基于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代食品物流系統(tǒng)的設(shè)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(guān)注。不同的概念是不同應(yīng)用領(lǐng)域關(guān)注點不同的差異放大，從技術(shù)實現(xiàn)上核心都是強(qiáng)調(diào)信息的自動采集、無處不在的泛在融合網(wǎng)絡(luò)和智能化的識別、管理和控制。

　　物聯(lián)網(wǎng)雖被認(rèn)為是繼計算機(jī)、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(yīng)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(yīng)用，才能推動產(chǎn)業(yè)的形成、核心關(guān)鍵技術(shù)的突破和標(biāo)準(zhǔn)化。

　　結(jié)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(yù)測、監(jiān)控、溯源、信息共享等，具有重大的現(xiàn)實意義、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

　　2 系統(tǒng)架構(gòu)

　　現(xiàn)代食品物流系統(tǒng)將記錄原材料、產(chǎn)成品從供應(yīng)起點至需求終點及相關(guān)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(jìn)行模塊化。通過分析各模塊之間的關(guān)系，組成供應(yīng)環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)關(guān)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(shù)系統(tǒng)（圖2）主要由基礎(chǔ)層、支撐層、數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層、應(yīng)用層組成，應(yīng)用的主要技術(shù)包括基于各種通信方式基礎(chǔ)上的近距無線通訊（NFC）、移動通信技術(shù)、全球衛(wèi)星定位(GPS)技術(shù)、地理信息(GIS)技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、自動化倉管技術(shù)、信息交換技術(shù)、數(shù)據(jù)庫、WEB技術(shù)等。

圖2 現(xiàn)代食品物流系統(tǒng)架構(gòu)

　　3 關(guān)鍵技術(shù)

　　如前文所述，現(xiàn)代食品物流系統(tǒng)幾乎涵蓋了通信技術(shù)的各個方面，就應(yīng)用規(guī)模和技術(shù)難度來講，關(guān)鍵技術(shù)主要包括傳感技術(shù)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(zhuǎn)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(shù)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(lǐng)域?qū)鞲屑夹g(shù)有更進(jìn)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(luò)的建設(shè)更加現(xiàn)實。

　　無線通訊技術(shù)和傳感技術(shù)相結(jié)合，組成無線傳感網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)又叫傳感網(wǎng)，即由于此。網(wǎng)絡(luò)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(zhuǎn)化、處理，再運用無線通訊技術(shù)將數(shù)據(jù)傳遞出去，因此節(jié)點構(gòu)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(yuǎn)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(luò)，遠(yuǎn)距離無線通訊可以接入internet等公共網(wǎng)絡(luò)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(dāng)中，但已經(jīng)有一些成熟的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)供使用，近距無線通訊可采用的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)有RFID、zigbee、WIFI等，都可以方便的和傳感器組成無線傳感網(wǎng)絡(luò)。無線傳感網(wǎng)絡(luò)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(nèi)完成所需一種或幾種信息的采集，多個這樣的本地網(wǎng)絡(luò)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(luò)功范圍能有限，不能對食品物流的整個鏈路進(jìn)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(yuǎn)距離通訊技術(shù)，組成一個廣域網(wǎng)絡(luò)（圖5），才能對整個物流系統(tǒng)全面檢測。遠(yuǎn)距離無線通訊網(wǎng)絡(luò)也有現(xiàn)成的技術(shù)和成熟的網(wǎng)絡(luò)，利用GPRS，EVDO，TD-SCDMA等公網(wǎng)，無需架設(shè)新的網(wǎng)絡(luò)，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(luò)，包含平面式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和分層式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，采用多種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)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(gòu)更適合一個本地網(wǎng)絡(luò)，分層式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更適合廣域網(wǎng)絡(luò)。

　　傳感器不能定位自己的位置，需要與定位技術(shù)以及電子地圖相結(jié)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(shù)相結(jié)合，有助于物流系統(tǒng)實現(xiàn)更加快速和準(zhǔn)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(shù)，對傳統(tǒng)食品物流進(jìn)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(zhuǎn)變，不僅是食品安全和物流業(yè)自身結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級的需要，也是現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)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(jī)制，把控物流各環(huán)節(jié)的質(zhì)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(wù)整體的技術(shù)解決方案。