物联网工程案例分析

物联网工程案例分析——物联网技术在医药流通中的应用分析学号：姓名：摘要物联网是通过射频识别（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连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网主要涉及的关键技术包括：射频识别（RFID）技术，传感器技术、传感器网络技术、网络通信技术等。物联网技术可以实现对物体进行身份标识以及对物体进行监控,通过物联网技术能快速而准确的对物品的相关信息进行及时的采集与监控。物联网技术在物品的流通环节的应用,对传统的供应链模式的改变起着推动作用。它能最大限度实现资源共享,提升整个供应链的运行效率。随着物联网技术的引入，不仅能使物品信息的采集更高效,在供应链上信息实时共享,更能使整个供应链的运转效率,减少库存,降低成本。将物联网技术应用于医药流通环节，可实现对药品信息在其生命周期内全程跟踪、监控，提高药品的流通安全,同时还可以降低药品的流通成本。药品流通主要有流通成本及在流通过程中药品发生质变或药品失效以及假药混入等两个方面的问题。医药物流中有效使用物联网技术，可以通过RFID（无线射频识别）射频识别系统对流通过程中的药品进行识别标志、监控、定位及跟踪等，及时掌握药品流通的最新信息，为优化药品流通中各环节的作业过程并有效解决流通中的问题奠定了可靠的技术基础。目前在物联网技术的基础上建立的药品流通应用模型采用是“EPCGlobal”物联网架构。医药流通中药品批发企业多而小，储存运输中药品质量难以保证；药品缺乏统一标准编码，物流信息系统严重滞后，影响药品质量监管；自动化程度低，人工操作，差错率高。而在医药流通中应用物联网技术后，存储环节中，可以实现自动化的货物存取和库存盘点等工作；运输过程中，可以实时把药品信息反馈给供应商，同时便于调配；销售环节，可以有效改善零售商的库存与管理关节；在配送与分销环节，能够提升配送效率和准确率并降低成本。目前，物联网技术虽然处于发展阶段，但其具有广泛的应用前景。物联网以其独特的优势，使得其在医药流通中得到认可和应用，这将极大地促进药品物流水平，是确保物流成本最优化及药品安全性的关键，对实现医药流通的高效性、经济性与可靠性提供有力的技术保障。关键词：物联网；医药流通；应用。一、引言医药流通是指药品市场的流通渠道,它的模式是从药品的供应地到需求地的一个过程。由于医药产品的特殊性以及医药产品对运输、仓储等环节的特殊要求，使得医药流通与其他普通的供应链有所不同。药品物流的特性【1】：①药品物流对环境敏感度高。温度、湿度、光照、压力等环境因素会影响药性，而药性直接决定药品安全性；②药品物流的高防伪要求。药品的研发、生产过程高度复杂且具有专利性，而药品外观的差异性较小，医生及患者并不能从外观辨别真假；③药品种类多、物流过程复杂、范围广；④药品需求响应的及时性和有效期的严格性。因此，医药流通需要对其过程进行全面的监控,要考虑到药品的流通安全,当然同时也要降低医药的流通成本。物联网技术可以实现对物体进行身份标识以及对物体进行监控,通过物联网技术能快速而准确的对物品的相关信息进行及时的采集与监控。物联网技术在物品的流通环节的应用,对传统的供应链模式的改变起着推动作用。它能最大限度实现资源共享,提升整个供应链的运行效率。随着物联网技术的引入，不仅能使物品信息的采集更高效,在供应链上信息实时共享,更能使整个供应链的运转效率,减少库存,降低成本。将物联网技术应用于医药流通环节，可实现对药品信息在其生命周期内全程跟踪、监控，提高药品的流通安全,同时还可以降低药品的流通成本。由此可见，物联网技术在医药流通领域的具有广泛的应用前景。二、案例概述药品流通主要有流通成本及在流通过程中药品发生质变或药品失效以及假药混入等两个方面的问题。医药物流中有效使用物联网技术，可以通过RFID（无线射频识别）射频识别系统对流通过程中的药品进行识别标志、监控、定位及跟踪等，及时掌握药品流通的最新信息，为优化药品流通中各环节的作业过程并有效解决流通中的问题奠定了可靠的技术基础。目前在物联网技术的基础上建立的药品流通应用模型采用是“EPCGlobal”物联网架构，工作过程具体如下:药品生产完成后，医药企业需贴记录了药品保质期、生产日期、制造厂、产品批号以及单位容量等产品信息的有存储EPC（产品电子编码）标志的RFID射频识别标签在药品上。EPC代码是药品整个生命周期内的唯一标志。连接医药企业的识读器在药品出厂时，会通过本地计算机系统将药品的EPC代码传输至中间件Savant，而本地EPC信息服务器EPCIS在记录Savant收集到的药品相关信息时，会将药品信息通过网络注册到ONS（对象命名服务）对象名解析服务器中，而ONS服务器再将药品信息转换成为PML实体标记语言，并生成对应PML文件后通过PML服务器将其存储#药品流通的任一环节都由识读器传输药品EPC代码给Savant，而Savant通过获取的PML服务器的网络地址查询药品信息并各具实际情况变化对PML服务器上的信息进行更新。医药仓储环节，通过RFID技术可加强对药库等中的药品管理，利用危险或重要药品上的RFID标签，并结合无线传感器网络实时获取药品存货架位置、出入库时间、产品批次、药品去向以及相关使用人员等各方面的信息，为存储、分发、跟踪及审计药品提供很大便利，尤其是药房人员配药工作随取药人流量多而加重，极易出现问题和差错，但利用RFID技术就能很好地解决这一问题，且RFID系统可以对药品配置进行检查，如有问题会发出警报提醒配药人员，大大加强了对药品的管理和配置【2】。医药流通环节，采用RFID电子标签、相应的读写装置及GPRS的综合应用，可以实时了解到在运输过程中的药品信息，以及药品的实际运输路线和所在位置。贴有RFID标签的药品进出仓库时，安装在仓库的阅读器能够自动识别药品信息，更新数据。药品配送过程中，射频识别系统能自动识别药品真假，实现自动通关，大幅提高物流效率并且保证药品安全性。药品销售环节，药品通过医疗机构、零售终端进入消费者手中，该过程系统能够自动更新销售细节，统计药品销售情况，并且能够实现药品库存短缺、到期预警，保证药品供应及到期回收。消费者可以通过药品RFID标签在系统平台查询真伪，保证安全，问题药品能够及时溯源【1】。三、物联网简介3.1物联网的含义物联网是一种带有传感标识器的智能感知信息网络系统，促进了世界上物与物、人与物、人与自然之间的对话与交流。它是继计算机、因特网和移动通信网之后发展的一门新技术，是全球信息化发展的新阶段，实现了数字化向智能化的过渡与提升【3】。目前较为公认的物联网的定义是：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连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络【4】。物联网的泛在五层结构由应用层、支撑层、网络层、接入层、感知层共同组成，其中应用层主要负责完成服务的发现和服务呈现的工作；支撑层对网络资源进行认知，从而实现自适应传输的目标，本层主要实现对信息的表达与处理，最终实现语义互操作和信息共享；网络层为原有的互联网、电信网等，主要完成信息的远距离传输等功能；接入层主要完成各类设备的网络接入，主要强调接入网络的方式；感知层负责完成对数据的收集与简单的处理，主要由WSN,RFID和执行器组成【5】。3.2物联网的关键技术及应用框架物联网主要涉及的关键技术包括：射频识别（RFID）技术，传感器技术、传感器网络技术、网络通信技术等【6】。1.射频识别（RFID）技术RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别对象并获取相关数据。RFID为物体贴上RFID标签，具有读取距离远(几米至几十米)、穿透能力强(可透过包装箱直接读取信息)、无磨损、非接触、抗污染、效率高(可同时处理多个标签)、信息量大等特点。RFID技术是物联网最关键的一个技术。一个典型的RFID系统一般由RFID电子标签、读写器和信息处理系统组成。当带有电子标签的物品通过特定的信息读写器时，标签被读写器激活并通过无线电波将标签中携带的信息传送到读写器以及信息处理系统，完成信息的自动采集工作。而信息处理系统则根据需求承担相应的信息控制和处理工作。由于每个RFID标签都会有一个惟一的识别码，如果它的数据格式有很多种且互不兼容，那么在闭环情况下，对企业影响不大；但是在开环情况下，使用不同标准的RFID产品将不能通用，这对全球化下的物品流通十分不利。因此，要充分发挥RFID技术的作用，使电子标签在经济全球化下的物品流通中得以普及应用，就必须要采用全球统一标准，这样也有利于物联网迅速发展。2.传感器技术传感器负责物联网信息的采集，是实现对现实世界感知的基础，是物联网服务和应用的基础。传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受与检出功能，并按照一定规律转换成与之对应的有用信号的元器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。如果没有传感器对被测的原始信息进行准确可靠的捕获和转换，一切准确的测试与控制都将无法实现，即使最现代化的电子计算机，没有准确的信息或有不失真的输入，也将无法充分发挥其应有的作用。物联网中的传感器节点通常由数据采集、数据处理、数据传输和电源构成。节点具有感知能力、计算能力和通信能力，也就是在传统传感器基础上，增加了协同、计算、通信功能。3.传感器网络技术传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳（multihop）中继方式将所感知信息传送到用户终端，从而真正实现“无处不在的计算”理念。一个典型的传感器网络结构通常由传感器节点、接收发送器(sink)、Internet或通信卫星、任务管理节点等部分构成。传感器节点散布在指定的感知区域内，实时感知、采集和处理网络覆盖区域中的信息，并通过“多跳”网络把数据传送到接收发送器，接收发送器也可以用同样的方式将信息发送给各节点。接收发送器直接与Internet或通信卫星相连，通过Internet或通信卫星实现任务管理节点与传感器之间的通信。在节点损坏失效等问题出现的情况下，系统能够自动调整，从而确保整个系统的通信正常。4.网络通信技术传感器的网络通信技术为物联网数据提供传送通道，而如何在现有网络上进行增强，适应物联网业务需求(低数据率、低移动性等)，是现在物联网研究的重点。传感器的网络通信技术分为两类：近距离通信和广域网络通信技术等。在近距离通信方面，以IEEE802.15.4为代表的近距离通信技术是目前的主流技术，802.15.4规范是IEEE制定的用于低速近距离通信的物理层和媒体介入控制层规范，工作在工业科学医疗（ISM）频段，免许可证的2.4GHzISM频段全世界都可通用。在广域网路通信方面，IP互联网、2G/3G移动通信、卫星通信技术等实现了信息的远程传输，特别是以iIPv6为核心的下一代互联网的发展，将为每个传感器分配IP地址创造可能，也为传感网的发展创造了良好的基础网条件。传感网络相关通信技术，常见的有蓝牙、IrDA、Wi-Fi、ZigBee、RFID、UWB、NFC、WirelessHart等。物联网的三类应用框架【5】:1）基于RIFD的应用框架,主要应以电子标签、EPC码为基础,在互联网的基础上形成实物互联网,实现对各种物品的跟踪和管理。其系统结构由信息采集系统,PML信息服务器,产品命名服务器,应用管理系统共同组成。2）基于传感网络的应用框架,由一组无线传感器组成,共同协作完成对设定好的周边环境状况等进行监控。3）基于M2M的应用框架,即物对物应用框架,它包含了EPCGlobal和WSN的部分内容,通信的方式主要有无线通信和有限通信两种方式。四、物联网技术在医药流通中的应用分析4.1医药流通现状分析