基于GPRS的冷链物流实时监控系统设计与实现

王晓玲+马满增

摘 要： 基于射频识别技术和GPRS技术进行冷链物流的实时监控设计，实现对冷冻产品物流供应链的全天候信息监测，提高供应链的可靠性。根据冷链物流不同阶段的特点构建信息系统，采用射频RFID技术进行标签设计，实现对产品信息的追溯与跟踪，冷链物流实时监控覆盖了冷链物流的客户、项目、库存和采购供应等管理工作，在生产、运输、消费和销售过程中通过GPRS技术进行产品的标签读取和信息反馈，将冷链物流信息由RFID标签通过GPRS通信信道传送至信息管理终端，实现冷链物流的实时监控。测试结果表明，设计的系统具有较好的实时监控能力，对冷链物流信息的传输和识别性能较好。

关键词： GPRS； 射频识别技术； 物流； 实时监控系统

中图分类号： TN876?34； TP391.4 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）17?0109?04

Design and implementation of GPRS?based real?time monitoring

system for cold chain logistics

WANG Xiaoling， MA Manzeng

（College of Computer Science and Engineering， Cangzhou Normal University， Cangzhou 061001， China）

Abstract： On the basis of radio frequency identification （RFID） technology and GPRS technology， the real?time monito?ring of cold chain logistics was designed to monitor the all?weather information of frozen product logistics supply chain， and improve the reliability of the supply chain. According to the characteristics of cold chain logistic at different stages， the information system was constructed， and the RFID technology is used to design the label to realize the traceability and tracking of product information. The real?time monitoring of cold chain logistics covers the management of customer， project， inventory， procurement and supply of cold chain logistics. The label is read and information is fed by means of GPRS technology in the process of production， transportation， consumption and sales. The cold chain logistics information is transmitted to information management terminal through GPRS communication channel by means of RFID to monitor the cold chain logistics in real time. The test results show that the system has strong real?time monitoring ability， and high transmission and identification abilities for cold chain logistics information.

Keywords： GPRS； radio frequency identification technology； logistics； real?time monitoring system

0 引 言

在现代物流产业中，特别是在食品物流中，需要对物流产品进行全方位的实时跟踪，保障物流的安全运行。随着现代计算机技术和信息技术的发展，结合信息监控和标签识别方法进行物流产品跟踪识别[1]，在进行冷冻产品物流中，根据《欧盟委员会关于欧盟食品法的一般原则委员会绿皮书》和《欧盟食品安全白皮书》，需要对冷链物流产品建立一套行之有效的信息实时监控系统[2]进行产品质量追踪和数据采集。在无线射频标签识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）不断成熟的今天[3]，采用射频识别和GPRS技术进行冷链物流产品的多源多格式的标签阅读[4]，实现物流的实时监控，为物流监管方和经销商提供准确的数据支持，研究冷链物流的实时监控设计方法在物流中心选址、配送中心规模确定、货物配送规划设计方面具有重要的作用。

1 基于RFID技术的冷链物流产品标签设计

为了实现对基于GPRS的冷链物流实时监控系统设计，采用RFID技术进行冷链物流产品的标签设计和信息挖掘[4]，基于RFID技术的冷链物流产品标签识别过程如图1所示。

根据图1所示的冷链物流产品标签识别过程框图得知，本文设计的冷链物流实时监控系统建立在管理信息系统的基础上，汇集ERP、冷链物流产品物流、VRM[5]。建设冷链物流产品供应链，包括冷链物流产品的生产、供应、销售三个阶段，GPRS的冷链物流实时监控系统是连接农户、超市、消费者之间的纽带，这样不仅控制了冷链物流产品相关信息的源头，而且贯穿了冷冻产品供应链的全过程，汇集了冷冻产品客户信息、数量、价格、地点、中转站等相关信息。endprint

建立基于RFID技术的冷链物流产品标签识别过程描述为：

Step1： 高频无线信号识别。该过程是对冷链物流产品供应链信息的初步处理，消除其中的干扰数据。

Step2： 物流供应链物资标签批量读取。该过程是将不同的数据源进行融合，采用RFID智能卡阅读器实现对物流供应链信息的控制、检测和跟踪。

Step3： 沿着追踪的反向跟踪监控。该过程采用RFID技术构建射频模块、天线模块，获得物流实时监控中所需的数据格式。

Step4：数据挖掘。该过程采用合理的算法通过智能RFID射频识别，在生产、运输、消费和销售过程中通过GPRS技术进行产品的标签读取和信息反馈，获得物流供应链监控的隐含信息。

Step5：结果分析。通过监控系统设计，与物流供应链合作伙伴建立稳定的长期合作关系，并进行评估，从而筛选得到安全、快捷、标准化的冷链物流产品和信息知识。

Step6：知識表示。该过程是对知识的可视化表达，从根本上提高冷链物流产品信息流的集成能力，以适当的数据结构记录于信息系统中，不断调整供应链，完成知识的表达。

2 实时监控系统设计与实现

2.1 基于GPRS的冷链物流正向追踪设计

为了实现对冷链物流实时监控系统设计，基于GPRS技术进行冷链物流正向追踪设计，内部追踪流程由企业管理者和员工触发产生，冷链物流产品与工业品不同，采用GPRS技术进行信息通信，在冷链物流实时监控系统中用到的身份识别技术主要有超高频射频识别技术（UHF RFID）和GPRS通信识别技术，基于GPRS的冷链物流正向追踪过程由阅读器、电子标签及应用软件三部分组成，建立冷链物流产品供应链信息管理体系要以信息系统为基础。实现高组织化、高秩序化、高标准化、高现代化的内部追踪，基于GPRS的冷链物流正向追踪流程如图2所示。

在对冷链物流正向追踪中，对整个供应链的运作进行监督，确保冷链物流产品的质量，控制各个环节的损耗。因此要有相应的监督体系、完善质量检查体系，采用RFID射频中间件技术设计冷链物流监控系统的物资标签批量读取中间件[6]，RFID智能卡阅读器的控制中心单元采用反馈、预测、指导等操作过程进行冷链物流的正向追踪设计。

2.2 冷链物流监控识别的实例数据分析

在进行了基于GPRS的冷链物流正向追踪设计的基础上，采用标签识别算法进行冷链物流监控识别的实例数据计算，在标签批量读取过程中，冷链物流正向追踪识别概率为，企业B的生产能力定义为时，物流配送中心对冷链物流监控的识别概率为：

（1）

产品从企业A，B到物流配送中心的搜索深度的均值为：

（2）

假设供应商数量为运输方式为循环取料的分批运输，物流配送中心到客户的产品运费为：

（3）

冷链物流的逆向追踪流程是以物流配送中心的信息反馈需求作为触发事项，得到冷链物流逆向追踪的平均时隙数为：

（4）

设两个供应商之间的运输时间为，冷链物流供应链的货物全部完成的时间为：

（5）

通过冷链物流监控识别的实例数据计算，得到冷链物流配送中心到客户的运费一览表，见表1。

在进行了冷链物流监控识别的实例数据分析的基础上，进行冷链物流实时监控系统的软件开发设计。

2.3 系统开发设计实现

冷链物流实时监控系统中，实时监控覆盖了冷链物流的客户、项目、库存和采购供应等管理工作，在生产、运输、消费和销售过程中通过GPRS技术进行产品的标签读取和信息反馈，针对物流配送中心的选址问题，需确定如下决策变量：

（1） 物流配送中心的选定，其相应的变量定义为；

（2） 相应的产品运输量，定义为

；

（3） 产品运输量（从选定的物流配送中心到客户），定义为。

物流供应链上存在着信息流、资金流以及物流，而物流是整个过程的核心，将冷链物流信息由RFID标签通过GPRS通信信道传送至信息管理终端，构建冷链物流实时监控的信息分发模型如图3所示。

建立各个环节的监督网络，对冷链物流产品的源头、信息、质量、采购、销售、运输、贮存进行监督，对整个过程进行跟踪，采用的效率和成本博弈方法构建碰撞因子，冷链物流产品的监控系统整合各种资源，在生产、运输、消费和销售过程中，按照一定的规范集合各个阶段的信息资源，并对收集的信息进行整理，信息编码长度为其中产品监控系统输出的比特位为在冷链物流产品的基础数据库中，采用GPRS技术计算信息损伤因子。如果系统中存在个待识别标签，当读写器唤醒所有标签后，输入时钟频率为驱动电子标签，得到冷链物流信息监控的特征分布均值为：

（6）

式（6）表明，当冷链物流实时监控系统中待识别标签的数量越大时，输入标签读取时钟频率在阅读存储卡中被两分频。假设系统内有个待识别标签，在最大窗口时间内使用叉树进行物资标签批量读取，搜索深度为1时，各个标签在传输数据被识别的阅读存储卡中确定不同供应商的运输次序，得到冷链物流实时监控的实现过程：

第一步：建立采购、运输、存储、运输以及销售五个阶段的供应链管理体系，设当前冷链物流货物的批次；

第二步：对不同流通阶段的产品建立位置信息点，假设初始位置通过建立供应商关系管理平台（Vendor Relationship Management，VRM）对信息系统的源头信息进行实时监控[7]，对其进行全方位的追踪；

第三步：基于GPRS技术进行信息通信，假设运输车辆处于第批次货物的访问点，运输车辆当前的剩余容量为通过对各供应链的标准化操作，对冷链物流工具和设备的标准化，组成；endprint

第四步：根据信息发布者和使用者的需求，基于GPRS技术选择组合中最近的访问点作为下一个访问点，建立产地、产品、生产者到物流地、商品、物流商的关系网，令，返回第三步；

第五步：若不存在，且，则批次完成分配，对产品的损耗进行检验，将运输车辆遣回配送中心，开始分配下一批货物。令，同时返回第二步；

第六步：若不存在，且，计算终止，生成启发批次策略，将冷链物流信息由RFID标签通过GPRS通信信道传送至信息管理终端，实现对整个过程的监控。

3 实验测试分析

为了测试本文设计的基于GPRS的冷链物流实时监控系统的性能，进行系统仿真测试分析，冷链物流实时监控系统建立在RTOS操作系统的基础上，选择Android OS制作交叉工具链，选择GPRS模块GF?2000W与S3C6410连接进行冷链物流数据的无线传输，使用TCP/IP协议建立网络通信[8]，设计客户机/服务器应用程序构建冷链物流实时监控系统的协作模式，融合ERP信息系统、VRM、公共信息平台实现冷链物流实时监控系统的应用程序开发，从Socket中提取接收到的冷链物流实时监控数据，根据上述测试环境设计，采用不同方法构建的冷链物流实时监控系统进行性能测试，以冷链物流实时监控系统的总传输数据量、对产品标签的准确识别率测试指标，得到性能对比结果如图4所示。

分析上述结果得知，采用本文设计的系统进行冷链物流监控能有效提高物流总传输能力和对冷链标签的准确识别能力，实现对冷链物流的实时准确监控。

4 结 语

本文提出一种基于GPRS的冷链物流实时监控系统设计方法，根据冷链物流不同阶段的特点构建信息系统，采用RFID技术进行标签设计，实现对产品信息的追溯与跟踪，冷链物流实时监控覆盖了冷链物流的客户、项目、库存和采购供应等管理工作，在生产、运输、消费和销售过程中通过GPRS技术进行产品的标签读取和信息反馈，将冷链物流信息由RFID标签通过GPRS通信信道传送至信息管理终端，实现冷链物流的实时监控。实验分析结果表明，采用本文设计的系统进行冷链物流监控，具有较好的实时监控能力，对冷链物流信息的传输和识别性能较好，具有较高的应用性。

参考文献

[1] 刘秀菊.基于嵌入式系统物联网的智能监测系统设计[J].计算机测量与控制，2012，20（9）：2375?2378.

[2] 陈园，熊犍.食品安全呼唤物联网技术的运用和普及[J].广东化工，2012，39（1）：166?167.

[3] 曾炼成，沈岳，彭佳红，等.基于UHF RFID标签的农产品可追溯系统研究[J].安徽农业科学，2010，38（26）：14734?14735.

[4] 江雨，马满福.物联网中RFID位匹配防碰撞算法[J].计算机应用研究，2012，29（1）：88?91.

[5] 周应恒，耿献辉.信息可追踪系统在食品质量安全保障中的应用[J].农业现代化研究，2002，23（6）：451?454.

[6] 邓海生，李军.RFID数据流过滤算法研究[J].计算机技术与发展，2012，22（6）：26?29.

[7] 杨俭.云计算在现代物流中的应用[J].物流技术，2012，31（11）：415?416.

[8] SUZUKI T， KUDO H. Two?dimensional non?separable block?lifting structure and its application to M?channel perfect reconstruction filter banks for lossy?to?lossless image coding [J]. IEEE transactions on image processing， 2015， 24（12）： 4943?4951.endprint