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关键词:仓储可视化 分布式渲染 三维建模
一、虚拟现实技术的应用前景
仓储管理主要针对仓库或库房的布置、物料运输和搬运以及存储自动化等的管理。管理的对象是库存项目,即企业中的所有物料,包括原材料、零部件、在制品、半成品、产品以及辅助物料。主要功能是在供、需之间建立缓冲区,达到缓和用户需求与企业生产能力之间、最终装配需求与零配件之间、零件加工工序之间、生产厂家需求与原材料供应商之间的矛盾。管理的质量不但关系企业的经济效益,而且直接影响企业的长远利益。
当前大部分软件用户界面不直观,有用信息的提取需二次加工(即比较、排列等),难以真实地反映其动态状况。有鉴于此,虚拟现实技术在仓储管理中有着广泛的应用前景,一方面它可以用于确定订货策略、订货点和订货批量,为订货决策提供一个有效、合理的依据,另一方面它还可以确定仓库的分布与库存物资的合理规划,最后可以通过系统模型来对库房的安全库存水平进行有效、直观的评估。
二、基于WEB的仓储可视化系统的设计与实现
1.分布式渲染系统后台设计
随着AJAX异步技术、ActiveX技术与Web Services技术的日趋成熟,渲染任务可拆分到多个渲染节点的技术产生。系统的通信后台设计就成为核心模块,必须考虑接入用户的并发数目和分布式渲染处理方案。随着在实时漫游的应用中场景模型精细化和逐步完善,计算机渲染硬件系统所必需处理的几何、纹理、光照等数据呈几何级增加,超过了其发展速度,特别是大规模场景模型更是孤立的图形处理系统难以应付的。分布式渲染将一组计算机通过网络通信协议连接起来,求解过程主要分为任务分解、任务调度、并行计算、解的合成。分布式渲染系统采用集中式架构,任务分派时参考MAPREDUCE模型,其各个节点的具体功能如下:
(1)接入节点。接入节点主要负责接入用户的任务请求入队处理,并协调用户的相关管理信息。
(2)调度节点。主要功能如下:提供交互、管理操作、渲染管理、计算节点的监控和调整等。
(3)计算节点。计算节点核心功能是执行计算。计算节点从调度节点接受任务,读取任务脚本,并与渲染引擎配合工作完成渲染任务。
(4)汇总节点。汇总节点在执行并行计算读取大量的顶点、贴图等数据,并且异步生成大量的图片序列,当渲染完成时汇总存储渲染结果。
2.可视化系统前台设计
前台展示层包括:用户基本信息维护、商品仓储信息维护、查询管理、定位管理、信息备份、容错恢复模块。
3.采用的技术路线与方案
(1)IOCP模型。它既减少了线程资源,又提高了线程的利用率。
(2)场景分割。按分配时机分为动态分割和静态分割。
(3)任务调度。分析分布式渲染环境的构架,采用基于sort- first并行渲染的动态任务拆分算法。
(4)WEB展示。使用AJAX异步调用HTTP(IOCP模型)服务器和后台配置管理数据库,网页上实现仓库可视化管理,实现仓储信息动态查询,利用三维信息互动可视化查询基本商品的相关数据。
三、结束语
以往的国内外仓储可视化渲染系统中,都存在着一些不足。如交互采用C/S方式、应用范围单一、管理不完善、集群负载均衡能力不强、作业纠错性不够等特征。本文正好从这些不足出发,实现一个基于WEB方式的仓储可视化系统,具有界面友好、查询管理功能完善、快速的渲染文件访问支持、渲染系统的快速响应等特点。
参考文献:
[1]戈瑞录,胡飞.基于LSF集群系统的分布式并行计算.测控技术,2006(7).
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[4]戴敏利,陆峰,王敏.集群渲染系统及其应用现状研究[J].软件导刊,2009,8(04):67-68.
[5]罗秋明,孙宏元.集群渲染管理软件的构件技术与框架设计[J].计算机工程,2008,34(11):249-251.
[6]邵维忠,杨芙清.面向对象的系统分析.北京:清华大学出版社,2003.
后方仓库是我军物资储备、管理的重要组织机构,是我军赖以完成各项战备任务和作战物资供应的基地。军队战略战役后方仓库,物资储存数量大、品种多,尤其是我军现代化建设发展带来了武器和技术装备不断更新,仓库的各项勤务愈加复杂。通过深入地分析仓储管理相关现状,结合我军实际应用需求特点,系统需要满足下列要求:
(1)移动便携式:通过使用平板电脑终端系统实现无线远程操作仓储管理的相关业务,包括物资出入库控制、物资存放位置及数量统计、随时随地查询信息,无须再往返于货位与PC终端,充分利用手持终端的可移动性,节省人力和时间,提高工作效率,使管理人员方便快捷地进行统计和查询物资情况。(
2)直观可视化:通过创建库房的布局图,建立物资与库房货位的数据关联,以电子地图的形式直观展现出来,并实现对各库区的综合统一管理。同时,通过查询和分析得到的结果以图表、曲线、饼(柱状)图等形式直观形象地显示给用户,从而提高仓储管理的可视化水平。
(3)安全可靠性:确保安全是军队仓库物资管理中的重点工作。通过计算机网络技术、无线传感器技术、音视频监控等多种技术手段,结合人员管控和制度建设等措施,实现对与库区安全有关的实时监控,包括库房温湿度、安全门禁、偷盗行为和数据信息等,确保仓库管理的安全。系统需要紧紧围绕我军后方仓库管理工作,采用条形码技术、计算机网络、平板电脑、安防监控等先进的技术手段,保证库区物资管理能实现自动化、可视化和高效化。通过实时掌控物资相关情况,管理仓储日常业务信息,为仓库管理的各级用户提供信息支持,在保证信息安全管理的基础上,实现仓储信息的互联互通和共享。
2移动式终端系统的设计
2.1系统架构设计根据目前主流的系统设计模式,考虑到仓库系统以后的网络扩展性和兼容性,为减少维护客户端的工作量,本文系统基于B/S模式进行设计。用户通过平板电脑上的浏览器向部署在网络上的Web服务器发出HTTP请求,Web服务器通过访问数据库将请求结果返回给客户端。B/S模式的优势在于客户端上只需要安装和配置少量的客户端软件即可,极大减少了客户端的工作量。相反,服务器端将承担更多的作业量,包括对数据库的访问和应用程序的响应执行。手持终端主要通过HTTP协议和服务器进行通信,所有用户的请求先提交给Web服务器,再通过服务器对代码的处理来访问数据库,这种与数据库服务器的间接通信实现了外部B/S的运行模式。系统具有三层逻辑结构:
(1)表示层———Web浏览器表示层位于客户端,主要指系统的显示逻辑。它的主要任务是从客户端上的Web浏览器向网络上的Web服务器发出服务请求,并将Web服务器通过HTTP协议请求返回给客户端的主页信息显示在Web浏览器上。
(2)功能层———Web服务器功能层位于Web服务器端,主要指系统的业务处理逻辑。它的主要任务是接收客户端的请求,根据请求执行相应的扩展应用程序,通过与数据库服务器连接,用SQL方式提出数据处理申请,并将数据库服务器处理返回的结果传回至客户端。
(3)数据层———数据库服务器数据层位于数据库服务器端,主要指系统的数据处理逻辑。它的主要任务是接收Web服务器发来的数据库操作请求,根据请求对数据库进行管理与查询,并将执行的结果传送回Web服务器。基于B/S模式的仓库管理系统具有明显的优势:其数据集中存放于系统的数据库服务器,客户端不保存任何业务数据和数据库连接信息,保证数据相对安全;它可以实时看到当前发生的所有业务,数据实时性更强。同时系统也存在两点不足:由于数据集中存放,易于被数据跟踪;服务器更新使得全部应用程序都需要更新。
2.2系统功能模块设计根据仓库保管员的工作特点和仓库物资存放的性质,建立适合保管员能够灵活掌握的及时手册。系统的主要功能是与目前使用的信息设备进行友好连接,并能完成数据的可靠传输,对数据的采集能够实现交互性和实时化,提供准确、全面、系统的可视化应用。
(1)入库管理模块物资入库管理模块主要功能是完成对物资入库情况的登记,记录每次物资入库的详细信息,包括从供应商进货和发出后退货再入库。在入库登记前,首先保证该物资已经存在于系统信息管理中,否则需要先录入该物资基本信息。用户可以管理和查询物资入库记录。物资的入库可以借助条形码技术,利用移动终端平板电脑的摄像头实现条形码的扫描和信息识别,自动完成数据的录入,手工填入货位信息后即可存入数据库。
(2)出库管理模块物资出库管理模块的主要功能是完成对物资出库情况的详细记录,物资出库包括发给客户和物资退货给供应商两部分。与物资入库管理类似,在登记物资出库时,必须保证该物资也已经存在于系统信息管理中,同时要判断该物资现有库存量是否满足该次出库的数量要求,否则将提示警告。系统还包括物资出库记录的增加、删除和查询等功能,并根据用户权限查看不同的出库记录。物资出库是物资入库的逆过程。
(3)物资盘点模块物资盘点模块主要完成物资盘库、查询监控和移位、调拨等操作。①盘库:首先在货架上部署电子标签,库房顶部安装有标签读写器,移动业务终端通过控制读写器,按照事先设定的间隔时间与货架上的电子标签直接通信,并将收集到的最新库存信息上传至移动终端,经过实际采集与终端系统中的数据进行对比分析,生成库存盘点差错报告,方便仓库保管员及时发现问题。②查询、监控操作:主要是通过部署的无线传感器、网络系统和监控系统,实时获取物资的相关信息,查询物资的库存和质量情况(如是否过期、缺货等),并及时报警提示,使保管员在发现问题后能根据不同的情况及时准确做出应对措施。③移位、调拨操作:顾名思义,此操作主要完成物资的移库,不会改变物资库存量。在数据库服务器中,只需更新需转移物资所处的货位信息,从而避免物资出入库的不便。终端系统发出物资移位指令后,通过部署的手持式读写器和灯光指示器控制物资转移的全过程,完成与数据库服务器中信息的匹配。
(4)综合查询模块该模块包括物资、货位等各种信息的综合查询。查询终端进行仓储业务,包括操作时间、操作类型(入库、出库、移库、移位、退货和盘点)、库存数量、货位信息等的单项或组合查询,同时支持精确和模糊查询。通过对仓储业务进行实时的业务查询,可为管理者决策分析提供及时、可靠的数据来源。综合查询模块是提高保管员工作效率,使保管员熟练掌握库房所有信息的快捷通道。
(5)统计报表模块该模块包括各种物资与资料信息的统计管理与库存报表生成。资料管理包括人员信息管理、物资信息管理、货位信息管理以及各项业务单据的资料管理。报表主要分类为:日报表、月报表、查询报表、入库报表等。该模块主要是针对查询或盘点过程中的统计信息进行导出生成不同格式的表单,方便保管员掌握库存信息并实现上报汇总。
(6)可视化模块为了使保管员在查找定位物资时更直观、方便,可以实现仓库和物资的可视化标记和显示仓库平面图设计,包括各个货位的信息(位置、大小、存放的物资);每个货位有唯一的编号,入库时与物资挂钩,出库时与物资脱钩;在查询物资存放情况时通过与其挂钩的编号实现物资的货位定位和可视化显示;物资从货位上被移走时报警提示,待确认是否是正常出库,保证物资安全性。
(7)用户管理模块用户管理模块主要是指对系统所有用户信息的管理,包括用户的添加、修改和删除以及权限的设置。系统对登录的用户进行权限分配管理,不同的用户设置不同的权限,从而保证系统和数据安全可靠。根据仓库的管理层次,该系统设置三层用户权限:超级管理员、管理员和用户。超级管理员主要是仓库的业务处长和助理员级别,可以浏览、管理整个仓库的信息,并分配管理员权限;管理员指的是仓库的各个分队长,可以浏览、管理其管辖下的几个库房的信息,并分配用户权限;用户指的是库房的保管员,只能浏览并管理本库房的信息。
(8)无线安全控制模块在应用WLAN无线网络技术时无法回避的是安全问题,存储了大量物资装备信息的管理系统如果暴露在不安全的网络环境中是一个十分严重的问题。解决无线网络的安全问题,主要是加强访问控制和传输加密。在控制访问方面,可以建立MAC地址表,对接入的用户进行验证,实现物理地址的过滤;其次就是隐藏无线路由的服务标识符(ServiceSetIdentifier,SSID),只允许提供了有效、合法SIID的平板电脑接入进并访问网络。
3结论
1.1营房保障需求预计模块
设计营房保障需求预计模块主要是对各单位所需各种物资及勤务保障的任务量进行预计,此模块可以生成单位力量列表,并能按照建制或集结地域汇总单位力量,根据担负任务及相关标准,通过计算预计各种物资及勤务保障任务量,具体细分为野营保障需求预计功能和工程保障需求预计功能.营房保障需求应按照不同的需求类型分别预计,充分考虑影响的客观因素,分别建立数学模型,然后将各种需求量进行加权分析,得出总需求量.
1.2基建营房保障能力评估模块
此模块分析评估营房保障力量的保障能力能否满足作战基建营房保障需求.考虑野营保障能力评估功能的输入输出设计如下:输入:野营保障需求预测、评估范畴.输出:保障度(营房保障中各业务的保障能力能否满足营房保障需求)保障度=(营房保障各业务的保障实力/各业务需求预测结果)×100%1.3营房保障筹划模块根据作战任务、基建营房保障需求预测和基建营房保障能力评估结果确定保障实施计划与任务区分,此模块可结合决策支持技术中的辅助决策基本信息库、专家知识库以及地理信息库完成相应的功能,辅助决策基本信息库主要包括基建营房保障实体库和基建营房保障辅助决策预案库;专家知识库包括知识库、方法库和模型库;地理信息库包括地图、图形库以及道路交通库.通过科学的计算和优化,最终形成与预定要求相符、与客观情况相容、切实可行的基建营房保障决心建议、基建营房保障方案和基建营房保障计划,并可通过多媒体现实与控制,为首长和参谋人员直观、动态的进行人—机交互决策提供现代化手段.
1.3营房物资管理模块
主要对物资装备出入库作业进行记录,记录出入库物资装备的基本信息(包括物资装备品名、物资装备类别、数量等)、出入库日期、业务经手人,并且根据物资装备出入库数量自动修改仓库物资装备库存量.出/入库管理模块可结合无线射频识别技术(RFID)进行设计.可以在拖盘上和物资装备包装箱上贴上RFID标签,在仓库出/入口处安放阅读器,这样出/入库时,利用叉车将货物送入/出仓库,在出/入口处无须停止就可进行扫描,阅读器可以远距离动态的一次性的识别多个标签.计算机根据所阅读到的信息,对数据库进行访问,并对现有库存进行相应的修改,从而大大节省了出/入库的作业时间,提高了作业效率.出/入库作业效率提高以后,营材仓库对物资装备的处理能力将大大提高,这样就增大了营材仓库的物资装备吞吐量,提高了战时营材仓库的物资装备保障能力.应用RFID技术的仓库的入库操作可以一步完成.货物到达仓库后,可以利用叉车进行搬运,在经过入口处,验货、入库记录、货位分配操作一气呵成,大大减少了仓库内的搬运工作量,节省了时间.RFID的出库流程与传统的作业流程一样,需要完成验收和出库等操作.与入库操作相似,应用RFID技术以后,核对以及出库记录也是一步完成的.当阅读器读到出库物资的信息时,物资的详细信息如编号、名称数量等显示在界面上,操作人员选择相应的调拨单号,从系统读取该调拨单的详细信息,进行核对,如果无误就可以出库.
1.4保障力量可视化管理模块
此模块实现的主要功能为对野营保障力量和工程保障力量的分布、编成以及部署进行可视化管理,目的是对部队的基建营房保障力量需求做出快速反应,辅助指挥人员对保障力量的部署以及保障行动进行快速决策.保障力量可视化管理模块完成的主要功能为:对野营保障力量和工程保障力量的基本信息、部署情况进行查询,完成战时野营保障力量和工程保障力量的抽组方案,对地方可动员的保障力量资源进行查询.
2基本资料查询
基本资料查询主要完成对营房保障中的技术资料、各种标准如物资配发标准以及一些基本历史数据和战场情况的查询.技术资料主要是指工程保障中的施工工艺、建筑材料的性能等技术资料.
3结语
[关键词]:煤矿数字化;发展现状;关键技术
中图分类号:X752 文献标识码:A 文章编号:
引言
进入21世纪以来,信息技术的快速发展和浪潮般的推广应用,为矿山企业带来了机遇,也带来了压力。一方面,随着矿产资源消费的急剧增长和开采加工难度的日益增大,促使采矿逐渐走向数字化和智能化;另一方面,随着计算机技术、网络技术、数据库技术、自动化技术、传感器技术、数字视频技术和现代管理技术的发展,煤矿信息化正向信息扩展、高度集成、综合应用、自动控制、预测预报、智能决策的方向发展。煤矿企业对信息化建设越来越重视,且大部分建设了以光缆为基础的高速企业网,开发了管理信息系统、采矿生产运输自动化系统、生产调度监控系统 与internet网对接并建立了网站系统。特别对于井工矿企业,如何去创新出自己的数字化管理之路,已经越来越成为一个重要和迫切的研究课题。
煤矿数字化简介及意义
煤矿数字化,又称数字矿山,是由数字地球的定义延伸而来,即在矿山范围内以三维坐标信息及其相互关系为基础而组成的信息框架,并在该框架内嵌入所获得的信息的总和。煤矿所能获取的信息可划分为固有信息和动态信息2个层面,固有信息包括矿井原始数据(地质、测量、钻孔)和煤层、围岩、井巷等地质体空间信息;动态信息包括采掘、通风、运输、供电、给排水等生产系统网络及其装备信息,生产过程中产生的信息(设备状态、环境、人员),专业分析辅助决策信息,生产经营管理信息。这些信息在煤矿地质勘探、规划设计、建井施工、生产经营管理各环节中产生,具有持续产生、共享利用、多源异构的特征,所以分析矿山信息的构成、产生过程、获取手段、表现方式,建立矿井基础信息数据仓库,开发数字矿山基础信息平台,实现矿井固有信息和内嵌动态信息的认知、获取、表达、处理、共享、可视化、传输和使用等过程的数字化是建设煤矿数字矿山的主要内容,最终发展目标是实现矿山资源与开采环境数字化、技术设备智能化、生产过程控制可视化、信息传输网络化、生产管理与决策科学化。
数字化矿山建设过程是提高生产经营管理水平、转换经营机制、促进管理现代化、建立现代企业制度、 提高经济效益、 促进安全生产的完善过程;也是煤炭行业实现跨地区、跨行业和实施大集团战略、走可持续化发展道路的技术保障。煤炭工业数字化建设, 可提高煤矿企业安全管理的预测预判和预防预控能力, 推动安全从静态管理向动态管理、从被动管理向主动管理、从程序管理向工序管理的转变, 是保障煤矿安全生产的必然选择和重要途径。
煤矿数字化发展现状
我国的煤炭工业是国民经济重要的基础产业,但与国际上发达国家相比,我国煤炭企业普遍存在两个方面的不足:一是煤矿总体装备技术水平,尤其是系统的整体有效性、信息化水平不高;二是煤矿生产事故较多,造成国家财产和人民生命的严重损失。我国煤炭工业数字化进程起步较早,但 90 年代煤炭行业整体经济效益下滑, 数字化进程极大受挫。随着煤炭行业的复苏,煤炭企业数字化意识有了很大的提高,数字化管理体系、信息安全体系逐渐形成,数字化技术创新进展较快,数字化基础设施建设步伐加快。
从煤矿数字化的内涵和发展目标来看,实际上目前我国煤矿完全意义上的数字化还没有建成,究其原因主要有以下几个方面:(1)煤矿数字化是一个复杂的巨系统,涉及煤矿地质勘探、规划设计、建井施工、安全生产、经营管理的全过程,许多信息需要持续利用共享,然而各环节信息化方式和水平不同,数据格式兼容性差,信息不能重复利用,信息孤岛现象严重;(2)我国煤矿数字矿山仍处于初级发展阶段,成熟的能够统一管理和集成空间信息、实时动态信息和管理信息的基础平台还未见报道,分析原因主要与开发商所涉及专业有关。目前,直接推动煤矿数字矿山发展的相关专业开发商有3类:一类为煤矿地质测量系统开发商,他们从早期的矢量化成图系统,逐步发展完善成具有煤矿专有功能的地质测量系统,有的还集成了一定的管理功能,这类开发商自称是数字矿山的领跑者;其次是煤矿自动化系统集成商,他们从早期的煤矿安全监测系统,发展到今天集成的全矿井综合自动化系统,将矿井各生产环节的实时信息掌握在手,这类开发商自称是数字矿山的实践者;第三类是煤矿信息管理的开发商,他们从煤矿办公自动化、运销、设备及劳资等管理模块入手,将煤矿各业务科室的管理流程信息化。由于这3类开发商涉及煤矿不同的业务部门,各自所采取的技术路线、应用平台千差万别,造成目前各类系统难以整合、信息资源无法共享,很难形成统一的空间信息、实时信息和管理信息平台;(3)在技术层面能承载数字矿山海量信息平台的技术首选3DGIS,而3DGIS理论与煤矿对数字矿山适用性的客观需求差距较大。数字矿山需要3DGIS作为框架支撑技术,而3DGIS技术只在三维可视化渲染引擎方面比较成熟,在通用的三维建模算法、三维空间分析、三维空间信息存储引擎等关键技术方面仍在探究阶段,通用的商用3DGIS平台还没有出现。但煤矿建设数字矿山不仅要求可视化地进行三维模拟和虚拟再现矿井生产环境及相关现象,更主要是能够仿真化地模拟分析矿井采煤、掘进、供电、运输、通风、给排水等生产系统运行过程和灾变过程,实时采集相关环境与工况参数,按照各业务系统的运行原理进行空间分析,最后实现自动化地预警矿井灾害和启动安全预案,为安全生产起到真正的辅助决策作用,由此可见,3DGIS支持与实际需求有一定差距;(4)煤矿所处的环境复杂、不确定因素多、相关专业多、生产系统工艺复杂、技术设备智能化水平低、采掘现场的许多工况参数尚无法获取,这些都制约数字矿山的发展。
从以上分析可见,我国煤矿数字矿山的发展并不是一朝一夕的事情,需要各专业协同发展,需要解决技术设备智能化、3DGIS支撑技术、不同来源信息的自动采集技术、多源异构信息的集成融合技术、三维建模及可视化技术、空间和属性数据的集中或分布组织管理及共享技术、基础信息的分析处理、基础信息的工程应用等关键技术。这些技术发展并不平衡,有一个逐步发展的过程,所以数字矿山的建设也需要循序渐进地推进。根据煤矿客观需求和当前技术水平,笔者认为构建以矿山空间信息描述为主框架,整合煤矿安全生产实时信息和管理信息的煤矿数字矿山基础信息平台是数字矿山发展之路的一个里程碑。制定数字矿山信息描述标准和面向第三方的标准接口已成为各类开发商的共识。
4技术路线
4.1信息规范和接口标准
数字矿山包含矿井范围内所有信息的集合。其必是一个多源异构的集成平台,研究平台内信息的定义、描述标准和规范,以及各系统间的接口技术规范是数字矿山优先要研究的内容。因此,制定我国数字矿山的信息规范和接口标准是数字矿山健康发展的关键。
设备智能化
终端设备的智能化是指该设备具有完备的检测( 设备的运行参数和空间位置) 和控制执行功能,并能通过接口与第三方进行信息交互,随着技术的发展,矿井装备智能化有了一定的改善,但总体水平比较低,矿井生产的主要设备如综采和综掘成套装备的电控智能化只在电液控制方面有所突破,综采工作面的采煤机、刮板输送机、转载机等主要设备智能化程度较低,相关工况参数难以获取。主要设备的智能化是数字化矿山基础。
高速传输网络
由于煤矿生产包含采掘、运输、提升、供电、通风和排水等多个环节,就决定了矿井监测、控制子系统异构的特征,集成和整合子系统需要统一的传输平台,而可靠稳定的矿井高速网络是传输平台的首选。随着信息技术发展,工业以太环网、无源光网络 ( GEPON) 、SDH 等技术广泛应用于煤矿,承担矿井数据、图像和语音的实时传输任务,但工作面、掘进巷道等地方是网络覆盖和高速接入的难点,这些地方恰恰是数字矿山信息的重要节点,高速接入、传输这些节点的信息目前是矿井高速网络的短板。因此,矿井末端节点的高速接入和传输技术是数字矿山研究的重点,各种无线传输技术 ( WIFI、ZigBee) 、光纤传感器网络技术、专业现场总线技术的研究已成为研究的热点。
多源异构数据的集成和共享
把不同来源的基础数据通过XML、Web Services 等技术集成融合在煤矿数字矿山基础信息平台,通过建立基础信息平台数据中心的矿用对象管理中心,以矿用对象库的形式共享空间数据和实时数据,供矿井可视化、各业务应用系统使
用。重点要解决数据的存储引擎、数据的访问机制问题。
4.5 基于3DGIS的矿井综合信息管理平台
数字矿山必须建立具有矿山特征的专业 3DGIS平台,重点解决三维空间模型描述方法、三维模型数据存储管理引擎、可视化渲染引擎、三维空间场景要素组织管理、模型交互编辑操作、通用基本要素建模算法、空间基本分析等技术问题。
首先应用三维地理信息技术建立的复合地质数据库和矿井真三维空间地质模型建立生产管理信息系统、地质测量子系统、矿井三维空间地质建模、信息查询及输出模块、采掘信息管理子系统、生产与矿井储量分类统计数据输出模块、运输及生产保障信息子系统。拟采取的技术路线为:①从矿区层面的地测空间数据入手,按空间数据的几何特征和业务门类进行分类组合,并按国标和行业标准,建立统一的编码系统。②根据业务门类或指定主题,按照“不重不漏、留有余地”的原则,规划、构建矿区层面的数据仓库。每一个主题可对应一个子仓库,如地质、采矿、运输及保障等,每一个子仓库可与一个或几个分布在各矿的操作型数据库相连。③不论某空间要素分布在何处,也不论其原始记录数字化与否,皆应通过信息平台的构建,使每一个地测空间要素都对应一个体现上述综合特征的标识码。该标识码及其对应的空间要素的所有信息可以分布式地存放在己有的操作型数据库中,也可以存放在新建的数据子仓库或矿区层面的数据仓库中。④凭借数据仓库特有的“向下探察技术”,首先要能够根据标识码从散布在数据仓库里的海量数据中“找到”所需数据,然后通过适当的数据转换机制“打开”该数据,使之能为特定的研究目标所用。⑤根据三维GIS理论和方法,运用空间分析、虚拟现实、WebGIS等技术,构建真三维空间实体模型,动态模拟地质体变化、采掘过程、运输过程。⑥建立多维地测绘图系统。⑦建立数据仓库及处理结果的网上数据接口、界面,使用户不仅能通过网络实现二维或三维的显示和输出,而且可以借助多维地测绘图系统实现快速成图。
基础数据专业分析处理
数据必须经过处理才能增值利用,所以数字矿山必须支持丰富的数据处理方法库,一般处理方式有数据本身的统计分析、数据挖掘和专业处理分析。专业分析处理需要研究采掘、供电、运输、通风、给排水等各生产子系统的工作运行原理,然后研究建立相关数学模型 ( 比如通风网络解算) ,制订良好的访问接口,为其他应用系统服务。
业务应用系统开发
数字矿山通过开发丰富的业务应用系统体现其实用价值,业务应用系统开发需要研究具体业务的数据使用流程,对数据专业分析处理的时机、数据可视化的方式等,另外更重要的是要考虑用户操作界面的友好性和功能的适用性,真正为辅助矿井的生产经营管理真正起到作用。
结语
综上所述,数字矿山需要在企业高速网络环境下建立一套集矿井基础数据 ( 空间、属性) 实时有效采集、准确传输、存储管理、科学分析、可视化表现、自动化控制、智能化预警和信息反馈的矿井综合自动化安全生产系统。需要建立以矿井监控数据、空间数据为基础,以矿用对象库为核心的统一的数字矿山基础信息平台,构建煤矿按生产系统划分主题的具有完整内涵的煤矿数据仓库;开发具有煤炭行业特征的专业化 3DGIS 支撑平台,为基础数据的组织管理和可视化提供机制和保证; 基于数字矿山基础信息平台开发以矿井安全生产、经营管理为核心业务的应用系统,但是,数字矿山建设是一个长期的实践过程,不能单纯完全依靠技术手段来解决一切问题,人与组织的参与同样至关重要。其次,数字矿山建设必备的条件是人才的供给,所以人才建设也是数字矿山得以成功应用和实施的关键,总之,数字矿山建设是一个长期的过程,必须有强大完善的先行规划,整体部署,分步实施,最终实现矿山资源与开采环境数字化、技术设备智能化、生产过程控制可视化、信息传输网络化、生产管理与决策科学化的发展目标。
参考文献:
[1] 《地理信息世界》吴立新,地理信息世界编辑部
关键词:信息可视化;知识可视化;可视化教育
Abstract: with the development of society and progress, we pay more and more attention to information visualization technology, information visualization for practical production and life has the vital significance. This paper, from the concept of visualization, model, the present situation are reviewed in this paper, and its application in the education teaching theory in the field of the study, further explore knowledge visualization theory and enhance cognition, improve the students' learning ability and effectiveness of the method.
Keywords: information visualization knowledge visualization, Visualization education
中图分类号:G4文献标识码: A 文章编号:
当今正处在信息化的时代,随着信息化技术的发展,每天要产生大量的信息与数据。对这些繁杂的抽象信息的复杂关系进行探索的努力,促使了信息可视化这一新科学领域的出现,它是一个边缘的学科,结合了科学可视化、数据挖掘、图像技术、人机交互、图形学、认知科学等多学科的理论和方法。
1 信息可视化的基本概念
可视化是这样一个过程,它将数据信息和知识转化为一种视觉形式,充分利用人们对可视模式快速识别的自然能力。目前对可视化技术可以描述为是指利用计算机图形学和图像处理技术,将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来,并进行交互处理的理论、方法和技术。
可视化最早应用在科学中,形成了科学计算可视化。主要应用在各工程和计算领域得到了广泛的应用和发展。近年来,伴随数据仓库技术、网络技术、电子商务技术等的发展,提出了信息可视化概念,使可视化技术不仅用在科学数据中,而在数据仓库中大量使用,作为一个基本工具,应用于抽象信息,揭示信息之间的关系和信息中隐藏的特征。它的研究范畴为“除了如何绘制关心的对象的可视化属性的问题以外,更重要的问题是如何把非空间抽象信息映射为有效的可视化形式。”
可视化将人脑和现代计算机这两个强大的信息处理系统联系在一起。信息可视化是研究人、计算机表示的信息以及它们相互影响的技术。
2信息可视化参考模型
图2-1 信息可视化参考模型
我们可以把可视化认为是从数据到可视化形式再到人的感知系统的映射。如图2-1所示是这些映射的一个图示,它是信息可视化的一个简单参考模型。在该模型中,从原始数据到人,中间过程要经历一系列数据变换。图中从左到右的每个步骤表示的都可能是一连串的变换。从人到每个变换(从右到左)的箭头,表明用户操作的控制对这些变换的调整。数据变换把原始数据映射为数据表(数据的相关性描述);可视化映射把数据表转换为可视化结构(结合了空间基、标记和图形属性的结构);视图变换通过定义位置、缩放比例、裁减等图形参数创建可视化结构的视图;用户的交互动作则用来控制这些变换的参数,可视化和它们的控制最终服务于任务。
通过可视化的参考模型,我们可以感受到信息可视化从更新的视角发现统计数据所呈现的更多含义和更丰富的趣味。感受信息变化和发现规律。
3信息可视化发展现状
3.1可视化技术应用的标准
随着可视化新技术与工具的出现,使可视化技术可以实现用户与可视化信息之间的交互。新的可视化技术应用的标准包括如下要求:直观化:直观、形象地呈现数据;关联化:挖掘、突出呈现数据之间的关联;艺术化:增强数据呈现的艺术效果,符介审美规则;交互性:实现用户与数据的交互,增强用户对数据的控制。
3.2可视化技术的应用趋势
在人们的信息可视化中,想要允分利用数据的复杂性来提供有意义的呈现数据的方案,须对统计学、数据挖掘、图形化设计以及信息可视化多个学科领域有足够的了解。
本弗雷将可视化数据的流程归纳为以下7步骤:获取、分析、过滤、挖掘、表述、修饰和交互。因此,鉴于信息可视化如此高端的技术要求,其用户群仅局限于数据可视化领域的专家和技术人员。然而,在这个信息时代,需要进行可视化数据应用的普通人群迅速扩大,促进了新的、更加智能的数据可视化工具的出现,为更大范围的人们提供了接触可视化思想的机会。
不同的用户需求必然导致可视化工具的发展,从发展技术专业的、过程分散复杂的可视化工具逐步开始派生发展到跨专业的、功能集成的“傻瓜式” 可视化工具。新的数据可视化工具提供了快捷方式,从编制数据到阐明数据一条龙实现。最简单的可视化工具仿佛一个黑箱。较新的技术工具允许非技术用户在不必学习就可以使用复杂的模型和多媒体软件,能够对任一学科或多个学科进行数据的可视化呈现。
3.3信息可视化领域当前研究的问题
(1)层次信息的可视化
抽象信息之间的关系最普遍的一种就是层次关系,如磁盘目录结构,图书分类,文档管理等。层次关系到处可见,在某种条件下任意的图都可以转化为层次关系。
(2)多维信息可视化
我们生活在一个三维物理空间世界中。我们的视觉感知在前后、左右、上下的三维空间定势。四维信息都很难直观地理解,更何况是更多维的信息。而绝大多数抽象信息又是三维以上的多维信息,如金融信息、股票信息、数据仓库等。因此多维信息的可视化是信息可视化的一个重要目标。
(3)文档(文本)信息可视化
大量信息中,绝大多数是文本信息,如电子邮件、因特网文档、科学论文、报纸文章等等。文档信息是我们记忆的延伸,我们需要经常和文档信息进行交流。各种文档信息堆积如山,可视化可以帮助我们快捷地从文档信息中获取我们需要的内容和知识。文档信息可视化可以分为两类:一类是对单个文档本身的可视化,另一类是对大型文档集合的可视化。
[关键词]油气资源;数据管理中心;系统
引言
目前油气资源数据生产分散、来源多样、类型复杂,数据标准、模型、格式、精度等差异甚大。从空间特性看,包含空间数据和非空间数据,而空间数据又包含ArcInfo、MapGIS、MapEngine等;从存储方式看,包含数据库数据和文件数据;从数据关系看,包括结构化数据和非结构化数据[1];从数据管理平台看,包含SQLServer、数据库管理系统、Access等。随着用户需求的不断提升,实现用户对海量油气信息产品资料的筛选以及共享服务的数字化、网络化、可视化、智能化将成为油气信息产品共享服务的一个全新挑战。油气资源大数据支撑及应用平台系统开发是通过对数据清理、校验以及转换,建立规范的油气资源大数据支撑环境,从而实现对结构化与非结构化数据的一体化处理和统一管理。通过开发数据的获取、数据清洗抽取、数据整合聚类、数据分析建模等模块,可以初步搭建油气资源大数据综合应用分析原型系统。用现代化的计算机技术和分析方法来改进人工判别和分析的手段,高效快速地获取各种直观可用的分析结果和数据。
1油气资源大数据支撑及应用平台建设研究
大数据支撑及应用平台建设研究包括了对油气资源战略研究中心的业务需求研究、油气资源的价值研究和面向不同专业领域的业务内容研究。通过分析油气中心的工作方法、工作过程和工作需求,来确定油气资源大数据支撑及应用平台建设的内容。1.1平台建设的服务内容根据前期的调研和交流,本平台的建设主要服务于三个层面:数据统计处理层面、数据分析加工层面、推理决策层面。1.1.1数据统计处理国内外石油领域的大数据系统应用大致可分为两种服务,即对石油公司的石油勘探和生产过程进行监督和指导[2]。但是都是实时的业务数据处理,还需要采用流式方法对实际的生产数据快速加工分析,并将非结构化的数据转换成为可分析的数据,结合地质数据、历史数据和地理数据,得出有价值的结论和结果。1.1.2数据分析加工本系统的建设中,数据分析加工的实现是建立在业务需求的基础上的,在业务分析的基础上,将不同的数据通过业务模型进行不同的抽取、加工、归类并集成,并分批次进行算法迭代,来支撑业务模型的推演和分析需要,其数据本身是源于数据仓库,但扩展和处理后,数据的类型和精细程度都进行了不同层级的划分,拓展了数据的应用,这个层面的分析加工不仅加速了数据的处理,更有针对性地进行了业务模型的分析需要。1.1.3推理决策支撑推理分析是大数据平台的一个重要应用,也是最初数据挖掘、机器学习和深度学习的重要应用领域,在油气中心的业务内容中,有很多不同程度推理决策的需求存在,如根据实际油气田勘探情况来判断开发区块的选择、油气田钻井位置的预测、油气储备量计算与预测等等[3]。1.2平台建设的标准化整个平台建设的标准化工作非常重要,由于数据的存储、格式、计算方法等内容都是以分布式方式实现,因此标准化的接口和服务方法更加关键。1.2.1数据服务的标准化标准化的REST服务接口作为本系统建设的重要标准,所有的数据提供最终都以REST服务的方式来提供,并明确给出其返回的数据的参考实例,所有异常数据的处理和判别都是在数据获取的过程内部完成,并将异常情况以编码方式返回[4]。1.2.2业务分析过程的标准化数据的分析过程和上述数据服务一样,也是REST服务方式来提供,并提供对应的参数输入,用户只需调用相对应的接口,指定对应的数据输入,定义好返回的数据类型等内容,就可以得到规范的业务分析结果,对于有异常和错误的业务,错误码也会返回。1.2.3成果展示的标准化系统将提供标准的可视化展示样式,包括颜色,图例等内容,用户在调用接口时,可以制定以哪种样式进行输出,可以使文本统计,也可以是图表内容,这些标准化的结果对于分析和操作过程提供极大便利。
2油气资源大数据综合应用分析原型系统开发
2.1原型架构设计如图1所示,本原型系统的建设将基于目前数据仓库的建设成果,将业务专题模型所需的结构化和非结构化数据从数据仓库中进行抽取、转换和加工,在数据的处理过程中,通过中间的存储层来实现对业务模型内数据进行存储和处理,并建立不同的数据索引和对应关系[5]。在计算时也需要用到内存数据库的支撑,来减少数据的吞吐,加速数据的分析和处理过程。在业务分析和模型推演时,本平台将采用Spark来作为本原型系统的计算框架,通过快速计算能力、内存存储能力和流式计算能力等优势实现大数据管理和应用原型系统的建设。2.2功能设计油气资源大数据综合应用分析原型系统所设计的功能包括数据的ETL功能、专题业务分析功能和数据的可视化交互功能。2.2.1数据的ETL处理完成对已有数据的ETL处理,对价格趋势分析的处理,从核心媒体中获得与油气生产相关的数据内容及严重程度[6],对实际媒体数据的数据获取和信息提取需要设计的工具有重要媒体数据源管理工具、重要词设计与录入工具和数据获取及质量评估工具。2.2.2专题业务分析功能专题业务分析功能即实现实际的专题分析功能,对于价格趋势分析和油气田生命周期分析,都是一个交互完成的功能,用户通过操作数据模型的各个数据重要程度和阈值,以图和可视化的交互式操作为主的。2.2.3可视化交互功能本系统的可视化交互设计是在数据统计展示的基础上进行更进一步的操作,主要是为了用户能够根据自己的业务背景和分析侧重点,通过勾选不同的数据要素,设定不同的数据阈值,得出不同维度的分析结论。通过对复杂逻辑的处理进行了快速的分析,因此这个设计要以人性和便捷使用为主要目标。
3结论
整个平台建立在数据仓库建设的基础之上,通过本平台的建设研究,也为数据仓库的建设,尤其是对油气资源数据的种类、来源、频度、使用情况等进行更加准确有效的应用参考。本平台的建设也是油气资源数据仓库数据类型扩展和信息丰富的前提。因此无论是现阶段的大数据平台建设还是未来的大数据平台建设,数据仓库的完善和补充都是持续的过程。
主要参考文献
[1]国家质量监督检验检疫总局,国家标准化管理委员会.GB21139-2007基础地理信息标准数据基本规定[S].2007.
[2]中国地质调查局.DD2006-06数字地质图空间数据库标准[S].2006.
[3]王永志,谭永杰.基于GIS和SOA的我国、煤炭、铁矿和钾盐资源潜力数据库建设[J].国土资源信息化,2010(6):23-28.
[4]盛秀杰,梅廉夫.油气勘探和开发领域中间件的设计及实现[J].石油地球物理勘探,2010,45(4):602-605.
[5]王永志,何文娜.基于ArcGIS和SOA的国家级油气资源数据库管理系统设计与实现[J].吉林大学学报:地球科学版,2009,39(5):953-958.
一、完成库位调整工作
为了更好地适应公司的生产、销售需要,上半年。不时改进工作方法,其中重点是对货物库位进行了调整。根据平时工作中的实践经验,以科学、严谨的工作态度,结合公司实际情况,依照货物类别、型号、库存量以及周转率的不同,对仓库存货进行了合理有序的库位调整,力求做到易拿、易放、易看、易点的堆积方式,坚持货物先进先出原则,加强了仓库货物的科学化管理。
二、科学控制库存物资
仓库来货数量也进一步增多,随着公司的不时发展。工作量也随之增大。此基础上,积极采取有效措施和科学的方法,努力探讨,让进入仓库的货物有序存放,力求做到使库存物资合理布置,货物不多占用库位,并尽可能满足各项目公司的生产需要。
三、坚持学习。
做好本职工作的同时,学习是进步的推动力。上半年里。利用工余时间坚持学习,努力提高自身的综合能力和理论水平。并且,积极钻研业务技术,经常与有经验的同事交流经验,互相学习、互相进步,共同探讨把仓库管理工作搞好的新方法、新技术。
四、坚持整洁的库容库貌
如果坚持不好,库容库貌是仓库管理质量如何的最直观体现。也会对存储物资造成有利影响。公司的仓库面积较大,周边环境较差,容易积累灰尘。因此,上半年我加强了仓库卫生的清理工作,坚持每天一次小检查,每周一次大检查,一经发现有积灰或凌乱现象,就及时整改。通过这样的方式,基本上坚持了公司仓库整洁有序的库容库貌,也为自己创造了良好的工作环境,使仓库达到可视化管理的要求。
五、下半年工作计划
1.做好货物接收和发送的数据登记,主要是货物接收与发送。进一步完善货物接收及发送程序。力求做到及时接收,准时发送,确保货物准确无误发送。
关键词:RFID;乳制品;流通
一、概述
(一)RFID技术简介。RFID(Radio Frequency Identification)技术,即无线射频识别技术,它通过读写器发射的无线电波,可读取电子标签内储存的信息,识别标签内代表的物品。它的优点显著:不需人工干预、可非接触远距离识别物体、可识别高速运动物体、可工作于恶劣环境等。近年来该技术被应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪等领域。
(二)乳制品流通现状。近年来食品行业竞争加剧,乳制品的营养、价格、新鲜度等成为商家和百姓共同关注的焦点。“大头娃娃”、三聚氰胺”等暴露出我国的乳制品安全体系的缺陷和流通中的问题。因此本文提出利用RFID技术来提高乳制品产品的可追溯性,改善流通质量,确保用户食用安全。
二、乳制品流通存在的问题
(一)奶源复杂,质量参差不齐。乳制品富含营养物质,但也是微生物的有利繁殖环境,这些微生物主要来源于动物体、及外表面、挤奶设备等。另外,不法商贩为追求利益,向奶制品中肆意添加一些违禁物质。由于乳制品企业与奶牛饲养方信息的不对称,奶站或企业很难及时发现奶牛或牛奶的问题。
(二)仓储作业流程不规范。乳制品仓储存在仓库面积小、装卸操作人工化、库存管理手工化等问题。仓库面积小不利于企业扩大生产与开拓市场,这是由于生产出的乳制品不能及时入库,且外销周转期有一定时间加之管理的手工化,容易导致货物无法得到储存。采用人工装卸方式效率低,不利于仓库的及时收、发货。
(三)冷链运输难以实现。无论自营配送还是第三方配送,即使所用的配送车辆都是冷藏车,也无法保证乳制品始终处于冷链环境下,因为企业缺少对配送车辆的监控,导致司机为了省油,通常会在半途关闭制冷设备。
(四)乳制品信息透明度低。前些年的“三聚氰胺”事件,导致了中国消费者对乳制品的失望和恐慌。而造成这一结果的原因就是对于乳制品信息不透明,因此,需要把乳制品流通的每一个环节让消费者知晓,提高产品的可追溯性。
(五)数据融合与数据挖掘较困难。乳制品的制造工艺、流程各不相同,多种原辅料也错综交叉,我国食品安全由多个监管部门分段监管,这些都造成了食品安全数据的多源、异构特性。而不同企业各自信息化水平的差异,对数据安全和隐私的考虑,以及政府部门分段监管对数据的需求等因素,使食品链追溯网络的构建面临很大的挑战。
三、RFID技术在乳制品流通中可应用的环节
(一)乳制品生产加工环节。奶牛饲养过程中,饲料上的有毒物残留,还有奶牛自身健康程度,这些都会影响奶水的质量。为了便于对奶源质量的监控,在奶牛的身上安装电子身份证,即为每头牛建立一个永久性的数码档案,标识每头牛的属性,利用RFID的标签原理,在奶牛的颈部或耳部安装电子标签,然后将奶牛的信息写入芯片中,比如奶牛主人、喂养情况、是否接种疫苗等。
(二)乳制品仓储环节。影响乳制品质量的因素有很多,如储存环境的温度、湿度、光线、管理方式等,因此我们对这些信息进行记录与分析是非常重要的。对乳制品的仓储,可借鉴RFID技术在其他类物品仓储管理中的应用,如在出入库过程中的管理、在日常的盘点和保管中的管理等。
(三)乳制品运输环节。乳制品运输中可结合GPS与RFID两技术对在途货物监控、跟踪。对货主,也可通过远程计算机网络准确的知道货物的状态,途中位置等,在通过港口接受查验的时候,查验人员不用拆开食物,需要用手持式阅读器扫描便可知道包装产品的明细,提高了港口检查速度而且缓解港口拥堵压力。
(四)乳制品销售环节。乳制品作为大众消费品,首先要保证安全性;其次,要保证其食用的便利性;第三,还要保证物美价廉。乳制品的消费特性决定了必须保证它在销售渠道上的质量,注意卫生和安全及冷链管理。使用RFID技术可以让乳制品的销售渠道畅通且时效性好,缩小乳制品出现问题的范围。
(五)乳制品的可追溯。基于RFID技术,乳制品的安全追溯从生产环节和质量安全等方面入手,不仅要分析原辅料、包装材料、温湿度等外界环境的影响,还要重视操作条件以及人员等人为影响。我们应探索一套乳制品质量安全管控和溯源的RFID解决方案,实现乳制品从原料乳收购到乳品生产、销售的全过程追溯管理。
四、RFID技术在乳制品流通中应用的建议
(一)监控奶源采集与加工过程。一方面,通过使用RFID对牛棚微生物信息进行记录和监控,保证奶牛健康。另一方面,要确保牛棚的卫生水平和温湿度在适当范围内,还要定时检查奶牛身体各项指标并进行记录。最后,通过RFID电子标签,可以掌握乳制品的采集和加工信息,包括商品名称、出厂日期等。
(二)形成基于RFID的仓储管理系统与仓储作业流程。第一,出入库。乳制品装箱处贴上标签,然后装入同样贴RFID标签的托盘上,标签里面包含商品信息和入库位置。在入库验收和出库审核时该技术可提高效率。第二,库存。乳制品库存时,可以建立基于RFID技术的温湿度报警和防盗报警系统。
(三)增加物流作业的可视化管理,保证乳制品的冷链运输。运用GPS卫星导航定位、RFID技术、传感技术等多种技术,在物流活动过程中实时实现对车辆定位、运输物品监控、在线调度与配送的可视化与管理系统。给物流公司或乳制品企业建立GPS智能物流管理网络系统,以实现对食品冷链的车辆定位与食品温度实时监控,进行物流作业的透明化、可视化管理。
(四)提高供应链反应速度和物流速度。当配送中心将乳制品运送至零售商时,验货处阅读器会把RFID上的信息录入计算机,再核对后,工作人员将货物运往超市上架销售。零售商可以在乳制品的冷柜上安装阅读器,如果顾客购买了乳制品,那么阅读器就会将顾客的购买信息传到MIS系统,然后向零售商供货系统提交补货请求。
(五)全程跟踪追溯并共享乳制品信息。利用RFID设备采集数据,在消费者购买乳制品后,用户仅需输入其购买乳制品包装上的条码。通过追溯终端的个人电脑点击产品追溯,即可获得乳制品从原料奶、生产企业到零售商所经历的产品流通路径以及产品相关信息。
(作者单位:西安外事学院商学院)
课题项目:2016西安市社科项目,课题名称:“一体两翼”下西安物流业现代化发展的调查与思路研究,课题编号:16J164,课题负责人:雷宁,课题单位:西安外事学院
参考文献:
[1] Supply Chopra,Peter Meindl.Supply Chain Management Strategy,Planning,and Operation.2011
[2] 颜波,石平,黄广文.基于RFID和EPC物联网的水产品供应链可追溯平台开发[J].农业工程学报,2013
[3] 杜峻.基于RFID技术的乳制品安全追溯应用研究[J].2013
关键词:GIS;MIS;价值链;物流管理信息系统;综合物流管理信息系统平台
中图分类号:TP315文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)21-5977-02
Logistics Management Information System Research Based on GIS
LI Lan-xiu1, WANG Ji-hong2
(Hengshui Vocational and Technical College, Hengshui 053000, China)
Abstract: GIS is a computer technology system based on geospatial data, which can provide real-time, multi-spatial and dynamic geographic information and decision-making service. Based on geographic information, logistics management information system can realize real-time, dynamic and visualized management with visualized environment of geographic information system.
Key words: GIS; MIS; value chain; logistics management information system; integrated logistics management information system platform
随着计算机信息技术的迅速发展和物流行业的兴起,物流信息管理以其先进的理念和科学的形式在物流领域中蓬勃发展。而地理信息系统(GIS)等可视化技术的发展,为物流管理和地理信息的紧密结合创造了有利的条件。GIS应用于物流管理中具有广阔的前景,它将从根本上改变传统的系统分析模型和物流管理方式。
1 物流信息的空间特征
物流本质上是物品或货物在空间和时间上的活动。从物流系统的组成要素、物流系统的功能来看,物流网络、物流节点、物流设施、物流设备和物流作业等大多具有明确的空间位置或范围,是现实世界中的空间对象或空间实体。这些物流对象的地理位置或范围可以用二维或三维地理空间坐标来表示。因此,反映物流系统性质、特征和状态并能对物流过程进行有效控制的物流信息也必然属于空间信息的范畴。物流系统中大约80%的信息与空间位置有关,而运输、仓储、配送等涉及的信息几乎全部与静态或动态的空间位置有直接关系。显然对于这些具有空间尺度、空间特征的物流信息进行处理,基于MIS的物流信息系统则难以胜任,必须使用能同时管理空间信息或非空间信息的空间信息系统才能实现物流管理领域必需的空间分析和空间模拟功能。
2 GIS与物流管理
GIS(geographic information system)是于20世纪60年代逐步发展起来的空间信息处理技术。GIS是用于采集、存储、处理、检索、分析和表达与地理空间位置有关数据的计算机信息系统。GIS以地理空间数据为基础,按照地理特征的关联,将地理实体的空间数据和非空间属性数据以不同层次联系起来,构成现实世界模型,在此基础上利用地理空间分析模型,提供多种空间和动态的分析结果,为空间辅助决策服务。GIS最大的特点就是具备对空间数据和非空间属性数据的共同管理以及强大的空间分析能力。因此GIS在物流管理和决策中能发挥重要的作用。例如,通过对空间数据的查询和地图的展现,可以实现对物流运输、配送路线的合理调度和安排客户投递顺序;可以用地图符号在地图上表示客户的地理位置,不同类型客户采用不同的标志;利用GIS在地图上的客户符号,显示客户的相关属性数据;通过业务系统调用GIS并以图形的方式显示业务系统的各种相关操作结果的数值信息等。
除完成一般基于MIS的物流信息系统的所有功能外,基于GIS的物流管理信息系统需要完成与地理空间密切相关的物流空间分析。这些分析是在构建相应的物流分析模型的基础上进行的,这些模型包括车辆路线模型、最优路径模型、网络物流模型、分配集合模型和设施定位模型等。
车辆路线模型:用于解决一个起始点、多个终点的物品运输中如何降低物流作业费用,并保证服务质量的问题。
最优路径模型:用于解决在物流运输或配送网络的路径选择时,同时考虑多个目标的约束,如路程、成本、时间等因素,通过对多个目标函数进行优化,寻求可能的最优路径。
网络物流模型:用于解决需求产品最有效的路径分配问题,也就是物流网点布局问题。如将物品从N个仓库运往M个节点,每个节点都有固定的需求量,因此需要确定由哪个仓库提货送给那几个节点,所耗费的运输代价最小。
分配集合模型:用以确定物流系统中节点的服务范围和销售市场范围等问题,可以根据各个要素的相似性把同一层上的所有或部分要素分为几个组。如某一公司要设立X个分销点,要求这些分销点要覆盖某一地区,而且要使每个分销点的顾客数目大致相等。
设施定位模型:用于确定一个或多个设施的位置。在物流系统中,仓库和运输线共同组成了物流网络,仓库处于网络的节点上,节点决定线路,如何根据供求的实际需要并结合经济效益等原则,在既定区域内设立多少仓库,每个仓库的位置,每个仓库的规模,以及仓库之间的物流关系等问题,运用此模型均能很容易地得到解决。
3 空间定位技术与物流管理
物流运输和配送是实物在空间位置转移的过程,需要对运输工具或者货物本身的空间位置变化进行实施监控,以便于物流管理者、工作人员和客户随时掌握货物的运输状态。这就需要采用移动定位技术。目前能够提供空间定位的技术主要有全球定位系统(global positioning system,GPS),基于全球移动通信系统(global system for mobile communications,GSM)、通用分组无线业务(general packet radio service,GPRS)、码分多址(code division multiple access,CDMA)的手持移动电话机定位等。
GPS卫星定位是由空间卫星系统、地面监控系统和用户接受系统3个部分组成。用户在进行空间定位时,只需要使用GPS接收机。在物流监控中,一般采用单点定位。GPS单点定位的精度根据卫星坐标的广播星历和接收到的编码的不同,精度为1~30m不等。而手持移动定位主要采用GSM、GPRS、CDMA等技术来实现,由于手持移动定位中的这几种技术采用的是基站定位方式,所以手持移动定位的精度比较差,一般在50m左右。在物流过程尤其是货物的运输过程中,空间定位技术能发挥重要的作用。应用该技术,可实现运输导航、货位定位、车辆通信、增值信息服务,为物流过程提供运输工具的实时监控和调度服务、跟踪货物运输状态等。
4 综合物流管理信息系统平台
现代物流的综合性、区域分散性和及时性特点,需要将GIS、MIS、空间定位技术、无线通信技术、物流信息技术、工作流技术、Internet等技术集成,构建功能强大的分布式综合物流管理信息系统平台,见图1。
在综合物流管理信息系统平台中,存储、组织物流系统要素和作业过程各种数据的空间数据库和业务数据库是其核心。空间数据库管理基础地理空间数据和空间定位数据,业务数据库管理物流业务数据库,两者之间通过共有的属性连接。在此基础上,在Web技术支持下,构建分布式的综合物流管理应用系统,实现物流企业资源、物流作业管理和辅助决策功能。
基于空间信息技术的综合物流管理信息系统为物流过程的管理提供了有效地可视化环境,强大的地理分析和空间分析为物流方案的制定提供了科学的方法,基于GIS的仿真模拟对物流方案设计提供了准确的判断依据。以GPS为代表的定位技术与通信技术的有效集成,不仅可以实现远程的信息交换,而且还可以实现移动目标的实时监控,掌握物流作业的状态信息。因此,建立以GIS为基础的综合物流管理信息系统是促进物流管理和决策的科学化的必然途径,已经成为物流发展的必然趋势。
参考文献:
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