生鲜水果冷链物流过程可视化研究

丘少桦 莫凯淇

[提要] 国家将冷链物流列入政府工程与物流业积极投身于冷链物流的建设中，冷链物流开始进入一个新的发展阶段。本文通过构建“物联网+冷链物流”鲜果产品物流体系，在物联网技术应用基础上综合利用RFID、WSN、3S、视频监控等相关技术，提供一个透明化的路径选择、温度控制以及储存运输过程，使冷链物流体系得到进一步完善，并扩展冷链物流发展格局，实现运输过程可视化、透明化、公开化，令整体供应链做到可控性和完整性。

关键词：鲜果产品;冷链物流;物联网;可视化

基金项目：广州工商学院2019年省级大学生创新创业训练计划项目：“基于物联网技术的冷链物流过程可视化研究”（项目编号：S201913714023）

中图分类号：F259.22 文献标识码：A

收录日期：2020年3月27日

一、引言

随着经济的快速发展，我国人民消费能力和生活水平逐渐上升，对生鲜果品的需求也日渐增加，扩大了我国对冷链物流的市场需求，政府与企业的一系列政策也在推动冷链物流的发展。同时，消费者对鲜果食品的安全质量要求不断提高，而国内冷链物流目前仍然缺乏实时共享信息的状况，直接导致了鲜果产品无法得到有效的监控，使得冷链物流的健康快速发展存在着一定程度上的阻碍。

本文从“物联网+冷链物流”的角度出发，在物联网技术应用的基础上发展冷链物流，整合物联网、WSN和3S定位系统，设计一个透明化的路径选择、温度控制以及储存运输体系，实现运输过程可视化、透明化、公开化。首先，在对物品进行实时监控的过程中及时有效地发现存在的问题，并对其及时做出反应，这样可以有效地降低运营的成本，提高鲜果品质。其次，通过在信息丰富性层面提升供应商提供货物的价值，以此增强竞争力，促进B2B经济发展的同时增强消费者的消费信心以及提高消费者的满意度。

二、国内外研究现状

齐林（2012）等以ZigBee协议为基础，围绕CC2530型无线传感片上系统，设计了基于无线传感网络（WSN）的水产品冷链物流实时监控系统，并进行完备的冷链环境系统测试和通信性能测试。皮邵辉（2013）在论文中以现有研究理论为基础对将射频识别技术（RFID）应用到冷链物流温度控制系统中进行了研究讨论，并通过LabVIEW仿真平台建立仿真程序，对系统的实时监控和数据信息存储功能进行模拟仿真。南京航空航天大学缪彩兵（2016）将嵌入式技术、GPS定位、GPRS无线通信三种技术进行综合利用，并结合GIS地理信息技术以及数据库管理技术，设计了一种车载监控终端和监控中心监控管理系统。刘影（2018）研究了基于RFID技术和云平台的冷链物流监测系统的设计，可以实现定位追踪冷链物流系统中物品和实时监控物品温度的操作，在该系统中管理人员可以得到从可视化监管中心监测到的物品实时地理位置和实时温度等数据信息。

L.Ruiz-Garcia（2007）在文章中探讨了无线传感器技术在水果储运状态监测中的应用潜力。Arebey M（2010）构建了射频识别（RFID）、全球定位系统（GPS）、通用分组无线通信系统（GPRS）、地理信息系统（GIS）等通信技术与摄像机相结合的固体废物监测系统。Sobhi Mejjaouli（2018）对易腐产品冷链物流决策模型进行了深入研究。该决策模型是在云平台由每次发货或一系列发货相关联的临时虚拟器（VMS）执行的。

三、我国鲜果冷链物流过程存在的问题

据国家统计局统计，2017年我国鲜果市场成交额达到7，364.43亿元，随着人均GDP的提高，如今人们对于鲜果的需求与日俱增。随着鲜果需求量的急剧增加，针对目前鲜果冷链物流过程的问题不断涌现。主要问题集中在市场鲜果需求量与冷链物流体系不匹配的问题。细化问题主要分为以下几点：

（一）我国冷链物流平台建设落后，冷链物流行业标准不完善。我国自2010年国家发改委出台《农产品冷链物流发展规划》后，冷链物流的发展才越来越得到政府的重视，其表现主要为：国家将冷链物流列入政府工程，物流行业积极参与调整和完善冷链物流体系建设。自此冷链物流才进入一个新的阶段，鲜果冷链流通方面得到了进一步的发展。伴随着冷链物流的发展，冷库、冷藏车等设施设备得到升级，冷链相关技术得到改善，整体更加规范化。就冷链物流整体而言，冷库和冷藏保鲜车数量增长较快，年均增长率达到30%，制冷技术显著提高。但相对于发达国家而言，我国冷链物流现今仍处于初步发展阶段。我国的专业冷链物流设备仍然落后，就冷藏车为例，我国的冷藏车所占比相对于发达国家有较明显的差距，如表1所示。（表1）

（二）冷链运输腐损率高。现阶段，我国大部分冷链物流设施设备更新滞后，很多冷链基础设备陈旧，导致我国鲜果腐损率较高，与发达国家相对比，如图1所示，我国腐损率居高不下，难以适应较大份额的鲜果市场需求。再者，落后的冷链信息设备，导致冷链运输过程中信息流通不畅、信息不对等，使大多数鲜果的质量安全在冷链流通过程中缺乏保障性，运输过程断链、鲜果损坏等现象比比皆是，在途冷链运输腐损率占鲜果总腐损率较高。同时，鲜果产品的质量与安全受到冷链流通影响，新鲜程度下降，营养价值流失。（图1）

（三）冷链流通率比例较低。我国长期以来缺乏冷链运输意识，鲜果市场着重于生产质量的把控却忽视冷链运输的重要性，对鲜果流通方面投入相对薄弱，如图2所示。在鲜果生产能力大幅度提高的同时，冷链运输流通率比例仍然较低。大部分企业为降低总体成本，选择粗放型鲜果运输，忽视鲜果在途运输的不完善而导致鲜果腐损，并由其带来企业形象受损、消费者的再选择等后果，从而导致其实际成本与降低總成本的目标相悖。同时，冷链物流规模发展格局较小，资源整合程度方面也是接下来冷链物流改革升级的一道要点。（图2）

（四）消费者对于鲜果冷链流通持怀疑态度。由于我国冷链物流体系存在不完善性，各个节点缺乏顺畅的衔接，信息资源整合与信息对等方面缺乏协调性。长期以来，鲜果腐损问题迟迟未得到解决，而日益剧增的鲜果需求和人们对鲜果质量要求的提高与现今我国冷链运输设备不平衡等问题直接导致了现今我国消费者对当前我国冷链运输不信任的问题。

四、基于物联网技术的鲜果冷链物流过程可视化研究

（一）研究总目标。在“物联网+冷链物流”体系基础上结合WSN和3S定位系统，使鲜果冷链物流体系得到进一步完善的同时扩大鲜果冷链物流布局范围。利用“物联网+冷链物流”体系使鲜果冷链物流从供应商到消费者的整条供应链上，从运输路径到温度控制整个过程达到可视化、公开化、透明化。通过公布动态冷链信息，在促进2B经济发展的同时增强消费者的消费信心和消费满意度。再者，“物联网+冷链物流”这一新的运作模式体系是对传统冷链物流运作模式体系的革新，通过这一新模式体系，使整个鲜果冷链物流体系更加科學化的同时促进鲜果冷链物流行业的再一次新革新升级。

利用“物联网+冷链物流”，减少鲜果产品的破损率，提高鲜果产品质量和物流服务水平，从而增强消费者的消费信心，促进二次消费，增强鲜果市场活跃度。达到生产、销售和消费三者间的良性循环。

（二）体系结构设计。构建“物联网+冷链物流”鲜果产品物流体系，基于“物联网+冷链物流”鲜果产品物流体系建设，综合运用到了RFID、WSN、3S技术、视频监控技术等物联网相关技术，确保鲜果产品从供应商到消费者整体供应链各个节点间的信息、物流状况都可以达到可视化、公开化、透明化，且整体供应链做到可控性和完整性。其中，利用PVS、SN连贯物流体系操作的各个环节，具体如图3所示。（图3）

（三）实施步骤

1、在供应商初端鲜果订单进入系统，在感知管理层中利用RFID和UPN初步获得鲜果产品基础信息，WSN获取鲜果产品温度信息，到达信息采集预期。

2、利用网络传达层中的RFID、GPS、GIS和摄像机技术设备对冷链运输进行合适的调整，然后在控制层中，通过温度传感器、制冷装备和温度调节装备对鲜果冷链运输过程的温度控制与管理进行实时感测，最后在监控层利用监控系统对鲜果冷链运输车辆进行实时监控。

3、对于运输过程中的冷藏温度信息的可视化，RFID用于识别不同批次对象，传感器与摄像机同时对冷藏车内的鲜果温度与实时情况进行上传分享，利用GPS与GIS对冷链运输的路径透明化，有利于促进冷链运输路径选择的进一步优化。

4、针对冷链运输过程可能会存在温度变化差异大或温度断裂等现象，利用PVS、WSN、报警器和稳压电源开关组成冷链运输过程的预警系统。利用预警系统可以在一定程度上自动调整制冷偏差，同时可以对设备故障进行立即反应并给出警报提醒。

5、销售端处于冷链运输的末端，同时也是直接与消费者接触的前端。因此，对于这一部分的温度控制及鲜果状态也是要做到可视化。运用RFID、传感器、GPS、摄像机这几种设施设备组成销售温度控制，达到从供应商到消费者手中整个过程鲜果温度及路径、状态透明化，可视化。

利用以上五个部分组成基于物联网下冷链物流可视化构架，通过五个部分间的系统合作与信息传递，达到整个基于物联网下冷链物流可视化构架信息共享且透明可视。

消费者可以在多方官网上通过订单编号全程跟踪、实时了解鲜果产品温度状况与流通信息，对于企业和物流公司也可以从侧面达到相应的企业宣传效果。企业和物流公司可以通过可视化实时了解鲜果运输状态，对于突发状况可以迅速响应并及时解决，有利于降低腐损率，增加冷链流通率。利用基于物联网基础下鲜果冷链物流可视化系统做到从初端到末端整个供应链中鲜果信息全程可视化、公开化、透明化。

目前，基于物联网基础下鲜果冷链物流可视化系统仍处在设计和初步试验阶段。随着后期不断探索改进，冷链物流可视化系统完善程度不断提升，也可以进一步促进冷链物流的标准化发展。

五、总结

冷链物流的发展是物流产业发展的必然趋势，如何更好地完善冷链物流体系，扩大冷链物流格局，是我们不断思考与实践的要求。基于物联网技术下的冷链物流发展有利于对冷链物流产业进行革新，提高冷链物流市场活跃度，优化整个冷链物流体系。利用“物联网+冷链物流”体系在促进2B经济发展的同时增强消费者的消费信心和消费满意度。同时，利用“物联网+冷链物流”，可以减少鲜果产品的破损率，提高鲜果产品质量的同时使得物流服务水平也得到提高，从而有利于增强消费者的消费信心，促进二次消费，增强鲜果市场活跃度。达到生产、销售和消费三者间的良性循环。

“物联网+冷链物流”这一新的运作模式体系是对传统冷链物流运作模式体系的革新，通过这一新模式体系使整个鲜果冷链物流体系更加科学。且利用鲜果冷链物流的一次革新促进行业再升级。

主要参考文献：

[1]齐林，韩玉冰，张小栓，邢少华，傅泽田.基于WSN的水产品冷链物流实时监测系统[J].农业机械学报，2012.43（8）.

[2]皮邵辉.基于RFID技术的冷链物流温控系统研究[D].长安大学，2013.

[3]缪彩兵，马万太.基于GPS/GPRS/GIS的冷链物流车载监控系统[J].机械制造与自动化，2016.45（6）.

[4]刘影，王智霖，王宛，韩康康，黄斯航，王乾垒.基于RFID冷链物流监测系统[J].物联网技术，2018.8（5）.

[5]L.Ruiz-Garcia，P.Barreiro，J.I.Robla.Performance of ZigBee-Based wireless sensor nodes for real-time monitoring of fruit logistics[J].Journal of Food Engineering，2007.87（3）.

[6]M.Arebey，M.A.Hannan，H.Basri， R.A.Begum and H.Abdullah，Solid waste monitoring system integration based on RFID， GPS and camera.International Conference on Intelligent and Advanced Systems，Manila，2010.

[7]Sobhi Mejjaouli，Radu F.Babiceanu.Cold supply chain logistics：System optimization for real-time rerouting transportation solutions[J].Computers in Industry，2018.95.

[8]韩红莲，张红程.发达国家鲜活农产品物流实践模式对我国的启示[J].安徽农业科学， 2010（8）.

[9]张平，王健.国外发展农产品物流的成功经验及启示[J].大庆师范学院学报，2008.28（4）.

[10]汪旭晖，张其林.基于物联网的生鲜农产品冷链物流体系构建：框架、机理与路径[J].南京农业大学学报（社会科学版），2016（1）.