基于物联网的乳制品冷链物流的实时监控研究

林琳等

[摘 要]全程冷链物流的配套服务是乳制品行业高速发展的品质保障。高速发展的乳制品生产与消费同滞后的冷链物流体系形成了鲜明的反差，许多需冷藏销售的乳制品被暴露在常温或是温控不足的环境中，从而引发食用安全问题。冷链设备的不完善不仅带来食品安全问题，而且使物流成本居高不下。本文致力于通过物联网技术，确保乳制品企业能够实时监控冷链物流状态，使得乳制品安全得到保证，降低企业物流成本。本文通过对南京卫岗企业进行实地调研，将物联网技术与实际相结合，对乳制品冷链物流的流程优化提出了建议。

[关键词]乳制品；冷链物流；物联网技术

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.20.030

1 引 言

我国土地辽阔，主要的奶源位于北方，而牛奶的主要消费市场却在华东、华南等地。供给地与消费者所在的市场之间相隔太远，乳制品又是一种易腐产品，如果不在低温下储存就很容易变质，因此，乳制品的存储和运输离不开冷链物流的支持。然而，我国乳制品在生产加工环节、运输环节和销售环节的温度及湿度的控制远远不能满足乳制品低温的要求。另外，冷链物流企业对于信息技术应用的范围和比例都远远低于发达国家。从整体上看，我国冷链物流企业的发展还存在着很大的上升空间。

相关学者指出，乳制品的市场需求非常庞大，但与乳制品相关的冷链物流硬件设施设备建设严重滞后；现有的冷藏设施设备陈旧、分布不均衡、无法为乳制品提供低温保障，从而导致冷藏运输效率低。因此，冷链物流企业需要引进物联网技术来改善乳制品从生产到销售的现状。

2 在冷链物流中引入物联网技术的优势

物联网是在互联网概念的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备进行信息交换和通信的一种网络手段，从而实现识别、定位、追踪管理和监控的目的。鉴于乳制品冷链物流自身的特殊性，有学者指出，在利用物联网技术的过程中引入一种特殊的标签，即RFID温度标签（冷链标签），以此对乳制品进行实时监控，保证乳制品的新鲜度。

在乳制品的整个生产流程中，企业必须随时实地、精确地掌握乳制品的各种状态，才能够保证低温乳制品的质量的合格。但实际上，物体在流动的过程中，采购、仓储、生产、包装、卸载、流通加工、配送、销售到服务各个环节处于松散的状况。物联网技术正是一项能够有效解决乳制品冷链物流中的输入与输出、业务过程的控制与追踪的一项技术。因此，将物联网技术与乳制品冷链物流的加工、存储及运输等环节相结合起来，将会对保障乳制品的质量起到重要作用。

乳制品的生产加工是生产线中最先开始的步骤，在这个流程中如果没有进行实时有效的监控的话，致使产品出现了质量问题，无论后续流程做得再细致入微也终究无济于事。然而，传统的乳制品的生产加工过程的透明度不高，容易造成质量问题。因此，我们可以在这个流程中对乳制品的来源进行分类标记，并对整个流程的温度、湿度进行连续的监控，建立完整的数据库及时记录这些数据，保证食品质量的安全。

乳制品所处时间最长的流程应该就是在仓库中存储了。利用物联网技术，实现对仓库中的温度、湿度、产品的数量、质量进行有效连续的监控，将这些数据录入数据库，交易双方可以共享这个数据库中的信息，可以让购卖双方及时了解到产品的需求变化，减少牛鞭效应，较大幅度地降低库存，减少管理成本。

如何在乳制品的运输过程中保证乳制品的质量及如何提高产品的运输效率是每个进行冷链物流的企业比较头疼的问题。有效地利用物联网技术就能够很好地解决这个问题。在乳制品运输车辆中加入RFID标签，就可以对运输车内部的温度、湿度进行实时连续的监控，还可以迅速获得运输车的地理位置，这样就可以有效地解决运输车上乳制品的质量与安全问题。

3 物联网RFID技术在乳制品配送过程中的应用分析——以南京卫岗乳业有限公司乳制品配送过程为例

3.1 卫岗企业的现状

南京卫岗乳业有限公司是南京一家大型乳品企业，该企业每天都要向各大超市配送低温乳制品。据南京某乳制品企业内部人士透露，像沃尔玛这些大型的超市，每次都需对车辆内部的温度进行监测，哪怕温度只高于规定值1度，也需要进行重新降温处理，直到达到应有的标准，商家才会收货。卫岗乳业的低温乳制品的具体物流过程如下所示：

（1）奶源：卫岗乳业有10大自有牧场，30个生奶基地的奶源网络，奶源基地紧靠生产基地，生奶运输不超两小时，十分有利地保持奶源的新鲜度。奶牛一天要挤三次奶，挤下的奶要降到4℃，挤奶和储奶设备要反复消毒才能保证牛奶新鲜。挤下的牛奶当天就要运到加工厂，奶罐车要有保温设施，每天要对罐体清洗消毒三次。

（2）生产加工：自动操作系统可对温度、液位、浓度等进行全过程监控，自动纠错系统可以自动纠正错误。自动清洗系统对加工中牛奶经过的所有设备、管道进行卫生消毒并自动检测效果，确保牛奶营养成分的高品质。

（3）灌装：生奶出仓后进入消毒程序，瑞典产的杀菌机、均质机、在线添加系统、脱气和闪蒸系统等现代化的加工设备保证了乳制品加工的质量。加工好的乳制品必须经过无菌管道才能流向瓶奶灌装线。所有的奶瓶都经过多道高温消毒处理，灌装好的牛奶进入现代化库房。

（4）物流配送：卫崗乳业的冷藏车每天夜晚奔驰在运输线上，确保把当天的牛奶送到各个发奶站，送奶员在清晨6：30前送到用户的奶箱。

3.2 卫岗企业目前存在的问题

通过调查得知，卫岗企业在乳制品运送过程中只有制冷设备，并没有实时监控设备。在乳制品的运输配送中存在以下缺陷：

（1）在装卸货的过程中，卫岗企业只对有特殊要求的乳制品使用保温箱，而对于那些无特殊要求的则不采用保温箱。不过，为了避免乳制品质变，装卸货工人有明确规定的装卸货时间（5～10分钟），以应对这段无温控时间。

（2）而在乳制品运送的过程中，卫岗企业采用GPS全程监控，只有在制冷剂出现问题不工作时实行车内报警，总部并没有在运输过程中实行全过程的温度的控制。在运送的过程中，牛奶的特殊要求为2℃～6℃，不能结冰，并且温度不宜过高。而这些乳制品的要求只能靠装卸货工人自己把握，人为因素太多，不能保证乳制品的安全问题。这也导致了卫岗乳业必须为冷链技术不发达付出高沉没成本的代价。

（3）冷鏈车厢内只有制冷设备，没有实时监控设备。制冷设备是自身设定为2℃～6℃中的一个恒定数值，不能进行更改调整，但是这并不代表真实的当下车厢内乳制品的温度就是制冷设备的温度。考虑到车厢保温和密闭性，以及装卸货时车门打开，真正车厢温度只能通过车内温度计反映。工作人员说超出约定温度范围会报警，但配送总部并不能实时做出反应，只能等司机听到报警后停车打电话反馈或车开回后才能反馈问题。虽然根据回答，车内装有GPS定位装置，但这只能得知实时的车辆位置而不是实时的车内货物的温度。在卫岗乳业的驾驶员工作标准中仅仅只有清扫车辆卫生，严格执行公司夏季保险产品配送温控规定等要求。

（4）到达门店后的卸货过程中，是要打开冷链车后门，尤其是在炎热的夏天，冷链车中的温度得不到保障。

（5）管理不到位。一旦出现问题，谁运送谁负责损失。没有找到乳制品质量安全责任的问题的关键。

3.3 基于物联网的乳制品运输配送实时监控解决方案

使用RFID和EDI进行业务的流程如下：

（1）乳制品出货前，供应商在装载乳制品的物流容器上贴RFID温度感应标签。此类RFID感温标签能够定时采集存储环境的温、湿度，并且采集的频率是可以根据需要进行调节的。而冷库中的RFID读取器，可定时读取储存在每件货物标签中的温、湿度，读取的频率同样是可以调节的。具体流程如图1所示。

图1 出货时RFID工作流程

将RFID电子标签贴在托盘上，可以减少成本，并且可以减少检验货物及打包等流程步骤。此处可以使用具有永久使用期的被动标签，它适合于支持长时间的数据传输和永久性的数据存储。

（2）读取器的数据通过有线或者无线网络，传输到RFID中间服务器。中间服务器负责软件系统和RFID硬件设备之间的通信，对输入数据进行过滤、整理；并且中间件服务器还负责汇集和储存数据，并向后台管理系统输送数据。RFID工作流程图如图2所示。

图2 RFID数据流程

（3）当乳制品进入冷藏车后，包装上的感温标签同样定时采集车中的储藏温湿度，车内安装有同车载GPS相联的RFID读取装置，定时读取的数据，通过GPS卫星传输到中间件服务器中。供应商及用户可以通过各种终端，如PC、手机、PAD等多种方式进行管理、分析和指令下达等作业。

（4）当冷藏车到达目的地的出货地点后，司机及相关操作人员将从冷藏车上卸下的装载着货物的箱子通过已经在出货中心安装好的阅读器来读取上面的电子标签。再和事先由ASN（事前出货通知）送来的信息自动对照后完成验货，在入库检验和购买管理系统里登记产品。为了提高读取率，一个读取区域可以设置多个阅读器及相关配套的无线电波装置，以便于在大范围内能够读取每一个货物包装上的标签。

（5）乳制品检验完成之后，在有出货码的显示器上，操作员实时反馈结果。实施RFID后能够有效地避免由人工逐一操作读取入货商品条码时产生的读取错误，为有效地缓解了车辆同时到达产生的等待搬入引起的车辆停滞问题，提高了效率，降低了时间和成本，使得出货入库时的正确性和快速性这两个原来难以两全的矛盾得到了圆满的解决。具体运送过程如图3所示。

图3 RFID工作职能

（6）对乳制品包装和电子标签进行回收处理，以便于下次使用。

当此类技术联系到物联网上，就可以让乳制品供应商及其客户实时了解产品的保存温湿度。一旦发现异常，便及时发出警报，通知相关人员采取相应措施，从而减少货损，创造“第三利润”。并且，在温度异常超过一定时间范围后，即可判定货物变质将其检出销毁，从而避免损失的发生；同时，通过数据事实，可以界定是哪个环节出了问题，从而方便认定损耗事故责任方是谁。

货物运输时往往是搭载在存放它们的物流容器中，如托盘、包装箱等。在很多情况下，那些容器运送完货物被腾空之后也需要通过运输来回收。这些被再次回收利用的物品被称作可回收运输品（RTI）。经过对企业的咨询调查，往往经过一年的使用，可回收运输品总是越变越少，必须经常重新订货加以补充。另外，从企业成本的角度，在每件产品上都粘贴电子标签，实行起来的费用将会十分庞大。因此，我们可以在其进货包装箱和托盘上粘贴电子标签。通过RFID技术，我们不仅能够实现对于RTI的管理，同时又能对乳制品进行实时监控，因为RTI是可以反复回收利用的，贴上的电子标签也可以重复使用，所以电子标签对于物流总成本的影响是微乎其微的。

同时，乳制品在冷藏车的装卸货过程中不可避免短暂接触外界，一旦工人装卸货速度太慢，或者室外温度太高，乳制品极易发生变质或者营养被破坏的事故。因此，Krey Enschmidt等学者们研究出了紫外线褪色技术，提出了一种可印刷的对光反应变色的时间温度集成监控器。这种技术可以直观地让供应商双方及时发现乳制品变质等问题。可惜的是，这种技术还未完全成熟，面临成本太高等诸多问题，暂时无法采用。

4 结 论

在冷链物流的信息技术上，发达国家采取了先进的技术对有需要的产品在生产、储藏、运输、销售这些流程中实行全过程的温度、湿度等因素的控制。如美国、日本的计算机联网管理系统和欧洲的电子数据交换系统。计算机联网管理系统和电子数据交换系统也都是基于物联网的基础上发展的监控冷链运输中温湿度的方法。

RFID系统应用于冷链过程是可行的，其具有可追溯，可溯源，可评估，可查询的特点。特别适合肉类、海鲜、牛奶、水果、清真食品等易变质的食品。通过实施对食品从生产地到运输、销售最后到消费者手中的全程监控，保证了产品的食用安全和品质健康，保障了消费者的利益，提高了产品的质量，促进农业经济的发展，从而达到和谐社会的目标，同时也是适应国际趋势。当前RFID系统还不完善主要有以下问题：温度标签成本昂贵，每个价格几百元至千元不等，若要大规模使用则必须技术发展成熟降低成本，有专家认为，只有单价下降到10美分以下，才可能大规模应用于整箱整包的商品：只有下降到3美分以下，才有可能应用于单件商品。也就是说，在我国只有下降到每个0.25元以下，才有可能大规模地应用于单件的物品。

参考文献：

[1]申作兰，林德山.我国食品冷链物流瓶颈的突破研究[J].商品储运与养护，2008（4）.

[2]赵静，刘田青.乳制品冷链物流技术的应用研究[J].中国电子商务，2012（21）.

[3]王冬冬，李丽琴.论RFID技术在乳制品冷链物流中的应用.[J].中国乳品工业，2014（1）.