壓力、液面以及滲透狀況等。

2．2網絡構建層

網絡構建層將感知識別層獲取的相關數據信息，先通過MZM終端設備、共享式網關、局域物聯網網關等，再經過各種通信網絡包括有線寬帶、無線信號等接入局域網或者互聯網，供上層使用。它的主要功能是信息傳遞，并在信息傳遞的過程中通過SSID、MAC、WEP和VPN等加密技術，對信息數據進行完整性保護。

2．3管理服務層

管理服務層是在高性能計算機和海量存儲技術的支撐下，將大規模數據高效、可靠地組織起來，為上層應用提供智能的支持平臺。有了豐富翔實的數據，運籌學理論、數據挖掘、專家系統等手段就有了更廣闊的施展舞臺。

2．4綜合應用層

綜合應用層通過物聯網綜合處理平臺與行業專業應用如彈藥集裝箱公路運輸監控系統等結合，實現廣泛智能化的具體解決方案。這些特征表明，物聯網的真正實現，需要信息采集、傳輸、處理等各種技術的相互融合。

3物聯網技術在彈藥集裝箱公路運輸中的應用

目前，軍事運輸已不再局限于從起運點出發到運達目的地這一過程，而是發展為廣義的運輸，是一個集集裝、儲存、運輸等環節于一體的綜合系統。就彈藥集裝箱公路運輸而言，既要從外在考慮彈藥集裝箱作為一個運輸整體的“全資產可視化”和“全資產可控化”，也要考慮從彈藥裝入集裝箱內那一刻起，集裝箱作為彈藥的一個儲存器具其內部環境條件的“可視化”和“可控化”。從而實現運輸全過程彈藥安全報警、實時位置跟蹤、狀態監測及運輸過程信息追溯等功能。

3．1基于物聯網技術的彈藥運輸系統架構設計

基于物聯網技術的彈藥運輸系統按照功能可分為3個主要部分：彈藥集裝箱儲存監控系統、彈藥集裝箱公路運輸監控系統和彈藥集裝箱儲運監控服務中心，該智能系統具有信息雙向傳輸及智能警示與智能應急指引等功能。彈藥集裝箱儲存監控系統和彈藥集裝箱運輸監控系統將從各個物聯網節點如集裝箱運輸車輛、集裝箱內傳感器等采集的信息，通過各種通訊系統傳輸到彈藥集裝箱儲運監控中心，然后提供自動警告以及安全操作指引等服務。系統中大部分的數據保存到彈藥集裝箱儲運監控中心的服務器上，可以隨時為用戶提供信息查詢等服務。如果出現危險情況，彈藥集裝箱儲運服務中心會自動向后勤保障指揮機構、彈藥運輸部門及相關駕駛員發出警告信號，這樣便于協調機構及時調動資源處理危險情況，把損失降到最低。

3．2基于物聯網技術的戰區彈藥運輸系統應用分析

集裝箱外部“可視化”與“可控化”的實現，即在彈藥集裝箱公路運輸中采用物聯網技術對運輸中的集裝箱進行智能的識別和跟蹤。利用物聯網的RFID技術可以實現彈藥在運輸與堆存狀態下，集裝箱自動識別信息的遠程智能管理。一方面利用區域物資運輸監控系統可以動態記錄運輸中的箱、彈、流的信息，使彈藥集裝箱公路運輸過程變得透明，實現“全資產可視化”，幫助后勤指揮人員及時掌控運輸動態；另一方面，系統通過記錄合法及非法開箱的時間和地點等，提高集裝箱公路運輸中各運輸節點的安全系數，實現“全過程可控化”，使彈藥集裝箱的運輸具有可追溯性，防止彈藥丟失。圖2顯示了區域彈藥運輸從彈藥倉庫到目的地的RFID彈藥流和數據流的傳輸情況。在裝有射頻標簽的彈藥集裝箱公路運輸過程中，射頻識別詢問系統遠距離記錄和上傳彈藥集裝箱在途中轉接點（如鐵路裝載場和戰役配送中心等裝有讀寫器裝置的轉運點）的通過和彈藥數據變化情況，彈藥運輸監控中心將得到的數據傳輸給區域物資運輸管理系統，作為途中可查詢彈藥信息資源。區域用戶（戰區指揮員、后勤保障指揮員等）通過實時檢索這些轉運點的彈藥運輸數據，及時掌握彈藥運輸動態。集裝箱內部環境“可視化”與“可控化”的實現，即對集裝箱內部環境條件進行實時監控。基于無線傳感器網絡設備的無線局域網，能夠實現實時無線傳感網絡的數據傳輸，對相關情況發出智能指令（操作指引）。當把彈藥裝入集裝箱進行鉛封以后，監控系統立即開始工作，信息采集終端實時采集集裝箱內溫度、濕度、靜電、傾角、加速度、物理沖擊、煙霧等狀態信息［4，5］，并同時把信息數據發送給集裝箱運輸車的車載終端以及彈藥儲存監控中心，使駕駛員和監控中心能夠實時掌握運輸情況。監控中心可以實現全部信息的接收、存儲，并將獲取的信息以可視化的形式或查詢的方式呈現，供戰區指揮員、后勤保障指揮員及管理人員進行決策。此外，運輸人員可以與監控中心進行交互，通過監控中心的網絡攝像機對集裝箱內的各種安全預防設施進行操作，從而使得彈藥的運輸環境最優化。如果在彈藥集裝箱公路運輸過程中由于操作原因出現集裝箱內部儲存環境條件惡化，根據實時監測數據，系統對彈藥安全性進行綜合性風險分析，通過比較各參數的閥值，實時判斷彈藥在運輸過程中的安全性［6］。當存在安全隱患時，彈藥儲存監控中心會立刻發出相關項目警報信號，并及時提出操作指引，供指揮人員決策使用，后勤指揮人員通過車載終端實時地對運輸人員進行信息交互，及時采取應對措施，從而有效減少彈藥在集裝箱公路運輸過程中的公共安全隱患。具體過程如圖3所示。

4結束語

利用物聯網技術，對集裝箱運輸車輛或集裝箱內的彈藥施加相應的聯網監控，使保障信息化水平有一個新的飛躍，為彈藥集裝箱公路運輸的發展奠定堅實的基礎。

作者：殷鵬單位：蚌埠汽車士官學校運輸勤務系