物联网技术在公路运输中的应用

1弹药集装箱公路运输现状及存在的问题

1．1外军弹药集装箱公路运输现状

20世纪90年代，美军就有九成以上的弹药实现了集装箱公路运输。近几年美军采购弹药集装箱的数量逐年递增，目前大约已有7900个钢制20ft弹药集装箱［2］，使用的范围逐步扩大，并且通过设置“大力神工程方案联合组”栅栏等弹药集装箱外用保护设施和升级改造“ISO快速支撑系统”为代表的弹药集装箱内部钢架系统，力争实现弹药全部采用集装箱公路运输。除美国以外，英、日、德等国军队也都广泛开展集装箱公路运输弹药行动，并且通过集装箱的设计升级，不断满足各类弹药对集装箱公路运输的需求。而在现代信息化战争背景下，美军开始尝试通过物联网技术将弹药整个消耗过程进行闭环监控管理。即在生产环节结合RFID技术记录弹药的名称型号、生产日期、存储方式、注意事项等信息，对于易发生爆炸的弹药可通过植入响应检测传感器对弹药状态进行无损质量监测，批量化包装后可对该批次弹药进行整体数字化入库并在军网弹药调配管理系统登记注册。以公路军事运输为例，在启用弹药时，通过仓库的RFID读写器自动获取运输车辆的合法性数据、出库弹药明细、核查弹药的状态是否正常并记录出库时间。在运输环节可结合军车全球定位系统和专用通信系统，结合地理信息系统实时获取弹药所处位置、物资状态等信息，同时为军车提供前方道路、气候信息、目的点状态等环境信息以便于弹药运输。

1．2我军弹药集装箱公路运输现状及存在的问题

我军弹药集装箱公路运输虽还未正式开展，但在以往的军事运输试点中已经表现出其特有的优越性。目前，军内外相关专家对弹药集装箱公路运输的必要性和可行性进行了广泛深入的探讨研究，与之配套的弹药集装箱运输标准体系建设也在如火如荼地开展，与弹药集装箱公路运输相关的军用集装箱运输车、整体自装卸车、军用集装箱、整装整卸托盘、集装箱内滚装托盘等相关硬件装备已经通过定型试验，部分已经列装部队，可谓形势一片大好。但仍要清醒地认识到，弹药品种多、数量大、状态复杂，安全问题一直是制约我军弹药集装箱公路运输发展的瓶颈。由于弹药本身的特殊性，在进行集装箱公路运输时除了要考虑一般物资集装箱公路运输空间放置合理性、基数化配置以及实时位置跟踪等内容以外，对其运输全过程的安全性要尤其注意。一般情况下，弹药运输安全性除考虑整箱外部运输环境安全性以外，还要考虑冲击、振动、跌落、碰撞、烟雾、静电和温湿度等内部环境安全因素。因此，弹药集装箱较普通货物集装箱相比，一般都具有可靠的衬垫、紧固系统，防静电设备和防潮气积聚措施等条件，但是仅仅依靠这些设备仍然不能完全保证弹药集装箱公路运输的安全性，还应对箱内环境条件进行实时有效地监控和管理，做到遇有情况及时预警和处理，确保弹药集装箱公路运输的安全。物联网技术正是实现这一目的的有效手段。

2物联网及其核心技术

物联网是将各种信息传感装置与互联网结合而形成的一个网络，主要完成信息感知、数据处理、数据回传，以及决策支持等功能，根据信息生成、传输、处理和应用的原则，可以把物联网分为4层：感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层［3］。

2．1感知识别层

感知识别层由各种具有感知能力的设备组成，包括射频识别（RFID）和读写器、各类传感器、传感器网络和传感器网关等装置，主要完成感知和识别货物的状态、环境等，如弹药所处地理位置、温度、湿度、压力、液面以及渗透状况等。

2．2网络构建层

网络构建层将感知识别层获取的相关数据信息，先通过MZM终端设备、共享式网关、局域物联网网关等，再经过各种通信网络包括有线宽带、无线信号等接入局域网或者互联网，供上层使用。它的主要功能是信息传递，并在信息传递的过程中通过SSID、MAC、WEP和VPN等加密技术，对信息数据进行完整性保护。

2．3管理服务层

管理服务层是在高性能计算机和海量存储技术的支撑下，将大规模数据高效、可靠地组织起来，为上层应用提供智能的支持平台。有了丰富翔实的数据，运筹学理论、数据挖掘、专家系统等手段就有了更广阔的施展舞台。

2．4综合应用层

综合应用层通过物联网综合处理平台与行业专业应用如弹药集装箱公路运输监控系统等结合，实现广泛智能化的具体解决方案。这些特征表明，物联网的真正实现，需要信息采集、传输、处理等各种技术的相互融合。

3物联网技术在弹药集装箱公路运输中的应用

目前，军事运输已不再局限于从起运点出发到运达目的地这一过程，而是发展为广义的运输，是一个集集装、储存、运输等环节于一体的综合系统。就弹药集装箱公路运输而言，既要从外在考虑弹药集装箱作为一个运输整体的“全资产可视化”和“全资产可控化”，也要考虑从弹药装入集装箱内那一刻起，集装箱作为弹药的一个储存器具其内部环境条件的“可视化”和“可控化”。从而实现运输全过程弹药安全报警、实时位置跟踪、状态监测及运输过程信息追溯等功能。

3．1基于物联网技术的弹药运输系统架构设计

基于物联网技术的弹药运输系统按照功能可分为3个主要部分：弹药集装箱储存监控系统、弹药集装箱公路运输监控系统和弹药集装箱储运监控服务中心，该智能系统具有信息双向传输及智能警示与智能应急指引等功能。弹药集装箱储存监控系统和弹药集装箱运输监控系统将从各个物联网节点如集装箱运输车辆、集装箱内传感器等采集的信息，通过各种通讯系统传输到弹药集装箱储运监控中心，然后提供自动警告以及安全操作指引等服务。系统中大部分的数据保存到弹药集装箱储运监控中心的服务器上，可以随时为用户提供信息查询等服务。如果出现危险情况，弹药集装箱储运服务中心会自动向后勤保障指挥机构、弹药运输部门及相关驾驶员发出警告信号，这样便于协调机构及时调动资源处理危险情况，把损失降到最低。

3．2基于物联网技术的战区弹药运输系统应用分析

集装箱外部“可视化”与“可控化”的实现，即在弹药集装箱公路运输中采用物联网技术对运输中的集装箱进行智能的识别和跟踪。利用物联网的RFID技术可以实现弹药在运输与堆存状态下，集装箱自动识别信息的远程智能管理。一方面利用区域物资运输监控系统可以动态记录运输中的箱、弹、流的信息，使弹药集装箱公路运输过程变得透明，实现“全资产可视化”，帮助后勤指挥人员及时掌控运输动态；另一方面，系统通过记录合法及非法开箱的时间和地点等，提高集装箱公路运输中各运输节点的安全系数，实现“全过程可控化”，使弹药集装箱的运输具有可追溯性，防止弹药丢失。图2显示了区域弹药运输从弹药仓库到目的地的RFID弹药流和数据流的传输情况。在装有射频标签的弹药集装箱公路运输过程中，射频识别询问系统远距离记录和上传弹药集装箱在途中转接点（如铁路装载场和战役配送中心等装有读写器装置的转运点）的通过和弹药数据变化情况，弹药运输监控中心将得到的数据传输给区域物资运输管理系统，作为途中可查询弹药信息资源。区域用户（战区指挥员、后勤保障指挥员等）通过实时检索这些转运点的弹药运输数据，及时掌握弹药运输动态。集装箱内部环境“可视化”与“可控化”的实现，即对集装箱内部环境条件进行实时监控。基于无线传感器网络设备的无线局域网，能够实现实时无线传感网络的数据传输，对相关情况发出智能指令（操作指引）。当把弹药装入集装箱进行铅封以后，监控系统立即开始工作，信息采集终端实时采集集装箱内温度、湿度、静电、倾角、加速度、物理冲击、烟雾等状态信息［4，5］，并同时把信息数据发送给集装箱运输车的车载终端以及弹药储存监控中心，使驾驶员和监控中心能够实时掌握运输情况。监控中心可以实现全部信息的接收、存储，并将获取的信息以可视化的形式或查询的方式呈现，供战区指挥员、后勤保障指挥员及管理人员进行决策。此外，运输人员可以与监控中心进行交互，通过监控中心的网络摄像机对集装箱内的各种安全预防设施进行操作，从而使得弹药的运输环境最优化。如果在弹药集装箱公路运输过程中由于操作原因出现集装箱内部储存环境条件恶化，根据实时监测数据，系统对弹药安全性进行综合性风险分析，通过比较各参数的阀值，实时判断弹药在运输过程中的安全性［6］。当存在安全隐患时，弹药储存监控中心会立刻发出相关项目警报信号，并及时提出操作指引，供指挥人员决策使用，后勤指挥人员通过车载终端实时地对运输人员进行信息交互，及时采取应对措施，从而有效减少弹药在集装箱公路运输过程中的公共安全隐患。具体过程如图3所示。

4结束语

利用物联网技术，对集装箱运输车辆或集装箱内的弹药施加相应的联网监控，使保障信息化水平有一个新的飞跃，为弹药集装箱公路运输的发展奠定坚实的基础。

作者：殷鹏单位：蚌埠汽车士官学校运输勤务系