一種車載物流貨品配送的路徑規(guī)劃及實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種車載物流貨品配送的路徑規(guī)劃及實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括射頻讀寫模塊、中央處理模塊和無線通信模塊；射頻讀寫模塊包括監(jiān)控車門開關(guān)的RFID標(biāo)簽、多個(gè)貨品RFID標(biāo)簽、天線和超高頻率RFID讀寫器；超高頻率RFID讀寫器的輸入端連接天線的輸出端，超高頻率RFID讀寫器的輸出端連接中央處理模塊的輸入端；中央處理模塊的輸出端連接無線通信模塊，中央處理模塊通過無線通信模塊與監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。本發(fā)明可以自動(dòng)獲取產(chǎn)品的配送信息，并在運(yùn)送過程中監(jiān)控到運(yùn)送的環(huán)境，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，減少損失。路徑優(yōu)化部分則可以優(yōu)化配送路徑，減少物流配送的成本。
【專利說明】一種車載物流貨品配送的路徑規(guī)劃及實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于物流配送【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種車載物流貨品配送的路徑規(guī)劃及實(shí) 時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子商務(wù)的發(fā)展，物流在實(shí)際生產(chǎn)生活中扮演著愈發(fā)重要的角色。物流公司 面臨物流物品派送過程監(jiān)控及車輛排程和物流路徑優(yōu)化的問題。通常，物流公司會(huì)采用固 定站點(diǎn)到站掃描情況監(jiān)測物流過程并基于經(jīng)驗(yàn)的方法規(guī)劃物流路徑，遞送與接收貨品。這 種物流監(jiān)測方式不能實(shí)現(xiàn)物品實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，并且以人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行路徑規(guī)劃和派送的方式 通常不能提供最優(yōu)化的物流派送路徑，造成了燃料和時(shí)間的浪費(fèi)，造成物流成本的提高。此 夕卜，由于派送路徑基于經(jīng)驗(yàn)，對派送人員的技能要求較高，需要付出額外的培訓(xùn)成本，并且 在人員離職等情況發(fā)生時(shí)，由于派送人員的路徑經(jīng)驗(yàn)丟失造成潛在的損失。
[0003] 量子計(jì)算是根據(jù)量子理論的原理與概念如量子態(tài)，疊加糾纏和干預(yù)等提出的，并 應(yīng)用這個(gè)算法成功能解決了基礎(chǔ)領(lǐng)域中的許多難題。然而，他們的研究在那個(gè)時(shí)候只局限 于理論問題上。在2002年，量子進(jìn)化算法（QEA)得以提出。這個(gè)算法是由量子計(jì)算概念所 啟發(fā)的。新算法成功地解決許多復(fù)雜的問題。QEA可以在很短的時(shí)間尋找到全局最優(yōu)解。 它良好的表現(xiàn)吸引了研究者的關(guān)注。然而，QEA的成功應(yīng)用仍然局限在可輕易轉(zhuǎn)換為0-1編 碼的問題，如背包問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種車載物流貨品配送的路徑規(guī)劃及實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)及方 法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] -種車載物流貨品配送的路徑規(guī)劃及實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，包括射頻讀寫模塊、中央處 理模塊和無線通信模塊；
[0007] 射頻讀寫模塊包括監(jiān)控車門開關(guān)的RFID標(biāo)簽、多個(gè)貨品RFID標(biāo)簽、天線和超高頻 率RFID讀寫器；
[0008] 監(jiān)控車門開關(guān)的RFID標(biāo)簽安裝在車門外側(cè)；
[0009] 貨品RFID標(biāo)簽內(nèi)寫有貨品的配送目的地信息，各貨品RFID標(biāo)簽分別置于待配送 的貨品上；
[0010] 天線安裝于車輛貨柜的車門內(nèi)側(cè)；
[0011] 超高頻率RFID讀寫器的輸入端連接天線的輸出端，超高頻率RFID讀寫器的輸出 端連接中央處理模塊的輸入端；中央處理模塊的輸出端連接無線通信模塊，中央處理模塊 通過無線通信模塊與監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
[0012] 該系統(tǒng)還包括安裝于車輛貨柜內(nèi)的傳感模塊，傳感器模塊包括多個(gè)端口，根據(jù)需 要連接溫度傳感器、濕度傳感器、振動(dòng)傳感器和光強(qiáng)度傳感器，各傳感器的輸出端分別連接 中央處理模塊的輸入端。
[0013] 該系統(tǒng)還包括與中央處理模塊連接的顯示及操作界面模塊，顯示及操作界面模塊 用于顯示和查詢貨品配送狀態(tài)。
[0014] 利用所述的車載物流貨品配送的路徑規(guī)劃及實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行車載物流貨品配 送的路徑規(guī)劃及實(shí)時(shí)監(jiān)控的方法，包括以下步驟：
[0015] 步驟1 :車輛上電，進(jìn)行貨物裝載：打開車輛貨柜門，進(jìn)入讀取標(biāo)簽狀態(tài)，通過超高 頻率RFID讀寫器讀取各貨品RFID標(biāo)簽，獲取車載物流配送的貨品信息，即配送目的地；
[0016] 步驟2 :物流人員完成貨物裝載關(guān)閉車輛貨柜門時(shí)，超高頻率RFID讀寫器讀取到 監(jiān)控車門開關(guān)的RFID標(biāo)簽信號，進(jìn)入配送狀態(tài)；
[0017] 步驟3:進(jìn)行車載物流貨品配送路徑規(guī)劃；
[0018] 步驟3-1 :根據(jù)配送目的地進(jìn)行配送任務(wù)編號；
[0019]步驟3-2 :初始化配送路徑方案：根據(jù)各配送目的地隨機(jī)生成初始配送路徑方案；
[0020] 步驟3-3 :以配送過程中遍歷的路徑直線距離最短為目標(biāo)，采用改進(jìn)的量子算法 優(yōu)化初始配送路徑；
[0021] 步驟3-3-1 :初始量子位集合2(〇 = {心#，...，<}，其中，0(〇表示量子位集合，￥表 示量子位是狀態(tài)1或狀態(tài)〇的概率，i = 1，2，......，n，t為迭代次數(shù)；
[0022] 步驟3-3-2 :產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)，比較該隨機(jī)數(shù)與&的大小，進(jìn)而計(jì)算臨近點(diǎn)調(diào)整序 列P(t) P(/) = !/.彳./(丨.....K!，臨近點(diǎn)調(diào)整序列表征配送路徑方案中各配送任務(wù)次序的是否 需要調(diào)整的方案；

【權(quán)利要求】
1. 一種車載物流貨品配送的路徑規(guī)劃及實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：包括射頻讀寫模 塊、中央處理模塊和無線通信模塊； 射頻讀寫模塊包括監(jiān)控車門開關(guān)的RFID標(biāo)簽、多個(gè)貨品RFID標(biāo)簽、天線和超高頻率 RFID讀寫器； 監(jiān)控車門開關(guān)的RFID標(biāo)簽安裝在車門外側(cè)； 貨品RFID標(biāo)簽內(nèi)寫有貨品的配送目的地信息，各貨品RFID標(biāo)簽分別置于待配送的貨 品上；天線安裝于車輛貨柜的車門內(nèi)側(cè)； 超高頻率RFID讀寫器的輸入端連接天線的輸出端，超高頻率RFID讀寫器的輸出端連 接中央處理模塊的輸入端；中央處理模塊的輸出端連接無線通信模塊，中央處理模塊通過 無線通信模塊與監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載物流貨品配送的路徑規(guī)劃及實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在 于：還包括安裝于車輛貨柜內(nèi)的傳感模塊，傳感器模塊包括多個(gè)端口，根據(jù)需要連接溫度傳 感器、濕度傳感器、振動(dòng)傳感器和光強(qiáng)度傳感器，各傳感器的輸出端分別連接中央處理模塊 的輸入端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載物流貨品配送的路徑規(guī)劃及實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在 于：還包括與中央處理模塊連接的顯示及操作界面模塊，顯示及操作界面模塊用于顯示和 查詢貨品配送狀態(tài)。
4. 利用權(quán)利要求1所述的車載物流貨品配送的路徑規(guī)劃及實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行車載物 流貨品配送的路徑規(guī)劃及實(shí)時(shí)監(jiān)控的方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟1 :車輛上電，進(jìn)行貨物裝載：打開車輛貨柜門，進(jìn)入讀取標(biāo)簽狀態(tài)，通過超高頻率 RFID讀寫器讀取各貨品RFID標(biāo)簽，獲取車載物流配送的貨品信息，即配送目的地； 步驟2 :物流人員完成貨物裝載關(guān)閉車輛貨柜門時(shí)，超高頻率RFID讀寫器讀取到監(jiān)控 車門開關(guān)的RFID標(biāo)簽信號，進(jìn)入配送狀態(tài)； 步驟3 :進(jìn)行車載物流貨品配送路徑規(guī)劃； 步驟3-1 :根據(jù)配送目的地進(jìn)行配送任務(wù)編號； 步驟3-2 :初始化配送路徑方案：根據(jù)各配送目的地隨機(jī)生成初始配送路徑方案； 步驟3-3 :以配送過程中遍歷的路徑直線距離最短為目標(biāo)，采用改進(jìn)的量子算法優(yōu)化 初始配送路徑； 步驟3-3-1 :初始量子位集合0(V) = {<，#,...，忒丨，其中，Q (t)表示量子位集合，<7丨表示量 子位是狀態(tài)1或狀態(tài)〇的概率，i = 1，2,……，n，t為迭代次數(shù)； 步驟3-3-2 :產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)，比較該隨機(jī)數(shù)與i的大小，進(jìn)而計(jì)算臨近點(diǎn)調(diào)整序列 P(t) P(t) = \p\.p'2，.…K!，臨近點(diǎn)調(diào)整序列表征配送路徑方案中各配送任務(wù)次序的是否需 要調(diào)整的方案；
其中，￥表示兩個(gè)相鄰配送任務(wù)是否保持相繼配送，女=O表示兩個(gè)相鄰的配送任務(wù)保 持相繼配送的連接關(guān)系，￥=1表示兩個(gè)相鄰的配送任務(wù)需要斷開相繼配送的連接關(guān)系； 步驟3-3-3 :產(chǎn)生配送路徑子序列：根據(jù)P (t)切割初始配送路徑方案，產(chǎn)生幾個(gè)片段的 配送路徑，即配送路徑子序列； 步驟3-3-4 :對配送路徑子序列進(jìn)行排序，從而確定新的配送路徑方案：隨機(jī)選擇出一 個(gè)配送路徑子序列作為新的配送路徑方案中的第一個(gè)配送任務(wù)，然后依次選擇與當(dāng)前配送 任務(wù)i的配送目的地之間的距離最小的配送路徑子序列作為下一個(gè)配送任務(wù)，直到所有的 配送路徑子序列都被重新連接，產(chǎn)生新的配送路徑方案；
其中，Clij表示配送任務(wù)i的配送目的地與配送任務(wù)j的配送目的地之間的距離； 步驟3-3-5 :計(jì)算當(dāng)前配送路徑方案下車輛需要遍歷的配送路徑的最短直線距離，并 判斷當(dāng)前是否達(dá)到最大迭代次數(shù)，是，則執(zhí)行步驟3-3-7,否則執(zhí)行步驟3-3-6 ; D = Σ d?！? 其中，D表示車輛需要行走的總距離； 步驟3-3-6 :根據(jù)量子位旋轉(zhuǎn)角度集合更新量子位集合Q (t);
其中，U(t)為量子位旋轉(zhuǎn)角度集合，△ Θ ^表示量子位旋轉(zhuǎn)角度； 步驟3-3-7 :當(dāng)前的配送路徑方案為優(yōu)化的配送路徑方案； 步驟4 :按照優(yōu)化的配送路徑方案進(jìn)行貨品配送，并實(shí)時(shí)監(jiān)控配送過程； 步驟5 :若貨品配送過程中，車輛接到突發(fā)的配送任務(wù)或貨品領(lǐng)取任務(wù)，則利用快速響 應(yīng)算法調(diào)整配送路徑方案：依次計(jì)算突發(fā)的配送任務(wù)的配送目的地或貨品領(lǐng)取任務(wù)與優(yōu)化 的配送路徑方案中各配送任務(wù){(diào)m，m+l，m+2, ···，!!}的配送目的地之間的距離，選出最短距 離對應(yīng)的兩個(gè)配送任務(wù)，將突發(fā)的配送任務(wù)或貨品領(lǐng)取任務(wù)插在這兩個(gè)配送任務(wù)之間； 步驟6 :所有貨品完成配送完畢，等待新的貨品配送任務(wù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的車載物流貨品配送的路徑規(guī)劃及實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，其特征在 于：實(shí)時(shí)監(jiān)控配送過程，包括貨品已配送和貨品未配送的狀態(tài)更新。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的車載物流貨品配送的路徑規(guī)劃及實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，其特征在 于：實(shí)時(shí)監(jiān)控配送過程時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛貨柜內(nèi)的溫度、濕度、振動(dòng)強(qiáng)度和光強(qiáng)度，當(dāng)前配送 的貨品中有冷凍產(chǎn)品時(shí)，車輛貨柜內(nèi)的溫度高于設(shè)定閾值則優(yōu)先配送冷凍產(chǎn)品。
【文檔編號】G06Q10/04GK104392289SQ201410779594
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】汪力行, 吳振寧 申請人:東北大學(xué)