RFID技術在冷鏈物流信息系統中的應用研究

西安職業技術學院 張薇

1 引言

隨著社會經濟不斷向前發展，人民生活水平進一步提高，人們對日常生活中的食品安全問題關注度越來越高，一些易腐和生鮮商品在物流過程中發生腐敗和變質繼而引發安全問題的現狀不容樂觀。建設并完善我國冷鏈物流系統，實時監測商品在生產、倉儲、運輸、銷售等過程中的情況是保證食品安全的重要手段。冷鏈物流是以冷凍工藝學為基礎、以制冷技術為手段的低溫物流過程，可以保證敏感性食品在生產、儲存、運輸、銷售到消費前的各個環節始終處于規定的低溫環境下，從而達到保證食品質量、減少食品損耗[1]。冷鏈物流工程是優化農業產業化開發要素配置的重要動力，是發展現代農業的有效途徑[2]。它是一項龐大的系統工程。

2 我國冷鏈物流產業的發展現狀

2005年法國葡萄酒進口商在品嘗由澳大利亞出口的葡萄酒時覺得酒的口感偏酸，由于葡萄酒對儲存溫度有比較嚴格的要求，因此法國人堅持認為澳大利亞出口的葡萄酒質量存在問題。自信的澳大利亞人為了證明自己的葡萄酒在質量上絕對過硬，在之后的葡萄酒運輸中運用了RFID技術對葡萄酒運輸過程中的溫度進行了全程監控，最終發現是運輸葡萄酒的貨輪在經過赤道地區時有一段時間儲存溫度超過了30℃，至此也厘清了葡萄酒變質的責任。這在冷鏈物流行業已經成為了一個經典案例，從目前來看發達國家冷鏈物流體系已經趨于成熟，主要表現為政府在建設過程中能夠充分發揮調控作用，有關的法律法規和行業標準已經較為完善，冷鏈物流的基礎設施建設水平與行業需求相適應，冷鏈物流的信息化平臺具有先進的技術手段來支撐等[3]。我國始于上世紀50年代的冷鏈物流經過30年的發展雖取得了一定進步，但與國外的冷鏈物流體系相比還存在較大差距。

隨著消費者對商品質量要求的不斷提高，我國對冷鏈物流的需求也越來越大，行業中的很多矛盾也逐步顯現出來。總的來說，我國的冷鏈物流產業目前還存在以下亟待解決的問題。

2.1 冷鏈物流基礎設施的配套問題

冷庫和冷藏車是冷鏈物流發展的基礎，冷庫和冷藏車的質量對冷鏈物流系統的溫度控制至關重要。但我國大多城市的冷庫都是上世紀50年代到80年代修建的，衛生條件不達標，冷庫使用的制冷技術、保溫技術和溫度監測技術都較為落后[4]，冷庫的貨物進出和儲存缺乏先進技術的支撐，無法滿足現代化物流的要求。冷藏車是冷鏈運輸的重要工具，運輸過程是商品質量問題高發的時段，我國冷藏車的人均占有量和質量遠遠落后于美、日等發達國家。

2.2 冷鏈系統的信息化水平有待提高

在冷鏈物流系統中負責處理數據的后臺管理信息系統責任重大，利用RFID技術從冷鏈物流前端(如冷藏車和冷庫等)采集的底層信息都將通過GPS或無線傳感網絡(WSN)傳輸到后臺系統，實現對冷鏈物流全過程的密切監控。但是由于我國地域廣闊，存在冷鏈物流需求的地域相對分散，因此，在冷鏈系統的信息采集和傳輸中都存在信息遺漏、傳輸不及時等情況，錯過了商品質量控制的最佳時機，最終帶來巨額經濟損失。據統計每年我國包括鮮肉、水果、蔬菜、水產品等在內的農產品在流通過程中損耗率達15%～30%，經濟損失更高達1000億元[4]。

2.3 冷鏈物流的相關行業標準和法律法規不夠完善

由于冷鏈物流是現代物流系統中的一個特殊組成部分，因此相關法律法規和行業標準應該根據冷鏈物流的具體情況進行整體規劃和制定，而我國冷鏈物流的起步本身較晚，因此在這方面還有很大的提升空間。

2.4 其他問題

冷鏈物流作為一個系統化工程單靠一個或幾個企業不但無法形成規模，也無法保證物流的質量。把更多的冷鏈物流領軍企業集合起來形成強大的行業聯盟，保證冷鏈物流的高質量和高效率是未來的主要發展方向，同時還應該加快培養專業物流人才的步伐，這樣才能做到“硬件和軟件”的高度配套。

3 冷鏈物流信息系統的建設與應用

冷鏈物流信息系統是處理物流數據的重要平臺，主要負責收集物流系統前端采集的底層信息并進行分析、監控，一旦發現問題還能及時地把反饋信息傳輸給基層工作人員，最大限度地減少商品在生產到消費環節中出現的質量問題及由此引發的經濟損失。由此可以看出，要提高冷鏈物流系統的工作質量和效率，就要運用適合的、先進的技術是關鍵，本文就介紹了一種利用RFID技術的信息采集，通過冷鏈物流信息系統后臺的數據分析對冷鏈物流過程實現全程監控的系統。

3.1 RFID技術簡介

RFID技術即射頻識別技術(Radio Frequency Identi fication)，是一種可實現遠距離信息采集的自動識別技術。一般來說一個RFID系統包括電子標簽、天線和讀寫器三個部分[5]。它的工作原理是當帶有豐富商品信息(產地、出品時間、加工者等)的電子標簽進入讀寫器的工作半徑后，就能夠主動或被動地將電子標簽儲存器中攜帶的最新信息通過天線發送到讀寫器上，讀寫器解碼后再傳輸到系統后臺進行數據錄入和分析。

與至今還在物流中有所應用的條形碼技術相比，RFID技術具有讀寫距離遠，讀寫信息快，讀寫過程和結果基本不受商品儲存環境影響等特點，特別適合運用在需要對物流數據進行連續不間斷的監測情況中。

3.2 以生鮮產品為對象冷鏈物流信息系統應用

要徹底解決冷鏈物流過程中存在的商品變質、腐敗等問題，需要對冷鏈物流全過程的質量實施嚴格記錄和嚴密監控。RFID技術的應用很好的解決了這一問題。

以生鮮產品為對象設計的冷鏈物流信息系統的基本結構如圖1所示。系統控制中心的服務器采用具有固定IP的模式，生產、庫房采用有線連接方式將電子標簽、溫度、濕度等信息通過有線網絡傳輸給控制中心的服務器，運輸車輛通過有線方式將車內標簽、溫度、濕度信息傳輸給駕駛臺，并通過GPS無線網絡將車內標簽、溫度、濕度及地理位置實時發送給服務器。

物資電子標簽分為帶存儲器和不帶存儲器的兩種，若標簽帶有存儲器，在物流環節中可將各種信息利用讀卡器寫入標簽，若不帶有存儲器，就要將實時采集的信息發到服務器進行信息保存，查看時需要調出服務器上的數據。

圖1 冷鏈物流系統的基本結構

3.2.1 生產源頭和銷售環節的質量控制

任何產品的生產源頭是起點，銷售環節是終點，也是質量監控不可少的兩個方面。在產品下線后將基于RFID技術的、帶有存儲功能和溫度傳感器的電子標簽貼于產品之上，作為該產品由起點到終點的唯一身份標識，并且將整個過程中的物流和相關重要信息記錄在內，完整地實現對該產品的質量把關。有些特殊行業如養殖業甚至可以利用電子標簽記錄整個養殖過程，從存儲器上查到相關的疫苗注射、飼料喂養和使用記錄。等產品進入銷售環節之前，可以將電子標簽內的信息轉化為二維碼的形式，使顧客在超市等地購買產品時可以通過掃描二維碼對商品的生產過程進行全方位的了解，在日本超市里銷售的一個橙子你都能夠通過二維碼查出在果園里到底是哪一個工人把它摘下來的。

在這兩個環節中附在產品上的電子標簽主要是錄入和存儲以下信息(以生鮮產品為例)：產品的來源、產品的下線時間，產品的預冷信息、產品的重量、部位、通過溫度傳感器感知的實時溫度信息(信息感知和采集時間按照系統預設時間為準)等。

3.2.2 產品冷鏈物流過程的質量控制

生鮮產品的冷鏈物流過程主要包括倉儲、運輸和配送。生鮮產品在倉儲中處于靜止狀態，在運輸和配送過程中處于運動狀態，無論在哪個狀態中都需要對生鮮產品的溫度進行嚴密監控，使其在進入銷售環節前都能保證商品質量。

生鮮產品從生產線下線并進行預冷后不是進庫冷藏就是進入到冷藏車的運輸配送環節，這時附在產品上的電子標簽繼續發揮作用。

產品的入庫、在庫及出庫操作：產品進入冷庫時，安裝在倉庫門口的讀寫器會在產品進庫時讀取電子標簽上的信息并錄入信息系統，同時讀寫器將事先安排好的這個產品的入庫位置(包括貨架號、貨位號等)寫入電子標簽，此時電子標簽的信息實現更新；此后電子標簽上的溫度傳感器會定時將該產品的溫度信息通過網絡傳輸給信息系統，倉庫保管員可以坐在電腦前就準確的了解倉庫中各個貨物的溫度情況，一旦發現異常就可及時排查隱患解決問題，最大程度地降低損失；當產品進行出庫作業時，電子標簽上關于產品的在庫信息又會再次發送至讀寫器并傳輸至信息系統，此時信息系統可以及時更新倉庫的貨位空出信息，電子標簽同時記錄下商品的出庫和運輸時間。

產品的運輸和配送操作：產品由冷庫出庫之后便進入到運輸環節，利用冷藏車運輸是冷鏈物流中最容易發生質量問題的環節，因此對溫度的監控尤為重要。產品身上帶著豐富信息的電子標簽在運輸環節的主要功能是溫度傳感器對實時溫度的偵測，按照系統中設定的合理的溫度采集時間，電子標簽上的溫度傳感器會定時測量冷藏車的溫度，甚至可以根據產品在冷藏車內的不同位置感知溫度的差異，之后通過安裝在冷藏車駕駛室內的讀寫器定時將采集到的信息傳回信息系統后臺并更新電子標簽內的存儲信息，這樣在產品運輸和配送的全過程都實現了實時的溫度監控。

上述整個過程完成后，經過數次的信息錄入和更新，產品的電子標簽和信息系統數據庫中都存儲了與該產品冷鏈過程物流相關的所有信息，徹底解決了冷鏈物流中物流信息更新慢、信息滯后而導致的商品質量問題及損失，實現了從產品源頭到銷售末端的整體質量控制。

3.3 RFID技術在生鮮產品冷鏈物流中的應用效果分析

在充分分析了冷鏈物流的特點后，將RFID技術應用到冷鏈物流系統中，效果有目共睹。除了簡化產品出入庫的人工操作過程，減少產品在庫的作業量，對運輸及配送過程的溫度控制進行全程監測等，還對產品的流向、產品的防偽等有重大意義，同時利用先進技術實現的信息采集和傳輸加快了物流進程，對提高冷鏈物流的效率和質量起到了重要作用。

4 結語

RFID技術與傳感器技術的結合，成功實現了對生鮮產品在整個供應鏈上的溫度、濕度等監測，通過對此類信息進行傳輸和分析可以對整個過程實施跟蹤，對于在此鏈條上發生的一切情況都可以隨時預警、反饋、解決，最大限度地保障生鮮產品從源頭到餐桌的食品安全。

[1] 姚麗霞.RFID技術在食品冷鏈物流追溯中的應用[J].物流工程與管理,2013,35(8).

[2] 陳宇錚,湯仲喆,倪云峰,范聰玲,陳慶章.基于RFID的冷鏈物流監測系統的設計[J].計算機應用與軟件,2013,30(2).

[3] 陳通,李思聰.中外農產品冷鏈物流體系比較[J].北京農學院學報,2013,28(2).

[4] 張松.我國冷鏈物流現狀問題分析[J].管理觀察,2013(6).

[5] 潘浩.RFID技術在農產品冷鏈物流中的應用探究[J].電子測試,2014(3).