摘 要

本文通过对国内外智能集装箱发展的研究和调研,在传统集装箱的基础上引入物理互联网（PI）的概念,PI概念旨在扭转当前物流系统中存在的不可持续状况，满足用户日益增长的服务需求，提高全球物流绩效。在PI方法中，货物被封装在模块化尺寸、可重复使用或可回收的智能集装箱中，称为PI集装箱。

论文首先给出两种集装箱组合方案，方案一为模块式组合，方案二为连接式组合。通过对比最终选择模块式组合方案。以此方案的组合集装箱作为基础箱，再结合传感器网络、RFID标签、PI理论、无线技术、GPS（全球定位技术）等来对基础箱进行初步的智能化设计。

本文中的亮点是提出了用于数据采集和传输的UHF/LF概念和PI集装箱“活动性”的概念。前者的主要目的是对物理参数进行动态和精确的监控。后者应用于物理互联网中，使PI集装箱在其生命周期的使用阶段可以被视为“活动性”产品，使集装箱更加智能化。通过上述智能化方案应用于模块式组合集装箱中得出最终的智能组合集装箱方案。

关键词：PI；智能；集装箱；组合；活动性

Abstract

This paper introduces the concept of physical Internet (PI) on the basis of traditional containers through the research and investigation of the development of smart containers at home and abroad. The concept of PI aims to reverse the current unsustainable situation in the logistics system and meet the increasing service needs of users To improve global logistics performance. In the PI method, the goods are packaged in smart containers of modular size, reusable or recyclable, called PI containers.

The paper first gives two container combination schemes, scheme one is modular combination, scheme two is connected combination. Through comparison, the modular combination scheme is finally selected. The combined container of this scheme is used as the basic container, and then combined with the sensor network, RFID tag, PI theory, wireless technology, GPS (Global Positioning Technology), etc. to carry out preliminary intelligent design of the basic container.

The highlights in this article are the concept of UHF / LF for data collection and transmission and the concept of "mobility" for PI containers. The main purpose of the former is to dynamically and accurately monitor physical parameters. The latter is applied to the physical Internet, so that the PI container can be regarded as an "active" product during the use phase of its life cycle, making the container more intelligent. Through the above-mentioned intelligent scheme applied to the modular combined container, the final intelligent combined container scheme is obtained.

Key Words：PI；smart；container；combination；mobility

目录

第一章 绪论 1

1.1 物理互联网（PI）的发展现状 1

1.2 物理互联网（PI）的意义 2

1.3物理互联网（PI）的应用 2

1.4 PI集装箱 3

1.5 组合式集装箱的发展研究 4

第二章　组合式集装箱的初步设计 6

2.1 组合式集装箱的箱体设计 6

2.1.1 集装箱尺寸的选择 6

2.1.2 集装箱材料选择 7

2.2组合式集装箱智能化的初步设计 7

2.2.1 传感器的选择 7

2.2.2 无线网络 8

2.2.3 应用GPS（全球定位系统）技术 10

2.2.4 集装箱无线射频技术（RFID）货运标签系统 11

2.3 组合集装箱的智能化 12

第三章　智能组合集装箱初步方案设计 14

3.1 组合方案的初步设计 14

3.1.1设计方案一 15

3.1.2设计方案二 15

3.1.3 方案的对比及确认 16

3.2 智能方案的初步设计 17

3.2.1 传感器等智能化硬件的应用 17

3.2.2 智能集装箱功能的初步设计 21

3.3 初步设计方案的评估 22

第四章 结论与展望 24

致谢 26

参考文献 27

第一章 绪论

物流活动通过各种设施、各种模式的车辆和运营商遍布世界各地，物流主要特点就是其反应快速化、功能集成化、服务系列化、作业规范化、目标系统化，全球物流活动最大的载体就是集装箱。在此背景下，对集装箱的智能化进行研究。

1.1 物理互联网（PI）的发展现状

都市化和个性化等大趋势迫使物流分销商提高其业务效率。他们被迫将物流成本降至最低，但面临一件物品交付量不断增加的问题。这在电子商务业务中是众所周知的，在快速消费品（FMCG）领域也出现了几乎相同的重要物流挑战。尽管物流分销商为提高业务效率做出了努力，但整个地球的物流仍是社会，环境和经济上不可持续的。着眼于这些挑战，物理互联网（PI）计划试图通过封装，接口和协议，将它们作为基于物理，数字和运营互连的开放式全球物流系统来应对。效绩指标的目的是在物流枢纽和最终用户那里建立一个高效且可持续的物流网络，而当前的系统效率不足以解决概述的大趋势。由欧洲委员会第七框架计划资助的MODULUSHCA项目已开始实现PI愿景的第一步。来自研究，物流业务，邮政业务和快速消费品行业的15个合作伙伴与北美合作伙伴和国际PI计划密切合作，参与了该研究项目。 该倡议是对欧洲互连物流发展的第一笔真正贡献，并为到2030年互连物流系统奠定了基础。

互联网彻底改变了我们在全球范围内进行交流和交易的方式。物联网使我们每天使用的对象和设备（从室内设计（家用电器）到基础设施（桥梁，道路，建筑物）中的传感器）能够通过传输数据并在云中进行连接而变得更加高效。下一阶段是物理互联网（PI），它预示着数字网络的技术和方法将被实际（物理）世界采用。物理互联网突破了研究和实践的界限，其目标是优化物流流程，以创建更有效和可持续的供应链。正是在这样的历史时间节点处，一些创新性的思想理论也在此时此刻被人们推出，这些创新型的思想理论给行业各界的人们带来豁然开朗的启示，行业在这种大背景下可以得到突破性的进展。物理互联网（PI）理论也正是此时被提出的，并且PI理论一被提出便引起了人们疯狂的热潮。