基于物联网水产品冷链物流运输监控系统

许　敏

(福建商业高等专科学校 经济贸易系, 福建 福州　350012)



基于物联网水产品冷链物流运输监控系统

许敏

(福建商业高等专科学校 经济贸易系, 福建 福州350012)

摘要：结合RFID、WSN、集成网络和智能节点等物联网技术，构建了水产品冷链物流运输监控系统，实现对水产品冷链物流运输全程跟踪及有效追溯。

关键词：水产品； 物联网技术； 冷链运输； 监控

0引言

随着我国经济发展，人们的消费水平逐渐提高，消费安全意识也相应增强，食品的安全和新鲜度引起了人们高度关注。在此情形下，作为确保食品质量安全的一种途径，冷链物流应运而生。我国冷链消费品市场近年来发展迅速，年增长率在8%以上。水产品作为一种特殊的食品，消费者对其新鲜度和安全度的要求更严格，水产品运输也区别于其它商品，需要全程不间断冷链。福建省作为水产品生产和出口大省，面临着安全高效实行水产品冷链运输的大考验，与此同时，“物联网”掀起了21世纪世界信息产业第三次浪潮，其技术可以应用到多方面，将物联网技术应用到福建省水产品冷链物流运输中，建立一套完整的冷链运输监控跟踪系统，对于确保水产品品质，提升福建省水产品信誉度，提高竞争力有着重要意义。

1物联网技术及其应用情况分析

1.1　物联网概念

物联网是指建立在物品编码、RFID技术以及互联网的基础上，按照约定的协议，可以把任何物品与互联网等网络进行连接，不仅能实现信息交换、通信、处理，还可以对物体进行智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种信息系统[1]。

1.2　物联网核心技术构成及应用

经过近几年的发展，物联网技术应用领域日益广泛，已经在农业、海洋养殖业、工程控制与监管、城市建设管理、公共设施管理、医疗设备维护等领域都得到了应用和高度认可。随着科技不断发展，物联网的应用范围将会更广泛。物联网技术可以分为4层[2]：感知识别层、网络构建层、管理服务层及综合应用层。其中，感知识别层是物联网核心技术所在，包括了GPS、RFID、传感器等关键技术。由于物联网具有能对物品进行智能化识别定位、跟踪监控和管理等特点，因此，物联网技术有望成为监控和管理水产品冷链物流运输过程的一种重要途径。

2福建省水产品冷链物流发展现状分析

2.1　水产品冷链物流概况

水产品冷链物流是指水产品的生产、加工、贮藏、运输、销售等环节，以冷链技术为基础，以信息网络为手段，产生综合经济效益和社会效益的低温物流形式[3]。水产品冷链物流主要包括水产品冷藏(冻)加工、冷藏(冻)存储、冷藏(冻)运输及配送、冷藏(冻)销售4个部分。其中，冷藏(冻)运输是关键所在，它贯穿捕捞之外的所有环节。水产品冷链物流由水上和陆上两部分组成，水上捕捞的货物在尽可能短的时间内进行冷冻加工或冷藏，由冷藏船运至港口，通过陆上冷藏车运至加工厂和水产品市场，然后运输到零售商店或超级市场的小型冷库或冷柜，最终到达消费者家庭的电冰箱,如图1所示。

图1　水产品冷链物流全过程

在此物流全过程中,水产品始终保持恒定低温状态，以确保质量安全。

2.2　福建省水产品冷链物流发展情况

福建省地处我国东南沿海，拥有3 324 km的海岸线，具有发展水产业优越的自然条件和丰富的资源潜力，历来都是水产品养殖和出口的大省。改革开放以来，福建省渔业得到迅速发展，成为福建省六大产业之一，在福建省经济中占有举足轻重的地位。从2006 年开始至 2011 年，福建水产品产量和水产养殖面积都有了大幅度增长,如图2和图3所示。

图2　2006-2011年福建省水产品产量

图3　2006-2011年福建省水产养殖面积

2013年，福建省水产品出口总量已经达到72.5万t，出口额51.09亿美元，同比增长5.15%和6.88%，出口创汇额首次跃居全国第一[4]。根据中商情报网统计数据显示，2014年上半年，福建省水产品产量仍居全国前列，出口创汇继续保持全国第一，出口水产品品种超过60种，有5家加工企业年出口额超过1亿美元。福建省政府历来重视发展渔业，出台了众多相关政策及扶持渔业发展的措施，在《福建省海洋经济发展 “十二五”规划》、 《福建省“十二五”现代农业发展规划》及 《福建省冷链物流业发展对策实施方案》等一系列重要文件中，都特别强调要加快建设水产品冷链物流系统，大力促进水产品流通。这一切都促使福建省水产品冷链物流得到迅猛发展，目前福建省已建成多种类型的水产品冷链物流中心，主要有位于福州马尾的海峡水产品交易中心，漳州东山的海峡两岸水产品加工集散基地，宁德霞浦的台湾水产品集散中心以及厦门的闽台中心渔港水产品交易中心等。其中大多数是单纯进行水产品交易的市场，规模较大功能齐全的水产品冷链物流中心当数海峡两岸水产品加工集散基地、台湾水产品集散中心及海峡西岸水产品加工基地。随着福建省水产品冷链物流业的蓬勃发展，其对全省现代物流体系和居民生活的影响日益加大。

2.3　福建省水产品冷链物流运输过程存在的问题

冷链运输是冷链物流的重要环节，当前我国冷冻冷藏食品的消费以每年约10%的产量迅速增加，但目前对冷链环境全程覆盖运输率仅有20%～30%，由此造成的货物价值损失高达4亿元以上[5]，尽管近年来福建省水产品冷链物流发展迅速，但在其运输过程中仍然存在着诸多不确定性因素，导致物流运输过程不规范，严重影响水产品品质。

2.3.1冷链运输配套设施不足

由于水产品的特殊性，冷链运输是其运作过程中的重要环节，福建省水产品冷链运输主要是由第三方冷链物流企业依靠各种冷藏车辆来完成。福建省现有冷藏车仅3 200辆左右，远远不能满足水产品运输所需，此外，无论是水产品冷链物流中心还是从事第三方冷链运输企业，由于资金等各方面原因，从事水产品冷链运输的冷藏车辆很多都不是专业冷藏车，企业为了节约成本，采用改装车，存在车况差、年限已久、制冷差等诸多问题，严重制约了水产品冷链运输环节的运作。

2.3.2冷链运输过程信息化程度低

当前福建省内水产品冷链运输全程在自动化信息网络应用方面尚不够，在水产品运输及配送等环节大多数仍然以人工操作协调为主，不能实现网络优化调度，时常有“断链”情况发生，导致水产品冷链运输效率低下。信息化程度低也导致无法在冷链运输过程中进行实时监控管理，做不到有效跟踪和追溯。

2.3.3冷链运输标准缺乏

目前，我国尚缺少贯穿整个冷藏链的行业标准，质量保障体系薄弱。水产品冷链物流体系由于其商品的特殊性，更需要各种科学的标准来规范运作，如水产品运输冷藏温度标准、运输操作标准、运输包装材料和规格标准、水产品品质检验标准等[6]。当前由于标准缺失，部分第三方冷链物流供应商甚至以采用常温车运输等方式来节约企业运营成本，从而导致水产品冷链运输过程质量下降，大大助长了行业恶性竞争，更让消费者对冷链运输的水产品质量信任度降低。

2.3.4缺乏大型专业从事水产品冷链物流运输的企业

目前，福建省内有能力提供冷链物流运输的第三方物流企业屈指可数，有代表性的大企业仅福州名成冷链、福州超大、福建浩嘉冷藏、厦门空港物流园、厦门浩添冷链科技有限公司等几家，其余大部分是小微企业，存在分布零散、供求失衡等不足。现有的第三方冷链物流运输企业基本上是民营企业，很多是由其它行业转型过来从事冷链运输的，存在资金、人力资源、管理等各方面问题。

3基于物联网技术的水产品冷链物流运输监控系统设计

基于物联网的水产品冷链物流运输全程监控就是充分运用互联网、数据库和 3G 通讯技术，使水产品从捕捞起来后的仓储、运输、销售等各环节均能够准确地进行监控和信息查询，完成水产品跟踪和追溯。运输监控的核心是在水产品供应链体系中嵌入物联网监控(追溯)平台并建立监控、预警机制。基于物联网的水产品冷链物流运输全程监控示意图如图4所示。

图4　基于物联网的水产品冷链物流运输全程监控示意图

在物联网技术支撑下，水产品冷链物流运输监控系统方案设计主要包含运输全程信息收集传输、运输过程监控与处理、信息反馈3部分。

3.1　冷链运输信息收集与传输监控方案设计

水产品冷链物流运输监控方案主要应用物联网RFID和WSN技术，基于无线通信技术(GPRS)进行相关数据发送和接收，将水产品运输过程中的各种信息如温湿度等发送到监控平台，工作人员通过监控中心的电脑即可获得相关数据，来进行水产品冷链运输监控管理。同时，利用GPS(全球定位系统)对进行冷链运输的冷藏车辆进行实时定位跟踪，结合GIS(地理信息系统)对车辆的信息进行实时监控，实现对冷链运输全程跟踪监控。水产品冷链运输信息收集与传输监控方案如图5所示。

图5　水产品冷链运输信息收集与传输监控方案

3.2　冷链运输实时监控过程具体实施分析

水产品从捕捞地出发经由各种运输方式被送往冷库进行加工储存，再被送往终端零售商，这两个过程中所使用的冷藏运输工具应该始终保持适合水产品存放的温湿度，故实时检测运输工具的温湿度等参数对于保障水产品质量安全，保证冷链运输不断链至关重要。

通过RFID标签GPS和微型传感器节点等物联网技术可以实时检测到冷藏车辆等运输工具内部的温湿度是否与所要求的保持一致，同时各节点通过单跳或多跳的方式，将读取到的RFID信息及环境参数信息全部传递到网关节点，网管节点对所接收到的各种数据进行处理，通过GPRS与管理监控中心进行联系。在此过程中，如若出现任何异常现象如温度没有达到规定的指标值，系统就会自动发出报警信号，向运输工作人员进行提醒，监控中心也会收到信号，监控人员可以及时做出反应。

3.3　冷链运输过程信息反馈具体实现

感知层和网络层主要实现对运输过程信息的收集和传输，并进行实时监控，确保质量安全。信息反馈层主要是负责提供数据给管理者和终端顾客进行相关资料的查询。管理者和终端用户通过浏览器，可以实时查看运输过程中的实时信息，及时掌握水产品冷链运输中的相关动态。管理监控人员可以对冷藏车辆驾驶员发出操作指令，在运输过程某一时段内，如果车箱的温湿度不达标，一段时间仍然未被相关管理者发现时，信息平台的报警系统就会发出指令，以保证食物的安全性[7]。通过信息平台的报警系统会自动提醒，驾驶员就可以及时纠正问题，有效地保证了水产品在途中的安全。

运输信息反馈方案如图6所示。

4结语

冷链运输全程监控与管理对于提升福建省水产品质量、提高水产品品质起到至关重要的作用，将物联网技术与冷链运输充分结合，构建一个基于物联网技术的水产品冷链运输实时监控系统，充分利用RFID，GPS，WSN等技术，实现对水产品冷链运输全程监控，积极推进专业化、社会化的水产品冷链运输，必将有效提升福建省水产品冷链物流的竞争力。

图6　运输信息反馈方案

参考文献：

[1]马婷,李芳.基于物联网技术的食品冷链物流跟踪及追溯问题研究[J].上海理工大学学报,2013,35(6):557-562.

[2]刘云浩.物联网导论[M].北京：科学出版社,2012.

[3]赵刚.物流运筹[M].成都：四川人民出版社，2002.

[4]吴洪.福建水产畅游四海[N/OL].福建日报,2014-03-04(06)[2014-6-15].

[5]胡红伟.物流商抢占冷链市场遭遇尴尬[J].中外物流，2007(6):30-31.

[6]王友丽.水产品冷链物流中心发展的福建模式与促进策略[J].福建师范大学学报：哲学社科版,2013(2):99-10.

[7]于杰.张旭凤.基于物联网技术的保鲜食品冷链物流运作全程监控研究[J].物流技术,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.

作者简介：许敏(1978-)，女，汉族，福建福州人，福建商业高等专科学校讲师，硕士，主要从事冷链物流、物流采购方向研究,E-mail:18584055987@163.com.

基金项目：福建省教育厅2013年B类课题(JB13559S)

收稿日期：2014-07-23

中图分类号：U 11

文献标志码：A

文章编号：1674-1374(2015)01-0085-06

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