基于大数据技术的智慧冷链物流发展与创新

蒋淑芬 张文

摘要：從多角度阐述了大数据背景下智慧冷链物流产业的创新与发展基本思路与理念。主要内容包括大数据在冷链物流中的应用、大数据影响下的冷链物流的优化路径与创新理念、面向冷链物流行业的全过程监管云平台实例分析等。

关键词：大数据;智慧化;冷链物流;发展与创新

中图分类号：U461  收稿日期：2023-02-20

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.07.001

1 大数据在冷链物流中的应用

大数据技术应用指的是从多种渠道中收集电子信息并进行应用分析，从而识别发展模式、趋势及其他智能信息。这种分析可帮助行业识别已经发生但不易被察觉的信息，也可帮助行业预测未来将要发生的情况。大数据技术在冷链物流领域中的应用需要依靠相关技术的进步和提升，同时还要有掌握相关技术的人才及相关的软件及硬件基础设施。大数据技术在物流领域的应用流程如图1所示，可以看出大数据最终成功应用于物流领域，需要前期数据的收集、分发处理、汇总及与物流系统的融合，整个过程都可能会对物流领域产生重大影响[1]。

2 大数据影响下的冷链物流的优化路径与创新

2.1 大数据影响下冷链物流的优化方法

a.建立专属的冷链物流管理体系。

b.参照HACCP制定冷链食品的安全控制标准。

c.创新运营服务系统和智能终端。

d.创新便捷式的食品检测仪器。

e.建立国家范围内的冷链食品大数据分析中心[2]。

2.2 经济与社会效益的实际分析

冷链食品安全管理对于保障国民的食品安全具有重要的意义，同时在提高管理水平时，也能够对政府、市场以及消费群众提供更好的服务。a.通过增加冷链物流的服务，能够有效地减少冷链食物在运输过程中出现的损伤，避免不必要的浪费，为我国的农业生产做出一定的贡献；b.通过改善食品的安全管理，保障消费者的权益，能够提高冷链食品的生产量，并且通过深加工等使得这些产品的价值得到提升，能够在国家的经济建设上贡献出良好的价值；c.通过完成了“从农田到餐桌”的全程监控，绝对性地保证了食品的安全，监控体系通过对食品生产、加工、物流以及上市进行针对性的实施监控，并且能够在监控的过程中对出现的问题进行及时的解决，强化了食品安全监管的能力。

3 冷链监管服务云平台功能与实施方案

面向冷链行业的全过程监管服务云平台系统分为五大子系统：冷链物流运输车辆的信息采集系统、保温箱的信息采集系统、冷藏仓库的信息采集系统、冷藏柜的信息采集系统、监控管理云平台系统。项目在充分发挥公司已有技术积累和优势的基础上，通过产学研合作，完成可应用于冷链运输存储等各环节的无线远程温湿度环境监测终端产品智能监控云平台的研制工作。其中，终端产品性能达到国内先进水平，功能齐全，安全可靠，并可根据厂商等合作伙伴的需求进行重新外观设计和其他功能的二次开发；智能监控云平台基于B/S架构，采用GIS技术、音视频处理技术、SQLserver数据库等技术，研发一套可靠、稳定、实用的实时监控平台。本平台基于“一中心、四终端”的设计目标，打造以下五大系统。

3.1 冷链物流运输车辆信息采集系统

本系统由车载智能监控终端及冷链监控云平台组成，可实现对冷藏车内部温湿度的实时监控，并实时上传至冷链监控云平台，便于管理人员对运输货物的实时监控。车载智能终端内集成语音报警模块及制冷联动系统，当温度超出设定范围时，终端会发出语音报警，并联动车辆的制冷系统对车厢内进行制冷。同时集成了远程视频实时监控系统，便于管理人员对冷藏车内部物品的实时监控。

3.2 保温箱信息采集系统

本系统由保温箱监控终端及冷链监控云平台组成，可实现对保温箱内部温度的实时监控，同时通过NB-IOT/GPRS/LTE数据传输模块实时地将温度数据、保温箱位置信息等上传至冷链监控云平台；保温箱数据采集终端集成了声光报警模块，当温度超出设定范围时会发出声光报警，并将报警信息上传至监控软件；同时集成了远程指令开锁系统，保温箱上锁以后，当物品运送到指定地点后，只能由后台软件远程开锁，或者由本地输入密码开锁，否则保温箱无法打开。

3.3 冷藏仓库信息采集系统

本系统由冷藏仓库监控终端及冷链监控云平台组成，可实现对冷藏仓库多点位的温度、湿度、音视频的实时采集，仓库内部发生报警时可通过远程的实时视频查看仓库的内部情况。

3.4 冷藏柜信息采集系统

本系统由冷藏柜监控终端及冷链监控云平台组成，可实现对冷藏柜内部温度、湿度的实时监控，同时通过NB-IOT/GPRS/LTE数据传输模块实时地将温湿度数据上传至冷链监控云平台；系统集成了声光报警系统，当温度异常时，终端会发出声光报警，提醒监管人员。

3.5 智慧冷链大数据监管服务云平台3.0

平台基于B/S架构，采用GIS技术、音视频处理技术、SQLserver数据库等技术，建立一个可靠、稳定、实用的实时监控平台，平台由服务器程序、B/S客户端、手机APP客户端组成，服务器程序包括数据接收软件、数据处理软件、数据存储软件、移动端数据处理软件、中间件构成。监管平台可远程实时监控终端位置、采集数据、音视频等，同时可通过软件管理系统对终端进行部分参数的设置，例如数据回传间隔的设定、温度正常值范围的设定、IP端口、终端号等，并可通过软件管理平台对终端进行远程升级。监控管理云平台3.0能够达到支持设备数据采集、监测、实时显示、历史查询、围栏管理、数据分析及报警等功能，平台总体安全可靠，能够持续无故障运行。同时，能够根据项目的总体进展，实现多种形态监控终端产品的无缝接入，最终形成一个完整全面的智慧冷链大数据监管云平台。

4 冷链监管服务云平台关键技术

4.1 硬件部分

冷链监控系统硬件部分主要关键技术有：智慧温湿度采集技术、高精度传感芯片解码技术、多级数据加密处理技术、蓝牙无线连接技术等。高度精确完善的技术体系，保障数据信息的精确采集、稳定传输、有效应用，能提高监控效率，保证冷链环境下物品的质量安全。

4.2 软件部分

冷链监控系统软件部分主要关键技术有：智慧冷链大数据监控云平台开发技术、智慧冷链APP开发技术。通过一体化智慧冷链大数据监控云平台开发建设，整合仓库、物流冷链环境监测数据，配套先进的云端数据汇总、分析、处理、解析软件，同时分别提供PC端监控软件和移动端监控APP，实现对整个冷链环境过程实时化科学管理[2]。

智慧冷链大数据监控系统是完全遵循国家新版GSP标准开发的一套软硬件结合的物联网监测系统，采用超高精度的传感芯片、精细化产品设计，设备采集精度超越国家GSP相关标准，完全满足需要严格遵循GSP相关要求的各类应用环境。整个监控系统过程引入了多级预警机制，一旦产品在某环节超过标准温湿度，系统将自动警告相关人员，以便采取应对措施。智慧冷链大数据监控系统全程记录运输过程温湿度信息，对整个冷链温湿度过程可追溯管理。系统与企业计算机终端进行数据对接，自动在计算机终端中存储数据，可以通过计算机终端进行实时数据查询和历史数据查询[3]。通过NFC近场通信功能，快速实现NFC手持终端与温湿度采集卡数据实时交互，现场实现温湿度数据续传及完成订单交付流程。

5 冷链监管服务云平台创新点

5.1 基于北斗导航和5G通信技术，创建了冷链温湿度实时监管云平台

通过北斗导航和5G通信相结合，创建了冷链温湿度实时监管云平台，该平台分为五大子系统：冷藏车物流信息采集系统、保温箱信息采集系统、冷藏仓库信息采集系统、冷藏柜信息采集系统、监控软件管理系统。平台对所有冷链设备实施“1个云平台+N个监测端”的信息化监测模式，即通过在保温箱、冷藏柜、冷藏车、冷库内安装高精度温湿度监测终端，把采集到的数据上传冷链监测智能云平台，替代“人工监测、温湿度事后验证”的落后监测模式，实现24 h自动监测。

冷链温湿度实时监管云平台是基于国家《药品经营管理规范》的标准要求，开发的一套软硬件结合的物联网监测系统，采用±0.1 °C的超高精度传感芯片构建数据采集层，利用4G/5G通信模块构建数据传输层，利用AI智能处理芯片构建信息处理层，基于B/S网络架构和GIS技术地理信息系统构建数据分析层，设备采集精度符合国家《药品经营管理规范》相关标准。该项目开发了药品冷链保温箱温湿度远程监测监管平台V1.0软件、药品疫苗冷藏柜温湿度实时监测系统V1.0软件、生鲜食品及药品冷库温湿度监控系统V1.0软件、药品食品冷藏车温湿度远程监测定位系统V1.0软件，同时研制了冷链温湿度控制系统的系列硬件产品，采用软硬件配合，实现了整个冷链物流体系的实时监控、实时管理、远程监管的功能。

5.2 突破冷链温湿度环境远程自动化控制的技术瓶颈，研发了车载冷链温湿度智能监管终端设备

自主研发了车载冷链温湿度智能监管终端设备，包含了通信模块、自动预警模块、温湿度传感器、控制芯片，与冷链温湿度实时监管云平台实现信息和指令的传输，从而实现温湿度的远程监控和自动化调整控制，保证冷链运输车的温湿度环境的稳定性。终端设备采用了检测装置、电源、控制装置、显示提醒装置。检测装置包括温湿度传感器；电源包括外部供电电路和内部稳压稳流电路；控制装置包括单片机和NB-IoT通信模块；显示提醒装置包括声光报警电路和显示屏LCD。NB-IoT通信模块、声光报警电路、显示屏LCD和温湿度传感器分别与单片机电性连接，外部供电电路连接内部稳压稳流电路后为设备的各器件提供电源；通过设置NB-IoT通信模块，实现远程监测所有冷藏柜的温湿度，避免现有采用有线传输布线麻烦、成本高、监测范围窄的缺点，达到了稳定无线传输、大范围远程监测冷藏柜的温湿度效果，采用了自主研发的安装技术，提高了终端设备的机动性和稳定性。

对于具备压缩机的冷藏设备，经过与压缩机厂家对接，实现对压缩机控制的功能，同时可远程诊断压缩机工作状态，对故障情况进行远程报警。通过预设的温湿度要求，可自动控制压缩机的工作情况，保证冷藏设备内部温度在允许的工作区间运行。全过程引入了多级预警机制，一旦产品在某环节超过标准温湿度，系统将自动警告相关人员，以便采取应对措施。

智慧冷链大数据监控系统全程记录运输过程温湿度信息，对整个冷链温湿度过程可追溯管理。系统与企业计算机终端进行数据对接，自动在计算机终端中存储数据，可以通过计算机终端进行实时数据查询和历史数据查询。通过NFC近场通信功能，快速实现NFC手持终端与温湿度采集卡数据实时交互，现场实现温湿度数据续传及完成订单交付流程。

该系统具备高效的数据容错处理技术，药品在运输过程中，不可避免地会遇到很多外部干扰，造成数据错误、丢失等情况。在数据处理方面需要将错误的数据进行修正、丢失的数据进行补回，避免因外部干扰造成无法弥补的损失。通过高频率的数据采集对比分析技术，可解决数据突变问题，同时对时间进行校准比对，计算丢包数据时间点进行数据补回。系统采用±0.1°C的超高精度传感芯片构建數据采集层、利用4G/5G通信模块构建数据传输层、利用AI智能处理芯片构建信息处理层、基于B/S网络架构和GIS技术地理信息系统构建数据分析层，在全领域实现全过程的实时监控管理，确保冷链运输的温湿度环境达到要求。

5.3 基于大数据平台，建立冷源智能配比方法

大数据云计算中心管理系统软件可根据运输距离和实时天气状况，计算出冷链运输所需冷源的最佳配置方案［4］。开发了数据处理和存储中心系统软件，建立了冷源配备方案模型，不断完善冷链运输冷源配置数据。利用AI智能处理芯片构建信息处理层、基于B/S网络架构和GIS技术地理信息系统构建数据分析层。开发了大数据及数据管理系统软件，能够在大数据的基础上进行学习和处理运算出冷链运输中冷藏箱内冷源的最佳放置数量和冷藏方式，有效避免因冷源配置不合理导致的配送失败、配送成本增加的风险。经过长期、大量的实验及数据分析，通过外部模拟实验、运输实测结果，多渠道采集基础数据，建立了基础的冷源配备方案模型。目前经过越来越多的数据及算法的逐步完善，联动调取沿途城市天气情况，已基本完成了国内各大城市的冷源配备方案。本技术为用户极大地节约了不确定配送成本，有效地降低了配送失败损失赔偿金。

冷链监管服务云平台包含一整套冷链物流运输的软件系统，涵盖了冷链物流监管的各个领域，通过软硬件相结合协同工作，实现了冷链物流温湿度环境的实时远程监测、自动化调控、精准化控制，使冷链运输温湿度环境持续保持稳定状态，大大减少了药品、生鲜食品因冷链物流温湿度环境造成的损失，保证了冷链物流运输物品的品质。

参考文献：

[1]叶斌，黄文富，余真翰.大数据在物流企业中的应用研究[J].物流技术，2014，33（8）：22-24.

[2]谢卫航.试析冷链物流大数据下的实时监控优化[J].江西建材，2017（23）：286-287.

[3]吁洵哲，梁宵，黄喆，等.冷链运输温湿度远程监控系统[J].计算机产品与流通，2017（11）：18-20.

[4]任广见.基于“大数据”的商业模式创新及启示[J].现代商贸工业，2013，25（20）：171-172.

作者简介：

蒋淑芬，女，1980年生，工程师，研究方向为大数据平台开发和维护。