基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧冷鏈物流發(fā)展與創(chuàng)新

蔣淑芬 張文

摘要：從多角度闡述了大數(shù)據(jù)背景下智慧冷鏈物流產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展基本思路與理念。主要內(nèi)容包括大數(shù)據(jù)在冷鏈物流中的應(yīng)用、大數(shù)據(jù)影響下的冷鏈物流的優(yōu)化路徑與創(chuàng)新理念、面向冷鏈物流行業(yè)的全過程監(jiān)管云平臺實例分析等。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);智慧化;冷鏈物流;發(fā)展與創(chuàng)新

中圖分類號：U461 ?收稿日期：2023-02-20

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.07.001

1 大數(shù)據(jù)在冷鏈物流中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用指的是從多種渠道中收集電子信息并進(jìn)行應(yīng)用分析，從而識別發(fā)展模式、趨勢及其他智能信息。這種分析可幫助行業(yè)識別已經(jīng)發(fā)生但不易被察覺的信息，也可幫助行業(yè)預(yù)測未來將要發(fā)生的情況。大數(shù)據(jù)技術(shù)在冷鏈物流領(lǐng)域中的應(yīng)用需要依靠相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步和提升，同時還要有掌握相關(guān)技術(shù)的人才及相關(guān)的軟件及硬件基礎(chǔ)設(shè)施。大數(shù)據(jù)技術(shù)在物流領(lǐng)域的應(yīng)用流程如圖1所示，可以看出大數(shù)據(jù)最終成功應(yīng)用于物流領(lǐng)域，需要前期數(shù)據(jù)的收集、分發(fā)處理、匯總及與物流系統(tǒng)的融合，整個過程都可能會對物流領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響[1]。

2 大數(shù)據(jù)影響下的冷鏈物流的優(yōu)化路徑與創(chuàng)新

2.1 大數(shù)據(jù)影響下冷鏈物流的優(yōu)化方法

a.建立專屬的冷鏈物流管理體系。

b.參照HACCP制定冷鏈?zhǔn)称返陌踩刂茦?biāo)準(zhǔn)。

c.創(chuàng)新運營服務(wù)系統(tǒng)和智能終端。

d.創(chuàng)新便捷式的食品檢測儀器。

e.建立國家范圍內(nèi)的冷鏈?zhǔn)称反髷?shù)據(jù)分析中心[2]。

2.2 經(jīng)濟(jì)與社會效益的實際分析

冷鏈?zhǔn)称钒踩芾韺τ诒Ｕ蠂竦氖称钒踩哂兄匾囊饬x，同時在提高管理水平時，也能夠?qū)φ?、市場以及消費群眾提供更好的服務(wù)。a.通過增加冷鏈物流的服務(wù)，能夠有效地減少冷鏈?zhǔn)澄镌谶\輸過程中出現(xiàn)的損傷，避免不必要的浪費，為我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出一定的貢獻(xiàn)；b.通過改善食品的安全管理，保障消費者的權(quán)益，能夠提高冷鏈?zhǔn)称返纳a(chǎn)量，并且通過深加工等使得這些產(chǎn)品的價值得到提升，能夠在國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)上貢獻(xiàn)出良好的價值；c.通過完成了“從農(nóng)田到餐桌”的全程監(jiān)控，絕對性地保證了食品的安全，監(jiān)控體系通過對食品生產(chǎn)、加工、物流以及上市進(jìn)行針對性的實施監(jiān)控，并且能夠在監(jiān)控的過程中對出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時的解決，強(qiáng)化了食品安全監(jiān)管的能力。

3 冷鏈監(jiān)管服務(wù)云平臺功能與實施方案

面向冷鏈行業(yè)的全過程監(jiān)管服務(wù)云平臺系統(tǒng)分為五大子系統(tǒng)：冷鏈物流運輸車輛的信息采集系統(tǒng)、保溫箱的信息采集系統(tǒng)、冷藏倉庫的信息采集系統(tǒng)、冷藏柜的信息采集系統(tǒng)、監(jiān)控管理云平臺系統(tǒng)。項目在充分發(fā)揮公司已有技術(shù)積累和優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，通過產(chǎn)學(xué)研合作，完成可應(yīng)用于冷鏈運輸存儲等各環(huán)節(jié)的無線遠(yuǎn)程溫濕度環(huán)境監(jiān)測終端產(chǎn)品智能監(jiān)控云平臺的研制工作。其中，終端產(chǎn)品性能達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，功能齊全，安全可靠，并可根據(jù)廠商等合作伙伴的需求進(jìn)行重新外觀設(shè)計和其他功能的二次開發(fā)；智能監(jiān)控云平臺基于B/S架構(gòu)，采用GIS技術(shù)、音視頻處理技術(shù)、SQLserver數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，研發(fā)一套可靠、穩(wěn)定、實用的實時監(jiān)控平臺。本平臺基于“一中心、四終端”的設(shè)計目標(biāo)，打造以下五大系統(tǒng)。

3.1 冷鏈物流運輸車輛信息采集系統(tǒng)

本系統(tǒng)由車載智能監(jiān)控終端及冷鏈監(jiān)控云平臺組成，可實現(xiàn)對冷藏車內(nèi)部溫濕度的實時監(jiān)控，并實時上傳至冷鏈監(jiān)控云平臺，便于管理人員對運輸貨物的實時監(jiān)控。車載智能終端內(nèi)集成語音報警模塊及制冷聯(lián)動系統(tǒng)，當(dāng)溫度超出設(shè)定范圍時，終端會發(fā)出語音報警，并聯(lián)動車輛的制冷系統(tǒng)對車廂內(nèi)進(jìn)行制冷。同時集成了遠(yuǎn)程視頻實時監(jiān)控系統(tǒng)，便于管理人員對冷藏車內(nèi)部物品的實時監(jiān)控。

3.2 保溫箱信息采集系統(tǒng)

本系統(tǒng)由保溫箱監(jiān)控終端及冷鏈監(jiān)控云平臺組成，可實現(xiàn)對保溫箱內(nèi)部溫度的實時監(jiān)控，同時通過NB-IOT/GPRS/LTE數(shù)據(jù)傳輸模塊實時地將溫度數(shù)據(jù)、保溫箱位置信息等上傳至冷鏈監(jiān)控云平臺；保溫箱數(shù)據(jù)采集終端集成了聲光報警模塊，當(dāng)溫度超出設(shè)定范圍時會發(fā)出聲光報警，并將報警信息上傳至監(jiān)控軟件；同時集成了遠(yuǎn)程指令開鎖系統(tǒng)，保溫箱上鎖以后，當(dāng)物品運送到指定地點后，只能由后臺軟件遠(yuǎn)程開鎖，或者由本地輸入密碼開鎖，否則保溫箱無法打開。

3.3 冷藏倉庫信息采集系統(tǒng)

本系統(tǒng)由冷藏倉庫監(jiān)控終端及冷鏈監(jiān)控云平臺組成，可實現(xiàn)對冷藏倉庫多點位的溫度、濕度、音視頻的實時采集，倉庫內(nèi)部發(fā)生報警時可通過遠(yuǎn)程的實時視頻查看倉庫的內(nèi)部情況。

3.4 冷藏柜信息采集系統(tǒng)

本系統(tǒng)由冷藏柜監(jiān)控終端及冷鏈監(jiān)控云平臺組成，可實現(xiàn)對冷藏柜內(nèi)部溫度、濕度的實時監(jiān)控，同時通過NB-IOT/GPRS/LTE數(shù)據(jù)傳輸模塊實時地將溫濕度數(shù)據(jù)上傳至冷鏈監(jiān)控云平臺；系統(tǒng)集成了聲光報警系統(tǒng)，當(dāng)溫度異常時，終端會發(fā)出聲光報警，提醒監(jiān)管人員。

3.5 智慧冷鏈大數(shù)據(jù)監(jiān)管服務(wù)云平臺3.0

平臺基于B/S架構(gòu)，采用GIS技術(shù)、音視頻處理技術(shù)、SQLserver數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，建立一個可靠、穩(wěn)定、實用的實時監(jiān)控平臺，平臺由服務(wù)器程序、B/S客戶端、手機(jī)APP客戶端組成，服務(wù)器程序包括數(shù)據(jù)接收軟件、數(shù)據(jù)處理軟件、數(shù)據(jù)存儲軟件、移動端數(shù)據(jù)處理軟件、中間件構(gòu)成。監(jiān)管平臺可遠(yuǎn)程實時監(jiān)控終端位置、采集數(shù)據(jù)、音視頻等，同時可通過軟件管理系統(tǒng)對終端進(jìn)行部分參數(shù)的設(shè)置，例如數(shù)據(jù)回傳間隔的設(shè)定、溫度正常值范圍的設(shè)定、IP端口、終端號等，并可通過軟件管理平臺對終端進(jìn)行遠(yuǎn)程升級。監(jiān)控管理云平臺3.0能夠達(dá)到支持設(shè)備數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測、實時顯示、歷史查詢、圍欄管理、數(shù)據(jù)分析及報警等功能，平臺總體安全可靠，能夠持續(xù)無故障運行。同時，能夠根據(jù)項目的總體進(jìn)展，實現(xiàn)多種形態(tài)監(jiān)控終端產(chǎn)品的無縫接入，最終形成一個完整全面的智慧冷鏈大數(shù)據(jù)監(jiān)管云平臺。

4 冷鏈監(jiān)管服務(wù)云平臺關(guān)鍵技術(shù)

4.1 硬件部分

冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)硬件部分主要關(guān)鍵技術(shù)有：智慧溫濕度采集技術(shù)、高精度傳感芯片解碼技術(shù)、多級數(shù)據(jù)加密處理技術(shù)、藍(lán)牙無線連接技術(shù)等。高度精確完善的技術(shù)體系，保障數(shù)據(jù)信息的精確采集、穩(wěn)定傳輸、有效應(yīng)用，能提高監(jiān)控效率，保證冷鏈環(huán)境下物品的質(zhì)量安全。

4.2 軟件部分

冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)軟件部分主要關(guān)鍵技術(shù)有：智慧冷鏈大數(shù)據(jù)監(jiān)控云平臺開發(fā)技術(shù)、智慧冷鏈APP開發(fā)技術(shù)。通過一體化智慧冷鏈大數(shù)據(jù)監(jiān)控云平臺開發(fā)建設(shè)，整合倉庫、物流冷鏈環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，配套先進(jìn)的云端數(shù)據(jù)匯總、分析、處理、解析軟件，同時分別提供PC端監(jiān)控軟件和移動端監(jiān)控APP，實現(xiàn)對整個冷鏈環(huán)境過程實時化科學(xué)管理[2]。

智慧冷鏈大數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)是完全遵循國家新版GSP標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的一套軟硬件結(jié)合的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，采用超高精度的傳感芯片、精細(xì)化產(chǎn)品設(shè)計，設(shè)備采集精度超越國家GSP相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，完全滿足需要嚴(yán)格遵循GSP相關(guān)要求的各類應(yīng)用環(huán)境。整個監(jiān)控系統(tǒng)過程引入了多級預(yù)警機(jī)制，一旦產(chǎn)品在某環(huán)節(jié)超過標(biāo)準(zhǔn)溫濕度，系統(tǒng)將自動警告相關(guān)人員，以便采取應(yīng)對措施。智慧冷鏈大數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)全程記錄運輸過程溫濕度信息，對整個冷鏈溫濕度過程可追溯管理。系統(tǒng)與企業(yè)計算機(jī)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)對接，自動在計算機(jī)終端中存儲數(shù)據(jù)，可以通過計算機(jī)終端進(jìn)行實時數(shù)據(jù)查詢和歷史數(shù)據(jù)查詢[3]。通過NFC近場通信功能，快速實現(xiàn)NFC手持終端與溫濕度采集卡數(shù)據(jù)實時交互，現(xiàn)場實現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)續(xù)傳及完成訂單交付流程。

5 冷鏈監(jiān)管服務(wù)云平臺創(chuàng)新點

5.1 基于北斗導(dǎo)航和5G通信技術(shù)，創(chuàng)建了冷鏈溫濕度實時監(jiān)管云平臺

通過北斗導(dǎo)航和5G通信相結(jié)合，創(chuàng)建了冷鏈溫濕度實時監(jiān)管云平臺，該平臺分為五大子系統(tǒng)：冷藏車物流信息采集系統(tǒng)、保溫箱信息采集系統(tǒng)、冷藏倉庫信息采集系統(tǒng)、冷藏柜信息采集系統(tǒng)、監(jiān)控軟件管理系統(tǒng)。平臺對所有冷鏈設(shè)備實施“1個云平臺+N個監(jiān)測端”的信息化監(jiān)測模式，即通過在保溫箱、冷藏柜、冷藏車、冷庫內(nèi)安裝高精度溫濕度監(jiān)測終端，把采集到的數(shù)據(jù)上傳冷鏈監(jiān)測智能云平臺，替代“人工監(jiān)測、溫濕度事后驗證”的落后監(jiān)測模式，實現(xiàn)24 h自動監(jiān)測。

冷鏈溫濕度實時監(jiān)管云平臺是基于國家《藥品經(jīng)營管理規(guī)范》的標(biāo)準(zhǔn)要求，開發(fā)的一套軟硬件結(jié)合的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，采用±0.1 °C的超高精度傳感芯片構(gòu)建數(shù)據(jù)采集層，利用4G/5G通信模塊構(gòu)建數(shù)據(jù)傳輸層，利用AI智能處理芯片構(gòu)建信息處理層，基于B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和GIS技術(shù)地理信息系統(tǒng)構(gòu)建數(shù)據(jù)分析層，設(shè)備采集精度符合國家《藥品經(jīng)營管理規(guī)范》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。該項目開發(fā)了藥品冷鏈保溫箱溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)管平臺V1.0軟件、藥品疫苗冷藏柜溫濕度實時監(jiān)測系統(tǒng)V1.0軟件、生鮮食品及藥品冷庫溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)V1.0軟件、藥品食品冷藏車溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測定位系統(tǒng)V1.0軟件，同時研制了冷鏈溫濕度控制系統(tǒng)的系列硬件產(chǎn)品，采用軟硬件配合，實現(xiàn)了整個冷鏈物流體系的實時監(jiān)控、實時管理、遠(yuǎn)程監(jiān)管的功能。

5.2 突破冷鏈溫濕度環(huán)境遠(yuǎn)程自動化控制的技術(shù)瓶頸，研發(fā)了車載冷鏈溫濕度智能監(jiān)管終端設(shè)備

自主研發(fā)了車載冷鏈溫濕度智能監(jiān)管終端設(shè)備，包含了通信模塊、自動預(yù)警模塊、溫濕度傳感器、控制芯片，與冷鏈溫濕度實時監(jiān)管云平臺實現(xiàn)信息和指令的傳輸，從而實現(xiàn)溫濕度的遠(yuǎn)程監(jiān)控和自動化調(diào)整控制，保證冷鏈運輸車的溫濕度環(huán)境的穩(wěn)定性。終端設(shè)備采用了檢測裝置、電源、控制裝置、顯示提醒裝置。檢測裝置包括溫濕度傳感器；電源包括外部供電電路和內(nèi)部穩(wěn)壓穩(wěn)流電路；控制裝置包括單片機(jī)和NB-IoT通信模塊；顯示提醒裝置包括聲光報警電路和顯示屏LCD。NB-IoT通信模塊、聲光報警電路、顯示屏LCD和溫濕度傳感器分別與單片機(jī)電性連接，外部供電電路連接內(nèi)部穩(wěn)壓穩(wěn)流電路后為設(shè)備的各器件提供電源；通過設(shè)置NB-IoT通信模塊，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測所有冷藏柜的溫濕度，避免現(xiàn)有采用有線傳輸布線麻煩、成本高、監(jiān)測范圍窄的缺點，達(dá)到了穩(wěn)定無線傳輸、大范圍遠(yuǎn)程監(jiān)測冷藏柜的溫濕度效果，采用了自主研發(fā)的安裝技術(shù)，提高了終端設(shè)備的機(jī)動性和穩(wěn)定性。

對于具備壓縮機(jī)的冷藏設(shè)備，經(jīng)過與壓縮機(jī)廠家對接，實現(xiàn)對壓縮機(jī)控制的功能，同時可遠(yuǎn)程診斷壓縮機(jī)工作狀態(tài)，對故障情況進(jìn)行遠(yuǎn)程報警。通過預(yù)設(shè)的溫濕度要求，可自動控制壓縮機(jī)的工作情況，保證冷藏設(shè)備內(nèi)部溫度在允許的工作區(qū)間運行。全過程引入了多級預(yù)警機(jī)制，一旦產(chǎn)品在某環(huán)節(jié)超過標(biāo)準(zhǔn)溫濕度，系統(tǒng)將自動警告相關(guān)人員，以便采取應(yīng)對措施。

智慧冷鏈大數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)全程記錄運輸過程溫濕度信息，對整個冷鏈溫濕度過程可追溯管理。系統(tǒng)與企業(yè)計算機(jī)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)對接，自動在計算機(jī)終端中存儲數(shù)據(jù)，可以通過計算機(jī)終端進(jìn)行實時數(shù)據(jù)查詢和歷史數(shù)據(jù)查詢。通過NFC近場通信功能，快速實現(xiàn)NFC手持終端與溫濕度采集卡數(shù)據(jù)實時交互，現(xiàn)場實現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)續(xù)傳及完成訂單交付流程。

該系統(tǒng)具備高效的數(shù)據(jù)容錯處理技術(shù)，藥品在運輸過程中，不可避免地會遇到很多外部干擾，造成數(shù)據(jù)錯誤、丟失等情況。在數(shù)據(jù)處理方面需要將錯誤的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正、丟失的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)回，避免因外部干擾造成無法彌補(bǔ)的損失。通過高頻率的數(shù)據(jù)采集對比分析技術(shù)，可解決數(shù)據(jù)突變問題，同時對時間進(jìn)行校準(zhǔn)比對，計算丟包數(shù)據(jù)時間點進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)回。系統(tǒng)采用±0.1°C的超高精度傳感芯片構(gòu)建數(shù)據(jù)采集層、利用4G/5G通信模塊構(gòu)建數(shù)據(jù)傳輸層、利用AI智能處理芯片構(gòu)建信息處理層、基于B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和GIS技術(shù)地理信息系統(tǒng)構(gòu)建數(shù)據(jù)分析層，在全領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全過程的實時監(jiān)控管理，確保冷鏈運輸?shù)臏貪穸拳h(huán)境達(dá)到要求。

5.3 基于大數(shù)據(jù)平臺，建立冷源智能配比方法

大數(shù)據(jù)云計算中心管理系統(tǒng)軟件可根據(jù)運輸距離和實時天氣狀況，計算出冷鏈運輸所需冷源的最佳配置方案［4］。開發(fā)了數(shù)據(jù)處理和存儲中心系統(tǒng)軟件，建立了冷源配備方案模型，不斷完善冷鏈運輸冷源配置數(shù)據(jù)。利用AI智能處理芯片構(gòu)建信息處理層、基于B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和GIS技術(shù)地理信息系統(tǒng)構(gòu)建數(shù)據(jù)分析層。開發(fā)了大數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)軟件，能夠在大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行學(xué)習(xí)和處理運算出冷鏈運輸中冷藏箱內(nèi)冷源的最佳放置數(shù)量和冷藏方式，有效避免因冷源配置不合理導(dǎo)致的配送失敗、配送成本增加的風(fēng)險。經(jīng)過長期、大量的實驗及數(shù)據(jù)分析，通過外部模擬實驗、運輸實測結(jié)果，多渠道采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立了基礎(chǔ)的冷源配備方案模型。目前經(jīng)過越來越多的數(shù)據(jù)及算法的逐步完善，聯(lián)動調(diào)取沿途城市天氣情況，已基本完成了國內(nèi)各大城市的冷源配備方案。本技術(shù)為用戶極大地節(jié)約了不確定配送成本，有效地降低了配送失敗損失賠償金。

冷鏈監(jiān)管服務(wù)云平臺包含一整套冷鏈物流運輸?shù)能浖到y(tǒng)，涵蓋了冷鏈物流監(jiān)管的各個領(lǐng)域，通過軟硬件相結(jié)合協(xié)同工作，實現(xiàn)了冷鏈物流溫濕度環(huán)境的實時遠(yuǎn)程監(jiān)測、自動化調(diào)控、精準(zhǔn)化控制，使冷鏈運輸溫濕度環(huán)境持續(xù)保持穩(wěn)定狀態(tài)，大大減少了藥品、生鮮食品因冷鏈物流溫濕度環(huán)境造成的損失，保證了冷鏈物流運輸物品的品質(zhì)。

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作者簡介：

蔣淑芬，女，1980年生，工程師，研究方向為大數(shù)據(jù)平臺開發(fā)和維護(hù)。