基于大數據技術的智慧冷鏈物流發展與創新

蔣淑芬 張文

摘要：從多角度闡述了大數據背景下智慧冷鏈物流產業的創新與發展基本思路與理念。主要內容包括大數據在冷鏈物流中的應用、大數據影響下的冷鏈物流的優化路徑與創新理念、面向冷鏈物流行業的全過程監管云平臺實例分析等。

關鍵詞：大數據;智慧化;冷鏈物流;發展與創新

中圖分類號：U461 ?收稿日期：2023-02-20

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.07.001

1 大數據在冷鏈物流中的應用

大數據技術應用指的是從多種渠道中收集電子信息并進行應用分析，從而識別發展模式、趨勢及其他智能信息。這種分析可幫助行業識別已經發生但不易被察覺的信息，也可幫助行業預測未來將要發生的情況。大數據技術在冷鏈物流領域中的應用需要依靠相關技術的進步和提升，同時還要有掌握相關技術的人才及相關的軟件及硬件基礎設施。大數據技術在物流領域的應用流程如圖1所示，可以看出大數據最終成功應用于物流領域，需要前期數據的收集、分發處理、匯總及與物流系統的融合，整個過程都可能會對物流領域產生重大影響[1]。

2 大數據影響下的冷鏈物流的優化路徑與創新

2.1 大數據影響下冷鏈物流的優化方法

a.建立專屬的冷鏈物流管理體系。

b.參照HACCP制定冷鏈食品的安全控制標準。

c.創新運營服務系統和智能終端。

d.創新便捷式的食品檢測儀器。

e.建立國家范圍內的冷鏈食品大數據分析中心[2]。

2.2 經濟與社會效益的實際分析

冷鏈食品安全管理對于保障國民的食品安全具有重要的意義，同時在提高管理水平時，也能夠對政府、市場以及消費群眾提供更好的服務。a.通過增加冷鏈物流的服務，能夠有效地減少冷鏈食物在運輸過程中出現的損傷，避免不必要的浪費，為我國的農業生產做出一定的貢獻；b.通過改善食品的安全管理，保障消費者的權益，能夠提高冷鏈食品的生產量，并且通過深加工等使得這些產品的價值得到提升，能夠在國家的經濟建設上貢獻出良好的價值；c.通過完成了“從農田到餐桌”的全程監控，絕對性地保證了食品的安全，監控體系通過對食品生產、加工、物流以及上市進行針對性的實施監控，并且能夠在監控的過程中對出現的問題進行及時的解決，強化了食品安全監管的能力。

3 冷鏈監管服務云平臺功能與實施方案

面向冷鏈行業的全過程監管服務云平臺系統分為五大子系統：冷鏈物流運輸車輛的信息采集系統、保溫箱的信息采集系統、冷藏倉庫的信息采集系統、冷藏柜的信息采集系統、監控管理云平臺系統。項目在充分發揮公司已有技術積累和優勢的基礎上，通過產學研合作，完成可應用于冷鏈運輸存儲等各環節的無線遠程溫濕度環境監測終端產品智能監控云平臺的研制工作。其中，終端產品性能達到國內先進水平，功能齊全，安全可靠，并可根據廠商等合作伙伴的需求進行重新外觀設計和其他功能的二次開發；智能監控云平臺基于B/S架構，采用GIS技術、音視頻處理技術、SQLserver數據庫等技術，研發一套可靠、穩定、實用的實時監控平臺。本平臺基于“一中心、四終端”的設計目標，打造以下五大系統。

3.1 冷鏈物流運輸車輛信息采集系統

本系統由車載智能監控終端及冷鏈監控云平臺組成，可實現對冷藏車內部溫濕度的實時監控，并實時上傳至冷鏈監控云平臺，便于管理人員對運輸貨物的實時監控。車載智能終端內集成語音報警模塊及制冷聯動系統，當溫度超出設定范圍時，終端會發出語音報警，并聯動車輛的制冷系統對車廂內進行制冷。同時集成了遠程視頻實時監控系統，便于管理人員對冷藏車內部物品的實時監控。

3.2 保溫箱信息采集系統

本系統由保溫箱監控終端及冷鏈監控云平臺組成，可實現對保溫箱內部溫度的實時監控，同時通過NB-IOT/GPRS/LTE數據傳輸模塊實時地將溫度數據、保溫箱位置信息等上傳至冷鏈監控云平臺；保溫箱數據采集終端集成了聲光報警模塊，當溫度超出設定范圍時會發出聲光報警，并將報警信息上傳至監控軟件；同時集成了遠程指令開鎖系統，保溫箱上鎖以后，當物品運送到指定地點后，只能由后臺軟件遠程開鎖，或者由本地輸入密碼開鎖，否則保溫箱無法打開。

3.3 冷藏倉庫信息采集系統

本系統由冷藏倉庫監控終端及冷鏈監控云平臺組成，可實現對冷藏倉庫多點位的溫度、濕度、音視頻的實時采集，倉庫內部發生報警時可通過遠程的實時視頻查看倉庫的內部情況。

3.4 冷藏柜信息采集系統

本系統由冷藏柜監控終端及冷鏈監控云平臺組成，可實現對冷藏柜內部溫度、濕度的實時監控，同時通過NB-IOT/GPRS/LTE數據傳輸模塊實時地將溫濕度數據上傳至冷鏈監控云平臺；系統集成了聲光報警系統，當溫度異常時，終端會發出聲光報警，提醒監管人員。

3.5 智慧冷鏈大數據監管服務云平臺3.0

平臺基于B/S架構，采用GIS技術、音視頻處理技術、SQLserver數據庫等技術，建立一個可靠、穩定、實用的實時監控平臺，平臺由服務器程序、B/S客戶端、手機APP客戶端組成，服務器程序包括數據接收軟件、數據處理軟件、數據存儲軟件、移動端數據處理軟件、中間件構成。監管平臺可遠程實時監控終端位置、采集數據、音視頻等，同時可通過軟件管理系統對終端進行部分參數的設置，例如數據回傳間隔的設定、溫度正常值范圍的設定、IP端口、終端號等，并可通過軟件管理平臺對終端進行遠程升級。監控管理云平臺3.0能夠達到支持設備數據采集、監測、實時顯示、歷史查詢、圍欄管理、數據分析及報警等功能，平臺總體安全可靠，能夠持續無故障運行。同時，能夠根據項目的總體進展，實現多種形態監控終端產品的無縫接入，最終形成一個完整全面的智慧冷鏈大數據監管云平臺。

4 冷鏈監管服務云平臺關鍵技術

4.1 硬件部分

冷鏈監控系統硬件部分主要關鍵技術有：智慧溫濕度采集技術、高精度傳感芯片解碼技術、多級數據加密處理技術、藍牙無線連接技術等。高度精確完善的技術體系，保障數據信息的精確采集、穩定傳輸、有效應用，能提高監控效率，保證冷鏈環境下物品的質量安全。

4.2 軟件部分

冷鏈監控系統軟件部分主要關鍵技術有：智慧冷鏈大數據監控云平臺開發技術、智慧冷鏈APP開發技術。通過一體化智慧冷鏈大數據監控云平臺開發建設，整合倉庫、物流冷鏈環境監測數據，配套先進的云端數據匯總、分析、處理、解析軟件，同時分別提供PC端監控軟件和移動端監控APP，實現對整個冷鏈環境過程實時化科學管理[2]。

智慧冷鏈大數據監控系統是完全遵循國家新版GSP標準開發的一套軟硬件結合的物聯網監測系統，采用超高精度的傳感芯片、精細化產品設計，設備采集精度超越國家GSP相關標準，完全滿足需要嚴格遵循GSP相關要求的各類應用環境。整個監控系統過程引入了多級預警機制，一旦產品在某環節超過標準溫濕度，系統將自動警告相關人員，以便采取應對措施。智慧冷鏈大數據監控系統全程記錄運輸過程溫濕度信息，對整個冷鏈溫濕度過程可追溯管理。系統與企業計算機終端進行數據對接，自動在計算機終端中存儲數據，可以通過計算機終端進行實時數據查詢和歷史數據查詢[3]。通過NFC近場通信功能，快速實現NFC手持終端與溫濕度采集卡數據實時交互，現場實現溫濕度數據續傳及完成訂單交付流程。

5 冷鏈監管服務云平臺創新點

5.1 基于北斗導航和5G通信技術，創建了冷鏈溫濕度實時監管云平臺

通過北斗導航和5G通信相結合，創建了冷鏈溫濕度實時監管云平臺，該平臺分為五大子系統：冷藏車物流信息采集系統、保溫箱信息采集系統、冷藏倉庫信息采集系統、冷藏柜信息采集系統、監控軟件管理系統。平臺對所有冷鏈設備實施“1個云平臺+N個監測端”的信息化監測模式，即通過在保溫箱、冷藏柜、冷藏車、冷庫內安裝高精度溫濕度監測終端，把采集到的數據上傳冷鏈監測智能云平臺，替代“人工監測、溫濕度事后驗證”的落后監測模式，實現24 h自動監測。

冷鏈溫濕度實時監管云平臺是基于國家《藥品經營管理規范》的標準要求，開發的一套軟硬件結合的物聯網監測系統，采用±0.1 °C的超高精度傳感芯片構建數據采集層，利用4G/5G通信模塊構建數據傳輸層，利用AI智能處理芯片構建信息處理層，基于B/S網絡架構和GIS技術地理信息系統構建數據分析層，設備采集精度符合國家《藥品經營管理規范》相關標準。該項目開發了藥品冷鏈保溫箱溫濕度遠程監測監管平臺V1.0軟件、藥品疫苗冷藏柜溫濕度實時監測系統V1.0軟件、生鮮食品及藥品冷庫溫濕度監控系統V1.0軟件、藥品食品冷藏車溫濕度遠程監測定位系統V1.0軟件，同時研制了冷鏈溫濕度控制系統的系列硬件產品，采用軟硬件配合，實現了整個冷鏈物流體系的實時監控、實時管理、遠程監管的功能。

5.2 突破冷鏈溫濕度環境遠程自動化控制的技術瓶頸，研發了車載冷鏈溫濕度智能監管終端設備

自主研發了車載冷鏈溫濕度智能監管終端設備，包含了通信模塊、自動預警模塊、溫濕度傳感器、控制芯片，與冷鏈溫濕度實時監管云平臺實現信息和指令的傳輸，從而實現溫濕度的遠程監控和自動化調整控制，保證冷鏈運輸車的溫濕度環境的穩定性。終端設備采用了檢測裝置、電源、控制裝置、顯示提醒裝置。檢測裝置包括溫濕度傳感器；電源包括外部供電電路和內部穩壓穩流電路；控制裝置包括單片機和NB-IoT通信模塊；顯示提醒裝置包括聲光報警電路和顯示屏LCD。NB-IoT通信模塊、聲光報警電路、顯示屏LCD和溫濕度傳感器分別與單片機電性連接，外部供電電路連接內部穩壓穩流電路后為設備的各器件提供電源；通過設置NB-IoT通信模塊，實現遠程監測所有冷藏柜的溫濕度，避免現有采用有線傳輸布線麻煩、成本高、監測范圍窄的缺點，達到了穩定無線傳輸、大范圍遠程監測冷藏柜的溫濕度效果，采用了自主研發的安裝技術，提高了終端設備的機動性和穩定性。

對于具備壓縮機的冷藏設備，經過與壓縮機廠家對接，實現對壓縮機控制的功能，同時可遠程診斷壓縮機工作狀態，對故障情況進行遠程報警。通過預設的溫濕度要求，可自動控制壓縮機的工作情況，保證冷藏設備內部溫度在允許的工作區間運行。全過程引入了多級預警機制，一旦產品在某環節超過標準溫濕度，系統將自動警告相關人員，以便采取應對措施。

智慧冷鏈大數據監控系統全程記錄運輸過程溫濕度信息，對整個冷鏈溫濕度過程可追溯管理。系統與企業計算機終端進行數據對接，自動在計算機終端中存儲數據，可以通過計算機終端進行實時數據查詢和歷史數據查詢。通過NFC近場通信功能，快速實現NFC手持終端與溫濕度采集卡數據實時交互，現場實現溫濕度數據續傳及完成訂單交付流程。

該系統具備高效的數據容錯處理技術，藥品在運輸過程中，不可避免地會遇到很多外部干擾，造成數據錯誤、丟失等情況。在數據處理方面需要將錯誤的數據進行修正、丟失的數據進行補回，避免因外部干擾造成無法彌補的損失。通過高頻率的數據采集對比分析技術，可解決數據突變問題，同時對時間進行校準比對，計算丟包數據時間點進行數據補回。系統采用±0.1°C的超高精度傳感芯片構建數據采集層、利用4G/5G通信模塊構建數據傳輸層、利用AI智能處理芯片構建信息處理層、基于B/S網絡架構和GIS技術地理信息系統構建數據分析層，在全領域實現全過程的實時監控管理，確保冷鏈運輸的溫濕度環境達到要求。

5.3 基于大數據平臺，建立冷源智能配比方法

大數據云計算中心管理系統軟件可根據運輸距離和實時天氣狀況，計算出冷鏈運輸所需冷源的最佳配置方案［4］。開發了數據處理和存儲中心系統軟件，建立了冷源配備方案模型，不斷完善冷鏈運輸冷源配置數據。利用AI智能處理芯片構建信息處理層、基于B/S網絡架構和GIS技術地理信息系統構建數據分析層。開發了大數據及數據管理系統軟件，能夠在大數據的基礎上進行學習和處理運算出冷鏈運輸中冷藏箱內冷源的最佳放置數量和冷藏方式，有效避免因冷源配置不合理導致的配送失敗、配送成本增加的風險。經過長期、大量的實驗及數據分析，通過外部模擬實驗、運輸實測結果，多渠道采集基礎數據，建立了基礎的冷源配備方案模型。目前經過越來越多的數據及算法的逐步完善，聯動調取沿途城市天氣情況，已基本完成了國內各大城市的冷源配備方案。本技術為用戶極大地節約了不確定配送成本，有效地降低了配送失敗損失賠償金。

冷鏈監管服務云平臺包含一整套冷鏈物流運輸的軟件系統，涵蓋了冷鏈物流監管的各個領域，通過軟硬件相結合協同工作，實現了冷鏈物流溫濕度環境的實時遠程監測、自動化調控、精準化控制，使冷鏈運輸溫濕度環境持續保持穩定狀態，大大減少了藥品、生鮮食品因冷鏈物流溫濕度環境造成的損失，保證了冷鏈物流運輸物品的品質。

參考文獻：

[1]葉斌，黃文富，余真翰.大數據在物流企業中的應用研究[J].物流技術，2014，33（8）：22-24.

[2]謝衛航.試析冷鏈物流大數據下的實時監控優化[J].江西建材，2017（23）：286-287.

[3]吁洵哲，梁宵，黃喆，等.冷鏈運輸溫濕度遠程監控系統[J].計算機產品與流通，2017（11）：18-20.

[4]任廣見.基于“大數據”的商業模式創新及啟示[J].現代商貿工業，2013，25（20）：171-172.

作者簡介：

蔣淑芬，女，1980年生，工程師，研究方向為大數據平臺開發和維護。