物聯(lián)網(wǎng)在食品及農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中的應(yīng)用

姚萌萌

摘 要 物聯(lián)網(wǎng)由于具有低成本、實(shí)時、大范圍、遠(yuǎn)距離、高精度的監(jiān)控特點(diǎn)，將其應(yīng)用于食品及農(nóng)產(chǎn)品的冷鏈物流監(jiān)控，能夠很好地解決食品及農(nóng)產(chǎn)品在流通環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的質(zhì)量安全問題。本文首先介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，然后綜述了國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)在食品及農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，最后展望了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在食品及農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng)；食品；農(nóng)產(chǎn)品；冷鏈物流

中圖分類號 TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）164-0114-02

我國是世界上最大的生鮮易腐食品及農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)國和消費(fèi)國。生鮮易腐食品及農(nóng)產(chǎn)品在物流環(huán)節(jié)最大的威脅來自于由于溫度波動造成的微生物污染而引起的腐敗變質(zhì)和食物中毒[1]。因此，溫度控制是保持食品及農(nóng)產(chǎn)品新鮮度和貨架期的一個最為關(guān)鍵的因素。而冷鏈物流作為食品及農(nóng)產(chǎn)品物流安全的重要保障，必須依靠先進(jìn)的信息技術(shù)建立產(chǎn)品冷鏈物流供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)，對整個物流環(huán)節(jié)進(jìn)行全程動態(tài)監(jiān)控[2，3]。而以無線傳感網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算為核心的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起為冷鏈物流的溫度控制管理提供了技術(shù)支持。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到食品及農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流領(lǐng)域，能夠很好地解決食品及農(nóng)產(chǎn)品在流通環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的質(zhì)量安全問題，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)除了可以通過分散設(shè)置多個傳感器對整個物流環(huán)節(jié)的溫度、濕度、壓力、氣體含量等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，而且還能夠?qū)κ称芳稗r(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，從而掌握食品及農(nóng)產(chǎn)品在流通過程中的質(zhì)量安全信息，建立食品及農(nóng)產(chǎn)品可追溯體系。

本文在國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在食品及農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述。

1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是指通過各種信息傳感設(shè)備，如傳感器、RFID技術(shù)、GPS、紅外感應(yīng)器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、位置等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)[4，5]。其目的在于實(shí)現(xiàn)物與物、物與人之間的互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)的核心是通過傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對物質(zhì)世界信息的獲取，通過移動網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息傳輸，通過智能信息處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息加工并最終為終端用戶服務(wù)[6]。物聯(lián)網(wǎng)分為傳感層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層3個層次。感知層包括RFID標(biāo)簽和讀寫器、GPS、傳感器、終端等，具體到冷鏈物流，就是識別和采集整個冷鏈物流環(huán)節(jié)中食品及農(nóng)產(chǎn)品的相關(guān)信息；網(wǎng)絡(luò)層包括通訊與互聯(lián)網(wǎng)的融合網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)治理中心、信息中心和智能處理中心等，具體到冷鏈物流中，就是對感知層識別和采集到的冷鏈物流環(huán)節(jié)中食品及農(nóng)產(chǎn)品的相關(guān)信息進(jìn)行傳遞和處理；應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)的融合，冷鏈物流中，就是解決食品與農(nóng)產(chǎn)品在流通過程中的市場不對稱問題。目前，物聯(lián)網(wǎng)的兩大關(guān)鍵技術(shù)是無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線射頻識別技術(shù)。

2 物聯(lián)網(wǎng)在食品及農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中的應(yīng)用

在食品及農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中，常常會因?yàn)閮\(yùn)溫度得不到實(shí)時監(jiān)測而導(dǎo)致食品及農(nóng)產(chǎn)品的腐敗、變質(zhì)。由于冷鏈物流作為一種使產(chǎn)品從生產(chǎn)、運(yùn)輸直至消費(fèi)整個流程都在一定低溫狀態(tài)之下進(jìn)行的技術(shù)，能夠減少食品及農(nóng)產(chǎn)品在流通過程中的損耗，最大程度地保證食品及農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量與安全。目前，國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)在食品及農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中的應(yīng)用研究主要集中于對冷鏈物流中的過程監(jiān)控以及對冷鏈設(shè)置的監(jiān)控研究。

2.1 冷鏈物流中的過程監(jiān)控

由于食品及農(nóng)產(chǎn)品在流通過程中所處的環(huán)境變化較大，溫度的突變引發(fā)變質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)尤為突出，因此，食品及農(nóng)產(chǎn)品的配送環(huán)節(jié)已成為冷鏈物流中最為薄弱的環(huán)節(jié)。通過面向物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的冷鏈物流監(jiān)控，可實(shí)時對食品及農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控。

皮邵輝[7]針對冷鏈產(chǎn)品對溫度的需求提出將帶有溫度傳感器的射頻識別標(biāo)簽應(yīng)用到冷鏈物流溫度控制中，并通過實(shí)例模擬了在不同溫度環(huán)境下RFID的工作過程，論證了RFID技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流應(yīng)用可行性和可靠性。齊林[8]等以ZigBee協(xié)議為基礎(chǔ)，圍繞CC2530型無線傳感片上系統(tǒng)，開發(fā)了一種基于WSN的水產(chǎn)品冷鏈物流實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)。郭斌[9]等基于ZigBee技術(shù)的JN5139為無線節(jié)點(diǎn)信息處理的核心，結(jié)合溫濕度傳感器模塊設(shè)計(jì)了采集節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建車載環(huán)境中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合嵌入式和.net技術(shù)設(shè)計(jì)了果蔬冷鏈配送環(huán)境信息采集上位機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)對果蔬冷鏈運(yùn)輸過程中的環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時采集和監(jiān)測。

2.2 冷鏈設(shè)施監(jiān)控研究

冷藏設(shè)施主要有土建冷庫、裝配式冷庫、氣調(diào)冷庫等，冷藏運(yùn)輸設(shè)備主要包括冷藏車、冷藏集裝箱等，冷藏銷售設(shè)備主要包括冷藏陳列柜、冰箱、冷庫等。一方面，冷藏設(shè)施、冷藏運(yùn)輸設(shè)備、冷藏銷售設(shè)備等皆為封閉密閉空間，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用依賴于移動網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)之間的信息數(shù)據(jù)傳輸，因此物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在冷藏設(shè)施內(nèi)能否正常使用一直被質(zhì)疑；另一方面，冷鏈設(shè)施環(huán)境溫度一般低于-20℃，而目前大部分傳感器的工作范圍都在-20℃～70℃之間，因此物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在冷鏈物流中的應(yīng)用，耐低溫、高靈敏度、響應(yīng)速度快的傳感器成為業(yè)界研究重點(diǎn)。

3 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用存在的問題

3.1 技術(shù)的創(chuàng)新

WSN和RFID作為物聯(lián)網(wǎng)的兩大關(guān)鍵技術(shù)，其中WSN具有低成本、傳輸距離長、傳感器節(jié)點(diǎn)密度高、可獲取的參數(shù)眾多以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓l繁等優(yōu)點(diǎn)的同時，其對應(yīng)用環(huán)境條件要求較高；而RFID作為一種非接觸式自動識別技術(shù)，其具有操作便捷、對應(yīng)用環(huán)境要求不高等優(yōu)勢，然而其閱讀有效距離短、抗干擾性差。如果將WSN與RFID技術(shù)優(yōu)點(diǎn)有效融合，將實(shí)現(xiàn)對冷鏈物流的有效監(jiān)控和追蹤。

3.2 大數(shù)據(jù)的存儲

物聯(lián)網(wǎng)在產(chǎn)品流通過程中的監(jiān)控，涉及到數(shù)據(jù)采集、收集和分析等多方面，然而在整個流通過程中通過接入設(shè)備實(shí)時采集的數(shù)據(jù)以及歷史累積數(shù)據(jù)數(shù)量巨大，同時產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)通常帶有時間、位置、環(huán)境和行為等信息，這使得物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)的存儲成為亟待解決的難題。

4 結(jié)論

物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)，由于其具有低成本、實(shí)時、大范圍、遠(yuǎn)距離、高精度的監(jiān)控特點(diǎn)，將其應(yīng)用于食品及農(nóng)產(chǎn)品的冷鏈物流監(jiān)控，能夠提高食品及農(nóng)產(chǎn)品配送安全的有效監(jiān)管，降低食品及農(nóng)產(chǎn)品在流通過程中存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在食品及農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中的應(yīng)用前景必將廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1]劉國梅，孫新德.基于WSN和RFID的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流監(jiān)控追蹤系統(tǒng)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2011，33（4）：179-182.

[2]皮邵輝，楊京帥，王娟，等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品物流中的應(yīng)用探討[J].物流科技，2011，34（9）：3-5.

[3]王家敏.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的冷鏈物流制冷監(jiān)控系統(tǒng)[J].物流技術(shù)，2012（9）：390-392.

[4]孫建華，陳昌祥.物聯(lián)網(wǎng)安全初探[J].通信技術(shù)，2012，45（7）：100-102.

[5]周洪波.物聯(lián)網(wǎng)：技術(shù)、應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)和商業(yè)模式[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.

[6]張風(fēng)蓮.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品流通體系研究[D].長春：吉林大學(xué)，2011.

[7]皮邵輝.基于RFID技術(shù)的冷鏈物流溫控系統(tǒng)研究[D].西安：長安大學(xué)，2013.

[8]齊林，韓玉冰，張小栓，等.基于WSN的水產(chǎn)品冷鏈物流實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2012，43（8）：134-140.

[9]郭斌，錢建平，張?zhí)t等.基于Zigbee的果蔬冷鏈配送環(huán)境信息采集系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27（6）：208-213.