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摘 要：在对物联网的基本概念进行论述的基础上，详细的探讨了构成物联网的关键技术。以构建完善的铁路货物追踪系统为目标，基于物联网技术，分别从车载移动设备设计与安装、追踪系统软件三个方面探讨了构建铁路货物追踪系统的相关技术，形成了相对完善的货物追踪技术架构。
关键词：物联网；货物追踪；铁路运输
铁路运输一直是我国货物运输的主要力量，尤其是大宗货物，铁路运输几乎是唯一的陆地运输方式。但是，当前铁路物流信息化程度较低，不能完全满足社会各界对于铁路物流信息及追踪的需要。为了提高铁路运输的市场竞争能力，提高铁路货物运输的智能化程度，构建货物追踪系统尤为必要。目前，各地基于物联网技术提出了诸多新型概念，包括“智能物流”、“智能铁路”和“感知铁路”。但是，大多数的研究都停留在物联网终端网络应用层方面的开发和研究，没有重视整体系统体系的构建，不利于形成标准、统一的铁路运输物联网体系。因此，基于物联网关键技术，结合铁路货物运输以及货物追踪定位的现实需求，探讨货物追踪系统的构建技术体系，对提高铁路货物运输的智能化和信息化尤为重要。
一、物联网的基本概念
物联网将将任意物品直接与互联网相连，实现对物品物理位置的识别、货物类型的智能鉴别、跟踪、监控以及物流管理的网络体系。在整个网络当中，根据约定的协议，利用红外感应设备、定位系统和激光扫描设备等信息感知设备完成信息传递、通讯等工作。从本质上看，物联网的核心和基础依然是互联网，但是其通过终端的感知设备实现了物品之间的信息交换，有效的扩展了互联网的核心地位。
二、物联网的关键技术
物联网通过设置的感应设备对接入网络的物体属性进行扫描、信息读取，然后将得到的信息转换成为可以通过网络进行传输的基本数据类型。最后，通过互联网将信息传送给中央处理系统，实现对数据的分析、传递、处理等。其中，IPv6、RFID、云计算和传感技术是物联网的核心技术构成。
（一） IPV6
随着互联网技术的快速发展，IPv4地址已经告罄，IPv6必将逐步取代IPv4。与IPv4（32位数据地址）相比，IPv6能够提供128位长度的地址，能够实现对地球上任意物体赋予单独、唯一的IP地址。而要想在物联网中构建任何物体之间的相互连接，就必须将IP地址分配给每一个物体，而IPv6正好能够满足该需要。因此，在构建物联网的过程中，IPv6技术是基础的技术条件。
（二） RFID
RFID即射频识别技术，通过射频读取的方式识别目标物体的无线射频信号，获得物体的标记信息。由于射频识别设备的体积一般较小，便于附着在需要识别的物体上，能够通过非接触的方式快速读取存储的相关信息。同时，其具有覆盖范围广的优点，当前大多数正在开发和应用的识别技术多采用RFID。
（三）云计算技术
所谓云计算技术，即为以实现海量信息处理而开发的一整套信息处理运算模型，能够利用互联网提供动态、易扩展、虚拟化的计算资源，是物联网技术发展的支撑体系，也是物联网得以构建的核心基础。云计算的数据管理能力和存储能力强大，而这恰好能够为物联网需要随时随地采集物体详细信息提供足够的计算能力和存储空间，为物联网的构建提供了充分的有力的计算能力保证。
（四）传感技术
信息技术的三个核心基础分别是传感技术、通信技术以及计算机技术。其中，传感技术包括传感器的设计开发、信息处理与识别以及后期的制造、测试和应用等工作。通过传感器能够将物体的现实行为，包括热、声、光、位移、力等物理信号转变成为计算机信号，实现物联网系统对物体物理属性的感知。
三、基于物联网技术的铁路货物追踪系统的构建
（一） 铁路车辆移动设备设计
基于智能嵌入技术，将选择的ARM S3C2440芯片作为嵌入式主机，使用Linux操作系统进行架构。同时，根据不同的扩展领域，还需要选择其他的芯片集成在一起，形成一个外围电路。例如，需要设置USB 接口、网络接口端、RS232接口、LCD控制器以及键盘接口等，这些都需要选择对应的芯片。在设计的过程中，尽量根据系统的实际需要，尽量选择片内外围电路实现相关的功能，从而对外围接口的相关资源进行充分的利用。另外，在设计的过程中应尽量将接口电路与核心电路进行分离设计，确保系统CPU能够稳定运行，避免因为外围器的干扰，提高整个系统运行的稳定性。
（二）铁路车载设备的设置
铁路车载设备是实现铁路货物运输追踪、定位的基础单元，需要合理的设置才能保证其基本功能得以实现。车载移动设备包括一台ARM主机（包含3G/GPS功能模块）、RFID扫描设备、4个天线，具体设置如图1所示。其中，为了实现对运输过程中的每一件货物都进行精确的扫描，避免出现标签漏扫和信号干扰等问题，特意设置了4个天线，实现全方位、无死角信息读取。同时，在货运车辆的车门位置设置了红外检测装置，当车门开启之后，将自动激发车门位置设置的固定天线，能够对所有进出车门的货物进行扫描，从而实现货物的上下车校验；而当车门关闭之后，红外线检测装置关闭，内部的三个天线启动，实现对车厢内货物的扫描，完成对整个运输过程的监控。
图1铁路车载设备的设置示意图
（三） 铁路货物位置追踪软件设计
铁路货物的追踪定位不但要考虑到如何通过物联网的中间层实现对运输货物的监控和管理，还应该将既有的业务管理系统（例如ERP系统）集成起来，从而获得对应客户订单以及货物属性等相关信息。同时，为了保证设计的系统具有必要的扩展性，还应该为后续的开发和升级设置对应的接口。本文在设计追踪软件的过程中，使用SOA架构完成对上层物流监管软件和物联网中间层和现有系统的集成。在整个系统中，物联网的中间设备被封装在Web Services组件当中，而上层的应用软件通过利用统一的服务接口实现与中间层的数据交换，确保了整个系统的安全稳定性，设计的铁路货物位置追踪软件总体架构包括五个基本层次：① 网络应用层，实现货物的调度和货物信息的管理等实际应用；② 中间层，主要通过设置企业服务总线，为地图服务、ERP系统集成以及物联网中间件等提供接口；③ 网络层，主要提供基于Web/3G的网络信息传递服务；④ 设备层，包括RFID扫描设备和GPS模块等，实现信息的获取；⑤ 数据交换层，为整个系统提供数据库服务。
铁路货物追踪系统的构建是一个系统而复杂的工程，随着互联网技术的发展和成熟，物流技术和物流管理技术等在不断发展，需要对整个系统进行实时的更新，在此基础上方能确保追踪系统与物联网整体发展协同发展，最终实现“智能铁路”、“智能物流”的发展规划目的。
参考文献：
[1] 张文斌. 基于物联网技术的货物追踪及信息反馈系统设计[J]. 城市建设理论研究（电子版）， 2013（35）.
[2] 魏春梅，胡锦帆，唐晟林. 基于移动物联网技术的物流追踪与监管系统[J]. 物流技术， 2015，34（6）.
[3] 李淑玉，楼树美. 基于大型物联网的物流货物追踪定位系统的设计与实现[J]. 物流技术， 2013，32（11）.
[4] 刘炜. 大型货物运输物联网实现途径[J]. 交通科技与经济， 2014，16（5）.
[5] 刘学江. 铁路物流物联网体系架构研究[D]. 西南交通大学， 2012.
关键词：物联网；货物追踪；铁路运输
铁路运输一直是我国货物运输的主要力量，尤其是大宗货物，铁路运输几乎是唯一的陆地运输方式。但是，当前铁路物流信息化程度较低，不能完全满足社会各界对于铁路物流信息及追踪的需要。为了提高铁路运输的市场竞争能力，提高铁路货物运输的智能化程度，构建货物追踪系统尤为必要。目前，各地基于物联网技术提出了诸多新型概念，包括“智能物流”、“智能铁路”和“感知铁路”。但是，大多数的研究都停留在物联网终端网络应用层方面的开发和研究，没有重视整体系统体系的构建，不利于形成标准、统一的铁路运输物联网体系。因此，基于物联网关键技术，结合铁路货物运输以及货物追踪定位的现实需求，探讨货物追踪系统的构建技术体系，对提高铁路货物运输的智能化和信息化尤为重要。
一、物联网的基本概念
物联网将将任意物品直接与互联网相连，实现对物品物理位置的识别、货物类型的智能鉴别、跟踪、监控以及物流管理的网络体系。在整个网络当中，根据约定的协议，利用红外感应设备、定位系统和激光扫描设备等信息感知设备完成信息传递、通讯等工作。从本质上看，物联网的核心和基础依然是互联网，但是其通过终端的感知设备实现了物品之间的信息交换，有效的扩展了互联网的核心地位。
二、物联网的关键技术
物联网通过设置的感应设备对接入网络的物体属性进行扫描、信息读取，然后将得到的信息转换成为可以通过网络进行传输的基本数据类型。最后，通过互联网将信息传送给中央处理系统，实现对数据的分析、传递、处理等。其中，IPv6、RFID、云计算和传感技术是物联网的核心技术构成。
（一） IPV6
随着互联网技术的快速发展，IPv4地址已经告罄，IPv6必将逐步取代IPv4。与IPv4（32位数据地址）相比，IPv6能够提供128位长度的地址，能够实现对地球上任意物体赋予单独、唯一的IP地址。而要想在物联网中构建任何物体之间的相互连接，就必须将IP地址分配给每一个物体，而IPv6正好能够满足该需要。因此，在构建物联网的过程中，IPv6技术是基础的技术条件。
（二） RFID
RFID即射频识别技术，通过射频读取的方式识别目标物体的无线射频信号，获得物体的标记信息。由于射频识别设备的体积一般较小，便于附着在需要识别的物体上，能够通过非接触的方式快速读取存储的相关信息。同时，其具有覆盖范围广的优点，当前大多数正在开发和应用的识别技术多采用RFID。
（三）云计算技术
所谓云计算技术，即为以实现海量信息处理而开发的一整套信息处理运算模型，能够利用互联网提供动态、易扩展、虚拟化的计算资源，是物联网技术发展的支撑体系，也是物联网得以构建的核心基础。云计算的数据管理能力和存储能力强大，而这恰好能够为物联网需要随时随地采集物体详细信息提供足够的计算能力和存储空间，为物联网的构建提供了充分的有力的计算能力保证。
（四）传感技术
信息技术的三个核心基础分别是传感技术、通信技术以及计算机技术。其中，传感技术包括传感器的设计开发、信息处理与识别以及后期的制造、测试和应用等工作。通过传感器能够将物体的现实行为，包括热、声、光、位移、力等物理信号转变成为计算机信号，实现物联网系统对物体物理属性的感知。
三、基于物联网技术的铁路货物追踪系统的构建
（一） 铁路车辆移动设备设计
基于智能嵌入技术，将选择的ARM S3C2440芯片作为嵌入式主机，使用Linux操作系统进行架构。同时，根据不同的扩展领域，还需要选择其他的芯片集成在一起，形成一个外围电路。例如，需要设置USB 接口、网络接口端、RS232接口、LCD控制器以及键盘接口等，这些都需要选择对应的芯片。在设计的过程中，尽量根据系统的实际需要，尽量选择片内外围电路实现相关的功能，从而对外围接口的相关资源进行充分的利用。另外，在设计的过程中应尽量将接口电路与核心电路进行分离设计，确保系统CPU能够稳定运行，避免因为外围器的干扰，提高整个系统运行的稳定性。
（二）铁路车载设备的设置
铁路车载设备是实现铁路货物运输追踪、定位的基础单元，需要合理的设置才能保证其基本功能得以实现。车载移动设备包括一台ARM主机（包含3G/GPS功能模块）、RFID扫描设备、4个天线，具体设置如图1所示。其中，为了实现对运输过程中的每一件货物都进行精确的扫描，避免出现标签漏扫和信号干扰等问题，特意设置了4个天线，实现全方位、无死角信息读取。同时，在货运车辆的车门位置设置了红外检测装置，当车门开启之后，将自动激发车门位置设置的固定天线，能够对所有进出车门的货物进行扫描，从而实现货物的上下车校验；而当车门关闭之后，红外线检测装置关闭，内部的三个天线启动，实现对车厢内货物的扫描，完成对整个运输过程的监控。
图1铁路车载设备的设置示意图
（三） 铁路货物位置追踪软件设计
铁路货物的追踪定位不但要考虑到如何通过物联网的中间层实现对运输货物的监控和管理，还应该将既有的业务管理系统（例如ERP系统）集成起来，从而获得对应客户订单以及货物属性等相关信息。同时，为了保证设计的系统具有必要的扩展性，还应该为后续的开发和升级设置对应的接口。本文在设计追踪软件的过程中，使用SOA架构完成对上层物流监管软件和物联网中间层和现有系统的集成。在整个系统中，物联网的中间设备被封装在Web Services组件当中，而上层的应用软件通过利用统一的服务接口实现与中间层的数据交换，确保了整个系统的安全稳定性，设计的铁路货物位置追踪软件总体架构包括五个基本层次：① 网络应用层，实现货物的调度和货物信息的管理等实际应用；② 中间层，主要通过设置企业服务总线，为地图服务、ERP系统集成以及物联网中间件等提供接口；③ 网络层，主要提供基于Web/3G的网络信息传递服务；④ 设备层，包括RFID扫描设备和GPS模块等，实现信息的获取；⑤ 数据交换层，为整个系统提供数据库服务。
铁路货物追踪系统的构建是一个系统而复杂的工程，随着互联网技术的发展和成熟，物流技术和物流管理技术等在不断发展，需要对整个系统进行实时的更新，在此基础上方能确保追踪系统与物联网整体发展协同发展，最终实现“智能铁路”、“智能物流”的发展规划目的。
参考文献：
[1] 张文斌. 基于物联网技术的货物追踪及信息反馈系统设计[J]. 城市建设理论研究（电子版）， 2013（35）.
[2] 魏春梅，胡锦帆，唐晟林. 基于移动物联网技术的物流追踪与监管系统[J]. 物流技术， 2015，34（6）.
[3] 李淑玉，楼树美. 基于大型物联网的物流货物追踪定位系统的设计与实现[J]. 物流技术， 2013，32（11）.
[4] 刘炜. 大型货物运输物联网实现途径[J]. 交通科技与经济， 2014，16（5）.
[5] 刘学江. 铁路物流物联网体系架构研究[D]. 西南交通大学， 2012.