全程冷鏈的蓄冷式冷藏裝備系統信息化建設研究

姬連凱 李子瀟 童山虎 武鑫 田澎

摘 要：“十四五”以來，我國冷鏈產業進入高速發展期，以“全程冷鏈”為代表的連接產地至餐桌的冷鏈模式越來越受到市場的追捧。但我國全程冷鏈在物流、成本與效率控制等方面仍存在很多問題，難以形成完備的行業標準及有效的監管。為了突破困局，以蓄冷技術為基礎，具備全程冷鏈應用特點的蓄冷式冷藏裝備系統快速發展。本研究從蓄冷式冷鏈裝備、全程冷鏈應用兩方面需求入手，主要研究蓄冷材料的狀態檢測和實時獲取能力、充冷作業的精細化管理、全程冷鏈體系下中臺型網絡平臺建設三個層級的信息化建設。目前，該系統已在云南省進行了多次實證研究，利用信息平臺搭建起數據橋梁，最終帶動冷鏈業與社會聯運體系的共同發展。

關鍵詞：全程冷鏈;蓄冷式冷藏集裝箱;信息化建設;解決方案

中圖分類號：U15 ? ?文獻標志碼：A ? ?文章編號：1003-5168（2022）7-0006-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.07.001

Abstract：Since the 14th five-year Plan， China's cold chain industry has entered a period of rapid development. The cold chain model， represented by the "whole cold chain"， which connects the origin to the table， is increasingly sought after by the market. However， there are still many problems in logistics， cost and efficiency control of the whole cold chain in China， and it is difficult to form industry standards and effective supervision. In order to break through the dilemma， based on the cold storage technology， the cold storage refrigeration equipment system with the characteristics of the whole cold chain application develops rapidly. From the requirements of cold-storage cold chain equipment and whole-process cold chain application， the information construction of three levels， namely， the state detection and real-time acquisition ability of cold-storage materials， the fine management of cold-filling operation， and the middle-platform network platform construction under the whole-process cold chain system are mainly studied. At present， many empirical studies have been carried out on this system in Yunnan province， and the data bridge is built by using the information platform， which ultimately drives the common development of the cold chain industry and the social combined transport system.

Keywords： whole process cold chain; cold storage refrigerated container; information construction; solution

1 基于全程冷鏈的蓄冷式冷藏裝備系統發展現狀

長久以來，我國冷鏈業在全程冷鏈方面發展較為緩慢。一方面是因為現有冷鏈市場存在“小、散、亂、弱”的現實問題;另一方面是市場中不同類型的冷鏈裝備系統建設良莠不齊，“假冷鏈、土保溫”等問題在市場中屢禁不止[1]。

在此背景下，中國中車集團研發了蓄冷式冷藏裝備系統，集合了標準集裝箱和蓄冷技術的優勢，能夠實現一次充冷，無源釋冷120 h，如圖1所示。在使用前，通過充冷裝備將冷能運送到箱體內的蓄冷模塊中;在運輸過程中，蓄冷模塊再將存儲的冷能均勻釋放，以此來維持箱體內冷藏運輸環境[2，3]。

從目前公鐵聯運的社會冷鏈發展趨勢來看，鐵路冷鏈運輸受到鐵路貨車運途無供電的困擾，無法實現甩箱作業[4-6]。蓄冷式冷鏈裝備系統主要在裝備系列開發、釋冷時間延長、充冷效率提升等方面進行集中突破，缺乏在信息化方面的布局、建設。蓄冷式冷鏈裝備系統的信息化建設要從自身技術需求入手，最終通過裝備實現全鏈條節點的連接，依靠信息化技術從而實現全程冷鏈中數據、信息以及商業間的連接。

2 蓄冷式冷鏈信息化建設的需求分析

2.1 蓄冷技術自身發展的信息化建設需求

蓄冷材料在相變過程中具有穩定的溫度和潛熱存儲能力，結合保溫箱的隔熱作用，可以在很長一段時間內營造穩定的環境溫度，溫度波動幅度不大于0.5 ℃，如圖2所示。

從圖2可以看出，相變材料在初始凝固期和融化末期，由于其內部冷能的缺乏，環境溫度波動很大，由此可將相變材料分為三個階段：充冷期、穩定期和失效期。相變材料在充冷期吸收足夠的冷量，在穩定期進行均勻釋放，釋放結束后進入失效期。在使用過程中，應盡量保證充冷期合理利用及穩定期充分利用。

由此來看，蓄冷技術本身的應用，需要如下兩方面的信息化建設：掌握蓄冷材料的實時狀態，實現可控使用;通過綜合判斷，提供冷能的最優使用方案。

2.2 針對全程冷鏈應用場景中的信息平臺建設需求

蓄冷式冷鏈裝備從商流上實現了從“最先一公里”到“最后一公里”的全產業鏈覆蓋。在未來，該信息化系統可能會面對從產地的果農、菜農到最終消費者的全產業節點。所以，該信息系統不僅要注重蓄冷式裝備本身的信息化建設，更要從產業鏈數據收集、數據展示，尤其是針對不同商業角色的應用開發，要將一站式能力作為信息化平臺的搭建重點之一。該信息系統包括多協議接口的適配，支持對子系統、設備、數據庫等各類接入對象開發、驅動;應用模塊化拓展，支持系統業務功能類似“APP”一樣可獨立開發，升級和維護;服務生態化支持，提供低門檻、低成本、高效率二次開發生態技術服務。

3 蓄冷式冷藏裝備系統信息化平臺的技術方案

3.1 蓄冷材料狀態檢測和實時獲取

在使用過程中，蓄冷材料不斷經歷由冰到水、再由水到冰的物態變化，而獲取蓄冷材料的狀態，就是要對材料充冷期、穩定期、失效期進行標定。結合現代傳感器技術、物聯網技術和邊緣計算技術等，開發冷量算法，通過多維度、有深度的數據，實時掌握蓄冷材料的能量狀態[7]。這就要做到蓄冷箱在充、釋冷過程中的可知和可控，消除僅依靠經驗的粗放式使用。利用計算機技術建立交互方式，便于蓄冷箱在公鐵聯運中多參與方進行溝通，降低技術的應用門檻。

3.2 充冷作業的精細化管理建設

充冷后，蓄冷箱的使用集中在穩定期。這就對運輸時間和穩定期時長的匹配提出了更高的要求。從冷鏈過程來考慮，根據蓄冷箱的冷量狀態、運輸或存儲環境等信息，優化運輸路徑和倉儲管理，不僅可對充冷作業進行精細化管理，而且能提升蓄冷箱公鐵聯運體系運行效率，從而獲取更高的收益。

從優化運輸路徑上看，結合運途環境數據，配合最優的充冷策略，合理安排車次，提前明確路線圖以及發車時間。依靠GPS定位系統，實時監控蓄冷箱的位置，根據當地的交通條件、經濟環境、市場發展情況，優化物流運輸配送地址[8]。

從優化倉儲管理上看，感知箱內存儲環境的動態變化，一方面進行數據收集，另一方面結合收集到的數據對充冷裝備進行智能控制，最終從整體上優化能量使用效率，節約充冷成本和管理成本。

3.3 中臺型網絡平臺建設

通過“裝備+信息化”的組合形態，串聯商業（產業鏈）的全流程節點，進而形成生態效應。中臺型網絡平臺的搭建需要提供統一的應用接口、統一的設備接口以及內部統一的數據格式，提高設備、用戶、平臺的對接效率。該平臺技術方案如圖3所示。

4 蓄冷式冷鏈信息化平臺架構搭建

蓄冷式冷鏈項目不僅是裝備研制的問題，還是使蓄冷技術適應全程冷鏈體系，更是通過信息化建設為蓄冷技術謀求生存和發展空間。該平臺實現物流場景、蓄冷技術、平臺技術、互聯網模式的綜合創新應用，突出其在平臺架構搭建中的網絡化、數據化、平臺化、應用化特點。其實現架構由“6層、5模塊”組成，如圖4所示。

“6層”建立了從裝備到用戶的交互空間，實現了設備與設備、設備與人、人與人的溝通以及標準化數據資源池的搭建。

“5模塊”主要是從用戶間高效溝通及滿足不同用戶多樣性需求的角度出發，進行的基礎能力建設。

目前，冷鏈信息化平臺已經實現了面向蓄冷箱及補冷裝備狀態的實時監控功能，能夠實時掌握其內外部環境信息，獲取并查看蓄冷箱和裝備的運行位置[9]。該平臺具備“蓄冷裝置冷量算法”模塊，可實現對蓄冷材料蓄冷量的實時獲取，并以“冷電池”的形式進行交互和展示。該平臺在冷量算法開發的基礎上，建立了“剩余冷量-可用時長”的智能算法模塊，為蓄冷箱在公鐵聯運體系下的運輸路線選擇和聯運策略提供了數據支撐。

總的來看，目前蓄冷式冷鏈信息化實現了對蓄冷材料狀態的可知、可控，最大限度地發揮了釋冷平穩期的溫控優勢。

5 結語

蓄冷式冷鏈信息化平臺利用蓄冷裝備系統本身的場景滲透能力，甚至是“前后一公里”的滲透能力，結合其自身信息平臺的第三方特征，可搭建起不同應用場景間的數據“橋梁”，并以此探索全程冷鏈、公鐵聯運下的標準體系框架，最終帶動冷鏈業與社會聯運體系的共同發展。

參考文獻：

[1] 羅千峰，張利庠.農產品冷鏈物流高質量發展的理論闡釋與實現路徑[J].中國流通經濟，2021（11）：3-11.

[2] 閔霞.公鐵聯運，華冷物流開啟冷鏈干配聯運一體化[J].物流技術與應用，2018（11）：112-114.

[3] 劉溪，楊瑾，閆建華，等.國家物流樞紐體系下多式聯運物流園區開發模式研究[J].綜合運輸，2021（1）：98-103.

[4] 徐劍，李周奇，蔣洋.考慮儲存成本的集裝箱公鐵聯運路徑優化[J].沈陽工業大學學報（社會科學版），2021（2）：175-179.

[5] 李文濤.鐵路集裝箱多式聯運項目的經濟風險分析[J].中國物流與采購，2021（10）：40.

[6] 劉暢，孫春華，秦勝，等.我國鐵路集裝箱多式聯運發展對策研究[J].鐵道貨運，2021（7）：20-25.

[7] 南熙.云計算在生鮮食品冷鏈物流中的應用分析[J].中國市場，2021（14）：144-145.

[8] 朱羽然，鐘匯豐，黃帝聰，等.大數據與區塊鏈應用場景下智能冷鏈溫控系統設計[J].中國儲運，2021（5）：188-190.

[9] 李子瀟，陰曉東，童山虎，等.蓄冷式冷鏈平臺方案設計與實現[J].電子元器件與信息技術，2020（10）：111-112，125.