王義勇

摘 要： 為降低農(nóng)產(chǎn)品物流損耗，提高冷鏈物流信息化程度，提出并開(kāi)發(fā)了一種基于WSN與RFID的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r(shí)地對(duì)物流過(guò)程中產(chǎn)品的品質(zhì)、標(biāo)識(shí)和溫度等進(jìn)行監(jiān)控，而且還能夠顯著提高倉(cāng)儲(chǔ)和配送的效率和準(zhǔn)確性，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，有著廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞： 冷鏈物流； WSN； RFID； 智能節(jié)點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2015）02-38-02

Realtime monitoring system design for cold chain logistics of agricultural products

Wang Yiyong

（Zhejiang Technical Institute of Economies， Hangzhou， Zhejiang 310018， China）

Abstract： In order to reduce the losses during logistics of agricultural products and improve the degree of cold chain logistics informatization， real-time monitoring system is proposed and developed for cold chain logistics of agricultural products based on WSN and RFID technologies. The system can not only monitor the quality， identification and temperature of the cold food， but also significantly improve the efficiency and accuracy of cold chain logistics. It achieves good economic effect and has a broad application prospect.

Key words： cold chain logistics； WSN； RFID； intelligent node

0 引言

農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流是指使肉類、水產(chǎn)、蔬菜、水果等生鮮農(nóng)產(chǎn)品從產(chǎn)地采收后，在加工、貯藏、運(yùn)輸、銷(xiāo)售過(guò)程中，各個(gè)環(huán)節(jié)始終處于產(chǎn)品所必需的低溫和生理環(huán)境下，從而保證食品質(zhì)量、減少損耗、防止污染的特殊供應(yīng)鏈系統(tǒng)[1]。近年來(lái)，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和居民消費(fèi)水平的提高，生鮮農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和流通量逐年增加，這也對(duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品的安全和品質(zhì)提出了更高的要求。加快發(fā)展農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流，對(duì)于促進(jìn)農(nóng)民持續(xù)增收和保障消費(fèi)安全具有十分重要的意義[2]。

本文融合WSN技術(shù)和RFID技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)各種檢測(cè)對(duì)象的信息，并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，最后通過(guò)相應(yīng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給監(jiān)控服務(wù)器。用戶可以通過(guò)PC機(jī)或者智能手機(jī)訪問(wèn)監(jiān)控服務(wù)器，獲取所需的信息，以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和安全管理。

1 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，WSN）是一種全新的信息獲取平臺(tái)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)各種檢測(cè)對(duì)象的信息，并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的指定范圍內(nèi)目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤，具有廣闊的應(yīng)用前景[3]。無(wú)線射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)以其掃描速度快、形式多樣化、安全性高和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量大等優(yōu)點(diǎn)，在倉(cāng)儲(chǔ)和運(yùn)輸管理上得到廣泛應(yīng)用，但就其技術(shù)本身而言，仍然存在一些缺陷，在一定程度上限制了其在物流領(lǐng)域更大范圍的應(yīng)用[4]。

WSN與RFID各自體系架構(gòu)都已經(jīng)比較成熟，但對(duì)于兩者融合方案的架構(gòu)，國(guó)內(nèi)外都處于研究探索階段[5]。本系統(tǒng)將RFID特有的閱讀識(shí)別功能融入到WSN節(jié)點(diǎn)中，形成基于智能節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，如圖1所示。

該架構(gòu)將弱化的RFID閱讀器融入到了WSN 的節(jié)點(diǎn)中，建立了“智能節(jié)點(diǎn)”。每個(gè)智能節(jié)點(diǎn)包括傳感部分、RFID讀寫(xiě)部分、中央控制部分和通信部分。智能節(jié)點(diǎn)可以布置到一個(gè)自組織的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，自主運(yùn)行，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)給匯聚節(jié)點(diǎn)。

2 農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由傳感層、控制層和用戶層等三部分組成，如圖2所示。冷藏車(chē)及冷庫(kù)的數(shù)據(jù)通過(guò)相應(yīng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)傳遞給監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)控服務(wù)器接收數(shù)據(jù)后將其存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并實(shí)時(shí)地監(jiān)控冷藏車(chē)和冷庫(kù)的運(yùn)行狀態(tài)。用戶可以通過(guò)PC機(jī)或者智能手機(jī)訪問(wèn)監(jiān)控服務(wù)器，獲取所需的信息。同時(shí)，監(jiān)控服務(wù)器可以對(duì)異常情況進(jìn)行預(yù)警和報(bào)警，并把報(bào)警信息通過(guò)短信或者郵件等方式通知相關(guān)人員，以使問(wèn)題得到及時(shí)處理，盡最大可能降低農(nóng)產(chǎn)品的損失。

2.2 傳感層

傳感層是由網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、智能節(jié)點(diǎn)、RFID標(biāo)簽自組織形成無(wú)線數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)。智能節(jié)點(diǎn)由WSN節(jié)點(diǎn)與RFID閱讀器組成，將WSN技術(shù)和RFID技術(shù)集成在一起，完成各節(jié)點(diǎn)信息的組網(wǎng)控制和信息匯聚。傳感層負(fù)責(zé)在物流配送中心、送貨車(chē)箱等應(yīng)用場(chǎng)景下，感知貨物的環(huán)境參數(shù)、產(chǎn)品標(biāo)識(shí)和品質(zhì)特征等信息，由網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)匯集其他節(jié)點(diǎn)采集到的信息，并通過(guò)相應(yīng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給系統(tǒng)控制層的服務(wù)器。

2.3 控制層

控制層由監(jiān)控服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器構(gòu)成，是連接數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)應(yīng)用程序的橋梁。從網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)獲取的大量原始數(shù)據(jù)只有經(jīng)過(guò)篩選、過(guò)濾和分析處理后才有實(shí)際的價(jià)值。經(jīng)處理的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到在線數(shù)據(jù)庫(kù)后，監(jiān)控服務(wù)器根據(jù)用戶的不同需求完成相應(yīng)信息的適配，并根據(jù)用戶的設(shè)置傳送相關(guān)信息的通知；同時(shí)在需要控制WSN節(jié)點(diǎn)和RFID標(biāo)簽的工作狀態(tài)時(shí)，控制層將完成控制指令的生成和下發(fā)操作。

2.4 用戶層

用戶層提供公共信息服務(wù)及企業(yè)級(jí)服務(wù)，包括聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)、手機(jī)終端等用戶設(shè)備和客戶端管理軟件等。同時(shí)，監(jiān)控服務(wù)器需要構(gòu)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)，方便用戶和管理人員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽的方式訪問(wèn)監(jiān)控服務(wù)器，以得知冷藏車(chē)和冷庫(kù)中貨物的環(huán)境參數(shù)、品質(zhì)特征等信息，以及對(duì)網(wǎng)站和系統(tǒng)進(jìn)行管理維護(hù)。普通消費(fèi)者也可以通過(guò)聯(lián)網(wǎng)的PC機(jī)或者手機(jī)隨時(shí)查詢農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)或者物流過(guò)程，保證所購(gòu)買(mǎi)農(nóng)產(chǎn)品的安全。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合WSN和RFID技術(shù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了一種農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)繼承RFID簡(jiǎn)單、快捷、自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)的特性，又融入了WSN主動(dòng)感知與通信的功能，符合現(xiàn)代物流系統(tǒng)的基本要求。本系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r(shí)地對(duì)物流過(guò)程中產(chǎn)品的品質(zhì)、標(biāo)識(shí)和溫度等信息進(jìn)行監(jiān)控，而且還能夠顯著提高倉(cāng)儲(chǔ)和配送的效率和準(zhǔn)確性，取得較好的經(jīng)濟(jì)效果，故有著廣泛的應(yīng)用前景。

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