錢同惠　張仕臻　陳莉

摘 要：本系統(tǒng)中采用ZigBee、無線傳感網(wǎng)絡、理化分析等技術，基于物聯(lián)網(wǎng)三層架構設計了一套農(nóng)產(chǎn)品物流終端系統(tǒng)的解決方案，配合農(nóng)產(chǎn)品的物流系統(tǒng)可以使整個物流體系更為完整。物流終端可以實時監(jiān)測存儲環(huán)境信息，結合系統(tǒng)中的專家模型庫分析環(huán)境數(shù)據(jù)預判農(nóng)產(chǎn)品的新鮮存儲時間，及時給消費者及物流管理者提示信息，保證農(nóng)產(chǎn)品的新鮮且食用安全，給予消費者和企業(yè)更好的用戶體驗及交易保障。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；ZigBee；農(nóng)產(chǎn)品；物流終端

中圖分類號：F326.6

目前，基于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的“菜聯(lián)網(wǎng)”已然成為社會生活的熱點，應用于我國農(nóng)業(yè)市場的各種技術和產(chǎn)品也扮演著越來越顯著的角色，基于電子商務體系架構的系統(tǒng)和應用平臺層出不窮。諸如中百商網(wǎng)、家事易等電商企業(yè)，O2O模式在農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)銷鏈上的應用趨勢開始熱化。[1]農(nóng)產(chǎn)品因為其本身的新鮮度、安全性等自然屬性，使得在產(chǎn)銷過程中需要考慮諸多因素。令人欣喜的是，農(nóng)產(chǎn)品的O2O模式在產(chǎn)銷鏈上已經(jīng)逐步打通。但在農(nóng)產(chǎn)品物流終端的研究上，雖未見諸多報道，但研究的趨向也是必然的。

1 系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)設計了一種農(nóng)產(chǎn)品的物流終端，以及建立一些常見農(nóng)產(chǎn)品的新鮮度模型，整套解決方案保障農(nóng)產(chǎn)品物流最后環(huán)節(jié)的方便、低耗、硬件成本低廉、支持后期升級擴展。作為主要應用于農(nóng)產(chǎn)品的物流終端，實現(xiàn)的功能包括：環(huán)境溫濕度的實時上報；新鮮冷藏期預估；提醒和報警（針對用戶、企業(yè)負責人）。

農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)是消費者購買時首要考慮的因素。農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)不僅決定了食物的口感，更關乎食用安全。本系統(tǒng)以農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)為核心，圍繞O2O模式下的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)銷通路，設計了農(nóng)產(chǎn)品的物流終端系統(tǒng)。系統(tǒng)的架構如圖1所示。

系統(tǒng)主要由物流終端（組）、數(shù)據(jù)庫服務器以及管理服務器組成。按照物聯(lián)網(wǎng)的三層模型，物流終端屬于感知層，數(shù)據(jù)服務器和管理服務器屬于網(wǎng)絡層，服務器提供的接口或推送服務將會擴展至應用層。物流終端主要的功能有商品存儲及采集環(huán)境溫濕度信息。從商品放入物流終端，物流終端即將時間、溫濕度信息按既定周期上報，由數(shù)據(jù)庫服務器進行數(shù)據(jù)的實時存儲。管理服務器根據(jù)專家?guī)熘袑霓r(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)變化模型，判定商品新鮮品質(zhì)下的保存時間，并依此推送提醒和報警信息給消費者或物流公司，以及時取走商品。

物流終端（組）的功能實現(xiàn)是基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡。現(xiàn)實情況下，同一片區(qū)下的物流終端組的分布距離不大，其傳感器網(wǎng)絡的搭建完全可以采用ZigBee無線傳輸協(xié)議。物流終端（組）的ZigBee節(jié)點通過組網(wǎng)后，數(shù)據(jù)通過ZigBee網(wǎng)關與數(shù)據(jù)庫服務器進行通信，通訊方式可以根據(jù)實際情況選擇Internet等。數(shù)據(jù)庫服務器安裝的是SQL Server 2008 R2，當然也可以選擇其他常見的關系型數(shù)據(jù)庫，如oracle等。管理服務器中部署了專家模型庫，讀取數(shù)據(jù)庫服務器的數(shù)據(jù)源，結合相應的專家模型來作出新鮮度判定，并將判定結果推送到應用層。

2 硬件設計

ZigBee網(wǎng)絡至少需要一個協(xié)調(diào)器（Coordinator）和若干終端節(jié)點（End Device）來實現(xiàn)。系統(tǒng)中，終端節(jié)點搭載著SHT11溫濕度傳感器，安裝在物流終端內(nèi)部；協(xié)調(diào)器作為ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡的網(wǎng)關，在上電時進行同信道節(jié)點自組網(wǎng)后，將終端節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳給數(shù)據(jù)庫服務器。

物流終端中的終端節(jié)點采用的是TI公司的CC2530F256芯片，單個芯片上整合ZigBee射頻（RF）前端、內(nèi)存和微控制器[2]。溫濕度傳感器采用的是SENSIRION公司的STH11溫濕度傳感器。CC2530F256讀取傳感器采集的溫濕度值，通過LCD5110液晶屏顯示以及發(fā)送給協(xié)調(diào)器。兩個LED顯示工作狀態(tài)，JTAG接口用于下載程序，Button按鍵可以通過程序來指定功能。

3 專家?guī)旖?/p>

通常情況下，農(nóng)產(chǎn)品的生鮮冷藏溫度是0～4℃。在此存儲溫度下，結合國標關于生鮮食品新鮮度的規(guī)定[3-4]，對常見的生鮮農(nóng)產(chǎn)品進行了實驗，建立其新鮮度與保存時間的關系模型。如圖3所示為常見的幾種肉類在4℃溫度、85%左右的濕度環(huán)境下存儲時，揮發(fā)性鹽基氮隨時間的變化規(guī)律，國家標準規(guī)定檢測結果在15mg/100g以內(nèi)判定為新鮮肉質(zhì)。結果表明列舉的幾種肉類在此溫濕度環(huán)境下至少可以保存72小時以上。

專家模型給出了產(chǎn)品新鮮度與保存時間的關系（在設定的溫濕度環(huán)境下）。建立專家模型庫的原因在于，如果實時檢測關乎農(nóng)產(chǎn)品的特征參數(shù)，如揮發(fā)性鹽基氮、菌落總數(shù)等，這樣的無損檢測手段并不普遍，并且檢測設備及整個終端造價非常昂貴。

農(nóng)產(chǎn)品O2O銷售模式，存儲節(jié)點主要是集中倉儲、物流配送，終端存儲。在保鮮溫濕度環(huán)境通常保持不變的情況下，通過專家模型預估的新鮮保質(zhì)期除去農(nóng)產(chǎn)品集中倉儲和物流配送的時間，得出的結果可以作為農(nóng)產(chǎn)品在物流終端中保存的最大時長。系統(tǒng)中可以設定安全閾值和不同的提醒時間點，保證商品的新鮮和及時提醒消費者取回商品。

4 結束語

本系統(tǒng)研究所涉及的是農(nóng)產(chǎn)品O2O銷售鏈上物流環(huán)節(jié)的獨立的一部分，可以作為子系統(tǒng)應用到農(nóng)產(chǎn)品物流乃至農(nóng)產(chǎn)品O2O的其他解決方案中。系統(tǒng)擴展涉及的接口常見，主要是服務器間的TCP/IP連接和數(shù)據(jù)庫ODBC。系統(tǒng)中的專家模型庫可根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品種類進行實驗建模后不斷添加，實驗中的樣品環(huán)境可根據(jù)實際存儲條件和農(nóng)產(chǎn)品本身需要進行增設。本系統(tǒng)以專家模型庫取代了實時檢測方式的復雜的和昂貴造價，為農(nóng)產(chǎn)品O2O模式下的物流終端提供了較為簡便和有安全保障的解決方案。

參考文獻：

[1]位靜.從“家事易”建立社區(qū)電子菜箱，看傳統(tǒng)企業(yè)如何玩轉O2O[J].信息與電腦，2014（04）：72-75.

[2]Texas Instruments.A True System-on-Chip Solution for 2.4-GHz IEEE 802.15.4 and ZigBee Applications[EB/OL].http：//www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/cc2530.pdf.

[3]GB/T 5009.44-2003，肉與肉制品衛(wèi)生標準的分析方法[S].

作者單位：江漢大學，武漢 430056；湖北工業(yè)大學，武漢 430068