物联网在航运物流和港口中的应用研究

摘要：随着航运物流业的网络化发展、航运物流基础条件的全面改善、航运物流服务产业链的全面升级，中国航运物流业正在进入一个难得的战略发展机遇期。航运物联网的建立可将产业链和供应链通过信息化平台有机集成，整合物流行业资源，它是通过电子网络，与无水港服务进行对接，协同海关、商检、银行、保险等部门提前完成货物出口操作并通过科技手段保障出口货物装运安全的现代综合物流信息平台系统。对接货主与货代、货代与船东、国内各港口、国际各港口之间的信息，使各方面信息更快更准确的流通，达到提高效率的同时为整个行业创造更多利润源。本文主要介绍了航运物流业的发展前景，以及在物联网上的应用将是发展的趋势。

关键词：物联网 射频识别技术（RFID） 航运物流 航运信息化

随着世界制造中心逐渐向发展中国家转移，针对业界广泛存在的集装箱运输安全隐患，迫切需要一种智能化电子标签系统，实时记录集装箱运输中的箱、货、流信息，借助全球网络环境实现集装箱物流的全程实时在线监控，以提高集装箱物流的透明度、安全性和效率，提升整体服务水平。

1 物联网在实际物流中的应用

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，将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用，使人与物智慧对话，创造一个智慧的世界。物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。物联网的特点是规模经济性、范围经济性和网络外部性，业务量越大、节点越多、服务范围越广，经济效益就越显著。

1.1物联网的含义

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是Internet of Things（IOT）。物联网被视为互联网的应用扩展，应用创新是物联网的发展的核心，以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。

1.2物联网的实际生活中的应用

物联网指的是将无处不在的末端设备和设施，包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”的，如贴上RFID的各种资产、携带无线终端的个人与车辆等等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”，通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用大集成、以及基于云计算的营运等模式，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。

物联网在实际应用上的开展需要各行各业的参与，并且需要国家政府的主导以及相关法规政策上的扶助，物联网的开展具有规模性、广泛参与性、管理性、技术性、物的属性等等特征，其中，技术上的问题是物联网最为关键的问题；物联网用途广泛，遍及智能交通，如航运与港口码头等。

1.3 物联网的本质和技术架构

物联网技术被称为是信息产业的第三次革命性创新。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（M2M）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。

从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网获识别物体，采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。作为物联网发展的排头兵，射频识别技术（简称 RFID）成为了市场最为关注的技术。RFID是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。

2物联网在航运物流产业的集装箱对外贸易的发展

2.1航运物流集装箱码头已经进入数字时代

航运物流集装箱的快进快出，大大促进当地经济发展，也迫使中国航运物流信息化的提速。航运物流集装箱运输过程中安全隐患时有发生，迫切需要一种智能化电子标签系统，实时记录集装箱运输中的箱、货、流信息，借助全球网络环境实现集装箱物流的全程实时在线监控，以提高航运物流集装箱物流的透明度、安全性和效率，提升整体航运物流服务水平。

而货主可以通过集装箱电子标签系统在线服务平台，实现电脑或手机实时查询，用户可以随时了解已装箱的货物位置和安全情况，双方同时计划将向外贸企业、物流公司、银行、保险、港口推广此项业务。港口的信息化、智能化、自动化是上海建设国际航运中心的需要，更是未来的发展趋势，双方今后会共同做这方面的工作，促进集装箱物流的透明度和效率进一步提高。实现货物运输的门到门服务，降低物流成本，实时掌握货物运输状态，并且可以快速获得提单，提高结汇速度和贸易资金周转率；航运企业则可以实现运力的科学调配，拓展自己的服务网络。

在航运物联网构建方面具有较为突出的领域优势、较好的研究基础和很强的研究实力。并在VTS、AIS、公网三网融合通讯、海洋溢油监测、船舶航行状态监控、航道环境、水深地貌动态监测、水下目标快速搜寻、智能船闸，以及交互式车载多媒体信息终端及服务平台等领域关键技术研究和装备研制方面取得了一批具有较好产业化前景的研究成果。但这些先进技术会被用来提高作业效率，降低航运物流成本。

集装箱码头在信息技术方面投资，从最基本的航运物流无纸化办公到整个作业线的实时管理，从无线通讯到光学字符识别、航运物流射频技术、GPS定位技术，许多刚走出实验室的新技术在航运物流集装箱码头找到了用武之地。航运物流集装箱码头的快猛发展催生了航运物流信息技术迅速转化为生产力，中国航运物流集装箱码头已经进入数字时代。

2.2航运物流产业布局调整、航运物流一体化加快步伐

航运物流一体化的前提是航运物流信息一体化，经济发达促进航运物流交通发达，交通航运物流发达促进经济发达，二者互为促进。航运物流集装箱的快进快出，大大促进当地经济发展，也迫使中国航运物流信息化的提速。航运物流集装箱运输过程中安全隐患时有发生，迫切需要一种智能化电子标签系统，实时记录集装箱运输中的箱、货、流信息，借助全球网络环境实现集装箱物流的全程实时在线监控，以提高航运物流集装箱物流的透明度、安全性和效率，提升整体航运物流服务水平。航运物流无人码头采用的信息技术包括 差分卫星定位技术DGPS ,防撞技术Anticollision 、自动纠偏技术Auto-steering等等。

2.3航运物流集装箱码头加速信息化建设的动因

(1)全球航运物流集装箱码头信息化趋势

随着世界经济一体化和外贸经济的迅速发展，集装箱运输逐渐成为当今航运的发展方向，集装箱业务在港口业务中增长最快、利润率最高。同时集装箱装卸、堆存业务日趋标准化，集装箱业务正朝着类似流水线方向发展。在这种环境下， 集装箱码头操作必然采用一切可以利用的信息技术提高码头的信息处理能力、提高装卸效率、合理利用堆场。因此，全球集装箱码头已经成为各种尖端信息技术的应用舞台。集装箱总量稳居世界第一的中国集装箱码头作为整个世界航运界网络的一个举足轻重的环节对信息技术有着同样的渴求。

（2）庞大数据处理量和追求航运物流效率驱动

大规模航运物流集装箱码头处理的庞大数据量用传统的手工或简单的电算化程序已经无法及时处理，必须采用融合了优化算法和人工智能性质的实时交互式作业航运物流计算机管理系统，才能满足大规模航运物流集装箱码头的装卸、堆存、收发箱及受理等各方面的要求。 因此， 新建集装箱码头初期便确定采用什幺样的信息系统， 并保证航运物流信息系统实施和码头建设同步进行。

（3）合资航运物流码头为引进技术提供渠道

航运物流集装箱码头合资为引进先进信息技术打开方便之门。航运物流合资码头的合资方多为国际航运物流集装箱码头和船公司巨头， 他们积累了多年码头和船公司的管理经验，容易为合资码头所接受，他们也积极将优秀的航运物流计算机管理系统引入合资公司。这些航运物流系统本身已经融合了世界先进航运物流集装箱码头的先进航运物流管理理念和业务流程，是迅速提高中国航运物流集装箱码头管理、实现与国际航运物流集装箱码头接轨的推进器。

（4）争做世界级航运物流集装箱码头的雄心

中国航运物流集装箱吞吐量雄居世界第一的霸主地位和密切的国际交流，决定了中国集装箱码头经营者们已经揭开了国外码头的神秘面纱，已经走过了航运物流模仿阶段， 在世界范围内寻找并探索更先进的航运物流信息技术解决自己的新问题，力争在航运物流信息技术上高出一筹，已初露世界航运物流集装箱码头领头羊的端倪。

3发展集装箱RFID系统技术航运物联网的必要性

3.1集装箱RFID系统技术领先

作为物联网发展的排头兵，射频识别技术（简称RFID）成为了市场最为关注的技术。RFID是能够让物品“开口说话”的一种技术。在物联网的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。

标志着中国在物流和物联网领域的技术走在了世界的前列，预示着在该领域国际标准的制定上将拥有更多的话语权，对推动我国现代服务业发展，提高物联网和物流领域的技术进步，无疑会产生积极的作用。对整个世界集装箱运输货物的安全性有所保证，实现了集装箱物流的全程实时在线监控，提高了集装箱物流的透明度，提升集装箱物流的整体服务水平，满足了各方的安全需求。

3.2发展航运物联网路必要性

综合航运物联网各方面的情况看，中国航运物流业正处于一个十分重要的物联网发展时期。众所周知，物联网的特点是规模经济性、范围经济性和网络外部性，业务量越大、节点越多、服务范围越广，经济效益就越显着。

面对中国航运物流业发展大势，构建物联网势在必行。物联网推广应用要同时进行、互相促进，港口物联网时代就在人们眼前，结合航运自身的特点，走好自己的航运路，发挥市场配置资源的作用，从满足物流需求的实际出发，注重投资的经济效益。通过口岸电子政务平台和港航电子商务平台保持一致，以实现数据共享，更好地为港口公用物流信息平台服务。提高航运物流集装箱码头效率的新的航运物流信息技术将落户码头，航运物流集装箱码头依靠信息技术产生的效益会越来越大，建立一个e航运物流系统，促进整个航运物流运输行业的发展。

（1）航运物流信息化带来管理现代化

随着航运物流信息技术的广泛使用，航运物流码头管理人员普遍认识到，如果航运物流管理到位，航运物流信息技术方面的投资效益将更加明显。最简单的例子如由于人员素质和培训欠缺，很多计算机系统的功能用不上；职工仍习惯于纸面航运物流信息传递；有些完全可以根据系统指令执行的工作，却任凭员工根据自己的习惯执行；同样的航运物流系统，同样的船，配载合理性却大相径庭，等等。因此，航运物流信息化需要经营管理的航运物流现代化和航运物流规范化。从长远看，航运物流码头的硬件投资和航运物流信息投资都是有限的，需要航运物流码头经营者向资源管理要效益、向航运物流人员管理要潜力。

（2）航运物流自动计费管理

航运物流集装箱涉及到很多收费点，包括――航运物流过路费、集装箱相关费用、仓库服务相关费用和其他费用。针对航运物流客户的计费方式复杂多变，单纯依靠人工计费比较费时和费力，并且容易出现差错，借助航运物流自动计费管理系统，可以精确控制航运物流成本，实现航运物流费用明细化管理。

（3）口岸单位加强航运物流信息合作

航运物流集装箱码头信息化顺利发展需要有口岸环境的同步发展来支持。随着航运物流EDI在航运界的普及，全球船公司和码头公司已经实现了航运物流信息共享，缩短了运输周期。但码头公司和海关、检验检疫、海事等口岸部门信息共享仍然欠缺。尽管每个口岸部门都有适合于本部门的航运物流计算机系统，但面向客户的信息各有各的规范，没有统一标准，影响了口岸航运物流信息处理效率，大大影响航运物流航运集装箱货物流转速度。若能实现航运集装箱船公司、航运集装箱码头、海关、检验检疫各单位之间的数据标准化和航运集装箱信息共享，可以想象，即使在没有新增投资情况下，整个口岸环境和码头效率将得到极大的改善。

（4）物联网EDI在航运集装箱应用将更加广泛

目前，物联网EDI标准作为联合国与国际标准化组织联合制定的国际标准正在为越来越多的国家所接受。随着航运集装箱物流业流通加快，货代、船公司、码头、箱站等物联网EDI使用内容将更全面、应用也将更加广泛，逐渐辐射到航运集装箱费收、结算等。EDI传输形式也正由点到点的专线模式发展为Internet模式，具体是指利用先进的国际互联网、服务器等电子系统和电子航运集装箱商业软件运作的全部航运集装箱商业活动，包括利用电子邮件提供的通信手段航运集装箱在网上进行的交易。我国事实上已经成为全球最大和最重要的加工基地，航运物流业必然自觉或不自觉地进入全球物联网体系，正在逐步覆盖全球。

4物联网信息技术在航运港口上的应用

2010年7月1日，国际标准化组织(IS0)了《IS0／PAS 18186：集装箱一RFID货运标签系统》文件。这一国际规范的，标志着中国在物流和物联网领域的技术走在了世界的前列，预示着在该领域国际标准的制定上将拥有更多的话语权，对推动我国现代服务业发展，提高物联网和物流领域的技术进步，无疑会产生积极的作用。港口物流领域已在通向物联网“理想”的道路上迈出了关键的一步。在船舶计划、堆场计划和现场指挥调度方面的强大功能，打造先进智能化港口目标，优化资源利用，提升操作效率，进而为用户提供更稳定、高效和可信赖的服务。

4.1 物联网RFID技术据推动航运物流进步

航运港口是国际物流的集散地，是国际海运的交通枢纽。航运港口的建设和安全保障，是体现出一个国家的经济实力和国际竞争力的核心。但是，价格、速度、安全保障、高效率、高水平的服务一直是困扰港湾发展的要因。中国航运物流集装箱码头的战略目标之一就是以先进的航运物流信息技术提升市场竞争力，以航运物流信息化推动港口管理现代化，使航运物流港口组织运行更加高效、业务流程更加顺畅、资源配置更加合理。集装箱RFID系统可以实时记录集装箱运输中的箱、货、流信息，以及相关的安全信息，结合全球网络环境实现集装箱物流的全程实时在线监控，以提高集装箱物流的安全性、透明度和效率，实现集装箱运输的重要变革，也就是实现集装箱物流信息从被动告知到主动感知的变革。

4.2航运物流业全力推进信息化技术

IS0／PAS 1 8 1 86已经是准国际标准了，这是第一个在物联网和物流领域由中国人提出并积极推动的国际标准。该国际标准能使集装箱物流伞程更透明，可帮助货主及时掌控运输动向，降低物流成本，提高经济效益；能使集装箱物流各环节的安全更可控，并具有追溯性，从而防止货物失窃，提高货物的运输质量；能有效增强政府对物流伞过程的监管，提高国家安全水平。实现集装箱物流从过去的告知到感知的转变，实现两个港口之间的信息交互，现了从装箱点到收货人之间的全程在线的进化，实现了客户被动从港口、船公司等处获取信息到主动感知，实时掌控集装箱物流信息的物联网，这是非常有价值的。积极进行航运信息化技术创新、航运信息化管理创新、航运信息化业务创新、航运信息化体制机制创新等“四大航运信息化创新”，培育和提升核心竞争力。

（1）航运信息化技术创新与应用。预计随着通信网络、互联网和广播电视网络的快速融合以及新兴文化产业的快速发展，下一轮技术革命即将到来。届时，信息网络的大发展将使物流网络出现脱胎换骨的变化，物流将更加便捷高效。因此，航运物流企业必须顺应信息技术发展趋势，在不断提高技术装备水平、加强节点建设的同时应高度重视物流信息网络建设，加快建立健全的物流信息化平台，以信息化带动物流网络化。

（2）航运信息化管理创新。物流服务的实质是为客户提供时间价值和空间价值，即根据客户要求“准时送达”。从全社会的角度看，物流企业的专业化活动可以大大提高物流设施的利用率，降低和节约物流费用。随着物流网络的发展，对航运信息化业务流程的管理提出了更高、更新的要求，尤其是在经济全球化、物流业务国际化条件下，航运物流企业需要不断进行航运信息化管理创新，在精细、专业、特色、高效、新颖等方面下功夫，加强供应链管理、航运信息化网络管理；努力加强航运信息化成本费用控制，不断提高经济效益。

（3）航运信息化业务创新。大部分物流服务属于生产，随着物流网络的扩大，越来越多的物流业务属于生活服务。物流服务内容、服务对象、服务方式均出现多元化的趋势，这就要求航运物流企业根据市场需求、根据客户要求，努力进行业务创新，在完善技术装备和物流网络的基础上，不断开发新的业务品种，进行品牌建设，以质优价廉和多种多样的服务品种赢得客户、赢得航运市场。

（4）航运信息化体制机制创新。与国际一流物流企业相比，中国航运物流企业在体制机制方面仍存在诸多不足。在当前的全球经济调整和转折时期，中国航运物流企业应努力向世界一流航运物流企业为标杆，认真寻找差距，加快航运信息化管理体制和航运信息化经营机制变革步伐，建立现代航运信息化企业制度，建立科学的航运信息化公司体制，从全网络、全业务运营的角度梳理航运信息化管理流程，实现航运信息化集约化一体化运作。

5展望物联网在未来航过物流中的发展

航运物流方面，航运物流集装箱或大型货物的在线跟踪监控可能是物联网发展的主要方向；港口物流方面，港口物流收费系统、港口物流货物在线调度、港口物流货物陆路RFID系统等是今后物联网大展拳脚的领域。航运物流集装箱码头以先进的航运物流信息技术提升市场竞争力，以航运物流信息化推动港口管理现代化，使航运物流港口组织运行更加高效、业务流程更加顺畅、资源配置更加合理。实现了航运物流装卸过程的无人化，实现了集装箱物流的全程实时在线监控，提高了集装箱物流的透明度，满足了各方的安全需求。使生产、外贸企业还是国外的货代、采购商都可以通过金牌订舱即时了解各地运价与船期，更准确地安排运输、生产以及核算成本，形成极具效率的科学体系，可以降低物资流通环节成本5%-30%，大大提升产业核心竞争力，为企业提供巨大利润空间。

参考文献

1.《IS0／PAS 18186：集装箱一RFID货运标签系统》文件 2010年

2.韩雨彤 《国外已实现物联网航运集装箱智慧发展》 CIO时代网2010

3.陈B《航运物联网时代还有多远》 中国水运报 2011年