北斗卫星系统在远洋渔业冷链物流中的应用

陈莹,曹守启,陈成明,花传祥

(1.上海海洋大学工程学院,上海 201306;2.上海海洋大学 海洋科学学院,上海 201306)



北斗卫星系统在远洋渔业冷链物流中的应用

陈莹1,曹守启1,陈成明1,花传祥2

(1.上海海洋大学工程学院,上海 201306;2.上海海洋大学 海洋科学学院,上海 201306)

为了保证远洋渔获物在运输过程中的质量安全,需要管理者对它这段时间内的运输状态进行实时监测管理,并形成完整的管理系统。文章提出将北斗与RFID温度标签应用到远洋渔获物冷链物流过程中,可以实时在线监测渔获物温度与运输位置,保障其质量安全与运输效率,为冷链物流系统的建设提供支持。

远洋渔获物;冷链物流系统;北斗;RFID温度标签

0 引 言

深海鱼类作为不可多得的天然、安全、健康的优质食品,向来是欧美、日本等发达国家消费者餐桌上的主要食物之一。近些年来,随着我国海洋渔业特别是远洋渔业的发展,以及国民生活水平的提高,越来越多的深海鱼类产品走上我国广大消费者的餐桌。冷链物流作为保障渔业产品在运输过程中质量安全的必须技术,已经有很多企业投入使用。而现阶段，在冷链物流过程中，接受者大部分通过查看温度监测仪的记录来了解产品是否有变质等，无法做到实时监测与提前预警[1]。

为了方便管理与调度,很多远洋渔业企业致力于建立属于自身的渔获物冷链物流系统,以求能够直观的了解渔获物的运输状态。在冷链物流追溯系统中,主要应具备以下模块:客户管理、渔获物订单管理、渔获物运输状态信息模块、可视化运输定位管理模块等。

如何清晰地显示运输车辆的位置、如何获得渔获物在运输过程中准确的质量信息等是冷链物流系统建设准确性与必要性的体现。本文重点就北斗卫星导航系统与RFID温度传感器技术在该系统中的应用进行分析,描述两种技术可为系统作出的后台数据支持作用,实现实时地对冷链物流过程中的渔获物位置及温度等进行监测,保证渔获物在物流过程中的质量安全,同时方便管理者进行实时监控。

1 北斗卫星导航系统与RFID温度标签概述

1.1 北斗卫星导航系统(BDS)

随着2000年10月2颗北斗导航实验卫星的发射成功,我国成功拥有了自己的卫星导航定位系统。此系统由卫星、地面控制中心与分布各处的终端组成,可以在任何气象条件下24 h提供卫星导航定位信息。经过多年的发展,现在已经可以覆盖多个地区,并且计划在2020年左右覆盖全球。

北斗卫星导航系统中由5颗静止轨道卫星与30颗非静止轨道卫星组成,确保其系统功能的强大性与准确性[2]。目前,北斗卫星导航系统仍在不断完善,但已在军事与民用各个方面等发挥了重大作用,最常体现在我们身边的如手机或车载的导航系统,可以方便我们找寻目的地等。BDS除了可以实时、精准地定位位置外,还具有短消息通信功能。相较于其他无线传输网络,BDS的可靠性较强。它的通信设备在外太空,可以避免由于地面人为或各种自然灾害引起的设备损坏,使得信息传输中断等问题。

1.2 RFID温度标签概述

在物联网技术应用中,RFID是一种最常用且关键的射频识别技术,它可以在任何恶劣的环境进行工作,且具有唯一识别性和多个标签同时进行识别等优势。一般的RFID标签,可以就产品的基本信息进行存储,但无法主动监测。在远洋渔业冷链物流过程中,除了要识别运输车辆与所在渔获物的基本信息外,最重要的是需要实时监测渔获物的温度变化,并将温度信息传回后台数据库,方便管理者远程智慧调节。

RFID温度标签是在一般RFID电子标签的基础上,加入可以监测温度的温度传感器,如ZWT-TTH1002温湿度RFID传感标签等。在运输过程中,RFID温度标签可以实时监测渔获物的温度信息,并根据时间设置通过无线传输等方式将信息传递至RFID阅读器,因此阅读器可每隔一段时间将所接收到的数字信息转换成易识别的信息,进而传入后台数据库进行记录。同时具有异常报警功能,当温度超出限定区域后,及时发出信号,方便管理者进行调节[3-4]。如图1所示。

RFID温度标签集成了RFID电子标签与温度传感器技术,既可以对渔获物进行身份识别,还可以实时采集其温度信息,并将这些信息通过电路网络传输到后台监控系统。将RFID温度标签应用在远洋渔业冷链物流过程中,可保障渔获物实时状态信息能准确地传输至冷链物流系统,方便管理者监测以及后续的渔获物追溯。

图1 RFID温度标签工作流程

2 北斗与RFID温度标签在渔获物冷链物流系统中的应用

2.1 远洋渔业冷链物流过程概述

由于远洋作业的特殊性,渔获物在捕捞完成后,必须通过海洋运输与岸上运输,才能到达渔获物市场等。而为了保障整个运输过程中渔获物的新鲜度等质量信息满足市场的要求,海上与岸上运输过程中的载体环境都需要一致保持在合适的低温状态,即为远洋渔业冷链物流过程,如图2所示。

图2 远洋渔业冷链物流过程

2.2 北斗与RFID温度标签在远洋渔业冷链物流中的具体应用

2.2.1 运输载体识别与定位

在冷链物流过程中,运输定位是极其重要的一个环节。通过了解运输载体的地理位置信息,可以方便管理者远程监控,避免出现运输载体因未知的事故导致渔获物产品无法及时送达目的地等情况的发生。北斗卫星导航系统是目前我国应用最广泛的导航系统,将其与RFID标签相结合并应用到远洋渔业冷链物流中,可以使得该过程更加智能化:

1) 身份识别

目前为了方便管理,在很多远洋渔船上可以贴上专属的“身份标识”,标明渔船名称、所属公司等基本信息,通过射频技术系统的参与,在载有渔获物的渔船靠岸后,岸上接收人员可以用RFID读写器读取渔船身份信息,并将信息传回后台数据库,明确渔获物来源;同时在岸上的运输车辆上,也配备同样的身份标签,上面载有运输商信息、车辆信息、运输量信息等,方便后续接收者判定身份,避免与前期接收信息不符,导致质量安全纠纷问题的发生。

2) 载体定位

为了避免远洋渔业冷链物流过程中监控对象的丢失,引起后续监控问题,需要对运输载体进行实时的定位监测。在运输载体上装上北斗卫星导航终端,可以实时将位置信息通过卫星传送给监测中心终端,显示运输的状态与轨迹;若出现突发状况如改变运输目的地等,管理者可以在监控平台上准确找到该运输载体的位置,通过北斗卫星进行短消息联系[5-6],实现精准调度等管理。具体应用如图3所示。

图3 北斗与RFID标签在远洋渔业冷链物流识别定位中的应用

2.2.2 渔获物实时温度监测

渔获物运输过程中的低温环境是保障渔获物运输质量最关键的要素。为了保障渔获物运输质量,降低损耗率,就需要实时对运输温度环境进行监控。就此本文提出在冷链物流过程中,应用RFID温度标签实现对运输过程中温度的实时监测,具体如图4所示。

图4 温度实时监测

1) 温度信息采集

在进行渔获物包装时,运用RFID标签读写器将渔获物的名称、数量、此刻温度等信息写入RFID温度标签,并将其粘贴在对应的包装上,每个标签在后台数据库中都设置有对应的温度记录表,设置好温度记录的时间间隔,由安装在运输仓储空间内的RFID读写器每隔一定的时间进行温度信息采集,并记录在标签中。每次读取完标签中的信息后,都对标签中的信息进行清空,防止标签发生信息存储量不足的情况。

2) 温度数据处理

RFID读写器将温度信息采集后,对其进行解码转换,生成数据信息,这些数据通过无线网络与卫星传输,到达监控中心数据库,便于实时监控与调节。若温度数值与设定的低温数值差别较大时,需要及时通知相应的运输者,及时调节温度。

3) 数据存储

监控中心在收到传回的温度数据后,在对应的数据库中对相应信息进行存储,包括温度值采集的时间、地点等。当数据被记录存档后,相关人员可以随时查询当时的记录,可方便以后的分析与调整。

2.2.3 渔获物追溯

RFID温度标签的应用一方面可以让管理者实时监测到产品的温度信息,并根据实际情况与理论值之间的差距大小进行温度调控;另一方面,RFID技术也为产品在整个物流过程中的追溯过程提供了全方位的支持。由于目前食品安全问题较为引人关注,很多关于“转基因肉制品”等话题已经在新闻头条上居高不下,因此很多食品企业为了能够让自己的消费者放心食用自己的产品,提供了可以让消费者自行查询产品从生产到进入市场整个环节信息的平台,使得产品生产加工等信息“透明化”,让消费者安心。而这个平台最终的支持技术就是RFID技术,通过产品上可读写的RFID标签、无线网络及后台服务等,全程监测产品的状态并将信息传回数据库,再由终端进行显示,完成整个流程的质量溯源[7-9]。

目前,在远洋渔获物冷链物流过程中,RFID标签提供的质量追溯功能已经应用在远洋渔船的作业中。通过将打印标签并将其贴在捕捞上来的渔获物包装表面,如图5所示,在运输交接过程中,利用RFID读写器读取现有数据并进行更新,可以完成整个过程的溯源监测。各个中间产品转运者可以清楚地了解到该批次是由哪一艘船只在什么地点和时间捕获的等信息,且信息可以实时共享。

2.3 北斗与RFID温度标签在远洋渔业冷链物流中的应用实现

在远洋渔业冷链物流中,分开来讲包含海上运输与岸上运输两部分。目前基于北斗与RFID的冷链物流监测已经在远洋渔船上实现部分功能,可以监测渔船的动态即渔获物海上运输的路线与具体位置,如上海开创远洋渔业公司在大型拖网渔船“开富号”上建立了基于物联网技术的远洋渔船及作业智慧服务系统[10]。在该系统中,北斗卫星船舶定位子系统主要对船舶进行实时定位,然后结合渔船安装的北斗船载终端通过北斗卫星进行船岸信息交互;渔获仓储与质量安全溯源子系统主要使用RFID技术对渔获物出入库情况进行记录和管理。如图6所示。

图5 远洋渔船RFID标签

图6 北斗+RFID渔船服务系统应用

但目前还未能实现利用RFID温度标签实时监测储藏温度并进行智慧调节;且远洋渔业冷链物流的海上与岸上未形成完整统一的运输链,中间信息的衔接度不够高。后续会将继续北斗+RFID温度标签在远洋渔业冷链物流系统中的应用研究,并形成完整的系统,使得实时监测“产业化”。

3 结束语

本文提出将北斗系统与RFID温度传感器技术结合,利用RFID温度标签与RFID读写器实时监测渔获物运输过程中的温度,保障了渔获物的质量安全,并应用北斗车载终端定位其运输载体到达位置,且在有异常发生的情况下,可以通过卫星通信功能与管理者进行远程联系。理论上二者缺一不可的结合,可为方便管理者进行在线监控与提高远洋渔业冷链物流的智能化管理水平做支持,为实现远洋渔业冷链物流系统的完整建设做足保障。

随着现代信息技术和远洋渔业的结合,远洋渔业的发展越来越智慧化,人们平常无法看到的作业状态等信息也变得“透明化”,增强了渔业产品销售的效率与安全。因此在以后的远洋渔业发展中,北斗与物联网各类相关技术的结合会变得越来越紧密,应用范围也会越来越广泛。

[1] 应晓书.基于射频识别(RFID)技术在冷链物流中的应用研究[D].武汉:武汉理工大学,2008.

[2] 张飞舟,何汉贤.基于北斗系统的物联网应用评述[J].导航定位学报,2014,2(2):6-12.

[3] 闫羡功.RFID温度标签在果蔬冷链运输中的应用[J].技术与应用,2014(9):74-75.

[4] 刘少强,张靖.现代传感器技术——面向物联网应用[M].北京:电子工业出版社,2014.

[5] 孙大旭.基于北斗和百度地图的冷链物流监测系统[J].信息与电脑,2014(9):141-142.

[6] 冯志杰.北斗导航系统在物联网中的应用研究[J].电子商务,2013(6):1-8.

[7] 汪庭满,张小栓,陈炜等.基于无线射频识别技术的罗非鱼冷链物流温度监控系统[J].农业工程学报,2011, 27(9):141-146.

[8] GENG H, XIAO S, YANG E T, YANG G. Nonlinear dynamic inversion approach applied to pitch control of wind turbines[C]//Proceedings of the 11th World Congress on Intelligent Control and Automation, China,2014.

[9] 陈海滢,刘昭.物联网应用启示录——行业分析与案例实践[M].北京:机械工业出版社,2011.

[10]虞丽娟,凌培亮,杨劲松,等. 物联网智慧服务系统构架及在远洋渔船中的应用[J].上海海洋大学学报，2013, 22(1):147-151.

Application of BDS and RFID Temperature Tag in the Pelagic Fishery Cold Chain Logistics

CHEN Ying1,CAO Shouqi1,CHEN Chengming1,HUA Chuanxiang2

(1.CollegeofEngineering,ShanghaiOceanUniversity,Shanghai201306,China; 2.CollegeofMarineSciences,ShanghaiOceanUniversity,Shanghai201306,China)

In order to ensure the quality of pelagic fish product in the process of transportation safety, managers need to get its status for controlling based on the real-time monitoring during the period of transportation to get a integrated system. Article put forward the BDS and RFID temperature tags to the ocean catches cold chain logistics process, the using can help the manager for real-time online monitoring of product temperature and transportation position, then insure the quality of content security and transport efficiency and support the cold chain logistics system.

Pelagic fish product; cold chain logistics system; BDS; RFID temperature tag

10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.020

2016-08-16

国家科技支撑计划课题(编号：2013BAD13B05); 上海市2015年度“科技创新行动计划”专题(编号：15DZ1202202)

P228.4

A

1008-9268(2017)02-0088-05

陈莹 (1992-),女,硕士生,主要研究方向为物联网工程与工业工程。

曹守启 (1973-),男,博士生,副教授,主要研究方向为海洋工程装备设计、物联网工程等,

陈成明 (1978-),男,博士生,讲师,主要研究方向为人因工程、工效学、物联网工程等。

花传祥 (1982-),男,博士,工程师,研究方向为远洋渔业系统集成。

联系人: 陈莹 E-mail: cy07120810@163.com