文 | 戴建軍，廖賴明，郝赫，徐燕杰

兆瓦級風(fēng)電機組大部件需要從整機廠和外協(xié)廠的各生產(chǎn)基地根據(jù)需要發(fā)運到指定風(fēng)電場，其中貨物運輸任務(wù)包含主機艙運輸、葉片運輸、輪轂主控柜等散件打包運輸?shù)?。葉片主要從兩三個供應(yīng)商工廠運輸?shù)饺珖鞯氐娘L(fēng)電場。每單個車程，大概7～30天為一個周期。運輸時間的主要影響因素包括距離、路況、天氣、各類合規(guī)檢查、司機行為方式、車輛狀況、轉(zhuǎn)運條件等。整機廠商、業(yè)主對于外包的貨物運輸任務(wù)，一直處于原始的管理狀態(tài)。貨物出廠前手工記錄一些基本信息，在途運輸過程中僅靠電話溝通，貨物到目的地后，工程人員通知收貨單位進行接貨。全部環(huán)節(jié)都依靠電話、郵件、短信溝通，物流信息非常不及時。

本文設(shè)計了一套針對風(fēng)電大部件（整車）進行管理的物流管理系統(tǒng)，依托于物聯(lián)網(wǎng)、云計算技術(shù)，實現(xiàn)實時物流數(shù)據(jù)的采集，并且在云端進行計算和輸出，使所有運輸任務(wù)參與人員都能實時獲得準確信息。特別地，設(shè)計了一套能對運輸質(zhì)量進行監(jiān)控的智能終端。

系統(tǒng)設(shè)計

一、需求分析

（1）需要一個管理系統(tǒng)可以對整個貨物運輸過程進行統(tǒng)籌管理，并根據(jù)每個風(fēng)電項目建立多個關(guān)聯(lián)運輸任務(wù)單，依據(jù)每個運輸任務(wù)單建立發(fā)貨計劃和到貨計劃。系統(tǒng)能輸入前期路勘數(shù)據(jù)和建立路徑計劃。

（2）運輸任務(wù)的全鏈參與者，包括項目工程部、葉片廠、貨運公司、司機、業(yè)主，所有參與者都能獲取授權(quán)范圍內(nèi)的實時信息，提高溝通效率。系統(tǒng)管理員在后臺進行日常管理，其他參與者都利用手機APP、短信報警信息獲取實時信息。

（3）對在途運輸?shù)呢浳锟蓪崿F(xiàn)實時的地理位置、車輛狀態(tài)（行駛中、停車、久停）信息的獲取并生成地圖軌跡，與計劃時間、運輸路徑進行比對，把握進度并完成目標。對運輸質(zhì)量的要求，包括運輸車輛超速、急剎、久停、事故、顛簸數(shù)信息實時獲取并結(jié)合司機電話反饋推演實際情況?，F(xiàn)場圖像和視頻數(shù)據(jù)依賴于司機手機終端上傳，或?qū)Ｓ迷O(shè)備自動上傳。

圖1 風(fēng)電智慧物流系統(tǒng)框圖

（4）系統(tǒng)能生成單任務(wù)運輸?shù)娜請?、完結(jié)報告，并按設(shè)置好的郵箱自動發(fā)送給需要的管理人員。系統(tǒng)能生成運輸完成質(zhì)量報告，可包含超速次數(shù)、超速百分率、按計劃路徑完成率、震動數(shù)據(jù)、到達節(jié)點完成率等信息。并以此生成整個項目的運輸KPI報告，用于考核運輸公司的合同完成業(yè)績情況，并作為付款、再招標的依據(jù)。

二、系統(tǒng)架構(gòu)

基于上文的需求分析，設(shè)計如圖1所示的系統(tǒng)。由圖可知，整個系統(tǒng)被設(shè)計成了數(shù)據(jù)采集層、云計算層和應(yīng)用層。

（1）數(shù)據(jù)采集層：主要負責(zé)整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集工作。智慧物流系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源豐富，主要包含了系統(tǒng)后臺的人工錄入、司機端手機微信公眾號錄入、智慧物流采集終端等。

系統(tǒng)后臺的人工錄入，包含運輸訂單的建立、運輸訂單內(nèi)各數(shù)據(jù)字段如車輛號、車次、物料名稱、數(shù)量、路勘數(shù)據(jù)、司機姓名、電話，以及運輸計劃時間、起始和目的地等信息。

司機端微信公眾號錄入，主要是由司機主動操作錄入的數(shù)據(jù)，公眾號不采集手機終端的GIS信息，也不采集手機內(nèi)的隱私信息。司機進入微信公眾號后，會在指定的時間節(jié)點，如發(fā)運時刻、路勘指定必過點時刻、車輛異常情況點時刻、貨物到達終點站時刻等，上傳照片和少量文字說明信息。

智能數(shù)據(jù)采集終端，是一臺定制化的、專為滿足風(fēng)電機組大部件運輸使用的實時數(shù)據(jù)采集終端，是一臺典型的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集器。硬件內(nèi)置GPRS/GSM模塊用于傳輸數(shù)據(jù)，內(nèi)置GPS和北斗模塊用于定位系統(tǒng)位置，內(nèi)置震動傳感器用于獲取車輛震動情況，進而計算出車輛運動狀態(tài)。通過內(nèi)置的芯片計算出車輛平均5秒實時速度。

（2）云計算層：本系統(tǒng)部署于阿里云上，依托于阿里云核心的ECS（Elastic Compute Service云服務(wù)器）、RDS（Relational Database Service云數(shù)據(jù)庫）、OSS（Object Storage Service對象存儲）和VPC（Virtual Private Cloud專有網(wǎng)絡(luò)）服務(wù)，智慧物流系統(tǒng)的理論可靠性達到了99.999%。實現(xiàn)系統(tǒng)向高可靠性、可用性與彈性擴展、容錯與災(zāi)難恢復(fù)、備份與恢復(fù)、負載均衡、虛擬專有網(wǎng)絡(luò)的平滑過渡。

本系統(tǒng)部署環(huán)境采用開源軟件組合LAMP（Linux+Apache+MySQL+Python）架構(gòu)，架構(gòu)高效、實用和安全。通過在阿里云建立專有網(wǎng)絡(luò)VPC，將采集的各類數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入云服務(wù)器ECS后存入OSS，智慧物流系統(tǒng)將數(shù)據(jù)進行加工和整理后，輸出到ECS發(fā)布服務(wù)器。

除了采集和發(fā)布的各類接口，系統(tǒng)對外接口還包括與微信公眾號后臺API、與阿里通信的短信網(wǎng)關(guān)API等。在云端的部署讓整個系統(tǒng)變得非常簡單、安全和高效，按需購買服務(wù)的模式讓整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性得到了很好保障。

（3）應(yīng)用層：應(yīng)用軟件是智慧物流系統(tǒng)的核心，將具體實現(xiàn)以下業(yè)務(wù)功能：

風(fēng)電機組廠商在項目管理階段要進行招標，在運輸計劃階段將訂單下達給承運商，且要提前做好路勘，并將路勘數(shù)據(jù)錄入到智慧物流系統(tǒng)，在系統(tǒng)新建運輸計劃。

在運輸執(zhí)行階段，需要承運商配合進行調(diào)度管理，承運商派單給司機到指定工廠提貨。

司機提貨后就進入了在途管理階段。這個階段數(shù)據(jù)都在智慧物流系統(tǒng)內(nèi)體現(xiàn)，司機在途的運輸起始時間、地點、車速、震動等數(shù)據(jù)通過智慧物流采集終端自動上傳到云端。中途關(guān)鍵節(jié)點的現(xiàn)場照片和文字信息都通過司機手機微信端的公眾號系統(tǒng)手動上傳。整個過程承運商管理者有接口可以跟蹤監(jiān)控，風(fēng)電機組廠商則由可視化的圖形系統(tǒng)實時跟蹤，如圖2所示。同時實現(xiàn)事件管理，如故障停車、緊急報警等事項。當(dāng)車輛到達目的地后，業(yè)主將進行收貨確認。

運輸任務(wù)完成后，業(yè)主將通過微信公眾號對該運單任務(wù)進行滿意度評價，同時給司機發(fā)送一個回單。承運商將根據(jù)整個運輸任務(wù)進行質(zhì)量評價，風(fēng)電機組廠商則對承運商進行KPI考核，并為下一次的招標提供依據(jù)。

圖2 運單實時跟蹤

整個運輸任務(wù)的參與者都將根據(jù)各自不同的權(quán)限獲得數(shù)據(jù)。

風(fēng)電機組廠商擁有整個系統(tǒng)的最高管理權(quán)限，負責(zé)系統(tǒng)的部署、維護與使用。其建立的子賬戶要負責(zé)輸入訂單信息、發(fā)車信息和報表輸出等任務(wù)。同時，風(fēng)電機組廠商的管理員、領(lǐng)導(dǎo)和項目經(jīng)理都有開設(shè)微信公眾號的權(quán)限，為前端的生產(chǎn)任務(wù)組織、現(xiàn)場的吊裝和道路修建進度作參考。

業(yè)主方和項目經(jīng)理通過微信公眾號，可以查看與自己項目相關(guān)的運輸任務(wù)的發(fā)運情況、在途情況和簽收情況，及時協(xié)調(diào)整機廠商生產(chǎn)資源、承運商資源以及該項目業(yè)主方的人力和設(shè)備資源，為現(xiàn)場施工組織做好人員和車輛準備，避免浪費高昂的設(shè)備租賃費用，同時精確把握工程進度，為風(fēng)電場早日投產(chǎn)發(fā)電產(chǎn)生效益奠定基礎(chǔ)。

司機端則通過微信公眾號確認裝車發(fā)運、在途拍照和寫下備注，根據(jù)路勘要求提供關(guān)鍵地點的照片信息，將貨物運輸?shù)男畔l(fā)送給系統(tǒng)。同時，司機也將在微信公眾號看到與自己運輸任務(wù)相關(guān)的所有信息，以隨時調(diào)整運輸質(zhì)量，安全生產(chǎn)。如震動報警短信發(fā)給司機后，司機就會注意控制速度、控制急剎等行為。如行程進度偏快或偏慢提醒發(fā)給司機后，司機將會調(diào)整住宿、修車等事項的進度，以免KPI考核分數(shù)不高從而影響運輸企業(yè)的評分。

關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

風(fēng)電智慧物流系統(tǒng)的關(guān)鍵實現(xiàn)技術(shù)包含智能數(shù)據(jù)采集終端的設(shè)計、數(shù)據(jù)庫的設(shè)計、對外接口的設(shè)計和微信公眾號的設(shè)計。

一、智能數(shù)據(jù)采集終端設(shè)計

智能數(shù)據(jù)采集終端集成了主計算MCU模塊、GPS和北斗定位模塊、震動傳感器模塊、GPRS/GSM無線通信模塊以及電源蓄電模塊。區(qū)別于常見的車載終端，風(fēng)電智能數(shù)據(jù)采集終端外觀被設(shè)計成一個長方形的小盒子，對外沒有顯示屏幕，僅設(shè)計一個RS232串口接口與計算機進行通信用于故障診斷和參數(shù)配置。外殼堅固耐用，IP65防水等級，可在-40～70℃之間不充電正常工作30天。具備實時震動監(jiān)測功能，能設(shè)定震動強度并分級。此外，終端還有盲區(qū)補點和應(yīng)急定位功能，在遇無衛(wèi)星信號情況下提供LBS基站定位，遇無手機信號或網(wǎng)絡(luò)中斷情況下進行 fl ash內(nèi)部存儲并在重新連接網(wǎng)絡(luò)后自動上報信息。

通過GPS/北斗接收天線，終端將定位信號NMEA-0183格式的地理信息進行處理后，結(jié)合時鐘模塊，可計算出車輛的速度信息，同時也有了經(jīng)度、緯度、方向、時間等數(shù)據(jù)。

震動模塊是終端的一個重要組成，是通過震動量g值結(jié)合時間信息來判斷的，震動量g的取值可以根據(jù)震動儀回程后的數(shù)據(jù)分析采集而來。具體判斷規(guī)則如表1 所示。

表1 震動工況定義

智能數(shù)據(jù)采集終端的通信工作原理如圖3所示，系統(tǒng)對外空分接口主要是GPRS和GSM網(wǎng)絡(luò)，MCU將生成的數(shù)據(jù)以串口格式打包后，通過內(nèi)置的協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，使用TCP/IP協(xié)議透明傳輸?shù)较到y(tǒng)后臺，同時后臺也可以通過空分接口尋址并給系統(tǒng)下達簡單指令。

在移動通信數(shù)據(jù)傳輸方面，考慮到風(fēng)電場所處的環(huán)境大多為風(fēng)況較好的沙漠、高山、海洋等環(huán)境，這些環(huán)境往往人跡罕至，所以移動通信運營商的3G/4G信號覆蓋較少，因此模塊設(shè)計時仍采用基站信號覆蓋更成熟的GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫采用阿里云RDS MYSQL版，提供了容災(zāi)、備份、恢復(fù)、監(jiān)控、遷移等方面的全套解決方案，無需自行安裝和部署，購買后可直接使用。根據(jù)前述系統(tǒng)的功能需求，設(shè)計了名為“l(fā)ogistics-all”的數(shù)據(jù)庫用于存放系統(tǒng)數(shù)據(jù)，共有8張表，限于篇幅僅列其中一張，如表2 所示。

圖3 智能數(shù)據(jù)采集終端通信流程

表2 運單信息定義

微信公眾號

智慧物流系統(tǒng)采用微信公眾號作為用戶入口，司機可以上傳信息、其他人（只讀權(quán)限）可以查詢和推送信息。其中只讀權(quán)限的微信公眾號分為以下模塊：

“項目信息”包含：項目一覽、當(dāng)日發(fā)貨、在途統(tǒng)計。

“設(shè)備一覽”包含：在途設(shè)備、待用設(shè)備。

“我的賬戶”包含：新用戶注冊、用戶登錄。

微信公眾號采用JAVA語言編寫，在微信公眾號后臺通過第三方服務(wù)器配置的方式調(diào)用阿里云ECS上的程序。

結(jié)語

本系統(tǒng)相比于普通物流系統(tǒng)，其優(yōu)勢是具有運輸質(zhì)量監(jiān)控能力，包括運輸準點率、駕駛穩(wěn)定性等特殊需求。由于風(fēng)電機組在途運輸損傷將會給未來機組運行帶來很大安全隱患，因此數(shù)據(jù)采集依賴于特別設(shè)計的風(fēng)電行業(yè)專用的車載終端，該終端含有震動監(jiān)測傳感器并能根據(jù)傳回的震動數(shù)據(jù)進行車輛狀態(tài)分析。

本系統(tǒng)目前數(shù)據(jù)源還比較少，沒有與ERP/CRM系統(tǒng)的信息共享，此部分會讓智慧物流系統(tǒng)通過開放的API接口讀取數(shù)據(jù)，比如風(fēng)電場客戶名稱、地址、電話、項目經(jīng)理，風(fēng)電機組大部件名稱、物料編碼、BOM號等。

在風(fēng)電行業(yè)降本增效形勢異常嚴峻的今天，粗放式的物流運輸管理方式顯然已經(jīng)非常落后，無論是工程管理的精益化需求，還是質(zhì)量管理精益化需求，都無法得到滿足。本文所述的風(fēng)電機組大部件智慧物流系統(tǒng)在實際生產(chǎn)中很好地幫助了企業(yè)掌控風(fēng)電機組大部件的運輸過程，對精細化組織安排機組生產(chǎn)、降低庫存有很大幫助，具有良好的經(jīng)濟效益。

攝影：蘇雷