物流業是最早接觸物聯網的行業, 智慧物流是未來10~15年內物聯網大力發展的六項戰略性應用之一, 物聯網技術應用到物流領域推動了物流系統的快速發展, 促進了物流業發展進入一個新的發展時代———智慧物流時代。智慧物流發展, 給物流各個領域都帶來機遇和挑戰, 使以前一些不可控的因素透明化、職責化。把物流運作中復雜多樣的環節有效的銜接起來, 同時降低物流成本, 提高了物流效率, 使消費者輕松、放心購物消費。本文以果蔬冷鏈物流為研究對象, 物聯網的核心技術應用到果蔬冷鏈物流各環節中, 構建物聯網技術在果蔬冷鏈物流中應用總體架構。

1 果蔬冷鏈物流現狀分析

目前我國果蔬種植面積和產量均居世界第一, 每年約有4億噸生鮮農產品進入流通領域, 由于保鮮產業落后, 儲藏方式和消費方式原始, 據統計每年有8000萬噸果蔬腐爛掉, 果蔬腐爛率高居世界之首[1]。造成這種巨大浪費的主要原因是果蔬從田間到消費者餐桌期間的流通出現問題, 沒有形成連貫的果蔬食品產業鏈:從果蔬的種植、采購、運輸、儲存、加工到銷售等環節沒有形成有效的經濟利益主體, 農民只管種植水果蔬菜, 果蔬經銷商只管采購和銷售, 第三方物流企業只負責運輸和儲存。這些利益主體之間的協調困難, 職責劃分不清晰, 消費者是否能買到物美價廉的果蔬全憑運氣。據統計, 每年果蔬60%為當季銷售, 其余35%~40%需要冷藏, 冷鏈物流在果蔬流通中擔負著非常重要角色, 是保證果蔬品質、穩定果蔬市場價格的重要因素。但目前我國果蔬冷鏈物流發展水平與世界先進物流水平存在巨大差距:冷鏈物流流通率低, 冷鏈設施設備不配套, 果蔬冷鏈技術和果蔬冷鏈體系建設處于初期摸索階段, 果蔬冷鏈物流運營與果蔬交易成本均較高, 與發達國家相比平均高出20個百分點, 隨著人們生活水平的提高, 對食品的品質和新鮮度的要求越來越高, 冷鏈物流己引起人們的普遍關注。

2 物聯網技術在果蔬冷鏈物流中應用的關鍵技術

物聯網的核心技術有無線傳感器網絡技術、射頻識別技術、二維碼技術、M2M物物數據通信技術、全球定位系統技術、微機電系統技術和兩化融合系統等[2]。其中最關鍵和核心的技術還是無線傳感器網絡技術, 因為它貫穿了物聯網的全部層面, 是其他層面技術的整合應用。在果蔬冷鏈物流中要對果蔬流通中每一個環節進行識別和追蹤, 一般會把射頻識別技術運用到果蔬流通各環節, 實現果蔬冷鏈物流各環節的無縫銜接, 達到控制和監督果蔬流通中的品質。目前在果蔬冷鏈物流中應用物聯網技術主要有以下幾種。

2.1 電子產品代碼 (EPC)

產品電子代碼是中國物品編碼中心負責的最新一代產品標識代碼, 它可以對供應鏈中的對象 (包括物品、貨箱、貨盤、位置等) 進行全球唯一的標識。EPC存儲在RFID標簽上, 這個標簽包含一塊硅芯片和一根天線, 讀取EPC標簽時, 它可以與一些動態數據連接。并借助互聯網來實現信息的傳遞。

2.2 射頻識別技術 (RFID)

射頻識別技術是目前比較先進的一種非接觸識別技術, 附著于可跟蹤的物品上, 可全球流通并對其進行識別和讀寫, RFID標簽中存儲著規范而具有互用性的信息, 通過無線數據通信網絡把它們自動采集到中央信息系統, 實現果蔬等商品的識別, 進而通過開放性的計算機網絡實現信息交換和共享, 實現對物品的“透明”管理。具有可隨時更新, 掃描方便, 掃描速度快, 對看得見、看不見都可以多目標掃描, 成本低等特點。目前在超市、商場、倉庫、圖書館等場所普遍被使用, 是物聯網技術在果蔬冷鏈物流中運用的基礎和關鍵技術。

2.3 二維碼技術

二維碼又稱二維條碼, 是一種在水平和垂直方向的二維空間存儲信息的條碼。二維碼技術具有存儲量大、保密性好、追蹤性能好、抗損性強、成本低等特性。主要用于產品質量問題追溯、物流中心、倉儲中心、聯勤中心年貨品及固定資產的盤點, 發揮立即盤點、立即決策的作用, 同時, 消費者通過掃描物品上二維碼可以查詢貨物的來源。

2.4 全球定位系統技術 (GPS)

全球定位系統具有海、陸、空全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。GPS作為移動感知技術, 是物聯網應用到冷鏈物流中重要技術。GPS與現代通信技術相結合, 使得測定地球表面三維坐標的方法從靜態發展到動態, 從數據后處理發展到實時的定位與導航, 極大地擴展了它的應用廣度和深度, 對果蔬冷鏈物流運輸車輛與物品的位置實時查詢和定位。

2.5 Savant網絡

Savant一種分布式網絡軟件負責管理和傳送產品電子碼相關數據的分布式網絡軟件。處在解讀器和Internet之間的中間件。解讀器把從傳感器和電子標簽上的信息讀取出來, 送到Savant, Savant具有數據平滑, 數據校驗以及數據暫存等功能。數據經過Savant處理后, 傳送到Internet。

3 物聯網技術在果蔬冷鏈物流各環節的應用

果蔬從采摘到銷售可分為七個環節, 根據果蔬流通的先后順序分析物聯網技術在果蔬冷鏈物流中如何保證果蔬品質。物聯網技術在果蔬冷鏈物流品質安全應用的整個過程如表1所示, 通過物聯網技術的應用可以提前預警、分清責任、追查漏洞, 保證果蔬流通的品質安全[3]。

表1 物聯網技術在果蔬冷鏈物流不同環節中應用

物聯網技術應用在果蔬冷鏈物流中, 使果蔬流通中安全問題及品質問題都可以實現識別和管理智能化, 從根本上解決了果蔬冷鏈物流在技術、成本、服務、安全等方面遇到的問題, 保障了果蔬的新鮮及質量溯源, 提高了果蔬的供應鏈管理水平, 是果蔬冷鏈物流未來發展的方向。

4 物聯網技術在果蔬冷鏈物流中應用總體架構

本文用目前常采用三層架構體系分析果蔬冷鏈物流物聯網技術架構。首先將先進的物聯網技術引入果蔬冷鏈物流, 采集果蔬冷鏈物流各環節信息, 實現實時信息共享, 保持冷鏈信息暢通, 提高果蔬流通效率。在信息感知層的信息采集之后, 通過網絡層實時處理和傳遞到更高層次的應用層, 保證冷鏈各環節的有效銜接, 形成統一的信息平臺。最后, 應用層根據用戶的需求提供統一的信息資源支撐, 服務于最終用戶。果蔬冷鏈物流物聯網應用體系架構總體分為三層, 如圖1所示。

圖1 物聯網技術在果蔬冷鏈物流中應用總體體系

4.1 信息感知層

信息感知層以物聯網核心等技術為主, 果蔬采摘后, 首先將統一的EPC編碼標識植入果蔬內, 在果蔬冷鏈物流涉及的倉儲、運輸、加工、包裝、配送等環節安裝讀寫器, 自動識別果蔬冷鏈物流各環節的信息, 并讀取或標識果蔬的質量信息;利用無線傳感器、有線監控設備、信息輸入終端實時采集儲運、加工、銷售等信息。物聯網技術同時對果蔬冷鏈物流的所有信息進行動態管理, 實現對果蔬品質相關信息的全面掌握。

4.2 網絡通信傳輸層

網絡傳輸層是利用各種網絡技術及其融合技術等, 將感知到的信息高質量地、安全地傳輸到果蔬供應鏈信息平臺, 實現海量數據傳輸共享, 實現“物物相連”的需求。這層以M2M技術為核心, 結合遠距離連接技術 (如GSM、UMTS等) 和近距離連接技術 (如Zib Bee、Blue-Tooth、wifi、UWB等) 實現果蔬產業鏈內人、物、系統間的通信;通過讀寫器及傳感網絡網關、通信系統和網絡接入設備將數據采集層獲取的信息輸入某種果蔬產業鏈信息專用網, 果蔬產業鏈信息專用網以互聯網為橋梁, 實現果蔬品質信息在廣電網、通信網和其他專用網安全高效地互聯互通。

4.3 應用服務層

應用層解決的是信息處理與人機界面的問題, 網絡層傳輸來的數據在這一層進入各類信息系統進行處理, 并通過各種設備與人進行交互。首先應當了解果蔬冷鏈物流行業人員的需求, 從需求出發了解系統應該提供那些服務。關注果蔬冷鏈物流品質的主要成員有:政府監管部門、冷鏈相關企業和最終消費者[4]。作為政府監管部門, 承擔著監督、管理和控制果蔬品質的職責, 他需要了解果蔬冷鏈流通中全部信息, 物聯網技術需要滿足政府監管部門隨時了解到信息, 并能提供與冷鏈物流企業溝通交流的平臺;作為冷鏈相關企業, 首先要掌握各時間點果蔬冷鏈的動態信息, 其次要將這些信息通過物聯網平臺及時共享給上下游企業, 實現果蔬流通信息高效傳遞, 確保流通中每個環節暢通;作為果蔬的最終消費者, 他們最關注的是果蔬的安全和新鮮度, 購買果蔬時可以實現全程可追溯信息, 達到放心購買的目的。

物聯網技術在果蔬冷鏈物流中應用已經取得了一定的成效, 對果蔬冷鏈物流每一階段的信息進行監控, 有利于政府監管部門的監督力度和成效, 實現無死角管理的目的;有助于果蔬企業加強食品安全運營管理, 穩定和擴大消費群體, 提升市場競爭力;有利于消費者放心消費, 輕輕松松享受“新鮮果蔬”食品。