生鮮水果冷鏈物流過程可視化研究

丘少樺 莫?jiǎng)P淇

[提要] 國家將冷鏈物流列入政府工程與物流業(yè)積極投身于冷鏈物流的建設(shè)中，冷鏈物流開始進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。本文通過構(gòu)建“物聯(lián)網(wǎng)+冷鏈物流”鮮果產(chǎn)品物流體系，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)上綜合利用RFID、WSN、3S、視頻監(jiān)控等相關(guān)技術(shù)，提供一個(gè)透明化的路徑選擇、溫度控制以及儲(chǔ)存運(yùn)輸過程，使冷鏈物流體系得到進(jìn)一步完善，并擴(kuò)展冷鏈物流發(fā)展格局，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸過程可視化、透明化、公開化，令整體供應(yīng)鏈做到可控性和完整性。

關(guān)鍵詞：鮮果產(chǎn)品;冷鏈物流;物聯(lián)網(wǎng);可視化

基金項(xiàng)目：廣州工商學(xué)院2019年省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目：“基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的冷鏈物流過程可視化研究”（項(xiàng)目編號(hào)：S201913714023）

中圖分類號(hào)：F259.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

收錄日期：2020年3月27日

一、引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國人民消費(fèi)能力和生活水平逐漸上升，對(duì)生鮮果品的需求也日漸增加，擴(kuò)大了我國對(duì)冷鏈物流的市場需求，政府與企業(yè)的一系列政策也在推動(dòng)冷鏈物流的發(fā)展。同時(shí)，消費(fèi)者對(duì)鮮果食品的安全質(zhì)量要求不斷提高，而國內(nèi)冷鏈物流目前仍然缺乏實(shí)時(shí)共享信息的狀況，直接導(dǎo)致了鮮果產(chǎn)品無法得到有效的監(jiān)控，使得冷鏈物流的健康快速發(fā)展存在著一定程度上的阻礙。

本文從“物聯(lián)網(wǎng)+冷鏈物流”的角度出發(fā)，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上發(fā)展冷鏈物流，整合物聯(lián)網(wǎng)、WSN和3S定位系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一個(gè)透明化的路徑選擇、溫度控制以及儲(chǔ)存運(yùn)輸體系，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸過程可視化、透明化、公開化。首先，在對(duì)物品進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的過程中及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)存在的問題，并對(duì)其及時(shí)做出反應(yīng)，這樣可以有效地降低運(yùn)營的成本，提高鮮果品質(zhì)。其次，通過在信息豐富性層面提升供應(yīng)商提供貨物的價(jià)值，以此增強(qiáng)競爭力，促進(jìn)B2B經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)增強(qiáng)消費(fèi)者的消費(fèi)信心以及提高消費(fèi)者的滿意度。

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

齊林（2012）等以ZigBee協(xié)議為基礎(chǔ)，圍繞CC2530型無線傳感片上系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN）的水產(chǎn)品冷鏈物流實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，并進(jìn)行完備的冷鏈環(huán)境系統(tǒng)測試和通信性能測試。皮邵輝（2013）在論文中以現(xiàn)有研究理論為基礎(chǔ)對(duì)將射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）應(yīng)用到冷鏈物流溫度控制系統(tǒng)中進(jìn)行了研究討論，并通過LabVIEW仿真平臺(tái)建立仿真程序，對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)功能進(jìn)行模擬仿真。南京航空航天大學(xué)繆彩兵（2016）將嵌入式技術(shù)、GPS定位、GPRS無線通信三種技術(shù)進(jìn)行綜合利用，并結(jié)合GIS地理信息技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種車載監(jiān)控終端和監(jiān)控中心監(jiān)控管理系統(tǒng)。劉影（2018）研究了基于RFID技術(shù)和云平臺(tái)的冷鏈物流監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)定位追蹤冷鏈物流系統(tǒng)中物品和實(shí)時(shí)監(jiān)控物品溫度的操作，在該系統(tǒng)中管理人員可以得到從可視化監(jiān)管中心監(jiān)測到的物品實(shí)時(shí)地理位置和實(shí)時(shí)溫度等數(shù)據(jù)信息。

L.Ruiz-Garcia（2007）在文章中探討了無線傳感器技術(shù)在水果儲(chǔ)運(yùn)狀態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用潛力。Arebey M（2010）構(gòu)建了射頻識(shí)別（RFID）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、通用分組無線通信系統(tǒng)（GPRS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）等通信技術(shù)與攝像機(jī)相結(jié)合的固體廢物監(jiān)測系統(tǒng)。Sobhi Mejjaouli（2018）對(duì)易腐產(chǎn)品冷鏈物流決策模型進(jìn)行了深入研究。該決策模型是在云平臺(tái)由每次發(fā)貨或一系列發(fā)貨相關(guān)聯(lián)的臨時(shí)虛擬器（VMS）執(zhí)行的。

三、我國鮮果冷鏈物流過程存在的問題

據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，2017年我國鮮果市場成交額達(dá)到7，364.43億元，隨著人均GDP的提高，如今人們對(duì)于鮮果的需求與日俱增。隨著鮮果需求量的急劇增加，針對(duì)目前鮮果冷鏈物流過程的問題不斷涌現(xiàn)。主要問題集中在市場鮮果需求量與冷鏈物流體系不匹配的問題。細(xì)化問題主要分為以下幾點(diǎn)：

（一）我國冷鏈物流平臺(tái)建設(shè)落后，冷鏈物流行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不完善。我國自2010年國家發(fā)改委出臺(tái)《農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流發(fā)展規(guī)劃》后，冷鏈物流的發(fā)展才越來越得到政府的重視，其表現(xiàn)主要為：國家將冷鏈物流列入政府工程，物流行業(yè)積極參與調(diào)整和完善冷鏈物流體系建設(shè)。自此冷鏈物流才進(jìn)入一個(gè)新的階段，鮮果冷鏈流通方面得到了進(jìn)一步的發(fā)展。伴隨著冷鏈物流的發(fā)展，冷庫、冷藏車等設(shè)施設(shè)備得到升級(jí)，冷鏈相關(guān)技術(shù)得到改善，整體更加規(guī)范化。就冷鏈物流整體而言，冷庫和冷藏保鮮車數(shù)量增長較快，年均增長率達(dá)到30%，制冷技術(shù)顯著提高。但相對(duì)于發(fā)達(dá)國家而言，我國冷鏈物流現(xiàn)今仍處于初步發(fā)展階段。我國的專業(yè)冷鏈物流設(shè)備仍然落后，就冷藏車為例，我國的冷藏車所占比相對(duì)于發(fā)達(dá)國家有較明顯的差距，如表1所示。（表1）

（二）冷鏈運(yùn)輸腐損率高。現(xiàn)階段，我國大部分冷鏈物流設(shè)施設(shè)備更新滯后，很多冷鏈基礎(chǔ)設(shè)備陳舊，導(dǎo)致我國鮮果腐損率較高，與發(fā)達(dá)國家相對(duì)比，如圖1所示，我國腐損率居高不下，難以適應(yīng)較大份額的鮮果市場需求。再者，落后的冷鏈信息設(shè)備，導(dǎo)致冷鏈運(yùn)輸過程中信息流通不暢、信息不對(duì)等，使大多數(shù)鮮果的質(zhì)量安全在冷鏈流通過程中缺乏保障性，運(yùn)輸過程斷鏈、鮮果損壞等現(xiàn)象比比皆是，在途冷鏈運(yùn)輸腐損率占鮮果總腐損率較高。同時(shí)，鮮果產(chǎn)品的質(zhì)量與安全受到冷鏈流通影響，新鮮程度下降，營養(yǎng)價(jià)值流失。（圖1）

（三）冷鏈流通率比例較低。我國長期以來缺乏冷鏈運(yùn)輸意識(shí)，鮮果市場著重于生產(chǎn)質(zhì)量的把控卻忽視冷鏈運(yùn)輸?shù)闹匾裕瑢?duì)鮮果流通方面投入相對(duì)薄弱，如圖2所示。在鮮果生產(chǎn)能力大幅度提高的同時(shí)，冷鏈運(yùn)輸流通率比例仍然較低。大部分企業(yè)為降低總體成本，選擇粗放型鮮果運(yùn)輸，忽視鮮果在途運(yùn)輸?shù)牟煌晟贫鴮?dǎo)致鮮果腐損，并由其帶來企業(yè)形象受損、消費(fèi)者的再選擇等后果，從而導(dǎo)致其實(shí)際成本與降低總成本的目標(biāo)相悖。同時(shí)，冷鏈物流規(guī)模發(fā)展格局較小，資源整合程度方面也是接下來冷鏈物流改革升級(jí)的一道要點(diǎn)。（圖2）

（四）消費(fèi)者對(duì)于鮮果冷鏈流通持懷疑態(tài)度。由于我國冷鏈物流體系存在不完善性，各個(gè)節(jié)點(diǎn)缺乏順暢的銜接，信息資源整合與信息對(duì)等方面缺乏協(xié)調(diào)性。長期以來，鮮果腐損問題遲遲未得到解決，而日益劇增的鮮果需求和人們對(duì)鮮果質(zhì)量要求的提高與現(xiàn)今我國冷鏈運(yùn)輸設(shè)備不平衡等問題直接導(dǎo)致了現(xiàn)今我國消費(fèi)者對(duì)當(dāng)前我國冷鏈運(yùn)輸不信任的問題。

四、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的鮮果冷鏈物流過程可視化研究

（一）研究總目標(biāo)。在“物聯(lián)網(wǎng)+冷鏈物流”體系基礎(chǔ)上結(jié)合WSN和3S定位系統(tǒng)，使鮮果冷鏈物流體系得到進(jìn)一步完善的同時(shí)擴(kuò)大鮮果冷鏈物流布局范圍。利用“物聯(lián)網(wǎng)+冷鏈物流”體系使鮮果冷鏈物流從供應(yīng)商到消費(fèi)者的整條供應(yīng)鏈上，從運(yùn)輸路徑到溫度控制整個(gè)過程達(dá)到可視化、公開化、透明化。通過公布動(dòng)態(tài)冷鏈信息，在促進(jìn)2B經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)增強(qiáng)消費(fèi)者的消費(fèi)信心和消費(fèi)滿意度。再者，“物聯(lián)網(wǎng)+冷鏈物流”這一新的運(yùn)作模式體系是對(duì)傳統(tǒng)冷鏈物流運(yùn)作模式體系的革新，通過這一新模式體系，使整個(gè)鮮果冷鏈物流體系更加科學(xué)化的同時(shí)促進(jìn)鮮果冷鏈物流行業(yè)的再一次新革新升級(jí)。

利用“物聯(lián)網(wǎng)+冷鏈物流”，減少鮮果產(chǎn)品的破損率，提高鮮果產(chǎn)品質(zhì)量和物流服務(wù)水平，從而增強(qiáng)消費(fèi)者的消費(fèi)信心，促進(jìn)二次消費(fèi)，增強(qiáng)鮮果市場活躍度。達(dá)到生產(chǎn)、銷售和消費(fèi)三者間的良性循環(huán)。

（二）體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。構(gòu)建“物聯(lián)網(wǎng)+冷鏈物流”鮮果產(chǎn)品物流體系，基于“物聯(lián)網(wǎng)+冷鏈物流”鮮果產(chǎn)品物流體系建設(shè)，綜合運(yùn)用到了RFID、WSN、3S技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，確保鮮果產(chǎn)品從供應(yīng)商到消費(fèi)者整體供應(yīng)鏈各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的信息、物流狀況都可以達(dá)到可視化、公開化、透明化，且整體供應(yīng)鏈做到可控性和完整性。其中，利用PVS、SN連貫物流體系操作的各個(gè)環(huán)節(jié)，具體如圖3所示。（圖3）

（三）實(shí)施步驟

1、在供應(yīng)商初端鮮果訂單進(jìn)入系統(tǒng)，在感知管理層中利用RFID和UPN初步獲得鮮果產(chǎn)品基礎(chǔ)信息，WSN獲取鮮果產(chǎn)品溫度信息，到達(dá)信息采集預(yù)期。

2、利用網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)層中的RFID、GPS、GIS和攝像機(jī)技術(shù)設(shè)備對(duì)冷鏈運(yùn)輸進(jìn)行合適的調(diào)整，然后在控制層中，通過溫度傳感器、制冷裝備和溫度調(diào)節(jié)裝備對(duì)鮮果冷鏈運(yùn)輸過程的溫度控制與管理進(jìn)行實(shí)時(shí)感測，最后在監(jiān)控層利用監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)鮮果冷鏈運(yùn)輸車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3、對(duì)于運(yùn)輸過程中的冷藏溫度信息的可視化，RFID用于識(shí)別不同批次對(duì)象，傳感器與攝像機(jī)同時(shí)對(duì)冷藏車內(nèi)的鮮果溫度與實(shí)時(shí)情況進(jìn)行上傳分享，利用GPS與GIS對(duì)冷鏈運(yùn)輸?shù)穆窂酵该骰欣诖龠M(jìn)冷鏈運(yùn)輸路徑選擇的進(jìn)一步優(yōu)化。

4、針對(duì)冷鏈運(yùn)輸過程可能會(huì)存在溫度變化差異大或溫度斷裂等現(xiàn)象，利用PVS、WSN、報(bào)警器和穩(wěn)壓電源開關(guān)組成冷鏈運(yùn)輸過程的預(yù)警系統(tǒng)。利用預(yù)警系統(tǒng)可以在一定程度上自動(dòng)調(diào)整制冷偏差，同時(shí)可以對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行立即反應(yīng)并給出警報(bào)提醒。

5、銷售端處于冷鏈運(yùn)輸?shù)哪┒耍瑫r(shí)也是直接與消費(fèi)者接觸的前端。因此，對(duì)于這一部分的溫度控制及鮮果狀態(tài)也是要做到可視化。運(yùn)用RFID、傳感器、GPS、攝像機(jī)這幾種設(shè)施設(shè)備組成銷售溫度控制，達(dá)到從供應(yīng)商到消費(fèi)者手中整個(gè)過程鮮果溫度及路徑、狀態(tài)透明化，可視化。

利用以上五個(gè)部分組成基于物聯(lián)網(wǎng)下冷鏈物流可視化構(gòu)架，通過五個(gè)部分間的系統(tǒng)合作與信息傳遞，達(dá)到整個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)下冷鏈物流可視化構(gòu)架信息共享且透明可視。

消費(fèi)者可以在多方官網(wǎng)上通過訂單編號(hào)全程跟蹤、實(shí)時(shí)了解鮮果產(chǎn)品溫度狀況與流通信息，對(duì)于企業(yè)和物流公司也可以從側(cè)面達(dá)到相應(yīng)的企業(yè)宣傳效果。企業(yè)和物流公司可以通過可視化實(shí)時(shí)了解鮮果運(yùn)輸狀態(tài)，對(duì)于突發(fā)狀況可以迅速響應(yīng)并及時(shí)解決，有利于降低腐損率，增加冷鏈流通率。利用基于物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)下鮮果冷鏈物流可視化系統(tǒng)做到從初端到末端整個(gè)供應(yīng)鏈中鮮果信息全程可視化、公開化、透明化。

目前，基于物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)下鮮果冷鏈物流可視化系統(tǒng)仍處在設(shè)計(jì)和初步試驗(yàn)階段。隨著后期不斷探索改進(jìn)，冷鏈物流可視化系統(tǒng)完善程度不斷提升，也可以進(jìn)一步促進(jìn)冷鏈物流的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。

五、總結(jié)

冷鏈物流的發(fā)展是物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，如何更好地完善冷鏈物流體系，擴(kuò)大冷鏈物流格局，是我們不斷思考與實(shí)踐的要求。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的冷鏈物流發(fā)展有利于對(duì)冷鏈物流產(chǎn)業(yè)進(jìn)行革新，提高冷鏈物流市場活躍度，優(yōu)化整個(gè)冷鏈物流體系。利用“物聯(lián)網(wǎng)+冷鏈物流”體系在促進(jìn)2B經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)增強(qiáng)消費(fèi)者的消費(fèi)信心和消費(fèi)滿意度。同時(shí)，利用“物聯(lián)網(wǎng)+冷鏈物流”，可以減少鮮果產(chǎn)品的破損率，提高鮮果產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)使得物流服務(wù)水平也得到提高，從而有利于增強(qiáng)消費(fèi)者的消費(fèi)信心，促進(jìn)二次消費(fèi)，增強(qiáng)鮮果市場活躍度。達(dá)到生產(chǎn)、銷售和消費(fèi)三者間的良性循環(huán)。

“物聯(lián)網(wǎng)+冷鏈物流”這一新的運(yùn)作模式體系是對(duì)傳統(tǒng)冷鏈物流運(yùn)作模式體系的革新，通過這一新模式體系使整個(gè)鮮果冷鏈物流體系更加科學(xué)。且利用鮮果冷鏈物流的一次革新促進(jìn)行業(yè)再升級(jí)。

主要參考文獻(xiàn)：

[1]齊林，韓玉冰，張小栓，邢少華，傅澤田.基于WSN的水產(chǎn)品冷鏈物流實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2012.43（8）.

[2]皮邵輝.基于RFID技術(shù)的冷鏈物流溫控系統(tǒng)研究[D].長安大學(xué)，2013.

[3]繆彩兵，馬萬太.基于GPS/GPRS/GIS的冷鏈物流車載監(jiān)控系統(tǒng)[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2016.45（6）.

[4]劉影，王智霖，王宛，韓康康，黃斯航，王乾壘.基于RFID冷鏈物流監(jiān)測系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2018.8（5）.

[5]L.Ruiz-Garcia，P.Barreiro，J.I.Robla.Performance of ZigBee-Based wireless sensor nodes for real-time monitoring of fruit logistics[J].Journal of Food Engineering，2007.87（3）.

[6]M.Arebey，M.A.Hannan，H.Basri， R.A.Begum and H.Abdullah，Solid waste monitoring system integration based on RFID， GPS and camera.International Conference on Intelligent and Advanced Systems，Manila，2010.

[7]Sobhi Mejjaouli，Radu F.Babiceanu.Cold supply chain logistics：System optimization for real-time rerouting transportation solutions[J].Computers in Industry，2018.95.

[8]韓紅蓮，張紅程.發(fā)達(dá)國家鮮活農(nóng)產(chǎn)品物流實(shí)踐模式對(duì)我國的啟示[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2010（8）.

[9]張平，王健.國外發(fā)展農(nóng)產(chǎn)品物流的成功經(jīng)驗(yàn)及啟示[J].大慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2008.28（4）.

[10]汪旭暉，張其林.基于物聯(lián)網(wǎng)的生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流體系構(gòu)建：框架、機(jī)理與路徑[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2016（1）.