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基于物联网的宠物物流服务系统的设计与实现
Wei Gan1, a, Xin Li1, b, *, Bo Huang 2, c, Weiyi Chen2, d
1School of Business, Macau University of Science and Technology, Taipa, Macau, China 2 Zhuhai College of Jilin University, Zhuhai 519030, China
aganwei@163.com,b,* xli@must.edu.mo,cbo6636836@126.com,d705464298@qq.com
摘 要
众所周知，与其他商品不同，宠物运输需要对宠物状态进行实时监控。然而，事实上，目前我们还不能很好地做到这一点。因此，在运输过程中，宠物受伤、丢失、死亡等问题频频出现。同时，国内运输的高成本，以及传统的粗放式运输路线管理，进一步阻碍了宠物物流的发展。我们的研究试图在物联网上设计和实现一个宠物物流服务系统。它致力于提高宠物物流的信息化水平，为中国的宠物物流创造-个高效安全的服务平台。
关键词：物联网 物流服务系统 宠物物流IP-RFID物联网，物流服务系统，宠物物流，IP-RFID。
1.简介
随着我国家庭结构的变化和生活水平的发展，宠物作为一种高层次的精神生活在现代家庭中发挥着重要作用。( 2016年中国宠物行业白皮书)显示，2017年我国宠物市场规模约1500亿，到2020年有望突破2000亿。
同时，随着工作调动、住所变更、旅游、宠物买卖等现象的增多，宠物物流也随之而来。作为宠物服务的延伸，宠物物流在宠物市场的发展中起着关键作用。然而，令人失望的是，我国的宠物物流还存在很多问题。宠物在运输过程中的安全得不到保障，信息服务水平低，物流成本高，推卸责任等。
国内几乎所有的文献都认识到，在国内，落后的宠物物流信息技术已经严重阻碍了宠物行业的发展。(见[1]，[2]和[3]) 。然而，令人失望的是，国内对宠物物流的研究大多停留在理论阶段，对信息技术的应用和探索却很少。
Zhaoli Chen等人在2017年[1]总结了近年来的宠物物流研究，并对目前的宠物物流运作模式进行分析。重点是利用图表法对物流服务商的业务流程进行梳理uarr;找到宠物物流运作模式中存在的问题。最后，他们提出了一些创新模式，比如，成立专门的第三方宠物物流公司，打造'第三方物流 宠物'，总结宠物物流中存在的问题，着重指出宠物物流的信息化水平有待提高。他们强调，信息技术的滞后将影响未来宠物物流的质量。因此，提高宠物物流的信息化水平将是该行业未来发展的一个重要方向。Chunyang Pan[2]指出些发 达国家已经在宠物运输过程中为宠物安装了必要的生命体征监测设备，然后在不同地方进行远程实时监测。但是，如何实施这些设备却没有说。基于上述，我们发现国内学者对宠物物流这-信息和技术问题的研究还不够充分。
在国外，有可能将先进的信息技术应用于宠物物流。Hyung-Rim Choi等人[4]研究了一个可以使用IP-RFID来监控宠物狗在运输过程中的位置和环境的系统。J Park等人[5][6]利用Web2.0设计并实现了宠物的泛在护理系统。S. Hong 等人[7]提供了一个智能环境下的U-Pet 服务系统。
物联网( IoT)作为未来人类智能化的重要手段，其发展越来越受到重视，并可能成为一种新的通信技术。物联网兴起于21世纪初。[8]它是一个集传感技术、互联网技术和通信技术为- -体的连接物体间的网络。物体实现了与人类的对话和交流。
基于物联网的物流信息系统，物联网服务的底层硬件支持使用无线传感器网络来收集、上传和接收传感器节点的指令。然后，物流信息系统存储和处理来自传感器的数据，实时跟踪和监控物流。[9]实现了货物与货物、货物与运输工具、货物与人之间的连接，形成了智能物流。
传统的物流系统只通过订单号提供位置信息。面对智能物流的挑战，它不能实时跟踪物流的位置和状态( 温度、湿度等)以满足特定用户的需求。在运输过程中没有可视化和路线优化。本文设计并实现了基于物联网的宠物物流信息系统，实现了对宠物位置、状态等的实时跟踪，为宠物主人、司机和兽医提供更详细的宠物信息。我们将该系统命名为'崇大'，该系统的创新之处包括以下几点。
A.配有线路规划功能，帮助司机找到最佳交货路径。
B. IP-RFID技术首次进人连锁店的宠物运输系统。
C.独立开发宠物物流服务系统的在线APP。
- 系统设计
2.1路线优化模型
本研究试图找到去交货地点的最短距离，以及回程的最大利润。因此，该问题可分为两部分。
1)行程中，物流企业会根据客户要求将宠物运送到指定地点。这个时候,物流应该找到一条最短的路径。
回程时，司机可以根据每个地点的预期利润，选择-条从已知地点返回的利润最大化的路径。
假设行程为满载运输，并定义以下记号。
表1。符号的描述
|
符号 |
描述 |
|
Q P C L R0 L* R0* G B I J Dij Pij P* |
车辆负荷，Qgt;0 本次行程的运输单价 本次行程的单位运输费用 该行程的运输距离，Lgt;0 回程行程的利润 最短路径 回报的最大利润 关于这次旅行的送货地点集 G = 1,2, ..., m} 从这些地点返回的集合 到位置代码 返回位置代码 从i到j的距离 价格从i到j 旅行期间的最佳运输价格 |
如果物流要在运输中获利，往返的利润总和应该是正数。
我们得到：
a.对于路径选择，其数学模型如下：
公式（5）表示每个地方必须访问一次。（6）表示车辆每次都必须访问一个地点，并且车辆必须从网络中继续前进。（7）表示，如果车辆从i到j，xij= 1否则xij= 0.
2.2回归的选择
返回将以m 1为起点，定义变量。
其数学模型如下：
表明车辆最多-次访问一一个。(10)规定第一-次访问的地方必须是m 1。(11) 每个宠物店最多访问一次; (12) 规定地方0必须访问-次。(13)为车辆回程的距离约束。(14)表示一旦0号地点被访问过，那么车辆将不再继续访问其他地方。
2.3 IP-RFID技术
IP-RFID技术利用USN和RFID技术的优势， 并将其与最小的IPv6技术相结合[5]。IP-RFID系统不需要单独的通信基础设施，因为标签可以通过互联网提供信息。IP-RFID可以传输移动物体的信息，因为它可以在有网络的地方传输信息。
该系统可以实时监测宠物的状态，有问题并采取必要的行动。例如，首先将传感器连接到宠物的脖子和后腿，以监测其体温和脉搏。运输箱或容器将配备扬声器和风扇。有用于测量温度和湿度的传感器，用于视频传输的IP摄像机和用于语音传输的扬声器。图1是一 个宠物安全运输系统的系统配置。表明车辆最多-次访问一一个。(10)规定第一-次访问的地方必须是m 1。(11) 每个宠物店最多访问一次; (12) 规定地方0必须访问一次。(13)为车辆回程的距离约束。(14)表示一旦0号地点被访问过，那么车辆将不再继续访问其他地方。
通过计算旅行的成本和回报的利润。
图1. 宠物物流服务系统的结构
- 系统实施和讨论
3.1 路线优化模型的假设和数据分析
假设m=9，Q=1，C=30.各地的坐标图如图1所示。其中，0代表起点，9代表终点。表二和表三分别列出了距离和利润。
图二
图2 每个地方之间的距离
表2。每个地方之间的距离。
单位；km
|
距离 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
0 |
0.00 |
3.16 |
1.41 |
4.24 |
4.47 |
7.21 |
6.40 |
6.08 |
8.49 |
8.06 |
|
1 |
3.16 |
0.00 |
4.00 |
6.32 |
3.16 |
9.49 |
8.06 |
6.40 |
10.3 |
7.28 |
|
2 |
1.41 |
4.00 |
0.00 |
2.83 |
4.24 |
5.83 |
5.00 |
5.00 |
7.07 |
7.28 |
|
3 |
4.24 |
6.32 |
2.83 |
0.00 |
5.10 |
3.16 |
2.24 |
3.61 |
4.24 |
6.40 |
|
4 |
4.47 |
3.16 |
4.24 |
5.10 |
0.00 |
8.00 |
6.08 |
3.61 |
8.25 |
4.12 |
|
5 |
7.21 |
9.49 |
5.83 |
3.16 |
8.00 |
0.00 |
2.24 |
5.39 |
2.00 |
8.06 |
|
6 |
6.40 |
8.06 |
5.00 |
2.24 |
6.08 |
2.24 |
0.00 |
3.16 |
2.24 |
5.83 |
|
7 |
6.08 |
6.40 |
5.00 |
3.61 |
3.61 |
5.39 |
3.16 |
0.00 |
5.00 |
2.83 |
|
8 |
8.49 |
10.3 |
7.07 |
4.24 |
8.25 |
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