基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品快銷統(tǒng)一信息平臺(tái)的研究

吳云?涂淼

摘 要：城鎮(zhèn)化不斷推進(jìn)的如今，從農(nóng)產(chǎn)品的種植/養(yǎng)殖，運(yùn)輸、消費(fèi)現(xiàn)狀出發(fā)，采用條碼、傳感器、RFID無線射頻、定位、云計(jì)算平臺(tái)等先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提出構(gòu)建農(nóng)產(chǎn)品快銷統(tǒng)一信息平臺(tái)的初步方案，進(jìn)而完善農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源體系，以降低物流總成本。

關(guān)鍵字：農(nóng)產(chǎn)品，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，快銷統(tǒng)一信息平臺(tái)

基金項(xiàng)目： 湖北省科技廳軟科學(xué)研究專項(xiàng)資助項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：2014BDH128。

The Study on Rapid Sales Unified Information Platform about Agricultural Products Based on the Technology about the Internet of Things

Wu Yun，Tu Miao

Abstract： urbanization today， from the situation of agricultural products planting / breeding， transportation， consumption； using advanced technology of the internet of things such as bar code， sensor， RFID， location， cloud computing platform and so on， creating a preliminary scheme for fast selling unified information platform about agricultural products， and improving the quality of agricultural products traceability system security， in order to reduce the total cost of logistics.

Key words： agricultural products， technology about the internet of things， fast selling unified information platform

1 引言

近幾年，我國雖然不斷加大農(nóng)業(yè)的投入，但相對(duì)于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程，農(nóng)產(chǎn)品流通發(fā)展相對(duì)滯后。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程，城市人口越來越多，農(nóng)產(chǎn)品的需求也越來越多，甚至出現(xiàn)供不應(yīng)求、不新鮮、價(jià)格較高等問題；并非沒有農(nóng)產(chǎn)品，而是農(nóng)產(chǎn)品信息和運(yùn)輸環(huán)節(jié)不夠通暢，快銷是必然趨勢(shì)。

農(nóng)產(chǎn)品快銷統(tǒng)一信息平臺(tái)將農(nóng)產(chǎn)品從種植/養(yǎng)殖、運(yùn)輸、消費(fèi)中產(chǎn)生的信息、及相關(guān)設(shè)施設(shè)備融合成有機(jī)整體；主要由基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備（網(wǎng)絡(luò)、各種連接互聯(lián)網(wǎng)的終端）和快銷統(tǒng)一的信息平臺(tái)（相關(guān)軟件、網(wǎng)站）等構(gòu)成。

2 農(nóng)產(chǎn)品的特點(diǎn)

湖北是糧棉油等農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)大省，糧、棉、油總產(chǎn)量位居全國前列；但農(nóng)產(chǎn)品信息、流通發(fā)展相對(duì)落后，且具有流通量大，相對(duì)集中等特點(diǎn)，“買難、賣難”的情況經(jīng)常發(fā)生。

2.1 農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)落后

勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)業(yè)化程度偏低，受氣候、土壤、降水等自然條件的約束；人均耕地面積較小，耕種集約化程度較低，品種更新慢，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理。

2.2 農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)多，流通成本高

農(nóng)產(chǎn)品流通量大，范圍廣，生產(chǎn)、消費(fèi)點(diǎn)分散；流通一般經(jīng)過：生產(chǎn)者——產(chǎn)地批發(fā)市場——運(yùn)銷商——銷地批發(fā)市場——零售商——消費(fèi)者。農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)中，一般需要低溫、防潮、防蟲害、防壓，且需要專用倉庫、運(yùn)輸工具、裝卸設(shè)備等配套設(shè)施，是普通物流不具備的；流通環(huán)節(jié)過多及冷鏈物流技術(shù)、存儲(chǔ)等條件等限制，致使第三方物流發(fā)展滯后，流通效率低。

2.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的季節(jié)性，市場規(guī)模小，物流環(huán)節(jié)不暢

生產(chǎn)資料和農(nóng)產(chǎn)品的運(yùn)輸時(shí)間性都強(qiáng)且不均衡，播種時(shí)大量肥料運(yùn)到田間，收獲時(shí)大量農(nóng)產(chǎn)品從田間運(yùn)回，其他時(shí)間運(yùn)輸量較小。農(nóng)產(chǎn)品基本都有生命，多易損易腐，且集中上市；為減少損失，延長農(nóng)產(chǎn)品保存期必須進(jìn)行深加工，但目前生產(chǎn)、加工、流通脫節(jié)。

農(nóng)產(chǎn)品銷售以中小集貿(mào)市場為主，缺乏龍頭企業(yè)、專業(yè)大戶，存在一定的自發(fā)性和盲目性；批發(fā)市場布局不合理，選址不合適，配套設(shè)施不完備，管理水平、信息手段相對(duì)落后等問題：農(nóng)戶主要通過本地的農(nóng)業(yè)網(wǎng)、或等待渠道商上門收購，使得銷售處于被動(dòng)狀態(tài)，很難保證在價(jià)格最高時(shí)出售；加工和終端銷售的渠道商由于信息不通暢，很難收購到符合條件的農(nóng)產(chǎn)品。

為解決上述問題，必須深入研究湖北農(nóng)產(chǎn)品種植、運(yùn)輸、消費(fèi)特點(diǎn)，分析現(xiàn)狀，借鑒發(fā)達(dá)國家農(nóng)產(chǎn)品快速流通與管理方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，采用條碼、RFID射頻技術(shù)、傳感器等先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、構(gòu)建一個(gè)從種植/養(yǎng)殖、運(yùn)輸、銷售于一體的農(nóng)產(chǎn)品快速統(tǒng)一信息平臺(tái)。

3 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)

3.1 條碼

一維條碼是將寬度不等的黑、白條，按編碼規(guī)則排列，表達(dá)信息的圖形標(biāo)識(shí)符。當(dāng)光電或激光掃描儀等發(fā)出的光在條碼上反射，掃描儀內(nèi)部的光電轉(zhuǎn)換器將接收到的強(qiáng)弱不同的反射光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，黑白條的寬度不同，電信號(hào)持續(xù)時(shí)間也不同，再根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字、字符信息。

商品條碼標(biāo)出生產(chǎn)國、制造廠家、名稱、生產(chǎn)日期等，在商品流通、圖書管理等許多領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。一維條碼主要由靜區(qū)、起始符、數(shù)據(jù)符、校驗(yàn)符和終止符等組成；具有唯一性、無含義性，一經(jīng)分配終身使用等優(yōu)點(diǎn)。

一維條碼數(shù)據(jù)容量較小，只能包含字母和數(shù)字，必須依賴數(shù)據(jù)庫，且只在一個(gè)方向表達(dá)信息，尺寸相對(duì)較大，由此擴(kuò)展出二維碼，它能記載漢字?jǐn)?shù)據(jù)文件，圖片、網(wǎng)絡(luò)鏈接等，如今網(wǎng)絡(luò)上常見的二維碼屬于QRCode，可容納1850個(gè)字母，容錯(cuò)能力強(qiáng)，有時(shí)損毀達(dá)50%仍能恢復(fù)，制作成本低，尺寸可變，手機(jī)能識(shí)讀等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 無線射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)

RFID技術(shù)是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過無線射頻信號(hào)自動(dòng)讀取相關(guān)信息，結(jié)合數(shù)據(jù)庫和互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的跟蹤與信息共享。

RFID標(biāo)簽由芯片和天線組成，將農(nóng)產(chǎn)品的名稱、生產(chǎn)日期、產(chǎn)地等信息寫入RFID芯片，并貼在農(nóng)產(chǎn)品的外包裝上；貼有RFID標(biāo)簽的農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)入讀寫器讀寫范圍內(nèi)，標(biāo)簽上的天線接收讀寫器發(fā)出的無線電信號(hào)，將存儲(chǔ)的信息發(fā)給讀寫器，讀寫器再發(fā)給應(yīng)用程序進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。

在農(nóng)產(chǎn)品的流通中運(yùn)用RFID技術(shù)，可隨時(shí)監(jiān)控農(nóng)產(chǎn)品流通過程，降低供應(yīng)鏈中安全存貨量和運(yùn)營資本，有效降低農(nóng)產(chǎn)品流通成本；同時(shí)也可以及時(shí)地獲得市場消費(fèi)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)作出科學(xué)的預(yù)測(cè)，協(xié)調(diào)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、流通和消費(fèi)。

3.3 傳感器

傳感器代替人的感覺器官感受外界信息，并轉(zhuǎn)換成易處理的電信號(hào)，其感知能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人的感官，如家電的溫濕度計(jì)，電視機(jī)遙控，煤氣泄漏報(bào)警，路燈的聲控等；目前正向高精度，數(shù)值化，智能化、微型化，集成化發(fā)展，常見的有溫濕度，光，氣敏，力敏等傳感器，特別是微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），集各種傳感器、執(zhí)行器、信號(hào)處理與控制，通信接口等于一體，尺寸在1μm～1mm。

傳感器體積小，攜帶的能量有限，數(shù)目龐大，成本較低，更換電池不現(xiàn)實(shí)，且維護(hù)困難甚至不可維護(hù)，處理器能力較弱，存儲(chǔ)器容量也較??；通信帶寬較窄且經(jīng)常變化，通信范圍只有幾十米到幾百米，且隨機(jī)布撒，位置無法預(yù)先設(shè)定，節(jié)點(diǎn)必須能自動(dòng)進(jìn)行配置和管理。

為有效地節(jié)省能量，可在數(shù)據(jù)收集過程中，取出冗余信息，是犧牲延時(shí)換取能量的節(jié)約。

3.4 定位

傳感器必須知道位置才能說明“什么位置發(fā)生什么”，按是否已知位置，分為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)和未知節(jié)點(diǎn)。信標(biāo)節(jié)點(diǎn)比例較小，通過GPS/GIS/北斗等定位設(shè)備定位，是未知節(jié)點(diǎn)定位的參考點(diǎn)。傳感器能量有限、可靠性差、通信距離有限，對(duì)定位技術(shù)提出很高的要求。

全球定位系統(tǒng)（GPS）能全方位、實(shí)時(shí)定位導(dǎo)航，且全球、全天候工作；定位精度高，差分定位達(dá)cm、mm級(jí)，且與電子地圖、無線通信、車輛管理系統(tǒng)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)車輛跟蹤和交通管理等，特別是某些道路禁行、擁堵、最短路徑?jīng)Q策等問題；在運(yùn)輸、倉儲(chǔ)、裝卸等環(huán)節(jié)，都可通過GPS導(dǎo)航、車輛跟蹤、信息查詢等管理。

地理信息系統(tǒng)（GIS）以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)軟、硬件支持下，對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、分析，提供多種空間和動(dòng)態(tài)的地理信息，具有數(shù)據(jù)搜集、管理和分析等方面的強(qiáng)大功能，是建立、編輯圖形和地理數(shù)據(jù)庫，并進(jìn)行空間分析的工具集合。

3.5 云計(jì)算平臺(tái)

在云計(jì)算平臺(tái)，用網(wǎng)絡(luò)將各種異構(gòu)計(jì)算資源整合為抽象的、可動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的計(jì)算資源池，通過互聯(lián)網(wǎng)提供應(yīng)用服務(wù)，只要能上網(wǎng)就能使用云計(jì)算平臺(tái)提供的各種功能?；谖锫?lián)網(wǎng)云計(jì)算技術(shù)的快銷信息平臺(tái)，使農(nóng)產(chǎn)品從種植/養(yǎng)殖，運(yùn)輸?shù)较M(fèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)都可在任何時(shí)間、任意位置、用各種終端方便地發(fā)布、查詢、更新信息。

4 構(gòu)建快銷統(tǒng)一信息平臺(tái)

快銷統(tǒng)一信息平臺(tái)不同于普通信息平臺(tái)，主要因?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品需要快速的流通，以保證農(nóng)產(chǎn)品從采摘/屠宰、運(yùn)輸、到消費(fèi)的整個(gè)過程中需要一直保持新鮮，這需要整個(gè)運(yùn)輸過程中防止被壓、低溫運(yùn)輸?？熹N統(tǒng)一信息平臺(tái)有助于農(nóng)戶和渠道商及時(shí)了解市場供需現(xiàn)狀和價(jià)格、銷售走勢(shì)，加速農(nóng)產(chǎn)品的快速、有效流通，減少種植/養(yǎng)殖經(jīng)營的盲目性和過度的競爭。

4.1 可行性和功能分析

目前各種有線、無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋、普及率較高，政府各部門均配備辦公電腦及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，可隨時(shí)維護(hù)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售的信息；農(nóng)民、渠道商擁有電腦、手機(jī)的數(shù)量逐年增加，能隨時(shí)隨地在農(nóng)產(chǎn)品快銷統(tǒng)一信息平臺(tái)上查詢和發(fā)布相關(guān)信息。

分析農(nóng)產(chǎn)品的現(xiàn)狀后，快銷統(tǒng)一信息平臺(tái)主要具有用戶登錄、產(chǎn)品分類、產(chǎn)品展示、站內(nèi)交易、市場動(dòng)態(tài)等功能，如圖1所示。

圖1 快銷統(tǒng)一信息平臺(tái)主要功能

農(nóng)產(chǎn)品快銷統(tǒng)一信息平臺(tái)通過云計(jì)算平臺(tái)，將RFID射頻、條碼、傳感器等現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)整合為有機(jī)整體，主要由種植/養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品深加工、運(yùn)輸、銷售、消費(fèi)者查詢等管理子系統(tǒng)組成。

4.2 技術(shù)路線

為構(gòu)建農(nóng)產(chǎn)品快銷、質(zhì)量安全溯源體系，快銷統(tǒng)一信息平臺(tái)主要采用如下技術(shù)：

1、傳感器、編碼設(shè)備安裝以及數(shù)據(jù)采集

農(nóng)產(chǎn)品一般要求低溫、防潮、防壓儲(chǔ)運(yùn)，為隨時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)產(chǎn)品的儲(chǔ)運(yùn)狀態(tài)，在打包農(nóng)產(chǎn)品時(shí)，同時(shí)將溫濕度傳感器、壓力傳感器等傳感器一起打包，傳感器間采用自動(dòng)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)，逐級(jí)將傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮掌魃?；專用倉庫、運(yùn)輸工具、裝卸設(shè)備等均安裝有相應(yīng)的接收器，能隨時(shí)或定時(shí)自動(dòng)連接互聯(lián)網(wǎng)，將采集到的數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳到快銷統(tǒng)一信息平臺(tái)。

農(nóng)產(chǎn)品在打包時(shí)還需貼上條碼或嵌入RFID標(biāo)簽，鑒于RFID標(biāo)簽比較昂貴，可在打包時(shí)，小包貼上一維或二維條碼，大包內(nèi)嵌入一個(gè)RFID標(biāo)簽。

在農(nóng)產(chǎn)品流通的各階段，從產(chǎn)地、運(yùn)輸車輛、貨場、倉庫、到批發(fā)市場等均安裝條碼、RFID讀寫設(shè)備，采集相關(guān)農(nóng)產(chǎn)品或車輛運(yùn)輸信息后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫。

2、海量信息存儲(chǔ)和處理。

大量農(nóng)產(chǎn)品信息必須準(zhǔn)確記錄、完整保存，以便查詢，使農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全溯源更加快速、實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確。農(nóng)產(chǎn)品所有資源和信息都在云平臺(tái)上匯集，隨時(shí)隨地接受各種信息，通過優(yōu)化計(jì)算將海量信息按實(shí)際需求進(jìn)行整合，提供給農(nóng)戶、物流服務(wù)商、銷售商、消費(fèi)者，及時(shí)收集、反饋信息，共同參與管理農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售等各環(huán)節(jié)；消費(fèi)者也能非常便利地通過電腦、手機(jī)等上網(wǎng)工具實(shí)時(shí)查詢農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的相關(guān)信息。

3、信息維護(hù)

農(nóng)產(chǎn)品快銷統(tǒng)一信息平臺(tái)最重要的是應(yīng)用與維護(hù)，主要依賴政府、農(nóng)戶、渠道商三方面。政府設(shè)立專門部門、人員特別是農(nóng)業(yè)局，對(duì)農(nóng)戶種植/養(yǎng)殖信息，從播種/繁殖開始，直到收獲/屠宰、供應(yīng)的所有的供求信息的采集和更新維護(hù)，轉(zhuǎn)載農(nóng)產(chǎn)品需求信息讓種植戶、養(yǎng)殖戶和渠道商了解，避免銷售問題，尤其是解決農(nóng)產(chǎn)品銷售難的問題，如何以最高的價(jià)格出售；農(nóng)戶要時(shí)刻關(guān)注和發(fā)布種植/養(yǎng)殖、供應(yīng)信息，積極查詢、主動(dòng)和渠道商、消費(fèi)者聯(lián)系，也可以主動(dòng)將種植/養(yǎng)殖、供應(yīng)信息以信息采集表、電子郵件、短信的方式反映給農(nóng)業(yè)局；渠道商應(yīng)在農(nóng)產(chǎn)品成熟前期發(fā)布準(zhǔn)確、有效的需求信息，以縮短等待時(shí)間，也可查詢供應(yīng)源，直接和農(nóng)戶、政府相關(guān)部門聯(lián)系。

5 結(jié)論

利用條碼、RFID射頻技術(shù)、傳感器、云計(jì)算平臺(tái)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計(jì)構(gòu)建農(nóng)產(chǎn)品快銷統(tǒng)一信息平臺(tái)，提供現(xiàn)代化信息管理手段，使農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯成為可能，同時(shí)更好地改善農(nóng)產(chǎn)品物流服務(wù)質(zhì)量差、流通成本高的現(xiàn)狀。構(gòu)建農(nóng)產(chǎn)品快銷統(tǒng)一信息平臺(tái)固然重要，但信息的更新管理更重要，主要靠政府、農(nóng)戶和渠道商共同完成，構(gòu)建農(nóng)產(chǎn)品快銷統(tǒng)一信息平臺(tái)勢(shì)在必行。

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作者簡介

吳云（1981-），女，江蘇如東，碩士，講師，專業(yè)：計(jì)算機(jī)軟件與理論。

涂淼（1978-），男，湖北監(jiān)利，碩士，講師，專業(yè)：物流。