今日の複合輸送には、船舶、列車、トラック、飛行機の運航者を含む何千もの関係者が関わっています。
多数の港と多様な出荷拠点が含まれることで、複雑な物流システムが生まれ、効率性は期待したほどには高まりません。リモートセンシングとビッグデータ分析を使用することで、 モノのインターネット（IoT） は、輸送物流をよりシームレス、透明、効率的にする可能性があります。
物流の効率は可視性と密接に関係しており、いつでも荷物がどこにあり、どこに向かっているのかを把握する必要があります。輸送中の可視性を向上させるための重要なテクノロジーは、位置を報告するクラウドベースのGPSと、パレット レベルまで貨物を識別して位置を特定する 無線周波数識別 (RFID) テクノロジーです。
GPS およびRFIDテクノロジーから収集されたデータは、荷送人が到着時刻を正確に予測できるようにする以上のことを実現します。他の種類のセンサーを導入することで、ビッグデータ技術を使用して輸送車両内の環境を監視するセンサーからのデータを分類および解析できるようになります。荷送業者は次のようなパラメータを監視できる。 温度、湿度、振動 輸送中の製品の品質に影響を及ぼす可能性があります。
電車やトラックの小型データ集約システムと通信システムを使用して、データをクラウドに転送できます。サプライチェーンのすべての関係者は、GPS座標、天候、交通状況を使用してパレットを識別し、その位置を知ることができます。トラック運転手の運転パターンや船の平均速度など、車両関連の情報も報告できます。
医薬品、貴金属、最先端の技術など、ハイジャックされる可能性のある高価値貨物の場合 マイクロプロセッサデジタルカメラが使用される可能性があります。俊敏なサプライ チェーンにより、荷送人は貨物のルートを自由に変更したり、車両のエンジンやその他の重要なコンポーネントに組み込まれたセンサーからのデータに対応するオンデマンドのメンテナンス プログラムを作成したりできるようになります。
システムの成功の鍵となるのは、コンポーネントのコストとオンボード システムの堅牢性と耐久性です。何百万ものRFIDトランスポンダーとセンサーを使用する場合は、それらは安価でなければなりません。さらに、データ集約および伝送システムは低コストでエネルギー効率が高くなければなりません。
グローバルデータフロー
出荷追跡データを送信する最初のホップは、パレット上のRFIDタグ (または 温度センサー などの他のソース) からデータ集約システムへの送信です。高度なシステムでは、パレットが置かれているトラック、列車、船、または倉庫に設置されたRFIDリーダーに「ここにいます」というステータス情報を定期的に (通常は10秒ごとに1回) 通信するアクティブRFIDタグを使用します。アクティブRFIDタグは、適切な範囲を達成するために2つのバンドで動作します。2.4GHz帯の範囲は50メートルですが、868MHz帯の範囲は500メートルです。
リーダーには、他に2つの通信パートナーがあります。在庫データにGPS位置をタグ付けするGPSユニットと、通常は情報をクラウド サーバーに中継するGPRS (General Packet Radio Service) 無線です。
GPRSは、2Gおよび3Gセルラー ネットワークを利用するパケット指向のモバイル データ サービスです。使用量は通常、転送されたデータの量に基づいて課金されます。これは、接続時間1分ごとに課金される回線交換データとは対照的です。
数百のRFIDタグが継続的にリーダーと通信する使用シナリオでは、データ トラフィックの輻輳とエネルギー消費に関する懸念が明らかに生じます。設計チームは、イベント管理エンジンと超低電力無線プロトコルを使用して、両方の懸念に対処できます。
設計目標は、データ リーダー/アグリゲータが数百のタグを近接して収容できるようにすることです。リーダー/アグリゲータは通常、トラックのバッテリー、または列車や船の電源で動作します。運用コストを低く抑えるために、タグはCR2032コイン型電池 (時計用電池) で5年以上動作する必要があります。バッテリー寿命要件の鍵は、アプリケーションのデューティ サイクルを制御することです。
RFIDチップは、数ミリ秒以内に超低電力スリープ モードから復帰し、またそのモードに戻ることができるはずです。スリープ モードでのエネルギー消費量は約900nAです。
低電力センサーネットワーク
高度な複合輸送サプライ チェーンでは、位置追跡データに加えて、低電力センサー ネットワークからのデータも必要です。最も重要なエンジニアリング上の課題は、「RFIDネットワーク」とセンサー ネットワークをシームレスに統合することです。
温度測定値や同様の環境データは、ワイヤレス ネットワークによる収集に適しています。一方、自動メンテナンス プログラム (たとえば、トラック エンジンの状態を監視するプログラム) のデータは、ワイヤレス ネットワークには適さない可能性があります。
可能な限り、ワイヤレス接続が望ましく、その観点から、多くのセンサー ネットワークと同じ設計目標が適用されます。堅牢なソリューションにはいくつかのアプローチがありますが、超低電力センサー ネットワークの一般的なアーキテクチャは、Texas InstrumentのMSP430ファミリなどのミッドレンジMCUと、TIのSimpleLink CC2500などのマルチプロトコル2.4 GHzトランシーバーに基づいています 。
このソリューションでは、MCUがRFプロトコル層とアプリケーション層の両方を実行するため、アプリケーションはRF層と物理層へのより直接的なアクセスと可視性を実現できます。インテリジェンスをMCUに組み込むことで、無線データの送受信という最も得意とする機能を実行するシンプルで堅牢な無線が可能になります。
MCUは通常、メモリ、処理能力、デジタルとアナログの統合の点で最も多くのリソースを備えているため、この構成は多くの種類のワイヤレス プロトコルやアプリケーションにも適しています。
結論
IoTのような無線センサー ネットワーク用に開発されたテクノロジーを移動中の貨物車両に統合すると、複合輸送に広範囲にわたる影響がもたらされます。その他の利点としては、車両の効率化、燃料費の節約、輸送中の温度の安定性の確保、貨物と車両の両方の資産損失の削減などが挙げられます。すでに広く使用されているRFIDおよびGPSテクノロジは、他のセンサーからのデータと効率的に統合する必要があります。この課題に対するアーキテクチャ上のアプローチは数多くあります。実装が成功すると、超低電力動作と、厳しい環境でも動作できるほど堅牢な階層型通信ネットワークの両方が実現します。