基于物联网技术的冷链物流现状及展望

许伦辉 吴兴伟

摘  要：完善基于物联网技术的冷链物流体系有利于缩短冷链产品到达消费者手中的时间，提高冷链物流运输效率。文章分析并探讨了冷链物流国内外的发展现状，并从政府机构、企业以及个人的角度构建起物联网在冷链物流行业的应用体系，针对农产品流通过程的冷链物联网体系运作原理进行剖析，阐释物联网对于提高冷链效率的作用并提出了政府应加快冷链物联网统一追溯编码和完整冷链体系的建设意见。

关键词：冷链物流;物联网技术;应用体系

中图分类号：F259.22       文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）26-0146-04

Abstract： A complete cold chain logistics framework is beneficial to improving the transportation efficiency of cold chain， as well as shortening the time for cold chain products that are delivered on the road. In this paper， an application framework in the cold chain logistics with IoT technology is demonstrated. At last， this paper analyses the four major steps by which the agricultural products are circulated and proposes that government should unify the tracing code between separate logistic link to build a complete and supportive cold chain system.

Keywords： cold chain logistics; IoT technology; application framework

1 概述

近年来，我国的供应链物流发展迅猛，冷链物流需求总量已达1.8亿吨。尽管人们对生鲜产品的需求日益增长，生鲜农产品的流通率仍然处于低谷，过低的冷链流通率导致了过高的生鲜农产品腐损率。生鲜产品冷藏效果不足，运送设备落后，全程较低的冷链比例导致了“断链”情况的出现。此外，在信息系统管理层面，我国仍落后于其他国家[1]。物联网的快速发展为解决冷链物流当前存在的问题提供了契机[2]。基于物联网技术的冷链物流能够实时跟踪运输的产品并且减少物流信息在供应链上的丢失。本文将在回顾国内外冷链物流应用物联网技术的研究之后，探究冷链物流体系的构成，讨论冷链物流基于物联网技术的运作原理并进行展望，本文对于提高冷链物流产品质量、效率，降低运输成本稳定价格具有指导意义。

2 国内外发展现状

欧美的国家最先在冷链物流中应用物联网技术，“从农场到餐桌”全程应用物联网，并且推动了冷链物流追溯全球标准体系（GTS）的发展[3]。在运输、分销阶段，欧美国家冷链物流的物联网应用可分为品质监控与物流管理两方面。Reiner利用变量分析法对冷藏车的射频温度记录仪数量、摆放位置、产品货架期以及车厢外部温度等因素进行分析，确定了准确监测产品质量需要的传感器数目[4]。M. Doinea[5]则提议构建物联网体系应该以食品安全服务为导向，以紧急公共卫生事件为例阐述了建立追踪溯源的物联网架构过程。

西方发达国家的冷链行业的物联网建设集中在追溯、建立统一行业标准方面。此外，欧美国家对转基因食物的追踪也有一定关注度[6]。相比之下，国内的研究仍有很大的进步空间。

赵秀荣、崔佳对我国当前冷链物流的配送体系进行了详细分析，并且建议建立统一的物流配送平台，充分发挥政府的引导作用[7]。卢翔、胡金有基于webGIS实现冷藏车温度湿度信息的发布，让消费者可以简单使用谷歌地图API接口获取生鲜产品的运输信息[8]。一方面，消费者注重所购买产品的质量，另一方面也想确保产品的真实性。张宇、邢娜[9]针对冷链物流的产品设计了基于NFC的智能防伪系统，为了使该系统更加安全，使用了对称加密的算法3DES。高贵晨、刘艳超采用了与RFID不同的TMS320F283

35处理器作为数据采集装置，该信号处理器集合了GPS模块、GPRS无线通信模块以及环境感知（温度、湿度）模块，收集温湿度数据和冷藏车地理位置信息[10]。国内对于冷链物流的物联网应用研究主要集中在物流的某一环节，比如加工、终端数据查询、运输环境数据采集等，对于整个冷链流程进行分析研究的还比较少。

3 基于物联网技术的冷链物流架构与运作流程

3.1 基于物联网技术的冷链物流架构

冷链物流具备复杂性与系统性，检验检测与监控机构、消费者和冷链物流企业是主要的参与者，其中冷链的相关企业有产品加工企业、产销地加工企业、产销地批发商和零售商，与传统常温物流的供应链系统基本一致。

构建冷链物流与物联网技术的应用总体架构，可从三大主要参与者——政府部门、企业和个人的需求出发。（1）对政府相关机构的需求分析，保证冷链产品安全以及完善的问责制度是第一要求。（2）对冷链物流企业的需求分析，企业要求在盈利与保证生鲜产品高质量之间取得动态平衡。（3）对消费者的需求分析，消费者应对其所购买的农产品有充分的知情权，而且食品有源可查可令他们消费更加放心。根据以上三大应用主体的需求可以建立基于物联网的冷链物流体系框架如图1。

冷链物流企业围绕着监控中心，建立起信息数据采集系统、仓储物流系统、调度监控系统以及产品质量安全追溯系统。信息數据采集系统主要对物流各个环节产生的数据信息进行采集、上传和管理。仓储物流管理系统主要从入库、库内作业、出库方面进行设计，实现库存率预测、入库自动分配库位和智能上架的功能。调度监控系统调取整理好的车辆位置、车内温湿度等数据信息，利用调度系统的调度优化算法规划最优的配送路径，同时系统还需要拥有产品温湿度监测功能，出现温度异常时该系统能做出警告并提醒司机及时处理。产品质量安全追溯系统主要记录种植、加工、运输环节的信息，消费者可通过该系统查询产品的生长环境数据、农药残留检测信息、加工信息、农产品配送信息。

政府机构在冷链物流体系中建立了质量安全监管系统、农业主体信息管理系统、农产品质量安全信息公开系统，实现对农产品质量监管和冷链物流企业的资质考察。此外，政府相关部门的质量安全追溯系统应能够与不同冷链物流企业的追溯系统对接兼容，确保可跨冷链追溯。

农产品全生命周期追溯系统通常指政府相关部门所建立的农产品质量安全追溯系统，消费者可通过网站在线查询、手机下载客户端查询、市场终端机查询和微信二维码扫码查询四种方式获取农产品的档案信息。

针对当前存在追溯管理部门多、平台多和种类多以及追溯编码不统一的问题，政府正在建立一个采用统一的编码、数据与交换标准的平台，协调政府、企业与个人追溯信息的分享，保护企业采集和记录的必要追溯数据。

3.2 基于物联网技术的冷链物流运作原理

农产品供应链从上游到下游的组织结构包括：农业生产资料采购、农产品生产加工和农产品提供给消费者网链结构[11]。为了探讨冷链物流基于物联网的运作原理，本文将参考相关论文和分析冷链企业的服务对象后，从冷链加工、冷藏贮藏、冷链运输和冷链销售四个方面进行分析。

在冷链加工阶段，产品经过真空预冷或水预冷后始进行加工。在拣选加工区域，系统对产品进行测量、分选和监控，主要针对水果类产品的大小、外观、甜度、酸度和色泽等参数进行记录，蔬菜类产品则记录重量和数量等信息。测试完品质的农产品，统一装至周转箱并且贴上条形码与RFID电子标签以便红外扫描识别或通过无线通信技术识别。该环节采集了以下农产品基本属性的信息：产品名称、质量、数量、评价等级、生产日期、加工地点以及方式等相关内容。整个加工流程所采集的信息存储在加工企业的服务器之内，再通过监控中心将数据传输到农产品信息管理平台，或将必要的追溯信息发送到政府的产品质量安全追溯系统，完成加工物流信息的采集。在这个阶段我们可以看到，物联网技术的应用提高了生产线的自动化与标准化，农产品加工配送中心的监测系统利用成像技术、传感器感知、条码和RFID电子标签技术同时实现了自动化分拣与产品信息的收集与上传。

冷链运输可通过公路、水路和铁路等方式实现，本文以公路的冷链运输为例进行说明。每一台冷冻、冷藏或恒温运输车都配备了运输温度记录仪，可同时监控温、湿度以及GPS地理位置信息，对于实时性要求较高的产品运输，车辆编号、温度、湿度以及ID编号等信息可通过GPRS及时传送到监控中心的系统平台，以便运输调度人员随时观测，实现运输效率最大化。

冷藏贮藏是冷链物流中的一个关键环节。首先，周转箱上面的条码和商品的RFID电子标签在入库阶段通过RFID读写器读取，再由入库计算机整理电子标签所携带上一流通环节的物流信息并上传到仓储管理系统，完成了入库的流程。其次，仓库内有由堆垛机、AGV自动导引运输车和拆码垛机器人等设备以及配套调度计算机组成的自动化控制系统。在调度计算机的指引下，各个自动化设备实现了对物料的识别与检测，完成农产品的堆放、取货等输送流程，并将过程控制的信息传递到信息管理系统。最后，仓库信息管理系统接收其他系统传送信息后将其整理成数据报表、图表，完成对库内作业、库存情况以及出库操作指导的管理。

在冷鏈销售阶段，信息的共享是冷链物流其中的一个重要部分。当人们在超市购买农产品时，收银员或自动售货机对RFID电子标签扫描获取货物的名称、销售时间等销售信息，在一定时间之后对采集的信息进行整理得出该销售点的营业情况，并根据当前货物库存做出何时向供应商进货的判断，同时将RFID读写器和传感器的数据传送到追溯系统，构成追溯系统的最后一环。

通过以上的四个物流环节分析可以看出，基于物联网的冷链物流体系建设与冷链物联网的标准体系以及信息共享程度息息相关。以冷链物流的追溯为例，每一环节的信息都必不可缺，“断链”导致无法溯源，在食品安全事件中也无法明确责任主体。完善的冷链物联网体系和标准可以为不同环节的信息对接提供了便利。

4 结论

本文通过对冷链物流应用到的物联网技术进行了分析，探讨了冷链物流的当前体系以及运行机理，得出了完善冷链物流的物联网体系能提高冷链运输效率，促进冷链物流行业的发展的结论。当前关于推动冷链物流建设的建议不少，但是从上文的分析可以看到仍有不够完善的地方：基于物联网技术的冷链基础设施网络的建设有待加强、标准体系未能统一、自动驾驶技术投入不足和智能仓储发展缓慢，因此将在此分为四个方面进行展望。

政府继续完善冷链物流的基础设施网络建设。首先，针对当前冷链物流的基础设施建设程度不足的问题，政府应加快开展冷链物流产业园区、冷链物流中心、配送中心以及农村物流节点的建设。同时，政府继续完善冷链物流的追溯制度，在发生食品安全事故的时候能及时处置，并且确认事故的责任方避免互相推诿的现象。

我们需要加快冷链物流标准体系的建设。政府联合科研单位、冷链企业以及高等院校成立基于物联网技术的冷链标准制定委员会，制订与冷链行业相关的服务标准、技术标准和作业标准。冷链物流的信息标准化建设，最终目的是服务于冷链物流体系，建立起冷库、冷藏运输车的温度监控平台，并且打造与冷链企业信息平台对接的公共信息平台，完善冷链的物流追溯系统。

自动驾驶技术加快实现最后一公里的大规模物流配送。国内的部分冷链服务供应商继续推出自动驾驶的配送工具，比如外卖机器人、自动驾驶卡车甚至有自动驾驶车辆编队，在简单的场合可以通过高准度GPS定位、低延迟5g技术以及激光雷达完成配送的要求。冷链物流应用自动驾驶技术不成熟的地方在于无人车投入的总体成本较高、线控系统的普及程度欠缺，这意味着无人驾驶技术的线控底盘、油门依赖于进口，发展受到限制。因此，对于自动驾驶技术应用于未来的冷链行业，物流企业需要更多地与互联网公司、商用车主机厂协作打造完整的自动驾驶配送体系，降低投入的技术成本。

智能仓储也将是物联网技术应用到冷链物流中的一个热门方向。智能仓储将采用升级的自动化智能装备，积极引进全自动的分拣机、自动化立体仓库和输送装置，替代人工的搬运、分拣物流产品，同时应该及时升级有轨穿梭小车和AGV机器人并配合叉车提高仓内货物运输效率。

除了以上的四大方面，扩大消费者消费需求从而适当分摊冷链物流建设成本，新型无人机物流配送物流产品以及基于物联网技术的产品图像识别都是将来冷链物流发展的新方向，在政府、冷链企业和消费者的协同配合之下，冷链物流将给我们的生活带来更多的便利。

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