農(nóng)產(chǎn)品冷鏈資源流集成平臺(tái)設(shè)計(jì)研究

羅思瑋 王永倩 伍甄梅

[摘 要]我國的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流相關(guān)技術(shù)研究起步較晚，現(xiàn)有的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流服務(wù)體系存在諸多問題，無法很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)全產(chǎn)業(yè)鏈的資源流集成管理。因此，本文利用泛在網(wǎng)絡(luò)和普適計(jì)算技術(shù)，從冷鏈資源流集成平臺(tái)物理層集成、冷鏈資源流集成平臺(tái)應(yīng)用層和冷鏈資源流集成平臺(tái)表現(xiàn)層三個(gè)方面展開研究，利用基于Socket雙向數(shù)據(jù)確認(rèn)的透明傳輸服務(wù)模型、基于HMM的溫度預(yù)警模型和基于SOA的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈資源流服務(wù)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品冷鏈資源流集成平臺(tái)。本平臺(tái)通過集成冷鏈質(zhì)量溯源系統(tǒng)、冷鏈實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和冷鏈倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)，可以簡單輕松地解決食品流通過程中的質(zhì)量監(jiān)控問題，助力農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流監(jiān)督水平躍上一個(gè)新臺(tái)階。

[關(guān)鍵詞]冷鏈資源;資源集成;農(nóng)產(chǎn)品;平臺(tái)設(shè)計(jì)

[中圖分類號(hào)]F252 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

農(nóng)產(chǎn)品的易腐性和時(shí)效性要求冷鏈物流的各環(huán)節(jié)具有更高的組織協(xié)調(diào)性，包括在物流過程中需要基于安全性的質(zhì)量監(jiān)控或?qū)崟r(shí)跟蹤、及時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)控預(yù)警以及敏捷高效的倉運(yùn)管理等。然而由于我國相關(guān)技術(shù)研究起步較晚，現(xiàn)有農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流服務(wù)體系并不完善，存在參與主體多，信息化水平參差不齊，信息不對(duì)稱程度較高，冷鏈物流資源不銜接、不配套，難以統(tǒng)一協(xié)調(diào)、調(diào)度等問題，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)全產(chǎn)業(yè)鏈的資源流集成管理。因此利用泛在網(wǎng)絡(luò)和普適計(jì)算技術(shù)來打通各物流環(huán)節(jié)的信息壁壘，實(shí)現(xiàn)上下游之間整體規(guī)劃與協(xié)調(diào)，建立面向整個(gè)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈的冷鏈資源流的集成信息平臺(tái)已經(jīng)成為當(dāng)前農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流建設(shè)的當(dāng)務(wù)之急。

1 農(nóng)產(chǎn)品冷鏈資源流集成平臺(tái)總體研究目標(biāo)

冷鏈資源流的集成信息平臺(tái)主要目的基于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的全程控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的倉儲(chǔ)管理、冷鏈資源協(xié)調(diào)調(diào)度、配送線路的優(yōu)化、冷鏈物流全程實(shí)時(shí)掌控、確保冷鏈物流過程中溫度等各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)的正常以及穩(wěn)定，并對(duì)運(yùn)輸貨物全程監(jiān)控，杜絕冷鏈物流過程中摻雜造假現(xiàn)象等。因此在現(xiàn)有環(huán)境下實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈信息流、商品流、實(shí)物流和工作流的集成和互通，并能夠智能預(yù)測(cè)、協(xié)調(diào)、調(diào)度決策是研發(fā)冷鏈資源流的集成信息平臺(tái)的總體目標(biāo)。

2 農(nóng)產(chǎn)品冷鏈資源流集成平臺(tái)研究內(nèi)容

農(nóng)產(chǎn)品冷鏈資源流集成平臺(tái)研究內(nèi)容包含如下：

2.1 冷鏈資源流集成平臺(tái)物理層集成

物理層主要包括各種冷鏈物流基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，這些數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，是農(nóng)產(chǎn)品冷鏈管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)?？紤]到不同環(huán)節(jié)、不同主體在基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)上的差異，需要通過多種通信傳輸協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)的接入設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源整合，實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)集成，其中包括多種物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)通信設(shè)備的集成。

2.2 冷鏈資源流集成平臺(tái)應(yīng)用層

應(yīng)用層需要面對(duì)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈供應(yīng)鏈成員間在物流管理系統(tǒng)技術(shù)方面的集成，包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、管理系統(tǒng)的平臺(tái)架構(gòu)等方面的技術(shù)集成。同時(shí)還要針對(duì)節(jié)點(diǎn)企業(yè)的業(yè)務(wù)處理環(huán)節(jié)，在流程分割的基礎(chǔ)上，整合供應(yīng)鏈上的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括需求發(fā)布、生產(chǎn)、運(yùn)輸配送、售后服務(wù)等，從不同維度滿足企業(yè)的業(yè)務(wù)需求。其核心思想是實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部和供應(yīng)鏈成員企業(yè)間的系統(tǒng)集成。

2.3 冷鏈資源流集成平臺(tái)表現(xiàn)層

表現(xiàn)層主要負(fù)責(zé)冷鏈資源流管理系統(tǒng)的人機(jī)接口，包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)終端的多維展示，冷鏈資源流商業(yè)模型的展示，系統(tǒng)Web訪問方式的確定等。

3 農(nóng)產(chǎn)品冷鏈資源流集成平臺(tái)研究使用的共性基礎(chǔ)技術(shù)

3.1 圍繞冷鏈資源流集成平臺(tái)物理層

首先要實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)的融合，通過設(shè)計(jì)開發(fā)不同模式的嵌入式傳輸設(shè)備以及透明傳輸服務(wù)模型來屏蔽底層網(wǎng)絡(luò)傳輸細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)底層物理設(shè)備數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)向服務(wù)端傳輸。

3.2 圍繞冷鏈資源流集成平臺(tái)應(yīng)用層

本實(shí)驗(yàn)室主要從平臺(tái)架構(gòu)優(yōu)化方面入手，首先基于SOA框架的對(duì)信息化水平不同的物流節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無縫資源流集成，然后采用Docker框架對(duì)高并發(fā)冷鏈設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并利用彈性云應(yīng)對(duì)不同季節(jié)下農(nóng)產(chǎn)品冷鏈資源流伸縮，以實(shí)現(xiàn)物流信息化管理成本最小化。同時(shí)，隨著移動(dòng)終端的普及，實(shí)驗(yàn)室還展開面向移動(dòng)終端APP的架構(gòu)優(yōu)化方面的研究。

3.3 圍繞冷鏈資源流集成平臺(tái)表現(xiàn)層

首先統(tǒng)計(jì)分析冷鏈設(shè)備實(shí)時(shí)傳回的位置信息、駐留時(shí)間、溫度、運(yùn)輸距離等多個(gè)維度的信息，利用規(guī)則歸納、概念簇集、關(guān)聯(lián)發(fā)現(xiàn)等方法進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流行為挖掘，獲得冷鏈軌跡行為，進(jìn)行冷鏈物流數(shù)據(jù)時(shí)效評(píng)估及多維冷鏈物流數(shù)據(jù)的展示分析。

4 農(nóng)產(chǎn)品冷鏈資源流集成平臺(tái)研究使用的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 基于Socket雙向數(shù)據(jù)確認(rèn)的透明傳輸服務(wù)模型

農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流行為分析系統(tǒng)主要通過收集冷鏈設(shè)備的行為數(shù)據(jù)（功能使用信息、操作行為信息、傳感器事件信息等等），會(huì)話加工、業(yè)務(wù)建模、數(shù)據(jù)分析甚至數(shù)據(jù)挖掘等業(yè)務(wù)技術(shù)流程來統(tǒng)計(jì)分析用戶的行為，形成各類統(tǒng)計(jì)指標(biāo)和分析結(jié)果供運(yùn)營決策。數(shù)據(jù)采集階段在該階段由于涉及的數(shù)據(jù)來源方式的多樣性，如前端SDK發(fā)送、日志、數(shù)據(jù)庫等，各種方式的處理方法和技術(shù)不盡相同。日志文件數(shù)據(jù)的采集可通過推送或抓取兩種方向不同而方式不同，像恒生的T2日志FilterLog、Java的Log4j等均可以通過推送至數(shù)據(jù)接收端的方式進(jìn)行，市面上主要的技術(shù)是由Flume NG（高可用的，高可靠的，分布式的海量日志采集、聚合和傳輸?shù)南到y(tǒng)）采集至Kafka或ELK（elasticsearch+logstash+kibana）來解決。但是這兩種方案主要存在的問題是對(duì)前端發(fā)送數(shù)據(jù)無法保證完整性和一致性，畢竟該方案在網(wǎng)絡(luò)閃斷、服務(wù)異常、超過上限閾值等情況下容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，特別是需要有完整性需求時(shí)（如提供日志中心服務(wù)、日志文件還原服務(wù)等），需要慎重考慮。在冷鏈物流行為分析中，本實(shí)驗(yàn)室采用的更為保守的Socket雙向數(shù)據(jù)確認(rèn)服務(wù)來保證日志的完整性，確保分析數(shù)據(jù)的有效，雙向確認(rèn)流程如圖1所示

4.2 基于SOA的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈資源流服務(wù)總線技術(shù)

農(nóng)產(chǎn)品冷鏈資源流集成平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)不同物流節(jié)點(diǎn)以及不同冷鏈設(shè)備的資源流集成，提供面向冷鏈資源流管理的中介功能，因此，需要具備靈活的服務(wù)路由和定位，支持廣泛的傳輸協(xié)議（JMS、MQ、HTTP、RMI等）以及服務(wù)集成方式（WebService，Messaging、JCA等等）。同時(shí)平臺(tái)應(yīng)提供松散耦合服務(wù)和應(yīng)用之間的標(biāo)準(zhǔn)集成，支持多種消息傳遞方式（發(fā)布/訂閱，請(qǐng)求/應(yīng)答，等等）及資源流管理功能（日志、監(jiān)控、測(cè)量等），因此，采用基于SOA的服務(wù)總線的方式實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈資源流的管理，為各節(jié)點(diǎn)的物流企業(yè)和冷鏈設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)集成服務(wù)，具體如圖2所示。

4.3 基于HMM的溫度預(yù)警模型

冷鏈物流裝備不一致、操作不規(guī)范以及設(shè)備故障燈突發(fā)事件等導(dǎo)致單體參數(shù)的完備性、連續(xù)性受到影響，從而引起溫度波動(dòng)時(shí)空曲線的突變以及斷裂，因此需要根據(jù)數(shù)據(jù)特征選擇不同的HMM設(shè)計(jì)。利用資源流集成平臺(tái)獲得HMM預(yù)警模型構(gòu)建的技術(shù)路線如圖3所示，將時(shí)空曲線類型狀態(tài)分為三類：連續(xù)、突變和斷裂（不確定），根據(jù)溫度時(shí)空曲線類型設(shè)計(jì)HMM結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的訓(xùn)練算法。

5 農(nóng)產(chǎn)品冷鏈資源流集成平臺(tái)研究預(yù)期效果

農(nóng)產(chǎn)品冷鏈資源流集成平臺(tái)是一個(gè)集成物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、智能決策以及大數(shù)據(jù)挖掘分析的全產(chǎn)業(yè)鏈冷鏈資源流管理平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)冷鏈物理設(shè)備資源的有效跟蹤定位管理，并將定位信息和企業(yè)的業(yè)務(wù)資源進(jìn)行整合。系統(tǒng)不僅為物流節(jié)點(diǎn)企業(yè)和冷鏈設(shè)備操控人員提供了一個(gè)高效、靈活的管理工具，同時(shí)還為冷鏈物流企業(yè)創(chuàng)造了一種嶄新高效的管理和控制冷鏈資源的科學(xué)模式。本平臺(tái)通過集成冷鏈質(zhì)量溯源系統(tǒng)、冷鏈實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和冷鏈倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)，可以簡單輕松地解決食品流通過程中的質(zhì)量監(jiān)控問題，助力農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流監(jiān)督水平躍上一個(gè)新臺(tái)階。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 姜明珠.農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策[J].經(jīng)濟(jì)研究，2018（09）.

[2] 張秋霞，張鐸.冷鏈物流公共服務(wù)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)思路[J].中國自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，2018（04）.

[3] 高欣.互聯(lián)網(wǎng)+背景下江蘇生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流模式研究[J].物流工程與管理，2017（09）.

[4] 劉丹丹，李志剛.基于WSID和WebGIS的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈監(jiān)控追蹤系統(tǒng)[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017（09）.