一种基于物联网的物流管理系统的制作方法
本发明涉及物流管理，具体为一种基于物联网的物流管理系统。
背景技术：
1、无人机派送是一项以无人机为核心技术，利用无人机作为载体将物品运输到指定地点的物流方式，作为一种新型的物流派送方式，有助于提高物流效率、减少物流成本、节约人力，可以更快更地将货物送达收货人手中，尤其是应用在突发公共卫生事件中，使用无人机直接服务事件突发区不仅能避免因道路损坏原因不能及时为灾区派送货物，而且能避免突发公共卫生事件发生时送货人员与患者的直接接触，现有的无人机派送物流管理系统中无人机往往通过与其他的设备共同协同运行，保证运送过程中物资的安全性和满足货物运输距离下的复杂性，但在协同运行的过程中，会出现协同不一致导致的无法完成预先设定的行程，造成紧急物资的派送延长和协同设备各环节的成本大幅增加。因此，设计提高派送协同一致性和降低延时消耗成本的一种基于物联网的物流管理系统是很有必要的。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于物联网的物流管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的物流管理系统，包括派送物资分类模块、最优派送计算规划模块、派送成本计算控制模块，所述派送物资分类模块用于根据突发事件的发生周期对需要派送的物资相关进行分类；最优派送计算规划模块用于计算规划无人机最优派送路径和最优派送时间；派送成本计算控制模块用于根据发生周期和派送路径对无人机及协同设备的派送总成本进行计算控制。
3、根据上述技术方案，所述派送物资分类模块包括发生周期定义模块、协同设备建立模块、物资需求点位置定义模块；所述发生周期定义模块，用于将产生突发事件的周期根据紧急救援的三天最佳救援时进行定义；所述协同设备建立模块，用于利用可移动的协同设备据突发事件的区域进行物资提供点的划定建立；所述物资需求点位置定义模块，用于基于物资提供点为圆心进行坐标系的建立，定义需要派送到物资需求点的位置。
4、根据上述技术方案，所述最优派送计算规划模块包括派送路径规划模块、物资提供聚类点模块、派送时间计算模块、目标函数优化模块，所述派送路径规划模块，用于规划基于协同设备进行的无人机派送路径；所述物资提供聚类点模块，在无人机派送物资的过程中选取物资需求点作为初始物资提供聚类点；所述派送时间计算模块，用于计算无人机不同派送路径下的最优派送时间；所述目标函数优化模块，用于以无人机的总配送时间最小化为目标函数优化每次派送的派送路径选择。
5、根据上述技术方案，所述派送成本计算控制模块包括：协同设备成本模块、无人机派送成本计算模块、无人机派送成本控制模块，所述协同设备成本模块，用于计算根据突发事件区域进行物资提供点划定时形成的移动状态下和固定状态下产生的协同设备成本；所述无人机派送成本计算模块，用于计算无人机从固定状态下产生的物资运输成本以及固定维护成本；所述无人机派送成本控制模块，用于根据改进策略控制无人机在最优派送路径下产生的派送成本。
6、根据上述技术方案，所述系统的运行方法包括以下步骤：
7、步骤一：根据突发事件的发生周期，对需要派送的物资类别、紧急程度系数和时间要求进行分类；
8、步骤二：规划基于协同设备进行的无人机派送路径；
9、步骤三：计算无人机不同派送路径下的最优派送时间；
10、步骤四：无人机从物资提供点按照规划的派送路径在派送区域内进行物资派送执行；
11、步骤五：结合发生周期和派送路径对无人机及协同设备的派送总成本进行计算控制。
12、根据上述技术方案，所述根据突发事件的发生周期进行分类的流程包括：将产生突发事件的周期根据紧急救援的三天最佳救援时间将其定义为三个阶段：第一天对应第一阶段，第一阶段需要派送的物资类别重要程度为一级，对应的紧急程度系数最大，第二天对应第二阶段、第二阶段需要派送的物资类别重要程度为二级，对应的紧急程度系数居中，第三天对应第三阶段，第三阶段需要派送的物资类别重要程度为三级，且第三阶段的紧急程度系数最小，其中，需要派送的物资类别重要程度与突发事件发生周期不同阶段物资的需求程度成正比。
13、根据上述技术方案，所述根据突发事件的区域进行物资提供点的划定，物资提供点通过可移动的协同设备进行建立，具有固定状态和移动状态，基于物资提供点为圆心进行坐标系的建立，将需要派送到物资需求点的位置定义为目标位置k＝(xi,yi)，一个可移动的协同设备可搭配多个无人机派送，无人机派送的路径为：从固定状态的协同设备搭载派送物资后出发，根据无人机派送过程中可飞行的最大距离将救援物资运送到一个或多个物资需求点，并按最近距离的固定状态下的协同设备进行返回路径选择，当到达最近距离的固定状态下的协同设备时结束一次物资派送，根据无人机的硬件设备状态对是否进行下一次物资派送规划进行判断，根据判断结果对需要进行下一次派送的无人机按上述派送路径进行物资的派送规划。
14、根据上述技术方案，所述在无人机派送物资的过程中：通过选取n个物资需求点作为初始物资提供聚类点，计算每个物资需求点与各初始物资提供聚类点之间的距离，将每个物资需求点分配到距离物资需求点最近的初始物资提供聚类点，初始物资提供聚类点和分配的物资需求点构成一个聚类，进一步对物资需求点到初始物资提供聚类点的路径距离进行计算，判断该距离与无人机物资派送可达的最大距离的关系，当该距离在无人机进行物资派送可达的最大距离内则将该物资需求点保留在该初始物资提供聚类点中，当该距离在无人机进行物资派送可达的最大距离外则将该物资需求点剔除在出该初始物资提供聚类点，对每个物资需求点到划分的初始物资提供聚类点按上述条件进行第二次的判断划分，保证无人机基于物资提供点进行物资派送时的派送路径最优。
15、根据上述技术方案，所述基于无人机从物资提供点到物资需求点的过程中会由于物资类别重要程度和发生的阶段不同，无人机存在只能从一个物资提供聚类点派送物资到一个物资需求点，以及存在可以从一个物资提供聚类点派送物资到连续的多个物资需求点的情况，在这两种情况下，对无人机的派送时间进行计算规划计算，物资提供聚类点到各物资需求点以及物资需求点相互间的距离，通过无人机的飞行速度，计算得无人机从物资提供聚类点到各物资需求位置的飞行时间，排列出无人机以物资需求点出发到其它任何一个物资需求点的飞行时间合集；
16、无人机派送时间的规划：在无人机基于物资需求点从物资提供聚类点规划的单次配送路径规划完成后，将基于每一个物资需求点规划的每一次路径记录的终点作为下次应急派送路径的起点，重复单次配送路径分配，直到所有应急物资需求点全部配送完毕，并以无人机的总配送时间最小化为目标函数优化每次派送的派送路径选择，并进一步判断最优派送路径的长度是否满足无人机最大飞行距离的限制，在满足的情况下基于该派送路径计算派送所需的总时间，派送所需的总时间是通过给定的无人机飞行的平均速度得到的，若最优派送路径长度超出无人机最大飞行距离的限制，则将当前物资需求点标记为优化点，并按需要优化的派送距离从小到大排序，从当前超过规划的派送路径中匹配基于派送距离可飞行距离满足无人机最大飞行距离限制的无人机，同样保证无人机基于物资需求点进行物资派送时的派送时间最优。
17、根据上述技术方案，所述协同设备的派送成本是根据突发事件区域进行物资提供点划定时形成的移动状态下产生的对物资进行运输的运输成本，以及固定状态下的维护成本，无人机的派送成本是无人机从固定状态下的协同设备建立的物资提供点到物资需求点产生的物资运输成本，以及从初始出发到结束派送产生的固定维护成本，产生的总的派送成本＝协同设备移动状态下对物资进行运输的运输成本+固定状态下的维护成本+无人机从固定状态下的协同设备建立的物资提供点到物资需求点产生的物资运输成本+从初始出发到结束派送产生的固定维护成本；
18、针对每条派送路径计算无人机总的派送成本q，即无人机总的派送成本q＝无人机从固定状态下的协同设备建立的物资提供点到物资需求点产生的物资运输成本p+从初始出发到结束派送产生的固定维护成本p0，其中物资运输成本p随着突发事件发生周期t对应阶段的不同，以及物资类别重要程度k等级的不同而不同，即根据发生周期t对应阶段以及物资类别重要程度k反应的紧急程度系数在最佳救援时间的三个阶段中逐级递减，紧急程度系数越大，突发事件发生周期t下无人机派送物资对应的飞行速度v与对应的飞行时间t也越大，因此无人机派送物资的运输成本p也越大，此时产生的固定维护成本p0也越大，同样基于无人机从物资提供点到物资需求点的过程中会由于物资类别重要程度和发生的阶段不同，无人机存在只能从一个物资提供聚类点派送物资到一个物资需求点，以及存在可以从一个物资提供聚类点派送物资到连续的多个物资需求点的情况，在这两种情况下，对无人机的派送成本形成不同的影响因素，通过按照上述计算方法将无人机所有派送路径下的运输成本p和固定维护成本p0进行分别计算，将计算出的结果按从大到小的顺序排列在成本集合中，再通过以减少路径距离为目标随机互换无人机在当下派送路径中n个物资需求点的路径规划，当规划路径成本减少，则改进的派送路径被保留，反之则按照派送路径保持原路径派送，通过将派送路径中的n个连续物资需求点在该路径中重新定位，控制无人机在最优派送路径下产生的派送成本。
19、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，通过设置有派送物资分类模块、最优派送计算规划模块、派送成本计算控制模块，通过根据突发事件的发生周期，对需要派送的物资类别、紧急程度系数和时间要求进行分类；进一步规划基于协同设备进行的无人机派送路径；以及计算无人机不同派送路径下的最优派送时间；使得无人机从物资提供点按照规划的派送路径在派送区域内进行物资派送执行；最后再结合发生周期和派送路径对无人机及协同设备的派送总成本进行计算控制，解决了在协同不一致情况下导致紧急物资的派送延长和设备协同各环节的成本大幅增加的问题，提高了在突发事件中无人机与协同设备对物资派送的协同一致性的同时，降低了因协同不一致导致的延时消耗成本。
技术特征：
1.一种基于物联网的物流管理系统，包括派送物资分类模块、最优派送计算规划模块、派送成本计算控制模块，其特征在于：所述派送物资分类模块用于根据突发事件的发生周期对需要派送的物资相关进行分类；最优派送计算规划模块用于计算规划无人机最优派送路径和最优派送时间；派送成本计算控制模块用于根据发生周期和派送路径对无人机及协同设备的派送总成本进行计算控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的物流管理系统，其特征在于：所述派送物资分类模块包括发生周期定义模块、协同设备建立模块、物资需求点位置定义模块；所述发生周期定义模块，用于将产生突发事件的周期根据紧急救援的三天最佳救援时进行定义；所述协同设备建立模块，用于利用可移动的协同设备据突发事件的区域进行物资提供点的划定建立；所述物资需求点位置定义模块，用于基于物资提供点为圆心进行坐标系的建立，定义需要派送到物资需求点的位置。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的物流管理系统，其特征在于：所述最优派送计算规划模块包括派送路径规划模块、物资提供聚类点模块、派送时间计算模块、目标函数优化模块，所述派送路径规划模块，用于规划基于协同设备进行的无人机派送路径；所述物资提供聚类点模块，在无人机派送物资的过程中选取物资需求点作为初始物资提供聚类点；所述派送时间计算模块，用于计算无人机不同派送路径下的最优派送时间；所述目标函数优化模块，用于以无人机的总配送时间最小化为目标函数优化每次派送的派送路径选择。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的物流管理系统，其特征在于：所述派送成本计算控制模块包括协同设备成本模块、无人机派送成本计算模块、无人机派送成本控制模块，所述协同设备成本模块，用于计算根据突发事件区域进行物资提供点划定时形成的移动状态下和固定状态下产生的协同设备成本；所述无人机派送成本计算模块，用于计算无人机从固定状态下产生的物资运输成本以及固定维护成本；所述无人机派送成本控制模块，用于根据改进策略控制无人机在最优派送路径下产生的派送成本。
5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的物流管理系统，其特征在于：所述系统的运行方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的物流管理系统，其特征在于：所述根据突发事件的发生周期进行分类的流程包括：将产生突发事件的周期根据紧急救援的三天最佳救援时间将其定义为三个阶段：第一天对应第一阶段，第一阶段需要派送的物资类别重要程度为一级，对应的紧急程度系数最大，第二天对应第二阶段、第二阶段需要派送的物资类别重要程度为二级，对应的紧急程度系数居中，第三天对应第三阶段，第三阶段需要派送的物资类别重要程度为三级，且第三阶段的紧急程度系数最小，其中，需要派送的物资类别重要程度与突发事件发生周期不同阶段物资的需求程度成正比。
7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的物流管理系统，其特征在于：所述根据突发事件的区域进行物资提供点的划定，物资提供点通过可移动的协同设备进行建立，具有固定状态和移动状态，基于物资提供点为圆心进行坐标系的建立，将需要派送到物资需求点的位置定义为目标位置k＝(xi,yi)，一个可移动的协同设备可搭配多个无人机派送，无人机派送的路径为：从固定状态的协同设备搭载派送物资后出发，根据无人机派送过程中可飞行的最大距离将救援物资运送到一个或多个物资需求点，并按最近距离的固定状态下的协同设备进行返回路径选择，当到达最近距离的固定状态下的协同设备时结束一次物资派送，根据无人机的硬件设备状态对是否进行下一次物资派送规划进行判断，根据判断结果对需要进行下一次派送的无人机按上述派送路径进行物资的派送规划。
8.根据权利要求7所述的一种基于物联网的物流管理系统，其特征在于：所述在无人机派送物资的过程中：通过选取n个物资需求点作为初始物资提供聚类点，计算每个物资需求点与各初始物资提供聚类点之间的距离，将每个物资需求点分配到距离物资需求点最近的初始物资提供聚类点，初始物资提供聚类点和分配的物资需求点构成一个聚类，进一步对物资需求点到初始物资提供聚类点的路径距离进行计算，判断该距离与无人机物资派送可达的最大距离的关系，当该距离在无人机进行物资派送可达的最大距离内则将该物资需求点保留在该初始物资提供聚类点中，当该距离在无人机进行物资派送可达的最大距离外则将该物资需求点剔除在出该初始物资提供聚类点，对每个物资需求点到划分的初始物资提供聚类点按上述条件进行第二次的判断划分，保证无人机基于物资提供点进行物资派送时的派送路径最优。
9.根据权利要求8所述的一种基于物联网的物流管理系统，其特征在于：所述基于无人机从物资提供点到物资需求点的过程中会由于物资类别重要程度和发生的阶段不同，无人机存在只能从一个物资提供聚类点派送物资到一个物资需求点，以及存在可以从一个物资提供聚类点派送物资到连续的多个物资需求点的情况，在这两种情况下，对无人机的派送时间进行计算规划计算，物资提供聚类点到各物资需求点以及物资需求点相互间的距离，通过无人机的飞行速度，计算得无人机从物资提供聚类点到各物资需求位置的飞行时间，排列出无人机以物资需求点出发到其它任何一个物资需求点的飞行时间合集；
10.根据权利要求9所述的一种基于物联网的物流管理系统，其特征在于：所述协同设备的派送成本是根据突发事件区域进行物资提供点划定时形成的移动状态下产生的对物资进行运输的运输成本，以及固定状态下的维护成本，无人机的派送成本是无人机从固定状态下的协同设备建立的物资提供点到物资需求点产生的物资运输成本，以及从初始出发到结束派送产生的固定维护成本，产生的总的派送成本＝协同设备移动状态下对物资进行运输的运输成本+固定状态下的维护成本+无人机从固定状态下的协同设备建立的物资提供点到物资需求点产生的物资运输成本+从初始出发到结束派送产生的固定维护成本；
技术总结
本发明公开了一种基于物联网的物流管理系统，包括派送物资分类模块、最优派送计算规划模块、派送成本计算控制模块，其中派送物资分类模块用于对需要派送的物资相关进行分类，最优派送计算规划模块用于计算规划无人机最优派送路径和最优派送时间；派送成本计算控制模块用于根据发生周期和派送路径对无人机及协同设备的派送总成本进行计算控制，系统通过基于无人机在突发事件下的物资派送，根据突发事件的发生周期对需要派送的物资进行分类，并基于无人机的派送路径和派送时间进行最优计算规划，同步控制整个派送过程中的派送总成本，解决了在协同不一致情况下导致紧急物资的派送延长和设备协同各环节的成本大幅增加的问题。
技术研发人员：刘刚
受保护的技术使用者：秦皇岛刘刚物流有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23