本发明属于物联网技术领域，更具体地，涉及一种基于物联网技术的铁路冷链工艺过程管理系统及控制方法。
背景技术
随着高铁技术的发展，铁路物流技术也迅速发展。对于铁路物流承运的高价值、高时效性、对保鲜保温具有特殊要求的货物，需要时刻掌握货物的信息状态，并对这类货物采用尽可能短的配送路径、尽可能短的配送时长以最大程度保证承运货物的新鲜度；而铁路物流过程复杂、工况多变，各个工况之间的交接过程中要求保证冷链不间断制冷，除了铁路运输工况之外，还包括站台装卸、存储、搬运等多个工艺环节；若能预先规划最优物流路径尽可能缩短承运货物的在途时间，对于货物质量的保障至关重要。现有技术中虽存在多种物流路径规划的方法，但较难照搬应用到铁路物流场景。
譬如中国专利cn200910054485所公开的集装箱多式联运路径选择的多目标整数线性规划方法，涉及集装箱多式联运，与铁路物流一样具有集装箱化的特点，采用多种运输方式组合完成运输过程。该专利所公开的技术方案中多式联运路径选择的主要目标在于选择最佳的运输方式组合，以最低的成本按期完成任务；其技术手段是基于“运量在某两个城市之间不能分割、运输任务在节点处不会被分流、每个节点可以实现不同运输方式的切换”的假设条件进行建模以及模型求解以获得理论上的全局最优解；然而该技术未公开如何结合铁路物流实际工况进行信息的采集、传输和处理，无法通过将该方法直接照搬到铁路物流场景下而获得铁路物流最佳路径。
又譬如中国专利cn201710527595所公开的一种运输路径规划及监控系统及其路径规划及监控方法，将卫星定位技术、gis技术、大数据技术融合，将车载终端起点与终点之间的位置信息进行地图路线匹配得到路径集合并通过机器学习生成推荐路径集合，根据实际运输条件从中选择最佳路径；该专利技术未涉及铁路物流中重要的铁路运输、站台装卸、存储、搬运等具体工艺环节的数据采集、传输、处理和信息协同调配，因此也无法照搬到铁路冷链物流应用场景下。
技术实现要素：
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于物联网技术的铁路冷链工艺过程管理系统及控制方法，其目的在于结合铁路调度信息实现铁路物流承运货品的物流路径自动规划。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于物联网技术的铁路冷链工艺过程管理系统，包括中央控制子系统、数据分析子系统和路径规划子系统；数据分析子系统与路径规划子系统与中央控制子系统均具有通信连接；
其中，数据分析子系统具有用于与外部铁路调度系统通信的第一接口，数据分析子系统通过该第一接口接入列车调度数据，从中提取出列车信息经由中央控制子系统发送到路径规划子系统；数据分析子系统还具有用于与外部物流管理系统通信的第二接口，通过该第二接口接入承运货物信息经由中央控制子系统发送到路径规划子系统；
路径规划子系统用于根据承运货物信息以目的地一致原则与列车信息进行匹配，筛选出第一待选路径，并以物流时间最短原则从第一待选路径中筛选出货物物流路径；并用于根据承运货物信息生成模拟装卸作业流程发送到中央控制子系统存储；
工作中，在列车到达前预设的时间段内，中央控制子系统根据存储的模拟装卸作业流程向铁路物流各工艺环节发送控制指令，控制铁路物流各工艺环节动作以完成包括站台装卸、存储、转运分配、搬运的工艺环节的作业。
优选的，上述基于物联网技术的铁路冷链工艺过程管理系统，在货物进入铁路物流环节之前，通过外部物流管理系统的手持机、智能分拣仓储系统获取的承运货物信息包括货物发送地点、目的地点、发送时间、运输温湿度要求、货物数量、货品类型、重量信息、运送优先级。
优选的，上述基于物联网技术的铁路冷链工艺过程管理系统，列车信息包括列车到达时间、装载能力、每节车厢空置发箱位数、始发地、目的地信息。
按照本发明的另一方面，基于上述基于物联网技术的铁路冷链工艺过程管理系统，提供了一种基于物联网技术的铁路冷链工艺过程控制方法，包括如下步骤：
(1)获取所有待承运货物；
(2)由路径规划子系统根据承运货物信息所包括的发送地点、发送时间、运送优先级、并按照同一地点的货物统一装箱的原则，结合铁路列车调度数据所包括的到发车次确定待承运货物的运输顺序；
(3)根据待承运货物的运输温湿度要求和货物类型以及所述运输顺序，以物流时间最短原则确定承运货物的物流路径。
优选地，上述基于物联网技术的铁路冷链工艺过程控制方法，根据待承运货物将将具有同样运输环境要求的货物装入到相同的集装器中；根据货品重量进行分配以保证集装器重量均衡。
优选地，上述基于物联网技术的铁路冷链工艺过程控制方法，在进行待承运货物采集时，针对每一个包裹单元生成一个信息标签；货物进入仓储环节的安检系统时，将信息标签上的货物参数与实际检测参数进行比较，两者相吻合则允许入库，否则不予入库，由此保证待承运货物信息采集的准确性。
优选地，上述基于物联网技术的铁路冷链工艺过程控制方法，对于待承运货物信息中不带数量信息且不能在各类别间进行排序的数据，采用定类数据方法将按照类别属性分为以下几大类：到发时间、到发地点、数量、重量、品类。
优选地，上述基于物联网技术的铁路冷链工艺过程控制方法，对于待承运货物信息中同一大类数据中采用定序方法进行分类；定序数据不仅可以将数据分成不同的类别，而且各类别之间还可以通过排序来比较优劣。
优选地，上述基于物联网技术的铁路冷链工艺过程控制方法，待承运货物的发送时间采用数字进行编码以表征货物的发送时间和紧急程度；并通过编码数值来确定装卸顺序和路径；通过将编码进行排序以确定出货物的发送时间和发送优先级。
按照本发明的另一方面，提供了一种基于物联网技术的铁路冷链工艺过程控制方法，具体为：
当待承运货物到达冷链物流基地时，根据待承运货物信息所包括的货物发送地点、时间、以及从铁路调度系统获取的列车车次及车站信息确定货物的装载作业流程和运输配送路径；并根据承运货物所需的冷链环境参数为货物匹配冷链物流集装器以及装车设备；
当承运列车出发时，本系统将列车内货物信息发送至目的地物流基地；在承运列车到达前的预设时间段内，中央控制子系统根据存储的模拟结果向铁路物流各工艺环节发送动作指令，控制整个铁路物流环节联动，生成包括站台装卸、存储、转运分配工艺环节的作业计划，并根据承运货物的目的地点以及时效性生成最佳派送途径；
当货物到达目的地物流基地后，由中央控制子系统根据货物信息规划卸车工艺流程并匹配卸车设备；并根据各个环节工艺要求计算货物完成卸车作业时间；并根据计算结果对货物分配所属地对应派送中心，并将货物信息发送至派送中心。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明提供的基于物联网技术的铁路冷链工艺过程管理系统，接入了铁路调度系统以及外部物流管理系统数据，通过铁路调度系统以及物流管理系统的联动，实现从待承运货物到达冷链物流基地、当承运列车出发时、直至当货物到达目的地物流基地后的全物流过程自动化控制；通过采集铁路物流全过程信息实现货物定位、路径规划、到达时间预测的功能；通过实时获取货物的运输位置，并根据运输时间要求以及实时路况，统筹调配物流以确定最佳的物流路径，实现铁路物流的全过程管理，有效提高铁路物流实时性以及物流过程透明度。
附图说明
图1是实施例提供的基于物联网技术的铁路冷链工艺过程管理系统的拓扑结构示意图；
图2是实施例提供的基于物联网技术的铁路冷链工艺过程管理系统的作业流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例提供的基于物联网技术的铁路冷链工艺过程管理系统，包括中央控制子系统、数据分析子系统和路径规划子系统；数据分析子系统与路径规划子系统与中央控制子系统均具有通信连接；所述数据分析子系统具有用于与外部铁路调度系统通信的第一接口、用于与外部物流管理系统通信的第二接口；并将通过第一接口、第二接口获取的数据经由中央控制子系统发送到路径规划子系统。
参照图1，是该铁路冷链工艺过程管理系统应用于铁路物流下的拓扑结构示意图；外部物流管理系统譬如转运监管系统通过互联网与本系统进行通信；转运中心将货物装载到集装箱，集装箱通过北斗卫星以无线通信的方式与本系统进行通信；外部铁路调度系统通过互联网与本系统进行通信；出于互联网上的任意一台主机可通过转运监管系统查询承运货物的信息。
基于实施例提供的基于物联网技术的铁路冷链工艺过程管理系统的铁路冷链工艺过程管理，包括
(1)获取所有待承运货物信息；由路径规划子系统根据承运货物信息所包括的发送地点、发送时间、运送优先级、并按照同一地点的货物统一装箱的原则，结合铁路列车调度数据所包括的到发车次确定待承运货物的运输顺序；
(2)根据待承运货物的运输温湿度要求和货物类型以及上述运输顺序采用多目标优化算法，进行路径规划。
实施例中，将具有同样运输环境要求的待运输配送货物装入到相同的集装器中；根据货品重量进行分配以保证集装器重量均衡。并在进行待承运货物采集时，针对每一个包裹单元生成一个信息标签；货物进入仓储环节的安检系统时，将信息标签上的货物参数与实际检测参数进行比较，两者相吻合则允许入库，否则重新检测，由此保证待承运货物信息采集的准确性。
实施例中，对于待承运货物信息中不带数量信息且不能在各类别间进行排序的数据，采用定类数据方法将按照类别属性分为以下几大类：到发时间、到发地点、数量、重量、品类。
对于待承运货物信息中同一大类数据中采用定序方法进行分类；定序数据不仅可以将数据分成不同的类别，而且各类别之间还可以通过排序来比较优劣。
对待承运货物的发送时间采用数字进行编码以表征货物的发送时间和紧急程度；并通过编码数值来确定装卸顺序和路径；通过将编码进行排序以确定出货物的发送时间和发送优先级。例如，对货物的发送时间采用数字编码表征：发送时间为上午九点之前＝1，上午九点至十点＝2，上午十点至十一点＝3，上午十一点至十二点＝4，下午一点至二点＝5，下午二点至三点＝6，下午三点至四点＝6；通过将编码进行排序，可以明显地区分出货物的发送时间和紧急程度。虽然这种差异程度不能通过编码之间的差异进行准确的度量，但是可以确定其高低顺序，即可以通过编码数值安排装卸顺序和路径。
参照图2，是实施例提供的基于物联网技术的铁路冷链工艺过程管理系统的作业流程示意图；当待承运货物到达冷链物流基地时，首先通过外部物流管理系统的手持机进行自动扫描，并将货物信息发送至铁路冷链工艺过程管理系统的数据分析子系统接收数据并经由中央控制子系统发送到路径规划子系统；
路径规划子系统根据货物发送地点、时间、以及从铁路调度系统获取的列车车次及车站信息确定货物的装载作业流程和运输配送路径；并根据承运货物所需的冷链环境参数为货物匹配冷链物流集装器以及装车设备；货物经过智能化分拣、装箱和装车，以集装箱的形式装入对应的列车。
当承运列车出发时，铁路冷链工艺过程管理系统将列车内货物信息发送至目的地物流基地；在承运列车到达前的预设时间段内，中央控制子系统根据存储的模拟结果向铁路物流各工艺环节发送动作指令，控制整个铁路物流环节联动，生成包括站台装卸、存储、转运分配工艺环节的作业计划，并根据承运货物的目的地点以及时效性生成最佳派送途径；
当货物到达目的地物流基地后，由中央控制子系统根据货物信息规划卸车工艺流程并匹配卸车设备；并根据各个环节工艺要求计算货物完成卸车作业时间；并根据计算结果对货物分配所属地对应派送中心，并将货物信息发送至派送中心；派送中心根据货物信息和到达时间，自动进行快递员信息匹配，向对应的送件工作人员发送任务指令。
在上述流程中，货物到达物流基地及派送中心后，都将数据和结果反馈到铁路冷链工艺过程管理系统；当某个环节由于故障或其他异常情况造成作业时间波动超过阈值时，铁路冷链工艺过程管理系统自动调整作业路径以保证冷链物流全过程有序的进行。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。