物联网在食品及农产品冷链物流中的应用

姚萌萌

摘 要 物联网由于具有低成本、实时、大范围、远距离、高精度的监控特点，将其应用于食品及农产品的冷链物流监控，能够很好地解决食品及农产品在流通环节中出现的质量安全问题。本文首先介绍了物联网技术，然后综述了国内外物联网在食品及农产品冷链物流中的应用研究现状，最后展望了物联网技术在食品及农产品冷链物流中的应用前景。

关键词 物联网；食品；农产品；冷链物流

中图分类号 TP39 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）164-0114-02

我国是世界上最大的生鲜易腐食品及农产品的生产国和消费国。生鲜易腐食品及农产品在物流环节最大的威胁来自于由于温度波动造成的微生物污染而引起的腐败变质和食物中毒[1]。因此，温度控制是保持食品及农产品新鲜度和货架期的一个最为关键的因素。而冷链物流作为食品及农产品物流安全的重要保障，必须依靠先进的信息技术建立产品冷链物流供应链管理系统，对整个物流环节进行全程动态监控[2，3]。而以无线传感网络和云计算为核心的物联网技术的兴起为冷链物流的温度控制管理提供了技术支持。将物联网技术应用到食品及农产品冷链物流领域，能够很好地解决食品及农产品在流通环节中出现的质量安全问题，物联网技术除了可以通过分散设置多个传感器对整个物流环节的温度、湿度、压力、气体含量等参数进行实时监控，而且还能够对食品及农产品的品质进行实时监测，从而掌握食品及农产品在流通过程中的质量安全信息，建立食品及农产品可追溯体系。

本文在国内外相关研究的基础上，对物联网技术在食品及农产品冷链物流中的研究现状进行了概述。

1 物联网

物联网是指通过各种信息传感设备，如传感器、RFID技术、GPS、红外感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、位置等各种需要的信息，与互联网结合而形成的一个巨大网络[4，5]。其目的在于实现物与物、物与人之间的互联。物联网的核心是通过传感网络技术实现对物质世界信息的获取，通过移动网络与互联网实现信息传输，通过智能信息处理技术实现信息加工并最终为终端用户服务[6]。物联网分为传感层、网络层和应用层3个层次。感知层包括RFID标签和读写器、GPS、传感器、终端等，具体到冷链物流，就是识别和采集整个冷链物流环节中食品及农产品的相关信息；网络层包括通讯与互联网的融合网络、网络治理中心、信息中心和智能处理中心等，具体到冷链物流中，就是对感知层识别和采集到的冷链物流环节中食品及农产品的相关信息进行传递和处理；应用层是物联网与行业专业技术的融合，冷链物流中，就是解决食品与农产品在流通过程中的市场不对称问题。目前，物联网的两大关键技术是无线传感网络技术和无线射频识别技术。

2 物联网在食品及农产品冷链物流中的应用

在食品及农产品冷链物流中，常常会因为储运温度得不到实时监测而导致食品及农产品的腐败、变质。由于冷链物流作为一种使产品从生产、运输直至消费整个流程都在一定低温状态之下进行的技术，能够减少食品及农产品在流通过程中的损耗，最大程度地保证食品及农产品的质量与安全。目前，国内外物联网在食品及农产品冷链物流中的应用研究主要集中于对冷链物流中的过程监控以及对冷链设置的监控研究。

2.1 冷链物流中的过程监控

由于食品及农产品在流通过程中所处的环境变化较大，温度的突变引发变质的风险尤为突出，因此，食品及农产品的配送环节已成为冷链物流中最为薄弱的环节。通过面向物联网技术的冷链物流监控，可实时对食品及农产品的品质进行监控。

皮邵辉[7]针对冷链产品对温度的需求提出将带有温度传感器的射频识别标签应用到冷链物流温度控制中，并通过实例模拟了在不同温度环境下RFID的工作过程，论证了RFID技术在农产品冷链物流应用可行性和可靠性。齐林[8]等以ZigBee协议为基础，围绕CC2530型无线传感片上系统，开发了一种基于WSN的水产品冷链物流实时监测系统。郭斌[9]等基于ZigBee技术的JN5139为无线节点信息处理的核心，结合温湿度传感器模块设计了采集节点，构建车载环境中的无线传感器网络，结合嵌入式和.net技术设计了果蔬冷链配送环境信息采集上位机软件，实现对果蔬冷链运输过程中的环境信息进行实时采集和监测。

2.2 冷链设施监控研究

冷藏设施主要有土建冷库、装配式冷库、气调冷库等，冷藏运输设备主要包括冷藏车、冷藏集装箱等，冷藏销售设备主要包括冷藏陈列柜、冰箱、冷库等。一方面，冷藏设施、冷藏运输设备、冷藏销售设备等皆为封闭密闭空间，而物联网技术的使用依赖于移动网络与互联网之间的信息数据传输，因此物联网技术在冷藏设施内能否正常使用一直被质疑；另一方面，冷链设施环境温度一般低于-20℃，而目前大部分传感器的工作范围都在-20℃～70℃之间，因此物联网技术在冷链物流中的应用，耐低温、高灵敏度、响应速度快的传感器成为业界研究重点。

3 物联网应用存在的问题

3.1 技术的创新

WSN和RFID作为物联网的两大关键技术，其中WSN具有低成本、传输距离长、传感器节点密度高、可获取的参数众多以及网络拓扑变化频繁等优点的同时，其对应用环境条件要求较高；而RFID作为一种非接触式自动识别技术，其具有操作便捷、对应用环境要求不高等优势，然而其阅读有效距离短、抗干扰性差。如果将WSN与RFID技术优点有效融合，将实现对冷链物流的有效监控和追踪。

3.2 大数据的存储

物联网在产品流通过程中的监控，涉及到数据采集、收集和分析等多方面，然而在整个流通过程中通过接入设备实时采集的数据以及历史累积数据数量巨大，同时产生的海量数据通常带有时间、位置、环境和行为等信息，这使得物联网海量数据的存储成为亟待解决的难题。

4 结论

物联网作为新一代信息技术，由于其具有低成本、实时、大范围、远距离、高精度的监控特点，将其应用于食品及农产品的冷链物流监控，能够提高食品及农产品配送安全的有效监管，降低食品及农产品在流通过程中存在的潜在风险。因此物联网技术在食品及农产品冷链物流中的应用前景必将广阔。

参考文献

[1]刘国梅，孙新德.基于WSN和RFID的农产品冷链物流监控追踪系统[J].农机化研究，2011，33（4）：179-182.

[2]皮邵辉，杨京帅，王娟，等.物联网技术在农产品物流中的应用探讨[J].物流科技，2011，34（9）：3-5.

[3]王家敏.基于物联网技术的冷链物流制冷监控系统[J].物流技术，2012（9）：390-392.

[4]孙建华，陈昌祥.物联网安全初探[J].通信技术，2012，45（7）：100-102.

[5]周洪波.物联网：技术、应用、标准和商业模式[M].北京：电子工业出版社，2010.

[6]张风莲.基于物联网技术的农产品流通体系研究[D].长春：吉林大学，2011.

[7]皮邵辉.基于RFID技术的冷链物流温控系统研究[D].西安：长安大学，2013.

[8]齐林，韩玉冰，张小栓，等.基于WSN的水产品冷链物流实时监测系统[J].农业机械学报，2012，43（8）：134-140.

[9]郭斌，钱建平，张太红等.基于Zigbee的果蔬冷链配送环境信息采集系统[J].农业工程学报，2011，27（6）：208-213.