基于物联网技术的水产品冷链物流体系构建

李亚琦

（广西生态工程职业技术学院，广西 柳州 545004）

1 水产品冷链物流及物联网技术概述

1.1 水产品冷链物流概述

冷链物流是指冷藏冷冻类食品在生产、贮藏、运输、销售等各个物流环节始终处于规定的低温环境下，以保证食品质量、减少食品损耗的一项系统工程。水产品冷链物流则是通过一系列的冷链技术和设备保证水产品的生产加工、储存、运输配送、销售等物流环节始终处于规定的低温环境下，以保障物流过程中的水产品品质和食品安全。水产品冷链物流是科学管理水产品供应链的有效方法和手段，而冷链技术也成为支撑水产品物流的重要因素。随着现代信息技术尤其是以物联网为代表的智能化、自动化技术的发展，更促进了冷链物流技术与体系的创新，使水产品的物流过程变得更加高效和安全。

1.2 物联网技术概述

物联网是指通过各类传感设备，如传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、气体感应器等各种装置与技术实时监测任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，按照约定的协议，通过各类通信设备进行信息交换和通信，实现物与物、物与人、所有的物品与网络的连接，以实现智能化感知、识别、管理和控制的一种网络。通俗地讲，物联网就是“物物相连的互联网”。

物联网体系结构主要由感知层、网络层、应用层三个层次组成。

感知层的主要功能是完成信息采集和信号处理工作，从而实现对“物”的认识与感知。它是物联网发展的基础，主要包括条码及RFID等数据采集技术、传感技术、GPS/GIS技术、嵌入式技术等关键技术。

网络层的主要功能是通过各种接入设备与通信网络如移动通信网络、互联网等相连，对来自感知层的信息进行接入、传输、处理、分类等，用于沟通感知层和应用层，主要包括互联网技术、移动通信技术、无线短距离通信技术等关键技术。

应用层的主要功能是将物联网技术与专业技术相互融合，面向各类行业实际应用的管理平台和运行平台，利用分析处理的感知数据为用户提供各类需求服务。它是物联网发展的目的，也是物联网体系结构的最高层。其主要包括云计算、中间件、数据挖掘、人工智能、M2M等关键技术。其技术体系框架如图1所示。

图1 物联网技术体系框架

2 我国水产品冷链物流现状分析

2.1 水产品产业发展稳步增长，冷链物流行业潜力巨大

根据国家统计局年鉴数据，我国2019 年渔业总产值为12 572.4亿元，同比增长2.5%，2020年总产值为12 775.9亿元，同比增长2.2%；全国水产品产量也从2019 年的6 480.4 万t 增长到2020 年的6 549 万t。在这个契机下，水产品冷链物流行业得到了快速发展。据中物联冷链委数据显示，截至2020年，我国冷链物流市场规模超过3 800亿元，连续多年保持两位数增长势头。越来越多的企业进入到冷链物流行业，拒不完全统计，截至2021 年，我国冷链物流企业数量已超过2 000家，2021年全年冷链物流行业共有33 起融资事件，其中20 起超过亿元，11 起达到10 亿元。

2.2 政策支持力度加大，冷链物流行业迎来发展机遇期

近年来，政府高度重视冷链物流的发展，出台了一系列相关规划、政策等，大力推进冷链物流行业转型升级。当前冷链相关政策主要包括加快冷链物流体系建设、便利冷链物流快速发展、促进农副产品流通等几大类型。如2020年4月，为助力农产品仓储保鲜冷链设施建设，农业农村部发布了《农业农村部关于加快农产品仓储保鲜冷链设施建设的实施意见》（农市发〔2020〕2 号）；2021 年12 月，国务院印发了《“十四五”冷链物流发展规划》，紧密围绕冷链物流体系、产地冷链物流、冷链运输、销地冷链物流、冷链物流服务、冷链物流创新、冷链物流支撑及冷链物流监管体系等方面，对冷链物流的全流程、全环节、全场景提出了更高的发展要求[1]。相关政策的出台也将加速全国冷链物流体系和基础设施的建设。2020年7月，国家发改委正式印发了首批17个国家骨干冷链物流基地的名单。随着政策支持力度的加大，冷链物流迎来重要的发展机遇期，这也为水产品冷链物流发展营造了良好的外部环境。

2.3 冷链物流基础设施建设逐步完善，但仍存在明显短板

据中物联冷链委数据显示，2019年全国冷库总量约6 053 万t，新增库容814.5 万t，同比增长15.6%，2019年全国冷藏车保有量为21.47万辆，较2018年增长3.47万辆，同比增长19.28%，冷藏船吨位10万t，年集装箱生产能力100万TEU，冷链物流基础设施建设取得了较快发展。2020 年水产品冷链流通率达到23%，冷藏运输率也已经达到69%，水产品冷链物流发展环境和条件不断改善，并取得了较好的成果。

但冷链物流基础设施仍存在明显短板，主要体现在冷链物流两端。一是水产品产地“最先一公里”冷链物流仓储设施有短板，二是面向城市“最后一公里”消费需求的城市末端冷链物流配送设施有短板。目前，我国水产品冷链运输率为69%，而发达国家这部分指标的平均水平在80%～90%之间。2015—2021年间，我国冷库总量呈逐年递增趋势，但与需求量2.352 亿t 差距较大，人均冷库容积不到发达国家的1/2。

2.4 水产品全程冷链环节易出现“断链”现象

冷链物流与一般物流相比存在技术要求高、运行成本高、协作难度大的难点，易出现“断链”问题。“断链”的原因是多方面的。一是标准不同，设备、包装制式有差别，导致水产品在不同环节的衔接过程中没有完全处在低温环境下；二是部分技术达不到要求，如不同类型水产品的适宜温度有差别，但设备缺少分区温控功能，可能出现环境温度与产品适宜温度不完全匹配。三是因为成本问题人为导致“断链”发生，如运输企业为了降低成本中途关闭制冷设备，车厢温度上升，导致水产品运输过程未保持全程低温要求。“断链”现象的存在反映出水产品冷链物流体系不够完善，物流节点之间未能有效衔接，物流过程难以做到实时监管，上下游延伸覆盖力度不够[2]。

2.5 信息化程度不高，大数据平台建设还需加强

受运营成本及设备技术水平的限制，我国水产品冷链信息化程度较低，全程冷链过程中应用传感技术、RFID技术、GPS技术、无线通信技术、数据采集技术等比例不高，在冷链物流环节中难以实现信息流的双向畅通及物流过程的全程监管。另外，我国各地均未建成专门的水产品冷链物流公共信息平台用于冷链资源数据发布，难以实现冷链物流的食品追溯、资源整合优化等目标。因此，信息化程度不高导致水产品冷链物流存在食品安全隐患、运营效率不高、资源配置不合理、物流成本居高不下等问题没有完全解决。

2.6 水产品冷链物流标准体系不完善

目前，我国无论是水产品冷链物流标准体系还是物联网标准体系都还不够健全，如水产品冷链物流中的装卸货时间、进出货检验、物流操作流程、温度条件范围等缺乏统一的标准，导致水产品冷链物流部分业务环节无标准可参照，出现要求不一、操作随意、管理不到位等问题。而物联网技术出现时间较新，相关的标准更加少，导致数据难以实时共享、数据融合难实现等问题。

目前实施的冷链物流相关标准主要包括2007年上海地方标准《食品冷链技术与管理规范》（DB31/T388-2007）、2009 年的国家标准《GB 24616-2009-T冷藏食品物流包装、标志、运输和储存》及《GB 24617-2009-T冷冻食品物流包装、标志、运输和储存》、2010年的国家标准《GB50072-2010 冷库设计规范(完整版)》、2012 年的国家标准《食品冷链物流追溯管理要求》（GB/T28843-2012）及《GB/T 28577 冷链物流分类与基本要求》等。这些标准主要集中在储存、运输、销售环节上, 针对上下游环节衔接过程的具体标准较少，且标准制定的时间较早，与水产品冷链物流的发展现状有一定差距。因此，水产品冷链物流发展亟待出台全面、详细的国家标准，从物流环节上下游衔接、物流过程两端延伸、业务操作具体技术要求、水产品物流数据交换等方面进行完善，构建全面的水产品冷链物流标准体系，实现水产品市场健康有序发展的前提[3]。

3 基于物联网技术的水产品冷链物流体系构建

3.1 构建思路

基于物联网技术的水产品冷链物流体系是指将物联网关键技术全方位运用于水产品冷链物流全过程，实现水产品生产加工、存储、运输配送、销售等物流环节的信息透明和无缝衔接，实现物流系统资源优化及产品质量追溯，从而降低物流成本，提高系统运行效率。由此构建出基于物联网的水产品冷链物流体系框架如图2所示。

该体系采用物联网三层体系结构，运用物联网技术对水产品冷链物流全过程相关数据进行采集、存储、传输和管理，以满足政府部门、冷链节点企业（水产品生产商、产销地批发市场、冷库或配送中心、水产品加工商、物流商、零售商等）及消费者三大应用主体的不同功能需求[4]。

其中政府部门的功能需求主要是对冷链物流进行全程监管，实现可视化追溯，及时发现并纠正水产品流通中的问题，同时通过信息平台大数据掌握当地冷链物流产业情况，以发挥政府引导扶持作用，实现资源优化配置，促进水产品冷链物流产业健康有序发展；冷链节点企业的功能需求主要是在冷链各环节（生产加工、仓储、运输、销售等）进行数据的采集、传输和管理，实现上下游间的信息共享和无缝连接，同时实现对冷链全程的可视化追溯，以提高企业运营管理水平和效率；消费者的功能需求主要是方便地查询到从水产品捕捞到加工、仓储、运输、销售整个冷链全程数据，以判断其购买的水产品是否存在食品安全隐患，保证吃到放心水产品。

图2 基于物联网的水产品冷链物流体系框架

3.2 系统运行机制

（1）感知层主要运行内容。生产加工环节应用RFID 技术进行水产品数据的采集，应用温度传感器监测加工作业区温度，应用视频监控对水产品的加工处理过程进行实时监控；存储环节应用RFID技术进行水产品库存数据的采集，应用温度传感器监测存储区温度，应用视频监控对存储过程进行实时监控；物流运输配送环节应用RFID技术进行在途水产品数据的采集，应用温度传感器监测车厢温度变化，应用视频监控对运输过程进行实时监控，应用GPS进行车辆行驶定位，应用GIS优化运输配送路线；销售环节应用RFID 技术进行零售终端水产品数据的采集，应用温度传感器监测商超内水产品区域温度，应用视频监控对水产品的销售过程进行实时监控；应用条码采集水产品的销售数据。

（2）传输层主要运行内容。将感知层采集到的所有数据信息通过4G/5G 通信网络、无线传感网络、互联网等传输到各节点企业管理系统及公共信息平台。

（3）应用层主要运行内容。各节点企业管理系统如企业信息管理系统、WMS、运输调度系统、销售时点系统收集存储传输层传来的数据，帮助企业进行科学管理，实现各环节的有效对接和信息沟通。公共信息平台收集的数据可供政府部门监管全程物流、进行风险防控、优化资源配置，实现节点企业之间各环节数据的有效衔接及信息共享，还可供消费者进行食品信息查询和质量追溯。

4 基于物联网技术的水产品冷链物流体系完善途径

4.1 加快基础设施建设，完善冷链物流体系硬件基础

基础设施建设的关键是补齐水产品冷链物流两端短板。一方面，完善国家骨干冷链物流基地布局，完善冷链物流基础设施网络，如港口、机场、铁路、公路货运站等冷链设施，加强水产品产地仓储保鲜物流设施建设，规划冷库布局等；另一方面，加强产销冷链集配中心建设，完善大型消费市场配送网络建设，鼓励供销合作、邮政快递、电商企业、连锁商品等企业共建共用冷链物流措施，统筹建设城乡一体冷链物流网络。

4.2 推动各类物联网技术在水产品冷链物流的应用，完善冷链物流体系软件基础

一方面，冷链物流企业要加强数据采集设备、计算机终端设备、信息系统及数据库等物联网技术的投入和应用，提高商品的流通效率和数据透明度；另一方面，加大国家政策支持力度，推动国家级、省级水产品公共信息平台建设，同时水产品批发市场、加工企业、大型连锁超市等物流主体建立各类市场化信息平台，形成多层次、多系统、跨区域的水产品冷链食品追溯系统。

4.3 推进水产品冷链物流标准化体系建设，完善冷链物流体系管理基础

要继续加大国家标准的制订力度，政府部门可联合相关行业机构、大型企业、高校、科研单位等共同合作，通过联合项目申报、申请专项基金等形式，积极推动物联网技术下的水产品冷链物流标准化建设工作。一方面，制订与国际接轨的冷链物流操作规范和技术标准，尤其是水产品的生产加工、包装、存储、运输、配送、分销、零售等环节的作业、技术与管理标准；另一方面，围绕水产品全程监控和质量溯源要求，制定数据采集、传输、管理等物联网应用相关标准，逐步完善基于物联网技术的水产品冷链物流标准体系，实现水产品冷链物流的规范化发展[5]。

4.4 加强专业人才的培养和引进，完善冷链物流体系创新发展基础

基于物联网技术的水产品冷链物流体系的高效运行，离不开专业人才。现阶段既具备物联网相关专业技术，又熟悉水产品冷链物流管理的人才非常少，因此，政府部门、行业机构、企业及高校可联合开展人才培养，如政府部门提供一定的优惠政策吸引与激励人才引进，行业机构对物联网及冷链物流相关技术应用进行研究，并提供专业化、标准化的培训课程；高校物流管理专业开设冷链物流及计算机信息技术相关课程；企业安排水产品冷链物流管理相关人员进行物联网技术专业化培训，多渠道、多方面培养基于物联网技术的水产品冷链物流管理创新型、复合型人才，为水产品冷链物流的持续发展培养后备力量。