基于RFID的物聯網技術在農產品冷鏈物流中的應用

摘 要：三農問題歷來是我們這個以農業為基礎的大國最為關心的頭等大事。2011年以來，在“菜賤傷農”和“菜貴傷民”的復雜作用下，理清農產品物流中多年積累的弊端，找到新型途徑解決當下農產品冷鏈物流過程中的困局，是為中國政府找到政策突破口的關鍵所在。利用物聯網中的RFID技術，在農產品冷鏈物流過程中從采摘、流通、零售等環節進行信息化跟蹤與檢測，可以增強冷鏈物流管理的透明性，增加農產品物流處理的效率，提高倉儲和農產品跟蹤的效率，降低生產成本，使農產品流通實現智能化、自動化，從而使人們吃到放心、健康的食品。

關鍵詞：RFID；農產品；冷鏈物流；物聯網技術

中圖分類號：F71 文獻標志碼：A 文章編號：1000-8772（2012）09-0152-03

引言

近年來，經濟的迅猛發展改變了人們傳統的飲食習慣，隨著國際市場上琳瑯滿目的轉基因食品的涌現，人們對農產品，尤其是新鮮、營養的水果、蔬菜、海鮮產品、肉類等鮮活農產品的需求越來越大，對其內在品質以及安全性的要求也越來越高。農產品是一類特殊的商品，這類商品具有鮮活性、易腐爛性等特點，而中國又是一個農產品生產和消費的大國，農產品在物流過程中的時效性和安全性等方面是一個特別值得關注的問題。

冷鏈物流為農產品在運輸過程中質量的保證提供了途徑。冷鏈物流是指采用一定的技術手段，使生鮮食品在采收、加工、包裝、存儲、運輸及銷售的整個過程中，不間斷地處于一定的適宜條件下，最大限度地保持生鮮食品質量的一整套綜合設施和管理手段，是一種由完全低溫環境下的各種物流環節組成的物流體系。由于農產品冷鏈物流是以保證農產品的品質為目的，以保持低溫環境為核心的物流系統，在冷鏈中貯藏、流通時間、溫度及產品耐藏性方面，有著比常溫物流系統更復雜的過程。有數據表明，中國蔬菜、水果等農產品在采摘、運輸、儲存等物流環節上的損失率高達25%～30%，而發達國家的果蔬損失率則控制在5%以下。由于中國冷鏈物流的不完善，導致農產品在流通過程中白白浪費，這也是中國一直出現農民“賣菜難”和市民“買菜貴”并存的矛盾現象的最主要原因。

物聯網技術的發展為農產品的冷鏈物流提供了更加完善的技術支持，利用物聯網進行產品追溯，可以有效地對農產品進行跟蹤，使信息更加快捷有效地傳遞給供應鏈中的各個企業，使整個運輸過程可靠、快速、準確、一致，使農產品的質量更加安全、有保障，同時也有助于減少農產品在運輸途中的損耗。利用RFID技術，把農產品信息通過電子標簽記錄到食品安全數據庫中；在農產品運輸環節，RFID可以為物流公司提供實時監控和跟蹤，很方便地查找車輛所在位置，減少物流企業的人工成本；在運輸過程中出現的諸如蔬菜、水果、生鮮類產品腐爛變質的問題，RFID可以在中轉過程中做到及時檢測，及時剔除，減少了最終消費者的安全健康隱患。

一、中國農產品冷鏈物流的現狀

1.農產品冷鏈物流基礎設施薄弱

冷藏保鮮車是農產品冷鏈物流中最關鍵的環節。但是在中國，農產品的運輸工具主要以敞篷卡車為主，具備制冷（保溫）功能的車輛少之又少。這種運輸設備的欠缺直接導致中國的水果、蔬菜等農產品的損耗量高居世界首位。事實上，中國冷藏車市場一直處于較低的發展水平。在過去的十余年間，冷藏車、保溫車的年產量只有3 000臺左右。據中國汽車技術研究中心統計，2011年1—8月，冷藏車共生產3915輛，保溫車共生產200輛。日本冷藏車的年產量穩定在3萬輛左右，美國為5萬輛，分別占全國貨車總量的80%以上，而中國這一比例僅僅為10%左右。中國農產品的冷藏運輸在整個貨物運輸中所占的比例只有10%～20%，而歐、美、日等發達國家均達到80%～90%。

根據《中國汽車工業年鑒》統計，2008年，中國有保溫車、冷藏車、保鮮車3萬輛，美國有20多萬輛，日本有12萬輛。可以看出，在現有的冷藏車數量上中國與發達國家的懸殊很大，美國的冷藏車數目是中國的近7倍，人口相對較小的日本，其冷藏車的數量也是中國的近4倍。2009年底，中國共有6587輛鐵路冷藏箱，占鐵路貨運車廂的1.1%，公路冷藏車保有量在5萬輛左右，僅占貨運汽車的0.3%，美國為1%，德國等發達國家均為2%～3%。目前中國冷藏保溫車輛有5萬多輛，在美國，平均每500人就有一輛冷藏車，在中國臺灣，每1 000人就有一輛冷藏車，而中國大陸人均冷藏車數量遠低于這一水平。

除了在冷藏保鮮車等設施方面中國嚴重落后于歐美發達國家，中國在農產品的存儲設施上也顯示出嚴重的不足。在冷庫建設上，目前中國有冷藏庫約2萬座，冷庫總容量880萬噸，人均冷庫容量僅7公斤，隨著肉、禽、蛋和水產品產量的逐年上升，冷庫缺口較大，中國現有冷凍冷藏設施普遍陳舊老化，國有冷庫中近一半已經使用30年以上，而且冷庫的結構不合理，很多冷庫只用于肉類和魚類的貯存，水果和蔬菜的存儲量較少，但是即便是專用于果蔬存儲的冷藏庫，其濕度和溫度的控制也有明顯的缺陷。

2.農產品冷鏈物流市場化程度低，第三方物流發展緩慢

在中國，下游的農貿市場幾乎沒有冷鏈，冷鏈主要集中在超市，第三方物流發展緩慢。目前中國的第三方物流主要是提供貨物代理、庫存管理、搬運和定向運輸等業務，農產品物流相對來說市場化程度低，專業的冷鏈物流公司發展滯后，不能滿足快速增長的冷鏈物流需求，這很大程度上影響了農產品在物流過程中的質量、信息的準確性和及時性，因此也造成了行業運營狀況的混亂，同時也造成了較大的損耗和較高的成本。相比之下，國外的冷鏈物流市場已經十分成熟，一些發達國家將容易在途中腐爛的農產品承包給一些優秀的冷鏈物流公司，這不僅使得市場分工細化和專業化，更重要的是保證了農產品的新鮮和人們的健康安全，同時也降低了物流成本。

3.農產品冷鏈物流技術和管理水平不足

目前，中國農產品在流通過程中的溫度控制設施和技術都有待提高，信息技術落后，缺乏完整的冷鏈信息管理系統，物流技術落后，自動化、智能化的水平低，效率低。在這些情況下，冷鏈過程中的各個環節都會出現意外的信息堵塞，造成農產品在運輸途中突發性的風險加大，而不成熟的冷鏈物流過程中的應急能力相對較弱，這嚴重影響了我國冷鏈物流的發展。

二、構建基于RFID技術的農產品冷鏈物流體系

針對農產品冷鏈物流過程中各個環節缺乏系統化、規范化、連貫性的運作，筆者將無線射頻識別技術（RFID）應用到農產品冷鏈物流系統中，通過EPC編碼標、RFID電子標簽、讀寫器、Savant網絡等對農產品實施識別、跟蹤、檢測的功能。

1.RFID的工作原理

RFID是通過射頻信號自動識別目標并獲取相關數據，它是一種非接觸式的自動識別技術。在識別過程中無需人工的干預，因此這項技術可以工作于任何惡劣的環境中。RFID系統主要包括：RFID電子標簽、讀寫器、數據交換和管理系統軟件。利用無線電波來傳送物體的信息，讀寫器發出特定頻率的無線電波能量給電子標簽，電子標簽收到后根據其是否是有源的RFID標簽來處理信息。若無線電波是有源的RFID標簽，則將芯片中原有的存儲信息以某一特定的頻率發給RFID讀寫器，若是無源的RFID標簽，則借助于感應電流將芯片中的信息發給RFID讀寫器，之后讀寫器接收到反饋信息，送至應用軟件系統進行數據處理，這項活動可以實現快速存儲以及讀取大量的數據。

RFID讀寫器從含有EPC的標簽上讀取產品電子碼EPC，然后將其送到Savant系統中進行處理，處理后傳送至Internet，在這個過程中，若讀取的數據量較大而Savant系統處理不及時時，應用ONS服務器來儲存部分信息，另外，在Internet上利用ONS找到該產品信息所存儲的位置，由ONS給Savant指明存儲該產品的有關信息的服務器，并將這個文件中關于該產品的信息傳遞過來，完成產品的追蹤、查詢和更新數據。

2.農產品冷鏈物流中RFID的構建

具體在農產品冷鏈物流過程中RFID系統的設計如下（以蔬菜為例）：

農產品冷鏈物流模式強調農產品從生產到消費的整個過程都必須在不間斷的低溫狀態下進行，即從收獲、加工處理、儲存、運輸配送、銷售直到消費者手中都處于低溫環境，組成一個低溫條件下生產流通的連續不斷的體系。

所以在冷鏈物流模式中，蔬菜物流模式是：

綜合來看整個具體的蔬菜冷鏈物流過程如圖3表示：

將RFID技術引入整個系統，得到如圖4設計。

在蔬菜流通的各個階段，通過在產地、倉庫、港口、碼頭等安裝RFID讀寫設備，采集相關蔬菜和車輛的信息存儲到數據庫以實現對其的跟蹤。數據采集蔬菜冷鏈物流管理中的關鍵模塊，是數據管理及數據交換的基礎。

在蔬菜采摘之后，對其進行打包，貼上RFID標簽，標簽中編碼有關蔬菜的相關信息，如產地、適宜的溫度等，之后通過冷藏車輛的運輸到達第三方物流中心，其中對冷藏車輛進行貼標簽、控制和檢測車輛運行的基本情況，在第三方物流中心對蔬菜進行處理之后再運輸至零售商，零售商將通過在蔬菜標簽上讀取的數據信息發送到RFID中間系統即Savant系統中進行處理，以蔬菜的相關信息為信息源，獲取包含該種類蔬菜的詳細信息，將其詳細信息以及RFID讀寫器編號等信息存入數據庫中。

在進行庫存盤點時，只需將蔬菜包裝上的EPC標簽進行掃描，就能夠準確地知道蔬菜的品種、采摘時間、入庫時間、保質期等基本信息，降低了人工勞動強度，提高了庫存盤點效率，同時也節約了人力成本。

通過數據庫反映的各種信息，幫助監控蔬菜的供貨數量及庫存數量，做到補貨及時，同時也對過期、腐爛蔬菜進行及時處理，提高零售商的效率與零售品質，保證了顧客的購買和蔬菜的健康安全。

一系列的信息跟蹤和追溯，使蔬菜從采摘下來時就記錄下了與其相關的各種信息，直至最后的銷售環節，一旦出現問題，則可以在較短的時間內查明是哪個環節沒有控制好，同時也降低了出現問題的可能性，冷鏈過程實現透明化。

結論

物聯網的發展使得全球產業的發展發生了重大的變化，RFID技術的優良特性，使其在農產品的冷鏈物流中有著良好的應用前景。通過對農產品冷鏈物流的問題分析，在現有的優化冷鏈物流系統中加入基于RFID的物聯網技術，設計了一套針對農產品冷鏈物流信息化更加完備的物流系統，使冷藏冷凍類農產品質量安全得到信息化的保障，在采摘、包裝、生產加工、運輸、儲存、銷售等各個環節都應用了RFID技術進行數據采集，進行實時監控，最大限度地保證農產品的品質和質量安全。

中國物聯網技術的發展有諸多的限制，導致技術不成熟，對此還需進行更加深入的研究，使RFID可以廣泛應用于農產品冷鏈物流，幫助解決三農問題，緩解“賣菜難”與“買菜貴”相矛盾的現狀。

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（責任編輯：袁凌云）