一种基于物联网的物流运输监测系统和方法

技术领域

本发明涉及物流运输领域，具体涉及一种基于物联网的物流运输监测系统和方法。

背景技术

随着物流行业的发展，物流运输过程中存在着很多问题，例如缺乏有效的监测手段，难以对运输过程进行实时监测，导致物流运输的效率低下、丢包爆仓问题、用户信息泄露问题，以及赔偿机制不健全问题。此外，传统的物流运输方式还存在着监测数据不准确、信息不对称、数据收集困难，没有有效的监管平台等问题。为了解决这些问题，一些基于物联网的监测系统和方法已经出现，但是这些系统还存在着一些缺陷，例如实时性不强、遇到问题难以溯源等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于物联网的物流运输监测系统和方法，以解决背景技术中不足。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的物流运输监测系统：包括数据采集模块、数据风险评估模块、数据存储模块和监测显示终端；

数据采集模块：采集物流运输过程中的视频监控信息、物流运输风险评估数据；

数据风险评估模块：用于对物流运输过程进行风险评估；

数据存储模块：用于存储整个物流环节(订单发布环节、生产加工环节、运输环节，以及确认收货环节)的交易数据、运输数据；

监测显示终端：用于显示监测信息，以及提供监测信息的查询、管理和溯源。

在一个优选的实施方式中，数据采集模块的采集数据为：

视频监控信息：装卸车监控数据、物品在途视频数据和站点入库监控数据；

风险评估数据：货物信息、车辆信息、行驶信息、驾驶信息、路况信息、车厢内物品状态信息。

数据采集模块提前还采集了物流参与主体(发送方、运输方和接收方)的信息，分别为运输方(配送企业)录入营业执照、营运资质信息；发送方(生产加工企业)录入企业的营业执照、资质证明文件信息；接收方(订单客户)录入身份证信息和收货信息；

在一个优选的实施方式中，将风险评估数据划分为4个因素层次，针对每个因素层次中的各个因素，根据其重要性和影响程度，构建对应的判断矩阵。

将风险评估数据划分为4个因素层次，分别为：物的因素、运输因素、路况因素和天气因素。

物的因素包含有货物信息即货物品种、货物形状、易碎性，和车厢内物品状态信息；

运输因素包含有运输方式、车辆信息、行驶信息、驾驶信息；

路况因素包含有路况信息、路段施工、道路封闭；

天气因素包含有大雾、风暴、洪水、暴雨和冰雪；

将以上4个层次结构中的所有因素，进行两两比较，以确定它们之间的重要性关系，根据两两比较的结果，构建一个比较判断矩阵。对于n个因素，则判断矩阵为n行n列的矩阵。

对于n个因素的判断矩阵A，计算其特征向量V和特征值β；

将特征向量V中的元素除以其元素之和，即得到归一化后的特征向量W；

根据归一化后的特征向量W中各个元素的大小，计算各因素在总体评估中的权重；若W中第i个元素的值为Wi，则第i个因素在总体评估中的权重为Wi/∑Wi(其中∑Wi是W中所有元素之和)；

为了保证结果的可靠性和准确性，需要对判断矩阵进行一致性检验。通过判断矩阵的最大特征值βmax和随机一致性指标RI来计算一致性比率CR，以检验判断矩阵的一致性。若CR小于0.1，则判断矩阵具有较好的一致性，否则，应对判断矩阵进行适当调整。

给出风险评语集：风险高，风险中等，风险低

给出评价等级：90-100分为风险高，60-80分为风险中等，0-59分为风险低。

由各因素的权重和评价等级可以得到一个模糊评判矩阵，由多因素评价法，最后计算得出物流运输的风险水平值，继而对应风险等级。根据风险等级，制定相应的风险管理策略和措施。

在一个优选的实施方式中，数据存储模块的存储过程为：将每个物流环节的交易数据以及监控信息与订单信息关联，存储到数据库中；

采用分布式数据库存储体系，将每个物流环节的交易数据以及监控信息分别存储到多个不同的数据存储服务器上。假如出现恶意方想要对数据进行篡改或者删除，就必须对整个数据存储服务器中与被修改区块相关联的所有区块进行信息的修改，这种复杂、耗费巨大的修改工作能有效避免虚假交易和对信息的篡改。

在一个优选的实施方式中，将所述物流运输监测系统，架构在区块链平台中，用于物流运输的监测，监测方法如下：

步骤S1：在区块链平台上记录整个物流交易过程，并将交易数据加密和签名后，以区块的形式存储在多个数据存储服务器中；

步骤S2：监测运输过程，并将监测数据上传到区块链平台；

步骤S3：在监测显示终端查看交易数据，根据需要对物品进行溯源。

在一个优选的实施方式中，物流的交易过程如下：

发送方(生产加工企业用户)在物流运输监测系统上进行产品目录的创建；订单客户根据产品目录下订单，形成订单ID；

发送方进行订单的确认，确认订单后，使用接收方(订单客户)公布的公钥进行信息加密，形成密文信息，使用私钥进行数字签名，在此过程中形成关联的交易信息区块，将信息存储进分布式数据库；

运输方(配送企业)收到货物后首先使用私钥进行密文解密，再使用发送方公布的公钥进行签名验证，然后开始物流运输，在此过程中形成关联的交易信息区块，将信息存储进分布式数据库；

用户接收到货物后，使用私钥进行密文解密，使用运输方公布的公钥进行签名验证，完成对货物的接收确认，在此过程中形成关联的交易信息区块，将信息存储进分布式数据库。

在一个优选的实施方式中，对运输过程的监测方法如下：

发送方为出货的每一件物品打上出货电子标签；

运输车辆安装有车载GPS和移动式电子标签读写器；

装货时，读取物品出货电子标签，并将读取信息与订单信息对照，对照无误，则形成装车记录，并将装车记录添加到电子标签中，形成装车电子标签；如对照有误，则将有误信息返回生产加工企业；直至货物正确；

车辆运输途中，通过车载GPS，获取车辆定位坐标和行驶信息；并通过车内摄像头采集货物在途视频图像；

卸货时，读取物品装车电子标签项，并将读取信息与装车记录对照，对照无误，形成出货记录，并将出货记录添加到电子标签上，形成卸货电子标签；如对照有误，则将有误信息返回配送企业，直至货物正确；

站点入库时，读取物品卸货电子标签，并将读取信息与出货记录对照，对照无误，形成入库记录，将入库记录添加到电子标签，形成物流周期闭环电子标签，并且打印出来张贴到物品上；如对照有误，则将有误信息返回配送企业，直至货物正确；

装车记录、出货记录、入库记录、运输时车辆定位坐标和行驶信息以及车厢内的货物信息都以区块的形式传输到区块链平台的多个数据库中。

在一个优选的实施方式中，对物品的溯源过程如下：

如物品无损件，用户确认收货；

如物品有损件，用户拒收；平台收到拒收信息，向物流参与主体各方发出通知；

物流参与主体各方收到通知后，在监测显示终端，登录个人账号；输入订单ID，系统弹出数据库选择；选择从订单发起到站点入库每个环节的任何一个，进入数据库；根据订单ID查询装车记录、出货记录、装卸车视频图像、入库记录、入库视频图像，以及运输时货物在车厢内的在途视频图像，查询到责任方；

责任方向用户发出重新发货和退款协商通知，用户选择重新发货，则物流流程重新开始；用户选择退款，则平台向用户发起退款；

责任方如对用户无协商，根据区块链平台智能合约，会直接对责任方发出惩罚通知。

至此，一个完整的物流流程结束。

在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

1、实现运输过程中对货物信息的全程监控，提升了物流运输安全管理水平，减少货物丢失、调包现象的发生；并且在装车、卸车、入站点这些重要环节，均通过读写器信息与订单信息对照，从源头就控制了物品与订单信息的一致性与正确性。

2、整个物流过程产生的数据均在区块链平台上管理，实现分布式存储、数字加密以及唯一签名确认，不仅实现了物流数据的不可篡改性，还方便用户查询任一环节的数据，实现了对物流数据的快速追踪，对用户进行物品溯源提供了很好的体验。借助于区块链平台的智能合约，对物流运输过程中出现的问题，还可以做到责任清晰，快速追责。

3、加入了对物流运输的风险评估，采用科学的方法对物流运输过程中的风险进行评估，对可能出现的风险进行预测，可以提前做好防范，为物流企业的决策者提供科学的依据。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明的方法流程图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，请参阅图1所示，为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的物流运输监测系统：包括数据采集模块、数据风险评估模块、数据存储模块和监测显示终端；

数据采集模块：采集物流运输过程中的视频监控信息、物流运输风险评估数据；

数据风险评估模块：用于对物流运输过程进行风险评估；

数据存储模块：用于存储整个物流环节(订单发布环节、生产加工环节、运输环节，以及确认收货环节)的交易数据、运输数据；

监测显示终端：用于显示监测信息，以及提供监测信息的查询、管理和溯源。

数据采集模块的采集数据为：

视频监控信息：装卸车监控数据、物品在途视频数据和站点入库监控数据；

风险评估数据：货物信息、车辆信息、行驶信息、驾驶信息、路况信息、车厢内物品状态信息。

数据采集模块提前还采集了物流参与主体(发送方、运输方和接收方)的信息，分别为运输方(配送企业)录入营业执照、营运资质信息；发送方(生产加工企业)录入企业的营业执照、资质证明文件信息；接收方(订单客户)录入身份证信息和收货信息；

对物流运输过程的风险评估，将采集的风险评估数据划分为4个因素层次，针对每个因素层次中的各个因素，根据其重要性和影响程度，构建对应的判断矩阵。

将风险评估数据划分为4个因素层次，分别为：物的因素、运输因素、路况因素和天气因素。

物的因素包含有货物信息即货物品种、货物形状、易碎性，和车厢内物品状态信息；

运输因素包含有运输方式、车辆信息、行驶信息、驾驶信息；

路况因素包含有路况信息、路段施工、道路封闭；

天气因素包含有大雾、风暴、洪水、暴雨和冰雪；

将以上4个层次结构中的所有因素，进行两两比较，以确定它们之间的重要性关系，根据两两比较的结果，构建一个比较判断矩阵。

对于16个因素，则判断矩阵为16行16列的矩阵。

对于16个因素的判断矩阵A，计算其特征向量V和特征值β；

将特征向量V中的元素除以其元素之和，即得到归一化后的特征向量W；

根据归一化后的特征向量W中各个元素的大小，计算各因素在总体评估中的权重；若W中第i个元素的值为Wi，则第i个因素在总体评估中的权重为Wi/∑Wi(其中∑Wi是W中所有元素之和)；

为了保证结果的可靠性和准确性，需要对判断矩阵进行一致性检验。通过判断矩阵的最大特征值βmax和随机一致性指标RI来计算一致性比率CR，以检验判断矩阵的一致性。若CR小于0.1，则判断矩阵具有较好的一致性，否则，应对判断矩阵进行适当调整。

给出风险评语集：风险高，风险中等，风险低

给出评价等级：90-100分为风险高，60-90分为风险中等，0-59分为风险低。

由各因素的权重和评价等级可以得到一个模糊评判矩阵，由多因素评价法，最后计算得出物流运输的风险水平值，如计算结果为0.82，则该次物流运输风险评估为：风险高。根据风险等级，制定出相应的风险管理策略和措施。

数据存储模块的存储方式为：采用分布式数据库存储体系，将每个物流环节的交易数据分别存储到多个不同的数据存储服务器上。假如出现恶意方想要对数据进行篡改或者删除，就必须对整个数据存储服务器中与被修改区块相关联的所有区块进行信息的修改，这种复杂、耗费巨大的修改工作能有效避免虚假交易和对信息的篡改。

一种基于物联网的物流运输监测方法，将上述物流运输监测架构在区块链平台中，用于物流运输的监测，监测方法如下：

步骤S1：物流参与主体登录基于物联网的物流运输监测系统，通过交易，各物流参与主体之间形成联盟，在交易过程中，物流各环节相关交易记录会被以区块的方式进行存储；

步骤S2：对运输过程进行监测，并将监测数据上传至区块链平台；

步骤S3：物流全体参与方用户可以在监测显示终端查看交易数据，并可以对交易过程进行溯源。

物流交易过程如下：

生产加工企业在基于物联网的物流运输监测系统上进行产品目录的创建；当用户决定购买某个产品时，通过系统与企业进行协商，当两者达成协议后，系统自动生成智能合约，然后在这单交易后面涉及的行为中验证合约的执行，包括收付款、交接证明；

订单客户进行商品的购买后，形成订单ID，同时产生交易区块并且交易信息被存储进分布式数据库；生产加工企业进行订单的确认，确认订单后，使用用户公布的非对称加密公钥进行信息加密，形成密文信息，其中包括产品的材料信息、生产以及加工信息，使用自己的签名私钥进行数字签名，然后将货物信息传输到配送企业的同时进行相关信息的捆绑传输，在这过程中会形成关联的交易信息区块，信息会被存储进分布式数据库。

配送企业收到货物后首先使用私钥对密文进行解密，再用生产加工企业公布的公钥进行签名验证，确认数据的完整性，以及生产加工企业的身份，然后对货物进行确认，确认无误后，使用订单用户公布的非对称加密公钥对配送企业运输过程相关信息进行加密，使用自身的签名私钥进行数字签名，然后开始物流运输，并对运输过程中货物状态进行实时传输，在此过程中形成交易区块，交易信息被存储进分布式数据库；这一过程也是对物流运输过程中的监测。

用户接收到货物后，首先使用自己的私钥进行密文解密，再使用配送企业公布的签名公钥进行签名验证，确认配送企业的身份，以及数据的完整性，确认无误后，完成对货物的接收确认，形成交易区块并且进行存储。

对物流运输过程的监测方法如下：

发送方为出货的每一件物品打上出货电子标签；

运输车辆安装有车载GPS和移动式电子标签读写器；

装货时，读取物品出货电子标签，并将读取信息与订单信息对照，对照无误，则形成装车记录，并将装车记录添加到电子标签中，形成装车电子标签；如对照有误，则将有误信息返回生产加工企业；直至货物正确；

车辆运输途中，通过车载GPS，获取车辆定位坐标和行驶信息；并通过车内摄像头采集货物在途视频图像；

卸货时，读取物品装车电子标签项，并将读取信息与装车记录对照，对照无误，形成出货记录，并将出货记录添加到电子标签上，形成卸货电子标签；如对照有误，则将有误信息返回配送企业，直至货物正确；

站点入库时，读取物品卸货电子标签，并将读取信息与出货记录对照，对照无误，形成入库记录，将入库记录添加到电子标签，形成物流周期闭环电子标签，并且打印出来张贴到物品上；如对照有误，则将有误信息返回配送企业，直至货物正确；

装车记录、出货记录、入库记录、运输时车辆定位坐标和行驶信息以及车厢内的货物信息都以区块的形式传输到区块链平台的多个数据库中。

用户在收货环节，如有问题，对物品的溯源过程如下：

在整个物流系统流程中，生产加工商的相关企业信息、产出加工的产品信息以及用来提交审核的资质证书，配送企业的企业信息、配送过程中的产品信息以及相关企业的资质证书都会被当作数据信息以区块的方式存储进分布式数据库，基于监管的需求，在整个过程中监管机构监测到的实时数据也会自动上传，对于各个参与主体来说，并不存在数据信息被集中存储而导致的不公开不透明的情况，参与主体可以根据自己的需求随时进入信息平台来查询相关信息。

如物品无损件，用户确认收货；用户也可以用微信或支付宝的扫码，来扫描货物包装上的电子标签，可以查看整个物流过程信息；

如物品有损件，用户拒收；平台收到拒收信息，向物流参与主体各方发出通知；

物流参与主体各方收到通知后，在监测显示终端，登录个人账号；输入订单ID，系统弹出数据库选择；选择从订单发起到站点入库每个环节的任何一个，进入数据库；根据订单ID查询装车记录、出货记录、装卸车视频图像、入库记录、入库视频图像，以及运输时货物在车厢内的在途视频图像，查询到责任方；

责任方向用户发出重新发货和退款协商通知，用户选择重新发货，则物流流程重新开始；用户选择退款，则平台向用户发起退款；

责任方如对用户无协商，根据区块链平台智能合约，会直接对责任方发出惩罚通知。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。