基于物联网的冷链物流质量控制体系构建模式分析.docx

基于物联网的冷链物流质量控制体系构建模式分析 0 引言 近年来，冷链物流在我国得到了快速发展，但发展水平依旧滞后。这种滞后普遍的存在于冷链物流的各个环节之中，尤其在冷链运输过程中产品质量安全的问题上，依然没有一个好的解决方案。所以，对冷链物流运输过程中的产品质量的控制就有了实质性的研究意义。 从冷链物流活动的开始到结束，每个环节都会对冷链的质量产生影响，尤其在运输过程中产生的损耗是巨大的。主要表现在由运输路线选择不合理导致的在途运输时间延长；冷藏车厢技术落后导致不能达到物品的温度要求；暴力装卸造成的硬伤害不能进行责任划分；每个运输区间的车辆信息和温度信息不能进行追踪以及冷链物流的最后一公里造成物品质量安全的重大隐患等。 1 冷链物流运输过程中质量控制体系的构建 按照对冷链物流运输质量全面控制的思路，我们设计的冷链物流运输质量控制体系主要分为车辆控制、冷藏车厢和RFID货物标签的使用三个方面。车辆控制方面主要通过GPS/GIS系统实现；冷藏车厢主要通过集成无线传感器、摄像系统、门磁秘钥系统实现；RFID标签主要是对冷链运输物品的信息进行全程记录和监控。 按照冷链物流运输质量控制体系构成的三个方面，各种物联网设备在控制体系中的具体功能论述如下： 1.1车辆控制方面：GPS导航、GIS地理信息系统 目前，国内的冷链物流在运输和配送路线上缺少相应的规划和合理的路线部署，造成运输时间过长，尤其是在城市配送过程中运输时间的延长性和不确定性更为突出。这些现象和冷鲜物品的时间性要求发生了冲突，在途时间过长会导致易腐物品的腐败变质并给冷链运输带来效益上的损失。 同时，冷链物流车因造价昂贵、油耗高等特殊原因，若没能进行运输路线的优化选择，车辆的自身动力油耗和制冷机油耗将是很大的开销。针对上述问题，在车辆运输控制方面我们使用GPS导航和GIS地理信息系统，这两项技术不仅能够实现对车辆的实时导航，在地理信息系统中找到最近最便捷的路段以规避事故和交通拥堵的路段；还能在控制中心实时的看到车辆的行进模拟图，并记录车辆的行驶速度、方向，依据路程、路况估算车辆的油耗等。所以，从运营成本、运输车辆安全和冷藏品的质量保证方面来说，对车辆进行导航和线路规划与控制是十分必要的。 1.2冷藏车厢方面：主要用温度、湿度、光控的集成传感器、门磁密钥系统和车顶RFID/WSN协调器、门顶RFID读写器和摄像系统等物联网设备 冷链物流过程中最关键的就是根据运输物品的属性设置冷藏温度，保证整个运输过程中箱内是恒温环境，并杜绝目前冷链物流运输过程中出现的两头开机，中间关机现象，以满足运输物品的冷藏要求，保证冷藏物品的质量。通过物联网技术能在运输费用最低的同时实现运输全程的恒温环境，满足物品冷藏要求，保证质量安全，有效地解决现存问题。 1.2.1温控传感器是实现恒温环境的有力保障，其主要作用是监测车厢内的温度变化。通过设置温度传感器阈值，实现控制器自动启停制冷机工作。当箱内温度达到设置的温度上限时自动开启制冷机进行制冷；反之，则自动停止制冷机。在实现箱内恒温环境的同时最大可能的降低油耗，避免人为干预造成的失误，杜绝两头开机，中间停机为了省油的恶意行为，有力的保证物品质量安全。 1.2.2光控传感器主要是在装卸冷藏物品时发挥作用，采用的是放置在箱门前部的集成无线传感器。在箱门被开启时，光控传感器敏感的接受光信号并自动停止制冷机运作。同时，光控传感器还用来启停位于车门顶部的摄像系统。目的是通过摄像系统实时记录箱门开启后相关人员的操作画面，防止出现中途开启箱门、恶意换货、以次充好和暴力装卸等引起的损害货物质量的行为，并留下相关影像资料以便在发生纠纷时作为责任划分的证据。 1.2.3门磁密钥系统主要是为了防止运输途中未经授权恶意出现换货、以次充好等现象的发生。当司机用记录车辆信息、个人信息和装载货物信息的RFID卡接触设置在双开或单开车门上的阅读器时，利用短距ZigBee通讯将解读信号发送到车顶的RFID/WSN调节器，并通过3G/4G通讯和控制中心联系查询车辆和司机信息，核对成功后发送私钥才能开启电子车门。当车门打开时，门磁的永磁体和干簧管分离，使传感器工作并发出信号提示控制中心车门已经开启，调出摄像系统的录像进行监控并对传输到控制中心的RFID卡信息和录像进行数据保存。 1.3货物RFID标签应用 为了实现对冷链运输物品的信息进行全程记录和监控，我们在冷链运输的全程采用可以记录冷鲜物品从产生到消费渠道的全部数据，及物品质量安全相关信息的RFID电子标签。 为防止出现标签碰撞现象，在一个批次的货物中同类物品中使用RFID标签的同时采用ABS协议，在标签数量不是太多的情况下ABS协议可以很好的解决标签碰撞问题。当带有RFID标签的冷鲜物品进入车门时读写器阅读到标签中的产品信息、车辆信息、目的地和冷藏要求等记录货物信息的数据，及时的反馈给车载系统。并通过控制器自动设定冷藏温度的阈值，与温控传感器合作保证货物运输过程中箱内是恒温的，实现运输全程有冷链；货物出箱时，由读写器写入运输过程中的储藏温度、时间等相关信息。在读写器获取RFID标签信息的同时还主动通过RFID/WSN调节器将相关数据传输给控制中心备份。 整个冷链物流运输过程中的控制体系就是基于RFID标签、无线传感器、GPS、GIS和控制中心的合作而构成的，是个可行的联动系统。通过控制器实现了无线传感器和制冷机的关联和制冷机设备的自动启停，达到了在保证全程有冷链的同时尽可能的降低运营成本，而相关数据和录像的保存也将会为突发事件和后继的相关责任划分提供有力证据。 2 控制体系的支撑和信息维护 基于物联网技术的冷链物流运输质量控制，必然需要一个完善的控制体系数据处理中心、车载调节器和安全可靠的信息传输方式，只有三者密切配合才能完成信息采集、传输、控制等整个流程，为冷链物流质量控制活动的顺利进行提供支撑与保障。 2.1 ZigBee通讯协议，无线传感器的神经网络。 ZigBee通讯协议是整个传感器信息传输的神经网络，在整个冷链物流质量控制体系中担当者重要的 角色。所以，在构建的控制体系中采用这种低功耗、鲁棒性强的通讯方式作为无线传感器和调节器之间的沟通桥梁，实现传感器节点采集到的数据传输到调节器，并通过3G/4G网络传输到控制中心。 2.2 RFID/WSN调节器、车载控制信息处理系统是数据传输到控制中心的重要支撑 当采集到的数据信息传输到RFID/WSN调节器后，车载控制信息系统会对数据进行处理，对通讯信息进行加密，再传输到控制中心进行备份，对摄像系统采集到的影像数据则以Flash形式传输到控制中心，并支持数据的下载备份。 2.3中间件和云计算数据库是系统运行的保证 整个系统将会产生很大的数据量，所以在中间件处理了RFID信息后需要强大的数据库做为后台，支持信息的查询和匹对。目前，数据库的建立需要花费大量的资源，而云计算的出现能够实现以最低的资源付出获得优质的服务，所以借助云计算的强大后台为传感器和RFID传输回来的信息进行查询、匹对等活动。在相关信息匹对成功后，可以对门磁密钥系统授权发送私钥开启箱门并启动摄像系统。 2.4信息安全保障 目前的安全问题主要集中在RFID标签的非法读取、写入，篡改信息和网络攻击破坏等。就制冷设备的运行问题而言，当出现设备故障时无线传感器能进行预警，并自检问题原因，便于指导维修，降低损失。而第三方物流公司在今后的冷链物流中将会扮演主角，与客户之间的信息共享会非常重要，整个控制系统之间的信息安全和维护就更需引起重视。 3 结论 物联网技术在冷链物流质量控制方面的应用有很大的发展空间和潜力，在冷链物流运输过程的质量控制体系构建的过程中，可以看到物联网技术在冷链物流运输过程中对物品质量的保证带来的一些变革。物联网技术应用在冷链物流中可以实现对冷链物流的实时监测，降低运营风险、提高冷链运行效率和冷藏物的质量。同时还可以提高第三方冷链物流的市场信誉和竞争力，满足客户的要求实现双赢的局面。但物联网技术在冷链物流质量控制上还面临着初期投资大、信息安全等问题，这些因素是冷链物流发展的阻碍，如何以较低成本运营这样的控制体系和解决信息采集、传输的安全问题都将是我们继续努力研究的重点。 【参考文献】 贾科进，钱春阳，韩瑜