基于物聯網水產品冷鏈物流運輸監控系統

許　敏

(福建商業高等專科學校 經濟貿易系, 福建 福州　350012)

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基于物聯網水產品冷鏈物流運輸監控系統

許敏

(福建商業高等專科學校 經濟貿易系, 福建 福州350012)

摘要：結合RFID、WSN、集成網絡和智能節點等物聯網技術，構建了水產品冷鏈物流運輸監控系統，實現對水產品冷鏈物流運輸全程跟蹤及有效追溯。

關鍵詞：水產品； 物聯網技術； 冷鏈運輸； 監控

0引言

隨著我國經濟發展，人們的消費水平逐漸提高，消費安全意識也相應增強，食品的安全和新鮮度引起了人們高度關注。在此情形下，作為確保食品質量安全的一種途徑，冷鏈物流應運而生。我國冷鏈消費品市場近年來發展迅速，年增長率在8%以上。水產品作為一種特殊的食品，消費者對其新鮮度和安全度的要求更嚴格，水產品運輸也區別于其它商品，需要全程不間斷冷鏈。福建省作為水產品生產和出口大省，面臨著安全高效實行水產品冷鏈運輸的大考驗，與此同時，“物聯網”掀起了21世紀世界信息產業第三次浪潮，其技術可以應用到多方面，將物聯網技術應用到福建省水產品冷鏈物流運輸中，建立一套完整的冷鏈運輸監控跟蹤系統，對于確保水產品品質，提升福建省水產品信譽度，提高競爭力有著重要意義。

1物聯網技術及其應用情況分析

1.1　物聯網概念

物聯網是指建立在物品編碼、RFID技術以及互聯網的基礎上，按照約定的協議，可以把任何物品與互聯網等網絡進行連接，不僅能實現信息交換、通信、處理，還可以對物體進行智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種信息系統[1]。

1.2　物聯網核心技術構成及應用

經過近幾年的發展，物聯網技術應用領域日益廣泛，已經在農業、海洋養殖業、工程控制與監管、城市建設管理、公共設施管理、醫療設備維護等領域都得到了應用和高度認可。隨著科技不斷發展，物聯網的應用范圍將會更廣泛。物聯網技術可以分為4層[2]：感知識別層、網絡構建層、管理服務層及綜合應用層。其中，感知識別層是物聯網核心技術所在，包括了GPS、RFID、傳感器等關鍵技術。由于物聯網具有能對物品進行智能化識別定位、跟蹤監控和管理等特點，因此，物聯網技術有望成為監控和管理水產品冷鏈物流運輸過程的一種重要途徑。

2福建省水產品冷鏈物流發展現狀分析

2.1　水產品冷鏈物流概況

水產品冷鏈物流是指水產品的生產、加工、貯藏、運輸、銷售等環節，以冷鏈技術為基礎，以信息網絡為手段，產生綜合經濟效益和社會效益的低溫物流形式[3]。水產品冷鏈物流主要包括水產品冷藏(凍)加工、冷藏(凍)存儲、冷藏(凍)運輸及配送、冷藏(凍)銷售4個部分。其中，冷藏(凍)運輸是關鍵所在，它貫穿捕撈之外的所有環節。水產品冷鏈物流由水上和陸上兩部分組成，水上捕撈的貨物在盡可能短的時間內進行冷凍加工或冷藏，由冷藏船運至港口，通過陸上冷藏車運至加工廠和水產品市場，然后運輸到零售商店或超級市場的小型冷庫或冷柜，最終到達消費者家庭的電冰箱,如圖1所示。

圖1　水產品冷鏈物流全過程

在此物流全過程中,水產品始終保持恒定低溫狀態，以確保質量安全。

2.2　福建省水產品冷鏈物流發展情況

福建省地處我國東南沿海，擁有3 324 km的海岸線，具有發展水產業優越的自然條件和豐富的資源潛力，歷來都是水產品養殖和出口的大省。改革開放以來，福建省漁業得到迅速發展，成為福建省六大產業之一，在福建省經濟中占有舉足輕重的地位。從2006 年開始至 2011 年，福建水產品產量和水產養殖面積都有了大幅度增長,如圖2和圖3所示。

圖2　2006-2011年福建省水產品產量

圖3　2006-2011年福建省水產養殖面積

2013年，福建省水產品出口總量已經達到72.5萬t，出口額51.09億美元，同比增長5.15%和6.88%，出口創匯額首次躍居全國第一[4]。根據中商情報網統計數據顯示，2014年上半年，福建省水產品產量仍居全國前列，出口創匯繼續保持全國第一，出口水產品品種超過60種，有5家加工企業年出口額超過1億美元。福建省政府歷來重視發展漁業，出臺了眾多相關政策及扶持漁業發展的措施，在《福建省海洋經濟發展 “十二五”規劃》、 《福建省“十二五”現代農業發展規劃》及 《福建省冷鏈物流業發展對策實施方案》等一系列重要文件中，都特別強調要加快建設水產品冷鏈物流系統，大力促進水產品流通。這一切都促使福建省水產品冷鏈物流得到迅猛發展，目前福建省已建成多種類型的水產品冷鏈物流中心，主要有位于福州馬尾的海峽水產品交易中心，漳州東山的海峽兩岸水產品加工集散基地，寧德霞浦的臺灣水產品集散中心以及廈門的閩臺中心漁港水產品交易中心等。其中大多數是單純進行水產品交易的市場，規模較大功能齊全的水產品冷鏈物流中心當數海峽兩岸水產品加工集散基地、臺灣水產品集散中心及海峽西岸水產品加工基地。隨著福建省水產品冷鏈物流業的蓬勃發展，其對全省現代物流體系和居民生活的影響日益加大。

2.3　福建省水產品冷鏈物流運輸過程存在的問題

冷鏈運輸是冷鏈物流的重要環節，當前我國冷凍冷藏食品的消費以每年約10%的產量迅速增加，但目前對冷鏈環境全程覆蓋運輸率僅有20%～30%，由此造成的貨物價值損失高達4億元以上[5]，盡管近年來福建省水產品冷鏈物流發展迅速，但在其運輸過程中仍然存在著諸多不確定性因素，導致物流運輸過程不規范，嚴重影響水產品品質。

2.3.1冷鏈運輸配套設施不足

由于水產品的特殊性，冷鏈運輸是其運作過程中的重要環節，福建省水產品冷鏈運輸主要是由第三方冷鏈物流企業依靠各種冷藏車輛來完成。福建省現有冷藏車僅3 200輛左右，遠遠不能滿足水產品運輸所需，此外，無論是水產品冷鏈物流中心還是從事第三方冷鏈運輸企業，由于資金等各方面原因，從事水產品冷鏈運輸的冷藏車輛很多都不是專業冷藏車，企業為了節約成本，采用改裝車，存在車況差、年限已久、制冷差等諸多問題，嚴重制約了水產品冷鏈運輸環節的運作。

2.3.2冷鏈運輸過程信息化程度低

當前福建省內水產品冷鏈運輸全程在自動化信息網絡應用方面尚不夠，在水產品運輸及配送等環節大多數仍然以人工操作協調為主，不能實現網絡優化調度，時常有“斷鏈”情況發生，導致水產品冷鏈運輸效率低下。信息化程度低也導致無法在冷鏈運輸過程中進行實時監控管理，做不到有效跟蹤和追溯。

2.3.3冷鏈運輸標準缺乏

目前，我國尚缺少貫穿整個冷藏鏈的行業標準，質量保障體系薄弱。水產品冷鏈物流體系由于其商品的特殊性，更需要各種科學的標準來規范運作，如水產品運輸冷藏溫度標準、運輸操作標準、運輸包裝材料和規格標準、水產品品質檢驗標準等[6]。當前由于標準缺失，部分第三方冷鏈物流供應商甚至以采用常溫車運輸等方式來節約企業運營成本，從而導致水產品冷鏈運輸過程質量下降，大大助長了行業惡性競爭，更讓消費者對冷鏈運輸的水產品質量信任度降低。

2.3.4缺乏大型專業從事水產品冷鏈物流運輸的企業

目前，福建省內有能力提供冷鏈物流運輸的第三方物流企業屈指可數，有代表性的大企業僅福州名成冷鏈、福州超大、福建浩嘉冷藏、廈門空港物流園、廈門浩添冷鏈科技有限公司等幾家，其余大部分是小微企業，存在分布零散、供求失衡等不足。現有的第三方冷鏈物流運輸企業基本上是民營企業，很多是由其它行業轉型過來從事冷鏈運輸的，存在資金、人力資源、管理等各方面問題。

3基于物聯網技術的水產品冷鏈物流運輸監控系統設計

基于物聯網的水產品冷鏈物流運輸全程監控就是充分運用互聯網、數據庫和 3G 通訊技術，使水產品從捕撈起來后的倉儲、運輸、銷售等各環節均能夠準確地進行監控和信息查詢，完成水產品跟蹤和追溯。運輸監控的核心是在水產品供應鏈體系中嵌入物聯網監控(追溯)平臺并建立監控、預警機制。基于物聯網的水產品冷鏈物流運輸全程監控示意圖如圖4所示。

圖4　基于物聯網的水產品冷鏈物流運輸全程監控示意圖

在物聯網技術支撐下，水產品冷鏈物流運輸監控系統方案設計主要包含運輸全程信息收集傳輸、運輸過程監控與處理、信息反饋3部分。

3.1　冷鏈運輸信息收集與傳輸監控方案設計

水產品冷鏈物流運輸監控方案主要應用物聯網RFID和WSN技術，基于無線通信技術(GPRS)進行相關數據發送和接收，將水產品運輸過程中的各種信息如溫濕度等發送到監控平臺，工作人員通過監控中心的電腦即可獲得相關數據，來進行水產品冷鏈運輸監控管理。同時，利用GPS(全球定位系統)對進行冷鏈運輸的冷藏車輛進行實時定位跟蹤，結合GIS(地理信息系統)對車輛的信息進行實時監控，實現對冷鏈運輸全程跟蹤監控。水產品冷鏈運輸信息收集與傳輸監控方案如圖5所示。

圖5　水產品冷鏈運輸信息收集與傳輸監控方案

3.2　冷鏈運輸實時監控過程具體實施分析

水產品從捕撈地出發經由各種運輸方式被送往冷庫進行加工儲存，再被送往終端零售商，這兩個過程中所使用的冷藏運輸工具應該始終保持適合水產品存放的溫濕度，故實時檢測運輸工具的溫濕度等參數對于保障水產品質量安全，保證冷鏈運輸不斷鏈至關重要。

通過RFID標簽GPS和微型傳感器節點等物聯網技術可以實時檢測到冷藏車輛等運輸工具內部的溫濕度是否與所要求的保持一致，同時各節點通過單跳或多跳的方式，將讀取到的RFID信息及環境參數信息全部傳遞到網關節點，網管節點對所接收到的各種數據進行處理，通過GPRS與管理監控中心進行聯系。在此過程中，如若出現任何異常現象如溫度沒有達到規定的指標值，系統就會自動發出報警信號，向運輸工作人員進行提醒，監控中心也會收到信號，監控人員可以及時做出反應。

3.3　冷鏈運輸過程信息反饋具體實現

感知層和網絡層主要實現對運輸過程信息的收集和傳輸，并進行實時監控，確保質量安全。信息反饋層主要是負責提供數據給管理者和終端顧客進行相關資料的查詢。管理者和終端用戶通過瀏覽器，可以實時查看運輸過程中的實時信息，及時掌握水產品冷鏈運輸中的相關動態。管理監控人員可以對冷藏車輛駕駛員發出操作指令，在運輸過程某一時段內，如果車箱的溫濕度不達標，一段時間仍然未被相關管理者發現時，信息平臺的報警系統就會發出指令，以保證食物的安全性[7]。通過信息平臺的報警系統會自動提醒，駕駛員就可以及時糾正問題，有效地保證了水產品在途中的安全。

運輸信息反饋方案如圖6所示。

4結語

冷鏈運輸全程監控與管理對于提升福建省水產品質量、提高水產品品質起到至關重要的作用，將物聯網技術與冷鏈運輸充分結合，構建一個基于物聯網技術的水產品冷鏈運輸實時監控系統，充分利用RFID，GPS，WSN等技術，實現對水產品冷鏈運輸全程監控，積極推進專業化、社會化的水產品冷鏈運輸，必將有效提升福建省水產品冷鏈物流的競爭力。

圖6　運輸信息反饋方案

參考文獻：

[1]馬婷,李芳.基于物聯網技術的食品冷鏈物流跟蹤及追溯問題研究[J].上海理工大學學報,2013,35(6):557-562.

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[3]趙剛.物流運籌[M].成都：四川人民出版社，2002.

[4]吳洪.福建水產暢游四海[N/OL].福建日報,2014-03-04(06)[2014-6-15].

[5]胡紅偉.物流商搶占冷鏈市場遭遇尷尬[J].中外物流，2007(6):30-31.

[6]王友麗.水產品冷鏈物流中心發展的福建模式與促進策略[J].福建師范大學學報：哲學社科版,2013(2):99-10.

[7]于杰.張旭鳳.基于物聯網技術的保鮮食品冷鏈物流運作全程監控研究[J].物流技術,2014,33:328-331.

Transportation monitor system for aquatic products

cold-chain logistics based on internet of things

XU Min

(Economic and Trade Department, Fujian Commercial College, Fuzhou 350012, China)

Abstract：Based on internet of things technology such as RFID, WSN, integrated network and intelligent nodes, we construct a transportation monitor system for aquatic products cold-chain logistics to realize the whole-process transportation tracking.

Key words：aquatic products; internet of things technology; cold-chain transportation; monitoring.

作者簡介：許敏(1978-)，女，漢族，福建福州人，福建商業高等專科學校講師，碩士，主要從事冷鏈物流、物流采購方向研究,E-mail:18584055987@163.com.

基金項目：福建省教育廳2013年B類課題(JB13559S)

收稿日期：2014-07-23

中圖分類號：U 11

文獻標志碼：A

文章編號：1674-1374(2015)01-0085-06

DOI:10.15923/j.cnki.cn22-1382/t.2015.1.18