论文部分内容阅读
摘要：防疫救灾物资大多来自社会各界的爱心捐赠，物资是否被安全、快速、准确的送达到被救助单位和人员是全社会关心的问题。如何实现对物资流转全过程透明化、可视化地智慧化管理是公益组织，政府面临的难题。本文着眼于实际，基于物联网、人工智能、区块链、边缘计算、三维仿真等技术的创新应用，采用全球统一标识系统（GSI系统），全面探索标准化具有推广性的防疫（救灾）物资仓储等智慧化管理解决方案，为提高公共卫生等事件应急救助效率，推进我国公益慈善事业诚信建设，提升政府监管能力提供了参考。
关键词：防疫救灾;GS1;物联网;人工智能;区块链
中图分类号：TP312 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）13-0039-03
1研究背景
防疫（救灾）物资仓储等智慧化管理解决方案是基于物联网、人工智能、区块链、边缘计算、三维仿真等技术，与GSl全球统一标识系统“对标”，实现物资的自动化出人库管理和透明化流程监管，覆盖相关机构、人员、服务等的创新研究成果，可为抗击新冠疫情等提供透明、高效、智慧化的管理保障，技术支撑。GSl系统是在商品条码的基础上发展而成的全球统一标识系统，又被称为全球统一和通用的商业语言。近些年来，我国社会公益慈善事业受“红十字总会郭美美”等失信事件影响，诚信、公信力被重创。暴露出来的问题固然很多，但智慧化水平和监管服务能力低才是重中之重。本文的研究解决方案是作者及其团队在取得多领域成功经验基础上的理论升华，相信对公益慈善事业赈灾、救助、抢险等物资的标准化、智慧化管理，推动事业的高质量发展有所裨益。
2需求分析
针对当前我国防疫中物资管理和库房作业所暴露的短板，借鉴已有的库房自动化与管理全流程可视化解决方案的成功经验和模式，基于三维建模、物联网、云计算、大数据、区块链和人工智能等先进技术，优化防疫物资管理与库房作业流程，实现防疫物资管理和库房业务流程自动化、智能化，提高运行效率，同时，对防疫物资管理和库房数据进行全方位分析，进行三维可视化展示，实现对防疫物资管理和库房的透明化、安全管理，为政府监管、内部管理与全供应链提供数据支撑。
2.1物资管理自动化
自动识别、测量、称重、定位：确保人库物资与捐赠物资重量一致，保证高效、准确入库，有效提高货架利用率。
流程自动化：利用车载终端和手持终端软件，实现自动任务单提醒、选择，推荐货位以及导航，实现业务全流程自动化。
智能安防：确保防疫物资存储安全。
2.2透明化及监管
视频监控：通过智能眼镜、视频监控以及三维可视化实现库房管理可视化。
业务流程：基于定位数据、业务数据以及视频数据实现防疫物资全流程业务视频可视化管理。
数据监管：对库内防疫物资数据实时分析、查询可视化展示，同时支持与监管平台以及其他第三方平台对接，实现数据上传、监管和发布。
3系统设计与实现
3.1系统架构
資产信息数字化：依托GSl标准，采用包括智能眼镜、手持终端、智能改造叉车、智能采集设备、定位设备和安防监控相关设备，用于采集库房运转的实时信息，实现资产信息数字化。
信息传输实时化：实时将资产数字化信息上传至后台服务端，并及时将服务端指令下达至资产端设备。
业务服务智能化：包括业务流程服务、三维数字服务、自动识别及测量服务、邮件服务、短信服务、定位服务、报警服务、视频服务、本地WMS服务以及系统接人服务等模块，为应用系统系统响应服务功能，同时实现与用户主流WMS系统交互对接。通过多种智能化服务组件，为上层应用提供库房相关的智能化功能。WMS（WebMap Service）是OGC制定的基于XML的WMS地图服务规范。
业务应用可视化：包括业务应用软件、穿戴式终端软件、应用管理软件、智能安防软件、数字看板软件以及车辆园区管理系统，提供库房和园区的全方位智能化管理应用。以可视化的方式展示库房相关业务，使管理人员能够方便高效掌握库房运转情况。
3.2功能模块
（1）防疫物资收货全过程直播
采用基于AR AI智能眼镜快速实现端到端人工智能，实现如下功能：第一视角直播、全流程记录防疫物资收货全过程;为客户和物资捐赠者提供完整收货过程资料，实现透明管理;识别送货车牌、人脸、二维码、OCR，自动匹配、校验、显示运单;语音控制破损货物拍照，解放双手，提高作业效率;与移动终端APP结合，自动上传照片、视频，一键自动邮件发送;支持货位识别及现场查验功能，可通过语音控制摄像机查验高层货架货物。
（2）防疫物资、货位自动识别
通过实现防疫物资仓库管理电子化、自动化，为工作人员和叉车佩戴手持、车载和穿戴式终端设备，基于管理软件，实现无纸化办公，避免人为操作的差错，精细化管理以及提高仓库管理效率。基于手持终端和工业车载终端和智能传感器，实现功能如下：
物资识别——采用GSl国际统一编码规则，基于条码、RFID技术，识别货物、货位信息，避免取错货物，导致库存管理混乱。系统和“中国商品信息服务平台”对接，通过扫描商品上的一维条码实现商品信息的自动获取，一是减少数据二次采集的成本，二是从源头上保障了数据的真实性、完整性和有效性。对库区内负责对库区内负责转运货物的叉车安装RFID读取系统、车载终端电脑以及为高架叉车的设计可拆卸盘点天线RFID。RFID读取系统包括读写器设备和天线设备，固定安装在叉车臂上，负责RFID数据的采集。车载终端电脑安装在叉车司机驾驶室内，其上运行车载RFID仓储管理终端系统，通过WIFI实时与后台完成数据交互，并通过蓝牙的方式与RFID读取系统中的读写器进行数据传输交互。专用可拆卸盘点RFID天线，需要盘点时高架叉车叉臂侧面安装上盘点天线与RFID读写器链接，升至适合高度，随着叉车的行驶，自动盘点该层货物，盘点完成后卸下即可。 人员识别——基于人脸识别，认证登录、情绪和姿态识别，对疲劳驾驶的驾驶员进行及时提醒，确保仓库安全。
车辆识别——基于U-WB（Uhra Wide Band）无线定位技术，识别车辆、导航定位，对实现车辆作业自动定位、高效导航。
行为识别——基于激光测距，识别叉取和放置货物动作、叉臂高度，结合叉车定位信息，实时确保货物存放高效、准确。
（3）防疫物资尺寸自动测量
因货物的尺寸和重量信息不同，往往是根据人为经验判断货物该放位置，这不仅效率低下，而且容易出错。自动识别及自动测量系统。利用立体摄像机和测高光栅自动测量货物的高度，系统通过智能算法为货物匹配货位，实现自动推荐库位。该功能针对立体高架货位，可有效提高货架利用率。各地捐赠的防疫物资是否都已抵达库房？库房到货与捐赠实际数量是否有差异？这些问题都可以通过重量匹配来解决。安装在叉车上的附加电子秤设备，自动测量防疫物资重量。
通过角度补偿技术确保叉车录到路面前后左右不平时测量数据准确可靠。通过偏载调节技术确保物体在叉子上位置不同时测量数据准确可靠。测量精度01%-0.3%，达到国际合法计量组织OIML的Y（B）精度等级。
（4）防疫物资定位，实时掌握存放情况
所有的存储位置采用GLN全球位置码统一标识，当大量物资集中抵达库房，集中人库操作往往会产生一些错误，造成物品存放位置与系统记录位置不一致，再出库时找不到应出库的货物造成工作效率低下，需要智能化的手段确保货物存放位置与系统记录位置相符，保证出入库操作是高效且准确的。通过库房安装部署的UWB定位设备和人员、叉车携带定位标签，实现叉车、人员及货物实时定位跟踪，定位精度达30cm。准确定位救援物资存放货位。
（5）智能安防确保防疫物资存储安全
智能安防能够有效确保防疫物资存储安全，有效避免非法人员出库，监测非法取货出库、非法移库等行为，有效减少不必要的库存损耗，避免盘亏，将有限的物资全部用于救援，发挥最大效用。基于智能视频监控系统实现仓储安全管理功能包括：
·库房视频监控全覆盖，出//k口与UWB、RFID联动实现安防预警。
·多摄像机目标检测与跟踪实现业务流程监控，全程操作可视化
·电子围栏：非法取货、非法移库、非法操作报警，为货物安全提供保障。
·货物视觉识别、远程盘点，方便监管部门对库房进行视频监管。
（6）防疫物资出入库全过程可追溯
综合利用定位数据、业务流程数据、视频监控数据实现对防疫物资的工作流程全程节点时间信息、图像和视频以及数据分析信息进行展示，实现工作流程的全程可视化。同时，还可实时查看正在处理的每单货物所处的流程环节信息、经过的流程环节信息和对应的视频、图片信息等。通过图片、视频或者流程提示等實现对货物全流程的可视化管理，使每个流程都有图可依，有数可查。物资上可按照《商品二维码》国家标准加贴二维码，在出库环节和下级接收单位进行绑定，下级接受单位在收货时可以扫码进行确认，最终用户可以扫码查询完整追溯流程。
（7）防疫物资数据实时分析、查询、可视化展示
数据实时分析查询系统，可实时、定时生成各种报告，包括：库存报告、库房利用率报告、人员及车辆工作报告等。让监管工作一目了然，同时也为大众提供透明、直观的数据。
·货位利用率分析：可视化展示库房货位的空间利用率。
·叉车利用率分析：可视化展示叉车的利用率，及时调整库房叉车数量。
·货位自动推荐：对货位信息、货物信息进行智能分析，为叉车司机自动推荐货位，提高货物上架效率。
·历史轨迹查询：根据货物单号查询叉车运行历史轨迹，显示叉车在一个小时、一天、一周的历史轨迹。
·行驶里程展示：对不同叉车一定时间范围内的形式里程进行可视化展示、对比分析。
·人员工作量分析：对不同人员在一定时间范围内的拣选量进行对比分析。
3.3外部接口
系统支持与第三方业务平台对接，实现数据共享：
WMS平台：与客户业务数据对接，保证客户业务数据准确、管理高效。
IOT平台：与客户资产数据对接，实现库房资产实时监测、诊断。
业务监管平台：与上级监管平台对接，实现对库房的实时有效监管。
视频直播平台：与第三方视频直播平台对接，支持向公众透明化展示库房实时状况。
国家商品信息数据库、国家食品（产品）安全追溯平台：与隶属于国家市场监督管理总局的“中国第一追溯平台”数据对接，实现物资数据，机构、人员、服务信息公开可信，并可根据需要实现全球数据共享。
4总结
在防控新型冠状病毒感染的肺炎疫情中，多地红十字会、慈善总会等部门出现物资积压、滞留，不合理分配及违纪等问题，而救治一线却出现物资短缺……已引起社会诟病，造成巨大负面影响。本文采用GSI全球统一标识系统，国际统一编码规则，基于条码（二维码）、RFID技术，自动识别货物信息与精准定位货物位置，确保货物高效准确出入库管理;通过自动测量和自动称重，确保人库货物与实际捐赠相符;通过智能匹配货位，有效提高库房货位利用率;通过库智能安防管理，确保物资存储安全;通过智能眼镜与视频监控应用，可以第一视角直播、记录防疫物资收货及出入库全过程，实现物资存储透明化，为监管提供帮助。通过系统开放的接口，可与监管平台和第三方系统对接，为物资接收、仓储、物流、用户（医疗机构等）、消费者等全链条系统提供数据支撑。
关键词：防疫救灾;GS1;物联网;人工智能;区块链
中图分类号：TP312 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）13-0039-03
1研究背景
防疫（救灾）物资仓储等智慧化管理解决方案是基于物联网、人工智能、区块链、边缘计算、三维仿真等技术，与GSl全球统一标识系统“对标”，实现物资的自动化出人库管理和透明化流程监管，覆盖相关机构、人员、服务等的创新研究成果，可为抗击新冠疫情等提供透明、高效、智慧化的管理保障，技术支撑。GSl系统是在商品条码的基础上发展而成的全球统一标识系统，又被称为全球统一和通用的商业语言。近些年来，我国社会公益慈善事业受“红十字总会郭美美”等失信事件影响，诚信、公信力被重创。暴露出来的问题固然很多，但智慧化水平和监管服务能力低才是重中之重。本文的研究解决方案是作者及其团队在取得多领域成功经验基础上的理论升华，相信对公益慈善事业赈灾、救助、抢险等物资的标准化、智慧化管理，推动事业的高质量发展有所裨益。
2需求分析
针对当前我国防疫中物资管理和库房作业所暴露的短板，借鉴已有的库房自动化与管理全流程可视化解决方案的成功经验和模式，基于三维建模、物联网、云计算、大数据、区块链和人工智能等先进技术，优化防疫物资管理与库房作业流程，实现防疫物资管理和库房业务流程自动化、智能化，提高运行效率，同时，对防疫物资管理和库房数据进行全方位分析，进行三维可视化展示，实现对防疫物资管理和库房的透明化、安全管理，为政府监管、内部管理与全供应链提供数据支撑。
2.1物资管理自动化
自动识别、测量、称重、定位：确保人库物资与捐赠物资重量一致，保证高效、准确入库，有效提高货架利用率。
流程自动化：利用车载终端和手持终端软件，实现自动任务单提醒、选择，推荐货位以及导航，实现业务全流程自动化。
智能安防：确保防疫物资存储安全。
2.2透明化及监管
视频监控：通过智能眼镜、视频监控以及三维可视化实现库房管理可视化。
业务流程：基于定位数据、业务数据以及视频数据实现防疫物资全流程业务视频可视化管理。
数据监管：对库内防疫物资数据实时分析、查询可视化展示，同时支持与监管平台以及其他第三方平台对接，实现数据上传、监管和发布。
3系统设计与实现
3.1系统架构
資产信息数字化：依托GSl标准，采用包括智能眼镜、手持终端、智能改造叉车、智能采集设备、定位设备和安防监控相关设备，用于采集库房运转的实时信息，实现资产信息数字化。
信息传输实时化：实时将资产数字化信息上传至后台服务端，并及时将服务端指令下达至资产端设备。
业务服务智能化：包括业务流程服务、三维数字服务、自动识别及测量服务、邮件服务、短信服务、定位服务、报警服务、视频服务、本地WMS服务以及系统接人服务等模块，为应用系统系统响应服务功能，同时实现与用户主流WMS系统交互对接。通过多种智能化服务组件，为上层应用提供库房相关的智能化功能。WMS（WebMap Service）是OGC制定的基于XML的WMS地图服务规范。
业务应用可视化：包括业务应用软件、穿戴式终端软件、应用管理软件、智能安防软件、数字看板软件以及车辆园区管理系统，提供库房和园区的全方位智能化管理应用。以可视化的方式展示库房相关业务，使管理人员能够方便高效掌握库房运转情况。
3.2功能模块
（1）防疫物资收货全过程直播
采用基于AR AI智能眼镜快速实现端到端人工智能，实现如下功能：第一视角直播、全流程记录防疫物资收货全过程;为客户和物资捐赠者提供完整收货过程资料，实现透明管理;识别送货车牌、人脸、二维码、OCR，自动匹配、校验、显示运单;语音控制破损货物拍照，解放双手，提高作业效率;与移动终端APP结合，自动上传照片、视频，一键自动邮件发送;支持货位识别及现场查验功能，可通过语音控制摄像机查验高层货架货物。
（2）防疫物资、货位自动识别
通过实现防疫物资仓库管理电子化、自动化，为工作人员和叉车佩戴手持、车载和穿戴式终端设备，基于管理软件，实现无纸化办公，避免人为操作的差错，精细化管理以及提高仓库管理效率。基于手持终端和工业车载终端和智能传感器，实现功能如下：
物资识别——采用GSl国际统一编码规则，基于条码、RFID技术，识别货物、货位信息，避免取错货物，导致库存管理混乱。系统和“中国商品信息服务平台”对接，通过扫描商品上的一维条码实现商品信息的自动获取，一是减少数据二次采集的成本，二是从源头上保障了数据的真实性、完整性和有效性。对库区内负责对库区内负责转运货物的叉车安装RFID读取系统、车载终端电脑以及为高架叉车的设计可拆卸盘点天线RFID。RFID读取系统包括读写器设备和天线设备，固定安装在叉车臂上，负责RFID数据的采集。车载终端电脑安装在叉车司机驾驶室内，其上运行车载RFID仓储管理终端系统，通过WIFI实时与后台完成数据交互，并通过蓝牙的方式与RFID读取系统中的读写器进行数据传输交互。专用可拆卸盘点RFID天线，需要盘点时高架叉车叉臂侧面安装上盘点天线与RFID读写器链接，升至适合高度，随着叉车的行驶，自动盘点该层货物，盘点完成后卸下即可。 人员识别——基于人脸识别，认证登录、情绪和姿态识别，对疲劳驾驶的驾驶员进行及时提醒，确保仓库安全。
车辆识别——基于U-WB（Uhra Wide Band）无线定位技术，识别车辆、导航定位，对实现车辆作业自动定位、高效导航。
行为识别——基于激光测距，识别叉取和放置货物动作、叉臂高度，结合叉车定位信息，实时确保货物存放高效、准确。
（3）防疫物资尺寸自动测量
因货物的尺寸和重量信息不同，往往是根据人为经验判断货物该放位置，这不仅效率低下，而且容易出错。自动识别及自动测量系统。利用立体摄像机和测高光栅自动测量货物的高度，系统通过智能算法为货物匹配货位，实现自动推荐库位。该功能针对立体高架货位，可有效提高货架利用率。各地捐赠的防疫物资是否都已抵达库房？库房到货与捐赠实际数量是否有差异？这些问题都可以通过重量匹配来解决。安装在叉车上的附加电子秤设备，自动测量防疫物资重量。
通过角度补偿技术确保叉车录到路面前后左右不平时测量数据准确可靠。通过偏载调节技术确保物体在叉子上位置不同时测量数据准确可靠。测量精度01%-0.3%，达到国际合法计量组织OIML的Y（B）精度等级。
（4）防疫物资定位，实时掌握存放情况
所有的存储位置采用GLN全球位置码统一标识，当大量物资集中抵达库房，集中人库操作往往会产生一些错误，造成物品存放位置与系统记录位置不一致，再出库时找不到应出库的货物造成工作效率低下，需要智能化的手段确保货物存放位置与系统记录位置相符，保证出入库操作是高效且准确的。通过库房安装部署的UWB定位设备和人员、叉车携带定位标签，实现叉车、人员及货物实时定位跟踪，定位精度达30cm。准确定位救援物资存放货位。
（5）智能安防确保防疫物资存储安全
智能安防能够有效确保防疫物资存储安全，有效避免非法人员出库，监测非法取货出库、非法移库等行为，有效减少不必要的库存损耗，避免盘亏，将有限的物资全部用于救援，发挥最大效用。基于智能视频监控系统实现仓储安全管理功能包括：
·库房视频监控全覆盖，出//k口与UWB、RFID联动实现安防预警。
·多摄像机目标检测与跟踪实现业务流程监控，全程操作可视化
·电子围栏：非法取货、非法移库、非法操作报警，为货物安全提供保障。
·货物视觉识别、远程盘点，方便监管部门对库房进行视频监管。
（6）防疫物资出入库全过程可追溯
综合利用定位数据、业务流程数据、视频监控数据实现对防疫物资的工作流程全程节点时间信息、图像和视频以及数据分析信息进行展示，实现工作流程的全程可视化。同时，还可实时查看正在处理的每单货物所处的流程环节信息、经过的流程环节信息和对应的视频、图片信息等。通过图片、视频或者流程提示等實现对货物全流程的可视化管理，使每个流程都有图可依，有数可查。物资上可按照《商品二维码》国家标准加贴二维码，在出库环节和下级接收单位进行绑定，下级接受单位在收货时可以扫码进行确认，最终用户可以扫码查询完整追溯流程。
（7）防疫物资数据实时分析、查询、可视化展示
数据实时分析查询系统，可实时、定时生成各种报告，包括：库存报告、库房利用率报告、人员及车辆工作报告等。让监管工作一目了然，同时也为大众提供透明、直观的数据。
·货位利用率分析：可视化展示库房货位的空间利用率。
·叉车利用率分析：可视化展示叉车的利用率，及时调整库房叉车数量。
·货位自动推荐：对货位信息、货物信息进行智能分析，为叉车司机自动推荐货位，提高货物上架效率。
·历史轨迹查询：根据货物单号查询叉车运行历史轨迹，显示叉车在一个小时、一天、一周的历史轨迹。
·行驶里程展示：对不同叉车一定时间范围内的形式里程进行可视化展示、对比分析。
·人员工作量分析：对不同人员在一定时间范围内的拣选量进行对比分析。
3.3外部接口
系统支持与第三方业务平台对接，实现数据共享：
WMS平台：与客户业务数据对接，保证客户业务数据准确、管理高效。
IOT平台：与客户资产数据对接，实现库房资产实时监测、诊断。
业务监管平台：与上级监管平台对接，实现对库房的实时有效监管。
视频直播平台：与第三方视频直播平台对接，支持向公众透明化展示库房实时状况。
国家商品信息数据库、国家食品（产品）安全追溯平台：与隶属于国家市场监督管理总局的“中国第一追溯平台”数据对接，实现物资数据，机构、人员、服务信息公开可信，并可根据需要实现全球数据共享。
4总结
在防控新型冠状病毒感染的肺炎疫情中，多地红十字会、慈善总会等部门出现物资积压、滞留，不合理分配及违纪等问题，而救治一线却出现物资短缺……已引起社会诟病，造成巨大负面影响。本文采用GSI全球统一标识系统，国际统一编码规则，基于条码（二维码）、RFID技术，自动识别货物信息与精准定位货物位置，确保货物高效准确出入库管理;通过自动测量和自动称重，确保人库货物与实际捐赠相符;通过智能匹配货位，有效提高库房货位利用率;通过库智能安防管理，确保物资存储安全;通过智能眼镜与视频监控应用，可以第一视角直播、记录防疫物资收货及出入库全过程，实现物资存储透明化，为监管提供帮助。通过系统开放的接口，可与监管平台和第三方系统对接，为物资接收、仓储、物流、用户（医疗机构等）、消费者等全链条系统提供数据支撑。