物流業(yè)是最早接觸物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè), 智慧物流是未來10~15年內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)大力發(fā)展的六項(xiàng)戰(zhàn)略性應(yīng)用之一, 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到物流領(lǐng)域推動(dòng)了物流系統(tǒng)的快速發(fā)展, 促進(jìn)了物流業(yè)發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)代———智慧物流時(shí)代。智慧物流發(fā)展, 給物流各個(gè)領(lǐng)域都帶來機(jī)遇和挑戰(zhàn), 使以前一些不可控的因素透明化、職責(zé)化。把物流運(yùn)作中復(fù)雜多樣的環(huán)節(jié)有效的銜接起來, 同時(shí)降低物流成本, 提高了物流效率, 使消費(fèi)者輕松、放心購物消費(fèi)。本文以果蔬冷鏈物流為研究對(duì)象, 物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)應(yīng)用到果蔬冷鏈物流各環(huán)節(jié)中, 構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在果蔬冷鏈物流中應(yīng)用總體架構(gòu)。

目前我國果蔬種植面積和產(chǎn)量均居世界第一, 每年約有4億噸生鮮農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)入流通領(lǐng)域, 由于保鮮產(chǎn)業(yè)落后, 儲(chǔ)藏方式和消費(fèi)方式原始, 據(jù)統(tǒng)計(jì)每年有8000萬噸果蔬腐爛掉, 果蔬腐爛率高居世界之首。造成這種巨大浪費(fèi)的主要原因是果蔬從田間到消費(fèi)者餐桌期間的流通出現(xiàn)問題, 沒有形成連貫的果蔬食品產(chǎn)業(yè)鏈:從果蔬的種植、采購、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、加工到銷售等環(huán)節(jié)沒有形成有效的經(jīng)濟(jì)利益主體, 農(nóng)民只管種植水果蔬菜, 果蔬經(jīng)銷商只管采購和銷售, 第三方物流企業(yè)只負(fù)責(zé)運(yùn)輸和儲(chǔ)存。這些利益主體之間的協(xié)調(diào)困難, 職責(zé)劃分不清晰, 消費(fèi)者是否能買到物美價(jià)廉的果蔬全憑運(yùn)氣。據(jù)統(tǒng)計(jì), 每年果蔬60%為當(dāng)季銷售, 其余35%~40%需要冷藏, 冷鏈物流在果蔬流通中擔(dān)負(fù)著非常重要角色, 是保證果蔬品質(zhì)、穩(wěn)定果蔬市場價(jià)格的重要因素。但目前我國果蔬冷鏈物流發(fā)展水平與世界先進(jìn)物流水平存在巨大差距:冷鏈物流流通率低, 冷鏈設(shè)施設(shè)備不配套, 果蔬冷鏈技術(shù)和果蔬冷鏈體系建設(shè)處于初期摸索階段, 果蔬冷鏈物流運(yùn)營與果蔬交易成本均較高, 與發(fā)達(dá)國家相比平均高出20個(gè)百分點(diǎn), 隨著人們生活水平的提高, 對(duì)食品的品質(zhì)和新鮮度的要求越來越高, 冷鏈物流己引起人們的普遍關(guān)注。

物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、二維碼技術(shù)、M2M物物數(shù)據(jù)通信技術(shù)、全球定位系統(tǒng)技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)和兩化融合系統(tǒng)等。其中最關(guān)鍵和核心的技術(shù)還是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 因?yàn)樗灤┝宋锫?lián)網(wǎng)的全部層面, 是其他層面技術(shù)的整合應(yīng)用。在果蔬冷鏈物流中要對(duì)果蔬流通中每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行識(shí)別和追蹤, 一般會(huì)把射頻識(shí)別技術(shù)運(yùn)用到果蔬流通各環(huán)節(jié), 實(shí)現(xiàn)果蔬冷鏈物流各環(huán)節(jié)的無縫銜接, 達(dá)到控制和監(jiān)督果蔬流通中的品質(zhì)。目前在果蔬冷鏈物流中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要有以下幾種。

1.1 電子產(chǎn)品代碼 (EPC)

產(chǎn)品電子代碼是中國物品編碼中心負(fù)責(zé)的最新一代產(chǎn)品標(biāo)識(shí)代碼, 它可以對(duì)供應(yīng)鏈中的對(duì)象 (包括物品、貨箱、貨盤、位置等) 進(jìn)行全球唯一的標(biāo)識(shí)。EPC存儲(chǔ)在RFID標(biāo)簽上, 這個(gè)標(biāo)簽包含一塊硅芯片和一根天線, 讀取EPC標(biāo)簽時(shí), 它可以與一些動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)連接。并借助互聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。

1.2 射頻識(shí)別技術(shù) (RFID)

射頻識(shí)別技術(shù)是目前比較先進(jìn)的一種非接觸識(shí)別技術(shù), 附著于可跟蹤的物品上, 可全球流通并對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和讀寫, RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)著規(guī)范而具有互用性的信息, 通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們自動(dòng)采集到中央信息系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)果蔬等商品的識(shí)別, 進(jìn)而通過開放性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享, 實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的“透明”管理。具有可隨時(shí)更新, 掃描方便, 掃描速度快, 對(duì)看得見、看不見都可以多目標(biāo)掃描, 成本低等特點(diǎn)。目前在超市、商場、倉庫、圖書館等場所普遍被使用, 是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在果蔬冷鏈物流中運(yùn)用的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)。

1.3 二維碼技術(shù)

二維碼又稱二維條碼, 是一種在水平和垂直方向的二維空間存儲(chǔ)信息的條碼。二維碼技術(shù)具有存儲(chǔ)量大、保密性好、追蹤性能好、抗損性強(qiáng)、成本低等特性。主要用于產(chǎn)品質(zhì)量問題追溯、物流中心、倉儲(chǔ)中心、聯(lián)勤中心年貨品及固定資產(chǎn)的盤點(diǎn), 發(fā)揮立即盤點(diǎn)、立即決策的作用, 同時(shí), 消費(fèi)者通過掃描物品上二維碼可以查詢貨物的來源。

1.4 全球定位系統(tǒng)技術(shù) (GPS)

全球定位系統(tǒng)具有海、陸、空全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。GPS作為移動(dòng)感知技術(shù), 是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到冷鏈物流中重要技術(shù)。GPS與現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合, 使得測定地球表面三維坐標(biāo)的方法從靜態(tài)發(fā)展到動(dòng)態(tài), 從數(shù)據(jù)后處理發(fā)展到實(shí)時(shí)的定位與導(dǎo)航, 極大地?cái)U(kuò)展了它的應(yīng)用廣度和深度, 對(duì)果蔬冷鏈物流運(yùn)輸車輛與物品的位置實(shí)時(shí)查詢和定位。

1.5 Savant網(wǎng)絡(luò)

Savant一種分布式網(wǎng)絡(luò)軟件負(fù)責(zé)管理和傳送產(chǎn)品電子碼相關(guān)數(shù)據(jù)的分布式網(wǎng)絡(luò)軟件。處在解讀器和Internet之間的中間件。解讀器把從傳感器和電子標(biāo)簽上的信息讀取出來, 送到Savant, Savant具有數(shù)據(jù)平滑, 數(shù)據(jù)校驗(yàn)以及數(shù)據(jù)暫存等功能。數(shù)據(jù)經(jīng)過Savant處理后, 傳送到Internet。

果蔬從采摘到銷售可分為七個(gè)環(huán)節(jié), 根據(jù)果蔬流通的先后順序分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在果蔬冷鏈物流中如何保證果蔬品質(zhì)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在果蔬冷鏈物流品質(zhì)安全應(yīng)用的整個(gè)過程如表1所示, 通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以提前預(yù)警、分清責(zé)任、追查漏洞, 保證果蔬流通的品質(zhì)安全。

表1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在果蔬冷鏈物流不同環(huán)節(jié)中應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在果蔬冷鏈物流中, 使果蔬流通中安全問題及品質(zhì)問題都可以實(shí)現(xiàn)識(shí)別和管理智能化, 從根本上解決了果蔬冷鏈物流在技術(shù)、成本、服務(wù)、安全等方面遇到的問題, 保障了果蔬的新鮮及質(zhì)量溯源, 提高了果蔬的供應(yīng)鏈管理水平, 是果蔬冷鏈物流未來發(fā)展的方向。

本文用目前常采用三層架構(gòu)體系分析果蔬冷鏈物流物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)。首先將先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入果蔬冷鏈物流, 采集果蔬冷鏈物流各環(huán)節(jié)信息, 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息共享, 保持冷鏈信息暢通, 提高果蔬流通效率。在信息感知層的信息采集之后, 通過網(wǎng)絡(luò)層實(shí)時(shí)處理和傳遞到更高層次的應(yīng)用層, 保證冷鏈各環(huán)節(jié)的有效銜接, 形成統(tǒng)一的信息平臺(tái)。最后, 應(yīng)用層根據(jù)用戶的需求提供統(tǒng)一的信息資源支撐, 服務(wù)于最終用戶。果蔬冷鏈物流物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系架構(gòu)總體分為三層, 如圖1所示。

2.1 信息感知層

信息感知層以物聯(lián)網(wǎng)核心等技術(shù)為主, 果蔬采摘后, 首先將統(tǒng)一的EPC編碼標(biāo)識(shí)植入果蔬內(nèi), 在果蔬冷鏈物流涉及的倉儲(chǔ)、運(yùn)輸、加工、包裝、配送等環(huán)節(jié)安裝讀寫器, 自動(dòng)識(shí)別果蔬冷鏈物流各環(huán)節(jié)的信息, 并讀取或標(biāo)識(shí)果蔬的質(zhì)量信息;利用無線傳感器、有線監(jiān)控設(shè)備、信息輸入終端實(shí)時(shí)采集儲(chǔ)運(yùn)、加工、銷售等信息。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)同時(shí)對(duì)果蔬冷鏈物流的所有信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理, 實(shí)現(xiàn)對(duì)果蔬品質(zhì)相關(guān)信息的全面掌握。

2.2 網(wǎng)絡(luò)通信傳輸層

網(wǎng)絡(luò)傳輸層是利用各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其融合技術(shù)等, 將感知到的信息高質(zhì)量地、安全地傳輸?shù)焦吖?yīng)鏈信息平臺(tái), 實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)傳輸共享, 實(shí)現(xiàn)“物物相連”的需求。這層以M2M技術(shù)為核心, 結(jié)合遠(yuǎn)距離連接技術(shù) (如GSM、UMTS等) 和近距離連接技術(shù) (如Zib Bee、Blue-Tooth、wifi、UWB等) 實(shí)現(xiàn)果蔬產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)人、物、系統(tǒng)間的通信;通過讀寫器及傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)、通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備將數(shù)據(jù)采集層獲取的信息輸入某種果蔬產(chǎn)業(yè)鏈信息專用網(wǎng), 果蔬產(chǎn)業(yè)鏈信息專用網(wǎng)以互聯(lián)網(wǎng)為橋梁, 實(shí)現(xiàn)果蔬品質(zhì)信息在廣電網(wǎng)、通信網(wǎng)和其他專用網(wǎng)安全高效地互聯(lián)互通。

2.3 應(yīng)用服務(wù)層

應(yīng)用層解決的是信息處理與人機(jī)界面的問題, 網(wǎng)絡(luò)層傳輸來的數(shù)據(jù)在這一層進(jìn)入各類信息系統(tǒng)進(jìn)行處理, 并通過各種設(shè)備與人進(jìn)行交互。首先應(yīng)當(dāng)了解果蔬冷鏈物流行業(yè)人員的需求, 從需求出發(fā)了解系統(tǒng)應(yīng)該提供那些服務(wù)。關(guān)注果蔬冷鏈物流品質(zhì)的主要成員有:政府監(jiān)管部門、冷鏈相關(guān)企業(yè)和最終消費(fèi)者[4]。作為政府監(jiān)管部門, 承擔(dān)著監(jiān)督、管理和控制果蔬品質(zhì)的職責(zé), 他需要了解果蔬冷鏈流通中全部信息, 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需要滿足政府監(jiān)管部門隨時(shí)了解到信息, 并能提供與冷鏈物流企業(yè)溝通交流的平臺(tái);作為冷鏈相關(guān)企業(yè), 首先要掌握各時(shí)間點(diǎn)果蔬冷鏈的動(dòng)態(tài)信息, 其次要將這些信息通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)及時(shí)共享給上下游企業(yè), 實(shí)現(xiàn)果蔬流通信息高效傳遞, 確保流通中每個(gè)環(huán)節(jié)暢通;作為果蔬的最終消費(fèi)者, 他們最關(guān)注的是果蔬的安全和新鮮度, 購買果蔬時(shí)可以實(shí)現(xiàn)全程可追溯信息, 達(dá)到放心購買的目的。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在果蔬冷鏈物流中應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的成效, 對(duì)果蔬冷鏈物流每一階段的信息進(jìn)行監(jiān)控, 有利于政府監(jiān)管部門的監(jiān)督力度和成效, 實(shí)現(xiàn)無死角管理的目的;有助于果蔬企業(yè)加強(qiáng)食品安全運(yùn)營管理, 穩(wěn)定和擴(kuò)大消費(fèi)群體, 提升市場競爭力;有利于消費(fèi)者放心消費(fèi), 輕輕松松享受“新鮮果蔬”食品。