基于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代食品物流系統(tǒng)的設計

　　1引言

　　近兩年，“智慧地球”和“感知中國”等物聯(lián)網(wǎng)概念層出不窮，“傳感網(wǎng)”和“M2M”等概念也獲得了空前關注。不同的概念是不同應用領域關注點不同的差異放大，從技術實現(xiàn)上核心都是強調信息的自動采集、無處不在的泛在融合網(wǎng)絡和智能化的識別、管理和控制。

　　物聯(lián)網(wǎng)雖被認為是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)后的第三次信息產(chǎn)業(yè)浪潮，但“行業(yè)應用”的缺失將是其發(fā)展的最大問題。物聯(lián)網(wǎng)只有通過規(guī)?；男袠I(yè)應用，才能推動產(chǎn)業(yè)的形成、核心關鍵技術的突破和標準化。

　　結合食品安全和物流信息化工作，組建基于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代食品物流系統(tǒng)，可以針對果蔬、水產(chǎn)、畜禽的流通環(huán)節(jié)，實施安全檢測、控制、預測、監(jiān)控、溯源、信息共享等，具有重大的現(xiàn)實意義、經(jīng)濟效益和社會效益。

　　2系統(tǒng)架構

　　現(xiàn)代食品物流系統(tǒng)將記錄原材料、產(chǎn)成品從供應起點至需求終點及相關信息有效流動的全過程，將采購、運輸、倉儲、裝卸、流通加工、配送等環(huán)節(jié)進行模塊化。通過分析各模塊之間的關系，組成供應環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡關系圖（圖1所示）。各模塊數(shù)字化后，變成可提供數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。

圖1食品物流鏈模型

　　現(xiàn)代食品物流信息技術系統(tǒng)（圖2）主要由基礎層、支撐層、數(shù)據(jù)層、業(yè)務層、應用層組成，應用的主要技術包括基于各種通信方式基礎上的近距無線通訊（NFC）、移動通信技術、全球衛(wèi)星定位(GPS)技術、地理信息(GIS)技術、計算機網(wǎng)絡技術、多媒體技術、自動化倉管技術、信息交換技術、數(shù)據(jù)庫、WEB技術等。

圖2現(xiàn)代食品物流系統(tǒng)架構

　　3關鍵技術

　　如前文所述，現(xiàn)代食品物流系統(tǒng)幾乎涵蓋了通信技術的各個方面，就應用規(guī)模和技術難度來講，關鍵技術主要包括傳感技術和無線通訊二個方面。

　　信息的自動采集要靠傳感器來完成，如何將溫度、濕度、壓力、亮度等食品環(huán)境的變化轉化為數(shù)據(jù)源，可供采集和處理，是現(xiàn)代食品物流系統(tǒng)首先要解決的問題。傳感器本身的技術已經(jīng)比較完善，幾乎可以反饋任何需要感知的信息。食品物流等物聯(lián)網(wǎng)領域對傳感技術有更進一步的要求，傳感器要微型化，可以嵌入到任何需要采集信息環(huán)境和物體中，特別是要適合片上系統(tǒng)（SoC）的集成。微型化帶來的另一個好處是廉價化，大量的數(shù)據(jù)采集需要投入數(shù)量眾多的傳感器，低成本的傳感器使整個網(wǎng)絡的建設更加現(xiàn)實。

　　無線通訊技術和傳感技術相結合，組成無線傳感網(wǎng)絡，物聯(lián)網(wǎng)又叫傳感網(wǎng)，即由于此。網(wǎng)絡中一個節(jié)點的基本功能就是將傳感器采集的信息經(jīng)過轉化、處理，再運用無線通訊技術將數(shù)據(jù)傳遞出去，因此節(jié)點構成可以基本分為三部分：傳感單元、處理單元、射頻單元，如圖3所示。

圖3無線傳感網(wǎng)節(jié)點

　　無線通訊可分為近距無線通訊和遠距離無線通訊兩部分，近距無線通訊可組成本地的局域網(wǎng)絡，遠距離無線通訊可以接入internet等公共網(wǎng)絡組成廣域網(wǎng)。

　　雖然物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一的接口規(guī)范還在制定當中，但已經(jīng)有一些成熟的行業(yè)標準供使用，近距無線通訊可采用的現(xiàn)行標準有RFID、zigbee、WIFI等，都可以方便的和傳感器組成無線傳感網(wǎng)絡。無線傳感網(wǎng)絡規(guī)模配置比較靈活，一個最小的本地局域網(wǎng)可以在一定區(qū)域內完成所需一種或幾種信息的采集，多個這樣的本地網(wǎng)絡可以完成整個所需監(jiān)控區(qū)域各種信息的采集和處理（圖4）。

圖4無線傳感局域網(wǎng)

　　一個無線傳感網(wǎng)的本地局域網(wǎng)絡功范圍能有限，不能對食品物流的整個鏈路進行跟蹤，對于大范圍的不連續(xù)區(qū)域也不能有效的感知覆蓋，只有依靠遠距離通訊技術，組成一個廣域網(wǎng)絡（圖5），才能對整個物流系統(tǒng)全面檢測。遠距離無線通訊網(wǎng)絡也有現(xiàn)成的技術和成熟的網(wǎng)絡，利用GPRS，EVDO，TD-SCDMA等公網(wǎng)，無需架設新的網(wǎng)絡，即可有效的完成信息的交換。

圖5無線傳感廣域網(wǎng)

　　整個食品物流系統(tǒng)的無線感知網(wǎng)絡，包含平面式的網(wǎng)絡架構和分層式的網(wǎng)絡架構，采用多種網(wǎng)絡架構主要是為了滿足不用的組網(wǎng)需求和管理需求。其中平面式架構更適合一個本地網(wǎng)絡，分層式網(wǎng)絡架構更適合廣域網(wǎng)絡。

　　傳感器不能定位自己的位置，需要與定位技術以及電子地圖相結合，才能完善食品物流系統(tǒng)中的信息。GPS和GSM、CDMA等移動通信技術相結合，有助于物流系統(tǒng)實現(xiàn)更加快速和準確的獲得地理位置信息。

　　4前景

　　食品是國民生活的基本需求，選擇果蔬、水產(chǎn)、畜禽為對象，融合物聯(lián)網(wǎng)技術，對傳統(tǒng)食品物流進行數(shù)字化改造，實現(xiàn)傳統(tǒng)食品物流向現(xiàn)代食品物流的轉變，不僅是食品安全和物流業(yè)自身結構調整和產(chǎn)業(yè)升級的需要，也是現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展的必然要求。

　　通過現(xiàn)代食品物流系統(tǒng)，引入數(shù)字、高效、透明的管理機制，把控物流各環(huán)節(jié)的質量使得這個龐大的市場能夠更加規(guī)范化運作，是一種綜合性物流服務整體的技術解決方案。

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