基于組件庫技術的生鮮農產品冷鏈物流平臺搭建與實現

段 瑞，成志平

（陜西工業職業技術學院，陜西 咸陽 712000）

冷鏈物流一般指的是食品、藥品等貨物在生產、儲運、銷售，直至被正式消費甚至使用前各個環節中始終處于規定的低溫環境下，進而保證食品、藥品質量，減少損耗的一項系統工程。以往針對生鮮農產品冷鏈物流體系建設、優化等的研究多以物聯網、衛星定位技術以及環境監控技術等為主，如陳禰等［1］針對物聯網技術引入生鮮農產品冷鏈物流中的產地預冷、加工包裝等環節的應用情況進行分析，認為物聯網技術能有效提升冷鏈物流體系中生鮮農產品的保存和運輸水平，顯著降低貨物損耗率。然而，本研究認為以往的研究多以某一特定模式或服務為出發點，探討該模式對所有冷鏈物流體系的主體作用，并未充分考慮不同冷鏈物流用戶由于個體知識水平以及信息化水平差異所帶來的個性化需求，導致相當一部分冷鏈物流服務無法面向更多用戶進行推廣。因此，本研究基于組件庫技術合并云服務系統，構建了一種能夠提供組件式開發、云共享、個性化服務的生鮮農產品冷鏈服務系統，旨在為冷鏈物流用戶提供差異化服務，深度推廣冷鏈物流云服務技術。

1 技術概覽

組件（Component）是對數據和方法的簡單封裝。組件的核心意義在于對程序代碼的不斷重復使用。組件的功能相對單一或者獨立，在整個系統的代碼層次上位于最底層，被其他代碼所依賴［2］。由n個組件構成的庫則稱之為組件庫（Component library）。組件庫技術的出現，能夠將某一大且復雜的場景進行組件化分割，從而實現不同組件之間的單獨開發、單獨維護以及單獨升級。同時，組件庫中的組件還能在不同庫之間進行隨意組合，實現前端開發化繁為簡的同時為用戶提供個性化服務［3］。

2 系統設計目標

2.1 底層設計目標

中國農產品及相關產業鏈主體存在信息化水平差異大等問題，部分農產品龍頭企業在企業信息化建設方面起步較早、發展較為成熟，已經能夠熟練使用各類型信息技術用于企業管理、生產。對于中國大多數中小型農產品企業而言，信息化水平低、資源少、業務流程“觸網”成熟度不足等問題普遍存在［4，5］。在此前提下構建生鮮農產品冷鏈物流云服務系統，需要系統考慮同時兼容不同信息化水平的企業，針對規模較大、信息化水平較高的企業應對其開放必要的數據接口，最大程度促使企業利用自身已有資源完成對應功能、資源庫等的構建；針對中小型企業，系統需要針對不同中小型企業需求進行提煉，通過組件庫形式對挖掘得來的企業共性需求進行功能開發，通過不同組件庫之間的組件調用和組合，降低企業一次性投入比例，最終獲得較低的系統開發成本。

2.2 系統架構與功能

差異化服務方面。實現鮮活農產品冷鏈物流產業鏈不同主體的差異化服務，需要系統能夠同時響應多家鮮活農產品企業的個性化物流需求，同時不增加額外經濟壓力和系統準入難度［6］。因此，本次搭建系統需要在不同組件庫以及不同組件之間構建開放式松耦合模式，通過可以自由組合的數據交互形式實現定制化系統的快速組合。

系統功能方面。該物流云服務系統中不同用戶的實際使用功能需要相互獨立，除構建必需的生鮮農產品冷鏈公共服務模塊外，還需要提供多租戶數據隔離、組件選擇等模塊，進而滿足系統數據獲取、傳輸以及交互過程中的安全性［7，8］。

3 系統設計

3.1 系統工作流程

將生鮮農產品冷鏈物流云服務系統的構建重點集中在快速響應用戶的差異性服務方面，因此，資源積累、數據與資源的共享、組件的自有排列組合是系統工作流程中的重點。本次構建基于組件庫的生鮮農產品冷鏈物流云服務系統工作流程見圖1。

圖1 系統工作流程

用戶首先需要通過身份證等有效證件、手機號進行注冊從而獲得本平臺中區別于其他用戶的ID，該ID主要用于個性化服務設置以及識別本用戶組件庫；需求匹配階段，用戶可以根據自身冷鏈物流云服務的不同需求選用系統已有組件，也可在組件庫內無法滿足自身需求時向系統提交定制化需求，系統后臺接到用戶需求申請以后會進行重新構建，最終滿足用戶需求［9］。在這一需求提交-系統適配過程中，逐漸完善本平臺多用戶的高度個性化服務。

3.2 結構設計

本次構建系統以生鮮農產品為主要物流對象，以不同層次用戶個性化物流服務需求為核心，從貨物倉儲、在線監控、訂單管理等角度構建了系統數據層、業務層以及應用層（圖2）。

圖2 系統結構

3.2.1 數據層 數據層是構建本次生鮮農產品冷鏈物流云服務體系的核心環節。數據層為系統提供了包括冷庫、車輛、倉儲等場景下不同環境感知設備的數據接口，還將系統所獲取的數據進行方向性和交互性分類，實現系統內或與第三方系統的多項對接。

3.2.2 業務層 業務層主要包含系統具體的物流服務功能，包括物流狀態實時監控、物流訂單追溯、物流配送服務優化等。業務層提供的服務突出定制化以及個性化，用戶可以根據自身具體情況選擇相應的組件或提交新的業務需求。

3.2.3 應用層 應用層是生鮮農產品冷鏈物流云服務系統的集成發布中心，主要通過系統內不同ID及其自身需求實現對物流系統業務組件的使用與重組，運用組件庫之間不同組件的自由組合最大程度降低使用成本的同時，滿足用戶對冷鏈物流實時狀態監控預警、訂單追溯管理、物流配送優化等服務。

3.3 通用組件庫設計

利用大數據技術對64家從事生鮮果蔬、肉類以及綜合性農產品冷鏈物流業務的企業進行業務共性提煉，得到了6項通用組件用于本次系統設計（圖3）。

圖3 通用組件庫功能模塊

設備適配模塊主要負責為冷鏈物流服務系統用戶提供RFID、傳感器等環境感知設備，用戶能夠通過設備以及互聯網、物聯網、5G網絡完成物流過程全環境數據采集與傳輸；訂單管理模塊為物流服務系統用戶提供物流訂單、車輛、車廂環境等信息的智能匹配調度，能夠與線下紙質訂單管理協作實現物流管理工作效率的提升；倉儲監控為部分對冷鏈物流溫度需求較高的企業提供24 h全流程的冷庫倉儲數據在線監控功能，配合冷庫倉儲安全閾值實現遠程監控報警；車輛追溯模塊結合RFID、感知模塊等為用戶提供貨物運輸車輛以及車廂環境的實時數據，實現冷鏈物流車輛的全過程監測預警；訂單回放模塊以惟一的訂單編碼為單位，結合全物流軌跡電子地圖實現生鮮農產品冷鏈物流的起始地、路線、時長以及全程車廂環境變化情況等歷史數據信息的查詢；配送優化模塊基于冷鏈物流訂單既定配送路線，結合氣候、交通網絡等大數據系統，實時更新最佳配送路線，按照“最短路程”“最短時間”“最低收費”等多種方式為不同用戶提供配送優化定制化服務。

4 核心功能實現

4.1 感知設備接入

感知設備與系統數據層之間采用TCP/IP通信，接入系統的感知設備通過特定Socket端口向服務器端傳送感知數據包；數據包通過定位數據幀方式進行編碼改進，使改進后的數據包與環境監測信息進行高度融合；每個數據包大小為64字節，由表1中的8個主要部分構成。

表1 感知數據包

以2020年10月2日11時45分11秒03號網關監測數據為例，數據包的詳細信息為：$1030000［1］11451120201002［39942113］3435492110872150401 5026［7］0003048702BE012C00DD00。經解析可得到信息為：$1030000——記錄頭，用于對物流信息記錄起始位置進行標記；時間——0x114511，表示北京時間11時45分11秒；日期——0x20201002，表示2020年10月2日；0x34354921、0x108721504，分別表示陜西工業職業技術學院的經緯度坐標（北緯34.354 921，東經108.721 504）；0x015026表示車輛行進速度015節，方向026；感知節點編號0003，03號節點；監測值——0487、02BE、012C、00DD分別表示車廂內溫度、濕度、乙烯以及二氧化碳的數值；“［］”內為保留段——用于組件庫內容擴充時使用。解析完成以后的數據會存入系統數據層，便于數據層與其他業務層進行對接。

4.2 組件庫間數據交換

在精確掌握數據間交換的基礎上，通過對組件庫中的數據進行分析設計了組件庫組件與組件之間的數據通信總線。在數據總線中，系統將會把物流過程中所需要的各種實體對象如車輛、倉儲等進行匯集，通過對實體對象的數據化表述反映完整的系統業務工作流程，部分業務流程的數據格式如下。

｛“OrderNumber”：“N20201002”，“Warehourse”：“陜西工業職業技術學院”，“Destination”：“咸陽市××飯 店”，“ProductInfo”：“果 蔬”，“Recipient”：“王××”，“RecipientTel”：“15665656653”，“StatusId”：0，“CompanyID”：1，“CarInfo”：

4.3 組件庫封裝

系統開發在Microsoft Visual Studio 2015環境下完成，組件庫中各組件通過動態鏈接庫技術（DLL）進行封裝。在組件庫封裝完成以后，按照“3.3”所得的用戶需求進行調用邏輯構建。系統完成的所有組件庫封裝與用戶前臺均需要利用_Proxy代理進行連接，實現代碼如下。

通過擴展export屬性的方式來進行組件導出，可以理解為組件注冊區域。

4.4 效果展示

自2019年正式上線測試以來，該系統為8家生鮮農產品企業提供冷鏈物流云服務，為企業提供了高度定制化的物流解決方案，服務范圍囊括了生鮮農產品冷鏈物流云服務中的訂單統計、訂單管理、財務分析、物流運營（倉儲監控、車輛追溯、配送優化等），系統主要操作界面見圖4。

圖4 系統操作界面

構建的生鮮農產品冷鏈物流組件庫技術平臺可實現冷鏈物流的智能化監測、在線訂單匹配以及在線下單交易等。該平臺能夠有效整合產業上下游信息，實現冷鏈運輸全程監控。平臺現有的8家生鮮農產品企業中的某位負責人表示，由于該平臺的數據監控中心能24 h無縫監測冷鏈運輸過程中的溫度、濕度、GPS地理位置等信息，一旦運輸過程中發生異常，會第一時間收到報警，第一時間進行人為干預，大大增強了冷鏈運輸的安全性，對于企業的管理以及生鮮農產品保存、運輸等均有大的作用。

本研究構建的冷鏈平臺還能為普通農產品經營主體提供農產品在線展示、銷售、運輸、儲藏于一體的綜合服務。經營主體在平臺上不僅可以享受平臺電商功能，還能為滯銷的農產品找到新的出路。以近期部分地區滯銷的葡萄為例，市場批發價如果在2元/500 g，通過3個月的冷鏈儲藏再上市錯峰銷售，批發價可以提高到近5元/500 g。而在冷鏈儲藏上的成本支出，每500 g葡萄每月只需要0.2元左右。

由此可見，不論從企業管理、冷鏈服務或是改善農產品經營策略從而提升平臺用戶收益等視角進行分析，該平臺均能夠為社會和平臺用戶提供較大的幫助。

5 小結

由于中國農業產業整體發展較為落后，生鮮農產品的冷鏈物流體系建設存在重視程度不足、技術落后、基礎設施建設不完善、第三方監管手段匱乏等問題，導致中國生鮮農產品冷鏈物流發展速度較發達國家差距較大，與中國醫藥品冷鏈物流運輸體系相比也存在較大差距。本研究所構建的基于組件庫的生鮮農產品冷鏈物流云服務體系，能夠通過組件之間的自由組合實現針對不同用戶需求的定制化服務，在降低系統接入成本的同時，全面優化了冷鏈物流服務體系，有助于冷鏈物流在更深層次的農產品企業間進行普及。