基于北斗技术冷链物流工程技术创新实训室建设的研究

2021-12-21缪兴锋叶枫

电脑与电信 2021年9期

缪兴锋叶枫

（1.广东轻工职业技术学院财贸学院，广东广州 510300；2.广东轻工职业技术学院继续教育学院，广东广州 510300）

1 引言

随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平日益改善，人们对生鲜食品的安全和品质提出了较高的要求，对冷冻、冷藏食品的需求大幅度上涨，尤其是夏季极端天气频发，高温高湿天气对生鲜蔬菜的储存是一大考验。冷链物流不仅可以高效运输，还能保障食品安全，减少生鲜类产品的损耗。为顺应时代的发展，高职院校冷链物流技术与管理人才培养模式改革势在必行，建设北斗技术冷链物流工程技术实训室，能帮助学生完成冷链物流管理配送过程管控虚实一体化的技能训练和创新能力的培养，提高学生的创新应用能力。

根据国家发布的《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》（以下称《纲要》），明确提出“建设现代物流体系，加快发展冷链物流，统筹物流枢纽设施、骨干线路、区域分拨中心和末端配送节点建设，完善国家物流枢纽、骨干冷链物流基地设施条件”，以及“北斗产业化应用：突破通信导航一体化融合等技术，建设北斗应用产业创新平台，在通信、金融、能源、民航等行业开展典型示范，推动北斗在车载导航、智能手机、穿戴设备等消费领域市场化规模化应用。”[1]可见在十四五期间，冷链物流发展和北斗产业化应用将成为重要发力点之一，该《纲要》为未来5年相关领域发展指明了方向。

2 北斗技术冷链物流工程技术创新实训室建设的技术基础

北斗卫星导航系统（以下简称“BDS”）是中国自行研制的全球卫星导航系统，国家已将北斗系统列为科技重大专项，支撑国家创新发展战略。交通运输部、中央军委装备发展部印发《北斗卫星导航系统交通运输行业应用专项规划（公开版）》，大力推动北斗交通行业应用，在铁路、公路、水路、民航、邮政等交通运输全领域实现北斗系统应用，其中重点和关键领域率先实现卫星导航系统自主可控，为创新型国家建设助力[2]。

2.1 中国北斗卫星导航系统的特点

BDS由空间段、地面段和用户段三大部分所组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具有短报文通信能力。北斗卫星导航系统具有以下特点：

（1）BDS空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座，与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其低纬度地区性能特点更为明显；

（2）BDS提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度；

（3）BDS创新融合了导航与通信能力[3]。

2.2 中国北斗卫星导航系统的功能

BDS作为时间和空间信息感知采集的关键技术，具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能，已在智能交通、物流跟踪、智慧市政等应用中发挥越来越重要的作用。随着2020年7月30日BDS服务区域实现全球化，北斗技术应用领域不断扩大，北斗为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务，成为真正的全球化产品，满足“一带一路”发展需求。尤其伴随着5G时代的到来，“北斗+5G”将进一步促进北斗增值服务的应用普及和多样化发展。

BDS与大数据、通信、汽车电子、人工智能、移动互联网、物联网、GIS、卫星遥感等先进科技结合，通过软硬件产品和服务平台的集成化应用，在冷链物流定位跟踪配送过程中呈现出创新化应用发展的新形态，“北斗+冷链物流”也将成为经济发展的新方向和新动力。因此，要实现现代物流人才的培养，就要积极实现教学课程和内容的改革，构建冷链物流人才培养方案，建设满足学生掌握先进技术、工艺和先进设备操作的校内实训场所。

3 北斗技术支持下冷链物流工程技术创新实训室的建设思路

我国的物流产业是从传统的运输和仓储等产业发展起来的，随着现代物流业的高速发展和业务市场趋于越来越细分化，冷链物流成为现代物流业中的一项特种物流业态。所以，我国冷链物流发展前途广阔，市场增长潜力巨大。教育部在高等职业院校相应地开设了冷链物流技术与管理专业并发布了专业教学标准，该专业培养掌握本专业知识和技术技能，面向道路运输业、装卸搬运和仓储业等行业的道路货物运输、低温仓储等职业群，能够从事冷链运输调度、冷链配送、冷链仓储、冷链项目运营、冷链设备维护、冷链市场营销等工作的高素质技术技能人才[4]。

根据教育部发布的专业标准和企业需求调研，按照两创新的“1+5模式”建设冷链物流工程技术创新实训室，“1”表示实训室建设模式的创新；“5”代表融入北斗+信息技术的研、教、学、做、创于一体建设功能的创新。该实训室建设以实际冷链物流配送业务流程为标准，模拟货物运输配送真实环境。顺应“北斗+冷链物流”的最新发展趋势，增加了物流定位跟踪视频管理技术、配送路径优化管理技术、车流量监测管理技术原理与分析、技术创新应用与实践、创新创业教育模块等培养课程，对冷链物流技术和设备、进行创新与研发；对冷链冷藏设备以及运输车辆进行定位跟踪数据采集、研究数据变化的规律，并开展大数据对食品质量安全追溯等方面的集中攻关与研制，并以此搭建学生创新创业平台，提升学生的创新精神、创业意识和创新创业能力，拓展学生就业范围，提高学生现代物流冷链配送、管理的专业技能和信息技术应用能力，输出高质量人才，促进物流业转型升级。

4 基于北斗技术冷链物流工程技术创新实训室的建设探索

该实验室设计将冷链物流管理与北斗导航、大数据、云计算、物联网、移动互联与冷链物流技术融合，开发冷链物流大数据实时监控平台。

4.1 基于北斗技术冷链物流工程技术创新实训室的内容

为了及时处理冷链物流的各类信息，实现各种数据的实时采集与应用，本实验室应用BDS模块接收BDS卫星信号、计算车载终端的位置。车载终端放置于冷藏车上，冷藏车上配备有温度、湿度传感器，其重点在于对温度和湿度进行实时采集，以及车辆的监控和定位的设计与实现。车载软硬件设备通过BDS模块接收定位数据，与监控中心结合，温、湿度传感器中的阅读器获取实时温度、湿度，并进行产品化。通过协议封装上行报文，然后通过无线通信CDMA（Code Division Multiple Access，码分多址）传输到监控中心，监控中心接收到数据后，依据协议解析报文，获得车辆的位置和温度、湿度信息。实验室技术路线，如图1所示。

图1 实验室技术路线示意图

具体内容如下：

（1）BDS模块由存储单元、微处理器、变频器和信号通道组成。BDS模块发送NMEA0183协议报文（美国国家海洋电子协会为海用电子设备制定的标准格式）给MCU（Microcontroller Unit，微控制单元)，控制BDS模块的工作方式和状态。MCU也可以发送设置命令给BDS模块。该终端中主要获取的BDS报文有GPRMC和GPGGA两种格式，其中从GPRMC报文中获取经纬度、时间、速度等信息，GPGGA获取高度、星数等信息。

（2）车载定位终端根据导航卫星获取位置信息，并且把冷藏车辆的温度和湿度传感器采集的信息通过GPRS（General packet radio service，通用无线分组业务）/CMDA网络发送至BDS监控中心。

（3）用户通过互联网访问BDS监控中心，可以获得当前车辆的行驶位置以及冷藏车内温度、湿度状态等相关信息。同时，监控中心配备了GSM模块（Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统），当车辆有报警信息时，可以通过无线短信平台以短信的方式通知相关人员，降低损失。

（4）车载终端放置于冷藏车上，冷藏车上配备有温度、湿度传感器，车载终端通过BDS模块接收定位数据，温度、湿度传感器中的阅读器获取实时温度、湿度。

（5）通过协议封装上行报文，然后通过CDMA网络传输到监控中心，监控中心接收到数据后，依据协议解析报文，从而获取冷藏车的定位与温度、湿度信息。