基于物聯網技術的農產品快銷統一信息平臺的研究

吳云?涂淼

摘 要：城鎮化不斷推進的如今，從農產品的種植/養殖，運輸、消費現狀出發，采用條碼、傳感器、RFID無線射頻、定位、云計算平臺等先進的物聯網技術，提出構建農產品快銷統一信息平臺的初步方案，進而完善農產品質量安全溯源體系，以降低物流總成本。

關鍵字：農產品，物聯網技術，快銷統一信息平臺

基金項目： 湖北省科技廳軟科學研究專項資助項目，項目編號：2014BDH128。

The Study on Rapid Sales Unified Information Platform about Agricultural Products Based on the Technology about the Internet of Things

Wu Yun，Tu Miao

Abstract： urbanization today， from the situation of agricultural products planting / breeding， transportation， consumption； using advanced technology of the internet of things such as bar code， sensor， RFID， location， cloud computing platform and so on， creating a preliminary scheme for fast selling unified information platform about agricultural products， and improving the quality of agricultural products traceability system security， in order to reduce the total cost of logistics.

Key words： agricultural products， technology about the internet of things， fast selling unified information platform

1 引言

近幾年，我國雖然不斷加大農業的投入，但相對于工業化、城鎮化進程，農產品流通發展相對滯后。隨著城鎮化進程，城市人口越來越多，農產品的需求也越來越多，甚至出現供不應求、不新鮮、價格較高等問題；并非沒有農產品，而是農產品信息和運輸環節不夠通暢，快銷是必然趨勢。

農產品快銷統一信息平臺將農產品從種植/養殖、運輸、消費中產生的信息、及相關設施設備融合成有機整體；主要由基礎設施設備（網絡、各種連接互聯網的終端）和快銷統一的信息平臺（相關軟件、網站）等構成。

2 農產品的特點

湖北是糧棉油等農產品的生產大省，糧、棉、油總產量位居全國前列；但農產品信息、流通發展相對落后，且具有流通量大，相對集中等特點，“買難、賣難”的情況經常發生。

2.1 農產品生產環節落后

勞動生產率和產業化程度偏低，受氣候、土壤、降水等自然條件的約束；人均耕地面積較小，耕種集約化程度較低，品種更新慢，產品結構不合理。

2.2 農產品供應鏈環節多，流通成本高

農產品流通量大，范圍廣，生產、消費點分散；流通一般經過：生產者——產地批發市場——運銷商——銷地批發市場——零售商——消費者。農產品儲運中，一般需要低溫、防潮、防蟲害、防壓，且需要專用倉庫、運輸工具、裝卸設備等配套設施，是普通物流不具備的；流通環節過多及冷鏈物流技術、存儲等條件等限制，致使第三方物流發展滯后，流通效率低。

2.3 農業生產的季節性，市場規模小，物流環節不暢

生產資料和農產品的運輸時間性都強且不均衡，播種時大量肥料運到田間，收獲時大量農產品從田間運回，其他時間運輸量較小。農產品基本都有生命，多易損易腐，且集中上市；為減少損失，延長農產品保存期必須進行深加工，但目前生產、加工、流通脫節。

農產品銷售以中小集貿市場為主，缺乏龍頭企業、專業大戶，存在一定的自發性和盲目性；批發市場布局不合理，選址不合適，配套設施不完備，管理水平、信息手段相對落后等問題：農戶主要通過本地的農業網、或等待渠道商上門收購，使得銷售處于被動狀態，很難保證在價格最高時出售；加工和終端銷售的渠道商由于信息不通暢，很難收購到符合條件的農產品。

為解決上述問題，必須深入研究湖北農產品種植、運輸、消費特點，分析現狀，借鑒發達國家農產品快速流通與管理方面的先進經驗，采用條碼、RFID射頻技術、傳感器等先進的物聯網技術、構建一個從種植/養殖、運輸、銷售于一體的農產品快速統一信息平臺。

3 物聯網相關技術

3.1 條碼

一維條碼是將寬度不等的黑、白條，按編碼規則排列，表達信息的圖形標識符。當光電或激光掃描儀等發出的光在條碼上反射，掃描儀內部的光電轉換器將接收到的強弱不同的反射光信號轉換成電信號，黑白條的寬度不同，電信號持續時間也不同，再根據相應的規則轉換成相應的數字、字符信息。

商品條碼標出生產國、制造廠家、名稱、生產日期等，在商品流通、圖書管理等許多領域都得到廣泛應用。一維條碼主要由靜區、起始符、數據符、校驗符和終止符等組成；具有唯一性、無含義性，一經分配終身使用等優點。

一維條碼數據容量較小，只能包含字母和數字，必須依賴數據庫，且只在一個方向表達信息，尺寸相對較大，由此擴展出二維碼，它能記載漢字數據文件，圖片、網絡鏈接等，如今網絡上常見的二維碼屬于QRCode，可容納1850個字母，容錯能力強，有時損毀達50%仍能恢復，制作成本低，尺寸可變，手機能識讀等優點。

3.2 無線射頻識別（RFID）技術

RFID技術是一種非接觸式自動識別技術，通過無線射頻信號自動讀取相關信息，結合數據庫和互聯網，實現農產品的跟蹤與信息共享。

RFID標簽由芯片和天線組成，將農產品的名稱、生產日期、產地等信息寫入RFID芯片，并貼在農產品的外包裝上；貼有RFID標簽的農產品進入讀寫器讀寫范圍內，標簽上的天線接收讀寫器發出的無線電信號，將存儲的信息發給讀寫器，讀寫器再發給應用程序進行存儲和處理。

在農產品的流通中運用RFID技術，可隨時監控農產品流通過程，降低供應鏈中安全存貨量和運營資本，有效降低農產品流通成本；同時也可以及時地獲得市場消費現狀數據作出科學的預測，協調農產品的生產、流通和消費。

3.3 傳感器

傳感器代替人的感覺器官感受外界信息，并轉換成易處理的電信號，其感知能力遠遠超過人的感官，如家電的溫濕度計，電視機遙控，煤氣泄漏報警，路燈的聲控等；目前正向高精度，數值化，智能化、微型化，集成化發展，常見的有溫濕度，光，氣敏，力敏等傳感器，特別是微電子機械系統（MEMS），集各種傳感器、執行器、信號處理與控制，通信接口等于一體，尺寸在1μm～1mm。

傳感器體積小，攜帶的能量有限，數目龐大，成本較低，更換電池不現實，且維護困難甚至不可維護，處理器能力較弱，存儲器容量也較小；通信帶寬較窄且經常變化，通信范圍只有幾十米到幾百米，且隨機布撒，位置無法預先設定，節點必須能自動進行配置和管理。

為有效地節省能量，可在數據收集過程中，取出冗余信息，是犧牲延時換取能量的節約。

3.4 定位

傳感器必須知道位置才能說明“什么位置發生什么”，按是否已知位置，分為信標節點和未知節點。信標節點比例較小，通過GPS/GIS/北斗等定位設備定位，是未知節點定位的參考點。傳感器能量有限、可靠性差、通信距離有限，對定位技術提出很高的要求。

全球定位系統（GPS）能全方位、實時定位導航，且全球、全天候工作；定位精度高，差分定位達cm、mm級，且與電子地圖、無線通信、車輛管理系統結合，可實現車輛跟蹤和交通管理等，特別是某些道路禁行、擁堵、最短路徑決策等問題；在運輸、倉儲、裝卸等環節，都可通過GPS導航、車輛跟蹤、信息查詢等管理。

地理信息系統（GIS）以地理空間數據庫為基礎，在計算機軟、硬件支持下，對空間數據進行采集、管理、分析，提供多種空間和動態的地理信息，具有數據搜集、管理和分析等方面的強大功能，是建立、編輯圖形和地理數據庫，并進行空間分析的工具集合。

3.5 云計算平臺

在云計算平臺，用網絡將各種異構計算資源整合為抽象的、可動態擴展的計算資源池，通過互聯網提供應用服務，只要能上網就能使用云計算平臺提供的各種功能。基于物聯網云計算技術的快銷信息平臺，使農產品從種植/養殖，運輸到消費的各個環節都可在任何時間、任意位置、用各種終端方便地發布、查詢、更新信息。

4 構建快銷統一信息平臺

快銷統一信息平臺不同于普通信息平臺，主要因為農產品需要快速的流通，以保證農產品從采摘/屠宰、運輸、到消費的整個過程中需要一直保持新鮮，這需要整個運輸過程中防止被壓、低溫運輸。快銷統一信息平臺有助于農戶和渠道商及時了解市場供需現狀和價格、銷售走勢，加速農產品的快速、有效流通，減少種植/養殖經營的盲目性和過度的競爭。

4.1 可行性和功能分析

目前各種有線、無線網絡覆蓋、普及率較高，政府各部門均配備辦公電腦及相關網絡設施，可隨時維護農產品生產、銷售的信息；農民、渠道商擁有電腦、手機的數量逐年增加，能隨時隨地在農產品快銷統一信息平臺上查詢和發布相關信息。

分析農產品的現狀后，快銷統一信息平臺主要具有用戶登錄、產品分類、產品展示、站內交易、市場動態等功能，如圖1所示。

圖1 快銷統一信息平臺主要功能

農產品快銷統一信息平臺通過云計算平臺，將RFID射頻、條碼、傳感器等現代物聯網技術整合為有機整體，主要由種植/養殖、農產品深加工、運輸、銷售、消費者查詢等管理子系統組成。

4.2 技術路線

為構建農產品快銷、質量安全溯源體系，快銷統一信息平臺主要采用如下技術：

1、傳感器、編碼設備安裝以及數據采集

農產品一般要求低溫、防潮、防壓儲運，為隨時監測農產品的儲運狀態，在打包農產品時，同時將溫濕度傳感器、壓力傳感器等傳感器一起打包，傳感器間采用自動動態組網，逐級將傳感器檢測的數據傳輸到接收器上；專用倉庫、運輸工具、裝卸設備等均安裝有相應的接收器，能隨時或定時自動連接互聯網，將采集到的數據自動上傳到快銷統一信息平臺。

農產品在打包時還需貼上條碼或嵌入RFID標簽，鑒于RFID標簽比較昂貴，可在打包時，小包貼上一維或二維條碼，大包內嵌入一個RFID標簽。

在農產品流通的各階段，從產地、運輸車輛、貨場、倉庫、到批發市場等均安裝條碼、RFID讀寫設備，采集相關農產品或車輛運輸信息后存儲到數據庫。

2、海量信息存儲和處理。

大量農產品信息必須準確記錄、完整保存，以便查詢，使農產品的質量安全溯源更加快速、實時和準確。農產品所有資源和信息都在云平臺上匯集，隨時隨地接受各種信息，通過優化計算將海量信息按實際需求進行整合，提供給農戶、物流服務商、銷售商、消費者，及時收集、反饋信息，共同參與管理農產品的生產、運輸、銷售等各環節；消費者也能非常便利地通過電腦、手機等上網工具實時查詢農產品質量安全的相關信息。

3、信息維護

農產品快銷統一信息平臺最重要的是應用與維護，主要依賴政府、農戶、渠道商三方面。政府設立專門部門、人員特別是農業局，對農戶種植/養殖信息，從播種/繁殖開始，直到收獲/屠宰、供應的所有的供求信息的采集和更新維護，轉載農產品需求信息讓種植戶、養殖戶和渠道商了解，避免銷售問題，尤其是解決農產品銷售難的問題，如何以最高的價格出售；農戶要時刻關注和發布種植/養殖、供應信息，積極查詢、主動和渠道商、消費者聯系，也可以主動將種植/養殖、供應信息以信息采集表、電子郵件、短信的方式反映給農業局；渠道商應在農產品成熟前期發布準確、有效的需求信息，以縮短等待時間，也可查詢供應源，直接和農戶、政府相關部門聯系。

5 結論

利用條碼、RFID射頻技術、傳感器、云計算平臺等物聯網技術，設計構建農產品快銷統一信息平臺，提供現代化信息管理手段，使農產品質量安全追溯成為可能，同時更好地改善農產品物流服務質量差、流通成本高的現狀。構建農產品快銷統一信息平臺固然重要，但信息的更新管理更重要，主要靠政府、農戶和渠道商共同完成，構建農產品快銷統一信息平臺勢在必行。

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作者簡介

吳云（1981-），女，江蘇如東，碩士，講師，專業：計算機軟件與理論。

涂淼（1978-），男，湖北監利，碩士，講師，專業：物流。