基于北斗技術(shù)冷鏈物流工程技術(shù)創(chuàng)新實訓(xùn)室建設(shè)的研究

繆興鋒 葉楓

（1.廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院財貿(mào)學(xué)院，廣東 廣州 510300；2.廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院，廣東 廣州 510300）

1 引言

隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平日益改善，人們對生鮮食品的安全和品質(zhì)提出了較高的要求，對冷凍、冷藏食品的需求大幅度上漲，尤其是夏季極端天氣頻發(fā)，高溫高濕天氣對生鮮蔬菜的儲存是一大考驗。冷鏈物流不僅可以高效運輸，還能保障食品安全，減少生鮮類產(chǎn)品的損耗。為順應(yīng)時代的發(fā)展，高職院校冷鏈物流技術(shù)與管理人才培養(yǎng)模式改革勢在必行，建設(shè)北斗技術(shù)冷鏈物流工程技術(shù)實訓(xùn)室，能幫助學(xué)生完成冷鏈物流管理配送過程管控虛實一體化的技能訓(xùn)練和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力。

根據(jù)國家發(fā)布的《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》（以下稱《綱要》），明確提出“建設(shè)現(xiàn)代物流體系，加快發(fā)展冷鏈物流，統(tǒng)籌物流樞紐設(shè)施、骨干線路、區(qū)域分撥中心和末端配送節(jié)點建設(shè)，完善國家物流樞紐、骨干冷鏈物流基地設(shè)施條件”，以及“北斗產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用：突破通信導(dǎo)航一體化融合等技術(shù)，建設(shè)北斗應(yīng)用產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺，在通信、金融、能源、民航等行業(yè)開展典型示范，推動北斗在車載導(dǎo)航、智能手機、穿戴設(shè)備等消費領(lǐng)域市場化規(guī)?；瘧?yīng)用?！盵1]可見在十四五期間，冷鏈物流發(fā)展和北斗產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用將成為重要發(fā)力點之一，該《綱要》為未來5年相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展指明了方向。

2 北斗技術(shù)冷鏈物流工程技術(shù)創(chuàng)新實訓(xùn)室建設(shè)的技術(shù)基礎(chǔ)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（以下簡稱“BDS”）是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，國家已將北斗系統(tǒng)列為科技重大專項，支撐國家創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略。交通運輸部、中央軍委裝備發(fā)展部印發(fā)《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)交通運輸行業(yè)應(yīng)用專項規(guī)劃（公開版）》，大力推動北斗交通行業(yè)應(yīng)用，在鐵路、公路、水路、民航、郵政等交通運輸全領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)北斗系統(tǒng)應(yīng)用，其中重點和關(guān)鍵領(lǐng)域率先實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)自主可控，為創(chuàng)新型國家建設(shè)助力[2]。

2.1 中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的特點

BDS由空間段、地面段和用戶段三大部分所組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)，并具有短報文通信能力。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有以下特點：

（1）BDS空間段采用三種軌道衛(wèi)星組成的混合星座，與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比高軌衛(wèi)星更多，抗遮擋能力強，尤其低緯度地區(qū)性能特點更為明顯；

（2）BDS提供多個頻點的導(dǎo)航信號，能夠通過多頻信號組合使用等方式提高服務(wù)精度；

（3）BDS創(chuàng)新融合了導(dǎo)航與通信能力[3]。

2.2 中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的功能

BDS作為時間和空間信息感知采集的關(guān)鍵技術(shù)，具有實時導(dǎo)航、快速定位、精確授時、位置報告和短報文通信服務(wù)五大功能，已在智能交通、物流跟蹤、智慧市政等應(yīng)用中發(fā)揮越來越重要的作用。隨著2020年7月30日BDS服務(wù)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)全球化，北斗技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，北斗為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)，成為真正的全球化產(chǎn)品，滿足“一帶一路”發(fā)展需求。尤其伴隨著5G時代的到來，“北斗+5G”將進一步促進北斗增值服務(wù)的應(yīng)用普及和多樣化發(fā)展。

BDS與大數(shù)據(jù)、通信、汽車電子、人工智能、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、GIS、衛(wèi)星遙感等先進科技結(jié)合，通過軟硬件產(chǎn)品和服務(wù)平臺的集成化應(yīng)用，在冷鏈物流定位跟蹤配送過程中呈現(xiàn)出創(chuàng)新化應(yīng)用發(fā)展的新形態(tài)，“北斗+冷鏈物流”也將成為經(jīng)濟發(fā)展的新方向和新動力。因此，要實現(xiàn)現(xiàn)代物流人才的培養(yǎng)，就要積極實現(xiàn)教學(xué)課程和內(nèi)容的改革，構(gòu)建冷鏈物流人才培養(yǎng)方案，建設(shè)滿足學(xué)生掌握先進技術(shù)、工藝和先進設(shè)備操作的校內(nèi)實訓(xùn)場所。

3 北斗技術(shù)支持下冷鏈物流工程技術(shù)創(chuàng)新實訓(xùn)室的建設(shè)思路

我國的物流產(chǎn)業(yè)是從傳統(tǒng)的運輸和倉儲等產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來的，隨著現(xiàn)代物流業(yè)的高速發(fā)展和業(yè)務(wù)市場趨于越來越細分化，冷鏈物流成為現(xiàn)代物流業(yè)中的一項特種物流業(yè)態(tài)。所以，我國冷鏈物流發(fā)展前途廣闊，市場增長潛力巨大。教育部在高等職業(yè)院校相應(yīng)地開設(shè)了冷鏈物流技術(shù)與管理專業(yè)并發(fā)布了專業(yè)教學(xué)標準，該專業(yè)培養(yǎng)掌握本專業(yè)知識和技術(shù)技能，面向道路運輸業(yè)、裝卸搬運和倉儲業(yè)等行業(yè)的道路貨物運輸、低溫倉儲等職業(yè)群，能夠從事冷鏈運輸調(diào)度、冷鏈配送、冷鏈倉儲、冷鏈項目運營、冷鏈設(shè)備維護、冷鏈市場營銷等工作的高素質(zhì)技術(shù)技能人才[4]。

根據(jù)教育部發(fā)布的專業(yè)標準和企業(yè)需求調(diào)研，按照兩創(chuàng)新的“1+5模式”建設(shè)冷鏈物流工程技術(shù)創(chuàng)新實訓(xùn)室，“1”表示實訓(xùn)室建設(shè)模式的創(chuàng)新；“5”代表融入北斗+信息技術(shù)的研、教、學(xué)、做、創(chuàng)于一體建設(shè)功能的創(chuàng)新。該實訓(xùn)室建設(shè)以實際冷鏈物流配送業(yè)務(wù)流程為標準，模擬貨物運輸配送真實環(huán)境。順應(yīng)“北斗+冷鏈物流”的最新發(fā)展趨勢，增加了物流定位跟蹤視頻管理技術(shù)、配送路徑優(yōu)化管理技術(shù)、車流量監(jiān)測管理技術(shù)原理與分析、技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用與實踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育模塊等培養(yǎng)課程，對冷鏈物流技術(shù)和設(shè)備、進行創(chuàng)新與研發(fā)；對冷鏈冷藏設(shè)備以及運輸車輛進行定位跟蹤數(shù)據(jù)采集、研究數(shù)據(jù)變化的規(guī)律，并開展大數(shù)據(jù)對食品質(zhì)量安全追溯等方面的集中攻關(guān)與研制，并以此搭建學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺，提升學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，拓展學(xué)生就業(yè)范圍，提高學(xué)生現(xiàn)代物流冷鏈配送、管理的專業(yè)技能和信息技術(shù)應(yīng)用能力，輸出高質(zhì)量人才，促進物流業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

4 基于北斗技術(shù)冷鏈物流工程技術(shù)創(chuàng)新實訓(xùn)室的建設(shè)探索

該實驗室設(shè)計將冷鏈物流管理與北斗導(dǎo)航、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)與冷鏈物流技術(shù)融合，開發(fā)冷鏈物流大數(shù)據(jù)實時監(jiān)控平臺。

4.1 基于北斗技術(shù)冷鏈物流工程技術(shù)創(chuàng)新實訓(xùn)室的內(nèi)容

為了及時處理冷鏈物流的各類信息，實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的實時采集與應(yīng)用，本實驗室應(yīng)用BDS模塊接收BDS衛(wèi)星信號、計算車載終端的位置。車載終端放置于冷藏車上，冷藏車上配備有溫度、濕度傳感器，其重點在于對溫度和濕度進行實時采集，以及車輛的監(jiān)控和定位的設(shè)計與實現(xiàn)。車載軟硬件設(shè)備通過BDS模塊接收定位數(shù)據(jù)，與監(jiān)控中心結(jié)合，溫、濕度傳感器中的閱讀器獲取實時溫度、濕度，并進行產(chǎn)品化。通過協(xié)議封裝上行報文，然后通過無線通信CDMA（Code Division Multiple Access，碼分多址）傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心接收到數(shù)據(jù)后，依據(jù)協(xié)議解析報文，獲得車輛的位置和溫度、濕度信息。實驗室技術(shù)路線，如圖1所示。

圖1 實驗室技術(shù)路線示意圖

具體內(nèi)容如下：

（1）BDS模塊由存儲單元、微處理器、變頻器和信號通道組成。BDS模塊發(fā)送NMEA0183協(xié)議報文（美國國家海洋電子協(xié)會為海用電子設(shè)備制定的標準格式）給MCU（Microcontroller Unit，微控制單元)，控制BDS模塊的工作方式和狀態(tài)。MCU也可以發(fā)送設(shè)置命令給BDS模塊。該終端中主要獲取的BDS報文有GPRMC和GPGGA兩種格式，其中從GPRMC報文中獲取經(jīng)緯度、時間、速度等信息，GPGGA獲取高度、星數(shù)等信息。

（2）車載定位終端根據(jù)導(dǎo)航衛(wèi)星獲取位置信息，并且把冷藏車輛的溫度和濕度傳感器采集的信息通過GPRS（General packet radio service，通用無線分組業(yè)務(wù)）/CMDA網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至BDS監(jiān)控中心。

（3）用戶通過互聯(lián)網(wǎng)訪問BDS監(jiān)控中心，可以獲得當前車輛的行駛位置以及冷藏車內(nèi)溫度、濕度狀態(tài)等相關(guān)信息。同時，監(jiān)控中心配備了GSM模塊（Global System for Mobile Communications，全球移動通信系統(tǒng)），當車輛有報警信息時，可以通過無線短信平臺以短信的方式通知相關(guān)人員，降低損失。

（4）車載終端放置于冷藏車上，冷藏車上配備有溫度、濕度傳感器，車載終端通過BDS模塊接收定位數(shù)據(jù)，溫度、濕度傳感器中的閱讀器獲取實時溫度、濕度。

（5）通過協(xié)議封裝上行報文，然后通過CDMA網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心接收到數(shù)據(jù)后，依據(jù)協(xié)議解析報文，從而獲取冷藏車的定位與溫度、濕度信息。

4.2 基于北斗技術(shù)冷鏈物流工程技術(shù)創(chuàng)新實訓(xùn)室的應(yīng)用

創(chuàng)新實訓(xùn)室集科研、教師授課、學(xué)生學(xué)習(xí)、實操訓(xùn)練、學(xué)生創(chuàng)新項目五位一體的功能，具體見表1。

表1 教學(xué)的課程及學(xué)時設(shè)置參考表

項目的實施將為社會培養(yǎng)更多冷鏈物流方面的應(yīng)用型人才，拓展學(xué)生就業(yè)面，增強學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，從而取得更大的社會效益。

5 結(jié)語

創(chuàng)新實驗室研發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的先進、實用的設(shè)備及教學(xué)平臺系統(tǒng)，在投入使用一年多的時間內(nèi)，協(xié)助老師更加生動地傳授冷鏈物流定位跟蹤技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域知識，幫助學(xué)生更直觀地學(xué)習(xí)基于北斗衛(wèi)星定位技術(shù)的新一代冷鏈物流行業(yè)專業(yè)技能知識，形成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，對促進物流行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和社會進步具有重要的現(xiàn)實意義。