基于云技術(shù)的水產(chǎn)品冷鏈物流可追溯系統(tǒng)研究

梁飛++陳進(jìn)軍++花開太

摘要：本文通過分析水產(chǎn)品冷鏈物流的特點(diǎn)，搭建了水產(chǎn)品冷鏈物流追溯系統(tǒng)的整體框架，設(shè)計(jì)了追溯平臺(tái)的功能模塊。對(duì)追溯平臺(tái)運(yùn)用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，指出追溯云平臺(tái)給予B/S架構(gòu)，通過Spring框架的MVC分層設(shè)計(jì)模式實(shí)現(xiàn)頁面層、中間層和數(shù)據(jù)層的分層體系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)持久層位于中間層，并且采用iBatis輕量級(jí)持久框架。最后，就如何建設(shè)水產(chǎn)品物流追溯平臺(tái)提出了建議。

關(guān)鍵詞：水產(chǎn)品冷鏈；云技術(shù)；追溯平臺(tái)

前言

近年來，隨著人們生活水平的提高，對(duì)水產(chǎn)品的保鮮度和質(zhì)量安全要求也日趨提升，提高水產(chǎn)品冷鏈物流質(zhì)量勢(shì)在必行。水產(chǎn)品質(zhì)量受溫度的變化影響很大，如果溫度偏離了最佳的冷藏條件，水產(chǎn)品的貨架壽命將減少，并且貨架壽命減少的后果只會(huì)在整個(gè)冷鏈的最后階段才能夠顯現(xiàn)。因此，有必要建立一個(gè)水產(chǎn)品冷鏈流的全程監(jiān)控及追溯系統(tǒng)，這對(duì)確保水產(chǎn)品質(zhì)量、提高冷鏈物流的水平有十分重要的意義。

目前，關(guān)于冷鏈產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控和追溯問題，已有不少學(xué)者進(jìn)行了研究和實(shí)踐，許敏設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)水產(chǎn)品冷鏈物流運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)，汪庭滿等以羅非魚為例，研究了基于無線射頻識(shí)別技術(shù)的羅非魚冷鏈物流溫度監(jiān)控系統(tǒng)。在水產(chǎn)品冷鏈物流中，充分運(yùn)用RFID、WSN、條碼技術(shù)、WebGIS等技術(shù)構(gòu)建監(jiān)控和追溯平臺(tái)已是發(fā)展趨勢(shì)。本文試圖在云平臺(tái)技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合二維碼、RFID等相關(guān)技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)水產(chǎn)品冷鏈物流過程可視化、信息化的可追溯平臺(tái)，并就建設(shè)平臺(tái)的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探索和研究。

一、構(gòu)建水產(chǎn)品冷鏈追溯平臺(tái)

（一）冷鏈監(jiān)控與追溯方案設(shè)計(jì)

一般情況下，水產(chǎn)品供應(yīng)鏈?zhǔn)菍⑺a(chǎn)品從苗種采購、養(yǎng)殖到消費(fèi)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)所涉及的物流、資金流、信息流進(jìn)行整合，把養(yǎng)殖場(chǎng)、加工企業(yè)、分銷商、批發(fā)商和零售商等各方鏈接成一個(gè)具有整體功能的網(wǎng)絡(luò)。而水產(chǎn)品冷鏈?zhǔn)窃谒a(chǎn)品供應(yīng)鏈的基礎(chǔ)上把所以涉及需要進(jìn)行溫度控制的環(huán)節(jié)進(jìn)行整合而形成的一個(gè)完整鏈條。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

為實(shí)現(xiàn)真正意義上的水產(chǎn)品冷鏈全程追溯，整個(gè)系統(tǒng)必須以水產(chǎn)品投入流通環(huán)節(jié)為起始點(diǎn)，直到零售完成到達(dá)消費(fèi)者的餐桌。箭頭表示水產(chǎn)品的供應(yīng)流程，追溯系統(tǒng)以追溯云平臺(tái)為核心，圍繞整個(gè)冷鏈，對(duì)全程數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。整個(gè)冷鏈追溯體系基本上覆蓋了冷鏈中的所有環(huán)節(jié)，不僅能實(shí)現(xiàn)全程數(shù)據(jù)采集，而且一旦監(jiān)測(cè)到溫度出現(xiàn)問題可能誘發(fā)質(zhì)量安全問題或是發(fā)生水產(chǎn)品食品安全事件，可以第一時(shí)間定位問題所在，為及時(shí)科學(xué)地采取應(yīng)對(duì)措施提供了重要的依據(jù)。

（二）基于云平臺(tái)冷鏈監(jiān)控與追溯平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)

由水產(chǎn)品冷鏈結(jié)構(gòu)可知，全程追溯源體涉及到的環(huán)節(jié)、企業(yè)非常多，在不影響全程溯源的前提下，為合理降低追溯系統(tǒng)復(fù)雜度，結(jié)合實(shí)際的冷鏈過程，可將冷鏈劃分為幾個(gè)重要的追溯階段，設(shè)計(jì)水產(chǎn)品冷鏈全程追溯系統(tǒng)總體方案圖2所示。

冷鏈平臺(tái)可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層也就是具體操作層，主要依靠RFID、無線溫度傳感器、GPS全球定位系統(tǒng)準(zhǔn)確采集冷鏈過程中所用的產(chǎn)品信息、產(chǎn)品狀態(tài)信息以及環(huán)境信息。在捕撈階段通過植入式的RFID記錄水產(chǎn)品的產(chǎn)地、捕撈時(shí)間等關(guān)鍵信息；在運(yùn)輸階段通過無線溫度傳感器及GPS采集水產(chǎn)品的保存溫度及所處地理位置及時(shí)間信息；在零售環(huán)節(jié)消費(fèi)者可以通過二維碼、手持終端追溯產(chǎn)品信息，由互聯(lián)網(wǎng)、局部無線通訊網(wǎng)、移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)組成的網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)傳遞和處理各種從底層采集來的數(shù)據(jù)。應(yīng)用層主要由云平臺(tái)組成負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)追溯系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析并根據(jù)業(yè)務(wù)需要進(jìn)行處理。

二、平臺(tái)的主要功能

水產(chǎn)品及時(shí)有效的監(jiān)控、信息查詢和信息追溯離不開冷鏈物流監(jiān)控與追溯平臺(tái)。而這個(gè)平臺(tái)的建設(shè)，需要將各方需求信息和實(shí)際運(yùn)行信息有效的聯(lián)系起來，需要冷鏈主體如水產(chǎn)品養(yǎng)殖企業(yè)、運(yùn)輸企業(yè)、倉儲(chǔ)企業(yè)和銷售企業(yè)能夠?yàn)槔滏溩匪萜脚_(tái)提供有效數(shù)據(jù)，已經(jīng)具備數(shù)據(jù)采集能力的企業(yè)提供數(shù)據(jù)訪問接口，還不能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的企業(yè)要通過設(shè)備的升級(jí)改造達(dá)到平臺(tái)所需的數(shù)據(jù)采集要求。水產(chǎn)品冷鏈追溯平臺(tái)的技術(shù)主要包括三個(gè)方面。首先是數(shù)據(jù)采集，有效的把這些數(shù)據(jù)融合到平臺(tái)上，是冷鏈追溯平臺(tái)的運(yùn)行基礎(chǔ)；其次是平臺(tái)還要實(shí)現(xiàn)冷鏈全過程溫度等關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警，對(duì)冷鏈過程中出現(xiàn)的緊急情況進(jìn)行處理，保證水產(chǎn)品全程冷鏈符合要求。最后是滿足監(jiān)管部門、養(yǎng)殖企業(yè)、運(yùn)輸企業(yè)、倉儲(chǔ)企業(yè)和銷售企業(yè)以及消費(fèi)者對(duì)水產(chǎn)品追溯信息的查詢需求。根據(jù)水產(chǎn)品冷鏈中各環(huán)節(jié)的功能需求分析，設(shè)計(jì)的追溯平臺(tái)由政府聯(lián)合監(jiān)管平臺(tái)、信息查詢、追溯查詢及系統(tǒng)維護(hù)四個(gè)部分組成，功能圖如圖3所示。

（一）政府聯(lián)合監(jiān)管模塊

主要包括檢查數(shù)據(jù)、政策法規(guī)、相關(guān)行業(yè)新聞。本模塊主要為相關(guān)行政部門服務(wù)，既方便政府通過平臺(tái)進(jìn)行有效的監(jiān)管，也可以作為一個(gè)行業(yè)相關(guān)政策及新聞的發(fā)布渠道。

（二）信息查詢模塊

為平臺(tái)用戶提供冷鏈過程中信息的查詢服務(wù)，主要為水產(chǎn)品的基礎(chǔ)信息如產(chǎn)地、捕撈時(shí)間、品類、質(zhì)量等。運(yùn)輸信息包括運(yùn)輸工具、運(yùn)輸時(shí)間、運(yùn)輸溫度、運(yùn)輸線路等，銷售信息包括銷售地點(diǎn)、上架時(shí)間、銷售溫度等。平臺(tái)收集并保存這些從冷鏈各個(gè)環(huán)節(jié)收集來的數(shù)據(jù)并進(jìn)行集成，方便用戶通過各種渠道進(jìn)行查詢。

（三）追溯查詢模塊

為監(jiān)管部門、企業(yè)和消費(fèi)者提供通過RFID或者批次號(hào)及條碼對(duì)水產(chǎn)品進(jìn)行追溯查詢的服務(wù)，消費(fèi)者可以通過手機(jī)掃描二維碼進(jìn)行追溯查詢，主要查詢產(chǎn)品的原產(chǎn)地、捕撈時(shí)間、規(guī)格、保質(zhì)期和整個(gè)冷鏈過程中的溫度曲線等數(shù)據(jù)，也可以根據(jù)相應(yīng)權(quán)限查詢水產(chǎn)品的實(shí)時(shí)信息。在追溯的過程中發(fā)現(xiàn)任何問題都可以通過平臺(tái)直接向相關(guān)企業(yè)和政府部分進(jìn)行反饋。

（四）系統(tǒng)維護(hù)模塊

主要包括企業(yè)維護(hù)、操作用戶維護(hù)、權(quán)限管理、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定四個(gè)部分。本模塊主要完成平臺(tái)用戶的增減及相關(guān)權(quán)限的設(shè)定以及相關(guān)參數(shù)的設(shè)定，保障系統(tǒng)安全平穩(wěn)的運(yùn)行。endprint

三、云平臺(tái)技術(shù)

追溯云平臺(tái)是整個(gè)水產(chǎn)品冷鏈追溯系統(tǒng)的核心，如何構(gòu)建追溯云平臺(tái)并實(shí)現(xiàn)上述的全部功能，將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際效果。在眾多的追溯系統(tǒng)中，由于SaaS服務(wù)模式的核心思想是將用戶與應(yīng)用相分離，實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶對(duì)應(yīng)一個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用模式，該模式在降低來系統(tǒng)開發(fā)難度的同時(shí)還大大提高來系統(tǒng)運(yùn)行的效率。

（一）基于SaaS的追溯云平臺(tái)

SaaS軟件作為一套軟件租用模式，其目的在于降低應(yīng)用軟件的開發(fā)成本和所需的工作量。隨著此服務(wù)模式的不斷發(fā)展，起應(yīng)用模型也在不斷地改進(jìn)和提高，根據(jù)發(fā)展完善程度，將其劃分為四種登記模型，如圖4所示。

模式一跟傳統(tǒng)的軟件服務(wù)模式相近，這種模式由于開發(fā)成本、運(yùn)行成本、維護(hù)成本以及硬件費(fèi)用高昂給服務(wù)提供商帶來了巨大的成本壓力。模式二可以通過修改系統(tǒng)配置實(shí)現(xiàn)一套系統(tǒng)滿足不同用戶的需要，但從本質(zhì)上還是需要每個(gè)用戶提供一個(gè)單位的應(yīng)用實(shí)例，成本上不能有很好的改善。模式三可實(shí)現(xiàn)真正意義上的SaaS，滿足了多用戶同時(shí)訪問的需求，但依然存在系統(tǒng)復(fù)雜、開發(fā)難度大、投入高的缺點(diǎn)。模式四通過在模式三的基礎(chǔ)上增加負(fù)載均衡部分，提高了系統(tǒng)的彈性和伸縮性解決了模式三種存在的缺陷。

由于水產(chǎn)品的全程追溯涉及多企業(yè)、多環(huán)節(jié)、多系統(tǒng)和廣地域，具有數(shù)據(jù)分散的特點(diǎn)，如果要實(shí)現(xiàn)全程追溯則必須包含整個(gè)冷鏈的企業(yè)及系統(tǒng)，重新開放包含所有企業(yè)的追溯系統(tǒng)不僅在成本上非常高，而且也會(huì)提高整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜度及后續(xù)維護(hù)的難度。綜合考慮各種因素，采用基于SaaS的軟件服務(wù)模型，有利于水產(chǎn)品追溯平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)。

如圖5所示，追溯平臺(tái)通過互聯(lián)的接入實(shí)現(xiàn)了在地域上分離的各個(gè)冷鏈環(huán)節(jié)的整合，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、協(xié)同、分析、處理、實(shí)現(xiàn)追溯及監(jiān)測(cè)預(yù)警等功能。利用SOA面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)技術(shù)完成不同系統(tǒng)、不同軟件、不同平臺(tái)的對(duì)接任務(wù)，從而能在最大發(fā)揮平臺(tái)整合優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也極大地降低系統(tǒng)的開發(fā)成本。

（二）平臺(tái)框架設(shè)計(jì)

SaaS服務(wù)模式的中心思想是將系統(tǒng)應(yīng)用于用戶進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)一個(gè)應(yīng)用服務(wù)多個(gè)用戶的模式，即多個(gè)用戶可共享一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。為實(shí)現(xiàn)SaaS模式，需要考慮用戶之間兼容性問題，須將用戶的數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)需求分離。因此，通過采用分層設(shè)計(jì)模式，將系統(tǒng)應(yīng)用的顯示、計(jì)算處理、業(yè)務(wù)邏輯處理模塊分開，使其獨(dú)立運(yùn)行、互不干擾，從而實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的“軟件即服務(wù)”模式。目前在SaaS模式下的框架設(shè)計(jì)有三種形式，首先是基于MVC分層模式的框架設(shè)計(jì)，如圖6所示。

MVC分層設(shè)計(jì)模式具有模塊化、可復(fù)用、獨(dú)立于平臺(tái)的組件和服務(wù)的優(yōu)點(diǎn)，避免了一般WEB開發(fā)模式的缺點(diǎn)，滿足了繁雜多變的業(yè)務(wù)需求，并且易于維護(hù)擴(kuò)展，尤其當(dāng)開發(fā)企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序時(shí)，往往是開發(fā)人員的首選。其次是Spring系統(tǒng)，Spring是一個(gè)開源的WEB系統(tǒng)框架，最早是有Rod Johnson于2002年在其編著的《Expert One-on-One J2EE Design and Development》一書中提出并實(shí)現(xiàn)，主要是為例解決應(yīng)用框架臃腫、效率低下以及脫離實(shí)際等狀況所帶來的維護(hù)困難問題?；赟pring的MVC分層框架圖如圖7所示。

由于Spring設(shè)計(jì)之初就是為解決企業(yè)級(jí)應(yīng)用開發(fā)復(fù)雜性問題，所以才有Spring框架使得開發(fā)人員可以根據(jù)需求編寫更簡明、清晰、容易管理、方便測(cè)試和維護(hù)的程序。最后是iBatis持久層框架，iBatis是Apache基金會(huì)負(fù)責(zé)更新、維護(hù)的開源持久層框架，主要包括兩類組件：SQL Map組件和DAO組件。其中DAO是數(shù)據(jù)庫訪問接口，包括應(yīng)用系統(tǒng)可能用到的事務(wù)方法，應(yīng)用程序操作數(shù)據(jù)庫時(shí)調(diào)用該接口。SQL Map時(shí)SQL Database架構(gòu)的核心，它以SQL作為和興，支持繼承、加載、關(guān)聯(lián)、查詢等性質(zhì)，其具體結(jié)構(gòu)如圖8所示。

通過對(duì)以上三種設(shè)計(jì)框架進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)水產(chǎn)品追溯云平臺(tái)的技術(shù)框架。追溯云平臺(tái)給予B/S架構(gòu)，通過Spring框架的MVC分層設(shè)計(jì)模式實(shí)現(xiàn)頁面層、中間層和數(shù)據(jù)層的分層體系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)持久層位于中間層，并且采用iBatis輕量級(jí)持久框架。

四、水產(chǎn)品冷鏈追溯平臺(tái)建設(shè)建議

建設(shè)與一個(gè)適應(yīng)市場(chǎng)需求的水產(chǎn)品冷鏈追溯平臺(tái)，需要充分運(yùn)用云技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段，還需要系統(tǒng)的思考。就當(dāng)前國內(nèi)的水產(chǎn)品冷鏈追溯平臺(tái)建設(shè)情況分析，需要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行改善和提高。

（一）進(jìn)一步完善政策法規(guī)

目前，冷鏈物流相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的缺失和政府政策法規(guī)的不完善是業(yè)內(nèi)有目共睹的問題，這些標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的不完善導(dǎo)致了冷鏈過程中各方?jīng)]能有一個(gè)統(tǒng)一的協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)，最后的結(jié)果即是冷鏈的“斷鏈”。要克服冷鏈系統(tǒng)中的“斷鏈”就必須針對(duì)參與冷鏈的所有企業(yè)和個(gè)人建立一個(gè)統(tǒng)一的協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)與水產(chǎn)品冷鏈發(fā)展相適應(yīng)的政策法規(guī)。

（二）建立追溯系統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系

建設(shè)的追溯系統(tǒng)由于面向的對(duì)象不同、所使用的技術(shù)不同，系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行效果千差萬別。那么為了系統(tǒng)能夠良性的發(fā)展，達(dá)到應(yīng)有的效果就需要建立一套科學(xué)合理的評(píng)價(jià)體系。

（三）優(yōu)化溯源過程中監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制

水產(chǎn)品品質(zhì)和特性都受溫度變化的影響，如果溫度偏離了最佳的冷藏條件這些產(chǎn)品的貨架壽命將減少。但這個(gè)貨架壽命減少的后果只會(huì)在整個(gè)冷鏈的最后階段才能夠顯現(xiàn)。為了及時(shí)準(zhǔn)確的找出溫度出現(xiàn)偏差的冷鏈環(huán)節(jié)，高效準(zhǔn)確的預(yù)警機(jī)制就成了必不可少的條件。

五、小結(jié)

本文針對(duì)水產(chǎn)品冷鏈物流的特點(diǎn)，結(jié)合云平臺(tái)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等現(xiàn)代物流信息技術(shù)手段，對(duì)水產(chǎn)品冷鏈物流追溯平臺(tái)進(jìn)行了研究，搭建了追溯系統(tǒng)的整體框架，設(shè)計(jì)了平臺(tái)的功能模塊，對(duì)追溯平臺(tái)運(yùn)用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，并就如何建設(shè)水產(chǎn)品物流追溯平臺(tái)提出了建議。

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基金項(xiàng)目：湖南省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目 “長沙市水產(chǎn)品冷鏈物流體系建設(shè)的若干關(guān)鍵技術(shù)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：14C0812）。

作者簡介：梁飛（1982-），男，陜西商洛人，碩士，副教授，研究方向：冷鏈物流，職業(yè)教育；陳進(jìn)軍（1977-），男，湖南邵陽人，碩士，講師，研究方向：物流自動(dòng)化；花開太（1985-）男，湖南宜春人，碩士，講師，研究方向：冷鏈物流。endprint