基于RFID技術(shù)的第三方冷鏈物流信息平臺(tái)構(gòu)建

宋作玲，邱曉雨，徐 杰

（山東科技大學(xué) 交通學(xué)院，山東 青島 266590）

基于RFID技術(shù)的第三方冷鏈物流信息平臺(tái)構(gòu)建

宋作玲，邱曉雨，徐 杰

（山東科技大學(xué) 交通學(xué)院，山東 青島 266590）

選用帶有溫度傳感器的RFID標(biāo)簽作為信息采集載體，構(gòu)建了基于大數(shù)據(jù)的第三方冷鏈物流信息平臺(tái)。首先對(duì)平臺(tái)的定位和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹，并在提出平臺(tái)總體框架的基礎(chǔ)上，對(duì)其冷鏈溫度監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)以及相關(guān)硬件設(shè)計(jì)、冷鏈?zhǔn)称纷粉櫵菰聪到y(tǒng)設(shè)計(jì)等進(jìn)行重點(diǎn)分析，對(duì)于相關(guān)企業(yè)的發(fā)展和政府監(jiān)管活動(dòng)都具有一定的實(shí)踐意義。

RFID；冷鏈物流；信息平臺(tái)；第三方物流

1 引言

隨著消費(fèi)觀念的升級(jí)，人們對(duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和安全愈加重視，政府也加大了對(duì)冷鏈物流的扶持和監(jiān)管力度。2015年7月，GB/T 31086-2014《物流企業(yè)冷鏈服務(wù)要求和能力評(píng)估指標(biāo)》發(fā)布，為冷鏈物流服務(wù)和監(jiān)管提供了理論和技術(shù)支持；2015年10月1日，《食品安全法》實(shí)施，以法律方式推動(dòng)食品冷鏈全過(guò)程安全監(jiān)控。冷鏈物流是保障食品流通安全的關(guān)鍵，也是制約生鮮電商發(fā)展的瓶頸。

我國(guó)冷鏈物流市場(chǎng)潛力巨大，整個(gè)市場(chǎng)超過(guò)1 500億元。2015年，果蔬、肉類(lèi)、水產(chǎn)品的冷鏈流通率分別達(dá)到22%、34%、41%，冷藏運(yùn)輸率分別為35%、57%、69%，完成《農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流發(fā)展規(guī)劃》目標(biāo)且略有超出[1]。然而冷鏈流通率和易腐率與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在差距，冷鏈物流發(fā)展仍存在許多問(wèn)題，包括：（1）冷藏車(chē)、冷藏自提柜、冷庫(kù)、冷鏈配送中心等基礎(chǔ)設(shè)施不完善；

（2）冷鏈成本居高不下，生鮮電商盈利難；（3）缺少行業(yè)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)；（4）冷鏈易在銜接環(huán)節(jié)或“最后一公里”斷鏈；（5）缺乏冷鏈物流專(zhuān)業(yè)人才和經(jīng)驗(yàn)[2]。

2 第三方冷鏈物流信息平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 第三方冷鏈物流信息平臺(tái)定位

第三方冷鏈物流信息平臺(tái)對(duì)冷鏈中的種植、加工生產(chǎn)、運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、配送、零售等整個(gè)過(guò)程的全部環(huán)節(jié)進(jìn)行信息采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理、管理和發(fā)布等，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈上農(nóng)戶(hù)、生產(chǎn)商、分銷(xiāo)商、零售商等信息共享。具有信息服務(wù)、資源整合、在線(xiàn)交易、物流信息管理和輔助決策等五個(gè)方面的功能。

區(qū)別于政府主導(dǎo)投資的公益性信息平臺(tái)，第三方冷鏈物流信息平臺(tái)是盈利性信息平臺(tái)，存在市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)。

2.2 冷鏈物流信息平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

（1）射頻識(shí)別技術(shù)。射頻識(shí)別技術(shù)（RFID,Radio Frequency Identification）具有讀寫(xiě)操作便捷、快速，存儲(chǔ)容量大、可重復(fù)讀寫(xiě)、適應(yīng)惡劣環(huán)境、識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體、同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽等優(yōu)點(diǎn)[3]。RFID技術(shù)可以對(duì)冷鏈運(yùn)輸車(chē)輛和冷庫(kù)進(jìn)行溫濕度信息記錄。

需要溫度控制的農(nóng)產(chǎn)品在預(yù)冷環(huán)節(jié)或入冷庫(kù)包裝環(huán)節(jié)，在每一個(gè)貨箱上或包裝單元上貼上帶有溫度傳感器的RFID標(biāo)簽，記錄并監(jiān)測(cè)冷藏庫(kù)內(nèi)的溫度，同時(shí)，在冷藏車(chē)廂或冷凍集裝箱內(nèi)設(shè)置多點(diǎn)溫度傳感器，將倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸過(guò)程的溫度信息與位置信息打包實(shí)時(shí)地存儲(chǔ)到RFID芯片，并通過(guò)GPRS系統(tǒng)傳送到冷鏈監(jiān)控中心。出現(xiàn)溫度異常或運(yùn)輸線(xiàn)路異常時(shí)，可以自動(dòng)報(bào)警，監(jiān)控中心可以督促司機(jī)采取應(yīng)急措施。

（2）信息平臺(tái)開(kāi)發(fā)技術(shù)。信息平臺(tái)采用J2EE框架，并結(jié)合MVC（Model-View-Controller）設(shè)計(jì)模式以及Struts開(kāi)發(fā)框架、Eclipse開(kāi)發(fā)平臺(tái)等主流技術(shù)。J2EE技術(shù)使用的是容器—組件結(jié)構(gòu)，分為客戶(hù)層、Web層、商業(yè)邏輯層和企業(yè)信息系統(tǒng)層四層。Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)以分布式關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，為了與原有Oracle OTM運(yùn)輸管理系統(tǒng)集成，平臺(tái)保持統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)環(huán)境。

2.3 第三方冷鏈物流信息平臺(tái)總體框架

信息平臺(tái)需要具備對(duì)自營(yíng)和整合外部冷藏車(chē)的運(yùn)輸或配送進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、溫度和線(xiàn)路異常預(yù)警、車(chē)輛智能調(diào)度、供應(yīng)鏈金融、農(nóng)產(chǎn)品可追溯、移動(dòng)終端APP等功能。完善后的智能信息平臺(tái)框圖如圖1所示。

圖1 智能信息平臺(tái)框圖

通過(guò)對(duì)冷鏈物流溫濕度、位置、訂單、客戶(hù)消費(fèi)記錄、運(yùn)輸車(chē)輛及駕駛員記錄等進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，為企業(yè)監(jiān)控冷鏈質(zhì)量安全提供保障，為調(diào)度和配送優(yōu)化提供決策依據(jù)，為客戶(hù)在線(xiàn)跟蹤貨物、移動(dòng)查詢(xún)簽收等提供良好的客戶(hù)體驗(yàn)，進(jìn)而可以降低冷鏈運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，評(píng)估供應(yīng)鏈金融信用，創(chuàng)新生鮮電商盈利模式等。

3 冷鏈溫度監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 冷鏈溫度監(jiān)控與預(yù)警功能設(shè)計(jì)

（1）數(shù)據(jù)采集功能。在運(yùn)輸車(chē)上安裝車(chē)載終端，車(chē)載終端由ARM嵌入式控制器、RFID（Radio Frequency Identification，射頻識(shí)別）模塊、GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊等組成。

（2）數(shù)據(jù)處理與溫度報(bào)警功能。當(dāng)采集溫度超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)，發(fā)出警報(bào)，現(xiàn)場(chǎng)人員自主或得到監(jiān)控中心指示后進(jìn)行溫度調(diào)整，如果設(shè)備故障，則啟動(dòng)應(yīng)急冷鏈救援。

（3）數(shù)據(jù)通訊與存儲(chǔ)功能。運(yùn)輸車(chē)上的車(chē)載終端通

過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸方式發(fā)送溫度數(shù)據(jù)信息至監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程端與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)同步，監(jiān)控中心將各類(lèi)數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，留作歷史數(shù)據(jù)備份，為以后查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)和責(zé)任處理提供支持。監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2 冷鏈溫度監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

冷藏車(chē)、冷庫(kù)溫度監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)包括帶有溫度傳感器的有源RFID標(biāo)簽系統(tǒng)、嵌入式主控系統(tǒng)、GPRS無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊、蜂鳴器等硬件。

（1）數(shù)據(jù)采集—RFID溫度標(biāo)簽與閱讀器系統(tǒng)。選取高特公司型號(hào)為127033的2.45GHz有源RFID溫度傳感器標(biāo)簽和型號(hào)為217001的2.45GHz可增益有源RFID閱讀器。溫度傳感器包括一個(gè)用能隙材料制成的測(cè)溫元件，并在同一芯片上，與14位的A/D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。

（2）處理器—嵌入式主控系統(tǒng)。主流處理器有單片機(jī)、ARM處理器和DSP處理器等幾種，其運(yùn)算能力和價(jià)格逐次提高。該設(shè)計(jì)需要豐富的外部接口和控制端口，因此選擇性?xún)r(jià)比較高的ARM處理器。

（3）數(shù)據(jù)傳輸—GPRS無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊。通過(guò)ARM控制器控制GPRS模塊，將監(jiān)控終端與GPRS模塊通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，監(jiān)控終端向GPRS模塊發(fā)送AT指令來(lái)選擇數(shù)據(jù)的收發(fā)功能[4]。

系統(tǒng)采用Java串口包javacomm20來(lái)實(shí)現(xiàn)串口通信。利用移動(dòng)GPRS通信網(wǎng)關(guān)，把SIM卡接收到的數(shù)據(jù)以短信的形式發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。

為了實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)控和預(yù)警數(shù)據(jù)采集、調(diào)試、模擬，本文使用LabVIEW提供的圖形控件可視化建模仿真。

4 冷鏈?zhǔn)称纷粉櫵菰聪到y(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 冷鏈?zhǔn)称纷粉櫵菰聪到y(tǒng)需求分析

第三方冷鏈物流食品溯源的載體即自動(dòng)采集設(shè)備，可以是RFID標(biāo)簽（為節(jié)約成本單品可以是一維/二維條碼），包含追溯所需各類(lèi)信息，系統(tǒng)功能包括：

（1）消費(fèi)者可以對(duì)食品產(chǎn)地、加工、檢驗(yàn)、物流等環(huán)節(jié)進(jìn)行查詢(xún)，從而更相信食品品質(zhì)。

（2）農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈各個(gè)經(jīng)營(yíng)單位對(duì)采購(gòu)、庫(kù)存、銷(xiāo)售、財(cái)務(wù)等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和控制管理。

（3）農(nóng)產(chǎn)品、肉制品、水產(chǎn)品等產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，可迅速準(zhǔn)確撤出相關(guān)批次食品。

（4）通過(guò)與政府或行業(yè)質(zhì)量監(jiān)管部門(mén)相銜接，使得質(zhì)量監(jiān)管更準(zhǔn)確、規(guī)范、可操作。

4.2 冷鏈農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)框架

冷鏈農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)框架如圖3所示。

圖3 農(nóng)產(chǎn)品（果蔬類(lèi)）溯源系統(tǒng)框架

溯源系統(tǒng)包括從產(chǎn)地種植、采摘，到運(yùn)輸、生產(chǎn)加工、倉(cāng)儲(chǔ)、配送、銷(xiāo)售等各作業(yè)環(huán)節(jié)記錄操作/責(zé)任人、時(shí)間、節(jié)點(diǎn)、溫濕度、檢驗(yàn)、操作等追蹤溯源的必要信息。關(guān)鍵信息或檢索代碼寫(xiě)入RFID，詳細(xì)信息通過(guò)與各個(gè)管理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)查詢(xún)，整合到追溯系統(tǒng)中心數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)在流通末端，消費(fèi)者或政府查詢(xún)時(shí)，可以查看完整信息。

4.3 追蹤標(biāo)識(shí)的設(shè)計(jì)

參考農(nóng)產(chǎn)品編碼規(guī)則《NYT1431-2007農(nóng)產(chǎn)品追溯編碼導(dǎo)則》長(zhǎng)碼編碼構(gòu)成：1位類(lèi)別+6位行政區(qū)劃+2位公司+2位產(chǎn)品+6位日期+3位批次號(hào)[5]，并結(jié)合冷鏈物流實(shí)際情況設(shè)計(jì)了編碼，見(jiàn)表1。

Establishment of Third Party Cold Chain Logistics Information Platform Based on RFID

Song Zuoling,Qiu Xiaoyu,Xu Jie
(School of Communication,Shandong University of Science&Technology,Qingdao 266590,China)

In this paper,with RFID label with temperature sensor as the carrier for information collection,we built the third party cold chain logistics information platform based on big data.Then we introduced the positioning and key technologies of the platform and after proposing the general framework of the platform,analyzed its temperature monitoring and pre-warning system as well as the design of its hardware system and thee cold chain food tracking and tracing system,etc.

RFID;cold chain logistics;information platform;third party logistics

TP391.45;F253.9

A

1005-152X(2016)10-0012-03

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.10.004

2016-05-03

2015年中國(guó)物流學(xué)會(huì)（面上課題）研究課題（2015CSLKT3-194）；2015年度山東省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化發(fā)展軟科學(xué)研究課題（2015EI014）；2015年地方高校國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201510424023）

宋作玲（1983-），女，山東沂源人，山東科技大學(xué)講師，研究方向：物流信息技術(shù)、物流系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)等。