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(shí)、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(guó)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(hào) TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）164-0114-02

我國(guó)是世界上最大的生鮮易腐食品及農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。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(dòng)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(gè)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(duì)整個(gè)物流環(huán)節(jié)進(jìn)行全程動(dòng)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(gè)傳感器對(duì)整個(gè)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(shí)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(shí)監(jiān)測(cè)，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(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)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(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)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(gè)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(duì)物質(zhì)世界信息的獲取，通過移動(dòng)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(gè)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(shí)別和采集整個(gè)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(duì)感知層識(shí)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(chǎng)不對(duì)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(shí)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(huì)因?yàn)閮?chǔ)運(yùn)溫度得不到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(gè)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(guó)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(duì)冷鏈物流中的過程監(jiān)控以及對(duì)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(shí)對(duì)食品及農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控。

皮邵輝[7]針對(duì)冷鏈產(chǎn)品對(duì)溫度的需求提出將帶有溫度傳感器的射頻識(shí)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(shí)監(jiān)測(cè)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(duì)果蔬冷鏈運(yùn)輸過程中的環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和監(jiān)測(cè)。

2.2 冷鏈設(shè)施監(jiān)控研究

冷藏設(shè)施主要有土建冷庫(kù)、裝配式冷庫(kù)、氣調(diào)冷庫(kù)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(kù)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(dòng)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(zhǎng)、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(shí)，其對(duì)應(yīng)用環(huán)境條件要求較高；而RFID作為一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其具有操作便捷、對(duì)應(yīng)用環(huán)境要求不高等優(yōu)勢(shì)，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(duì)冷鏈物流的有效監(jiān)控和追蹤。

3.2 大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)

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(gè)流通過程中通過接入設(shè)備實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)以及歷史累積數(shù)據(jù)數(shù)量巨大，同時(shí)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)通常帶有時(shí)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(chǔ)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(shí)、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。

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