第一章 前言

1.1冷链物流的背景

冷链物流是指在生产、贮藏、运输、销售直到最终消费前的各个环节中，将易腐、生鲜食品始终保持在规定的低温环境下，以最佳的物流手段保证食品质量，减少食品损耗的一种物流体系。

近年来，国家对冷链物流产业给予高度关注，并相继出台政策予以扶持，对产业发展提出了更高的要求。食品质量和安全越来越受关注，鲜活食品成为消费新宠，速冻食品、冷饮正逐渐成为都市白领们的最爱。随着农业结构调整和居民消费水平的提高，生鲜农产品的产量和流通量逐年增加。加快发展冷链物流，对于促进农民持续增收、保障消费安全、增加经济效益具有十分重要的意义。

1.2冷链物流中的温度

1.2.1 冷链低温条件

1.2.2 冷链物流适用范围

冷链物流适用的范围包括：（易腐、生鲜食品）

■初级农产品（水果、蔬菜；肉、禽、蛋；水产品；花卉产品）

■加工食品（速冻食品；禽、肉、水产等包装熟食；冰淇淋和奶制品；快餐原料）

■特殊商品（药品）等等。

1.2.3 冷链供应链流程及冷链设施

原料在产地收集后，经预冷、加工、储存、包装后，运到销售终端，最后卖给终端消费者。典型的冷链供应链温控流程如图：

由上图可以看出从源头到终端涉及到冷链设施有：冷藏车、冷库、冷柜、保温箱等。全程冷链涉及冷链加工、冷链存储、冷链运输及配送、销售四个环节，哪一环做不好都不行。这里面的难点在于：

①“最先一公里”预冷环节的空缺，导致温度的断链；

②  低温产品出库和入库时的等待，导致温度的断链；

③ “最后一公里”配送方式的欠缺，导致温度的断链。

现在很多冷链物流企业都在标榜自己能提供全程冷链服务，但实质上从事的主要是冷链的仓储和运输环节，能够为企业提供真正全程冷链服务的物流企业没有几家。

第二章 现状和需求分析

2.1 现状分析

2.1.1 我国冷链物流温控的发展现状

我国冷链物流温控面临规划欠缺、技术和设备设施落后、人才匮乏等方方面面的问题。冷链物流温控的服务要能在一定范围内着力实施并趋于成熟，还需要经历一个漫长的过程。

1）服务对象复杂多样

随着生活水平提高，人们对食品要求越来越高，新鲜、多品种、少数量、配送及时等特点加大了物流难度。而成熟的农产品冷链体系建设不仅仅是为满足大宗货物的运输需求，还需要覆盖人们生产、生活的方方面面。物流的定义明确了物流服务的过程涵盖了从产品自最初的产地或工厂生产加工出来后到消费者手中的整个过程，同样的物流环节却需要多样化的实现方式，既有日常配送，又有集装箱运输，方能满足复杂的客户需求。

2）服务过程控制严格

温控物流不同于普通物流，只要能解决时间和空间的差异就能实现价值的附加。它对于技术上的需求致使物流过程复杂，达到同样的效果实现过程却复杂得多。温控物流的要求就更进了一步，控制好物流的每个环节（流通加工、拣选、包装、配送、运输等），甚至需要渗透到生产之中，将对温控物流产生“失之毫厘，差之千里”的效果。

3）需要先进的物流技术、设备和人才

要能实现真正意义上的温控服务，先进的技术和设备设施是首要解决的问题。其次，由于物流是多个过程的有效整合，控制好整个过程成为物流结果有效与否的关键所在，这不仅需要系统合理的管理方法，还需要具备先进管理经验的物流技术人才。而就过去我国发展的现状而言，软硬件设施上都有所欠缺。

4）产业整体规划与规范性建设刚刚起步

温控物流是自相关政策出台后才开始进入国家产业发展规划的，现有资源散乱、企业发展水平参差不齐、产业发展经验不足等都将成为举步艰难的原因。

2.1.2冷链物流温控系统设备现状

目前冷链物流温控系统采用的设备主要是温湿度记录仪、仓储在线温湿度监测系统，大多数冷链物流企业还在使用传统的温湿度记录仪，不能实时监控温度状态。即使采用了无线温度监测系统，也只是监管了仓储和运输环节，没有做到真正的冷链全程温控。以往相对落后的监测系统存在如下缺点：

1）大范围温度监控，比如冷库每300平米安装一个温度监测点，冷藏车安装2个温度监测点，以托盘为单位的冷链温度数据提取困难，底层温度情况不明确。

2）无法多温共配，即不同温控需求的货品，安排在同一个车辆上进行送货。

3）无法做到出入库自动检测，出入库等待状态的温度无法检测。

4）无法做到以托盘为单位，每一托盘对应货物温度、货物信息等关键信息。

5）无法做到全程冷链温度实时监控。

6）无法及时了解货物在运输过程中何时达到，何时入库，何时出发。

2.2需求分析

2.2.1 冷链设备需求

1）冷链加工中预冷环节、冷藏环节货物的温度实时监控

能够小范围内温度监控，辐射冷链加工中的所有环节。主要包括入库温度监控、储存温度监控、理货温度监控、出库温度监控。

2）冷链存储中货物的温度实时监控

出入库等待环节温度监控、入库温度监控、储存温度监控、出库温度监控。

3）冷链运输中货物温度实时监控

可多温陪送，小范围温度监控。主要涉及包括：出库装车温度监控、车辆进出场站时间监控、车辆和相应货物GSP定位，到点卸货时间和温度监控，货物中转温度监控。

4）冷链销售中货物温度实时监控

不同商业冷柜、冷冻柜、冷库储存温度实时监控。

5）冷链配送（最后一公里）货物温度监控

  保温箱、小型保温车、泡沫箱等温度监控。

保证在整个环节中全程各环节温度始终处于监控中，冷链数据不断链。

2.2.2 冷链物流全程温控信息化平台需求

1）温度监管系统

  所有环节中数据都上传在同一平台处理，可实时查看数据状态、查看历史数据信息、历史曲线，可打印、保存历史数据。数据可以长时间保存。

2）预警系统

   每一个监控的温度设备都可以设定温度预警上下限，一旦温度超过预定标准，结合温控平台，可通过警铃、短信系统，及时通知和提醒监管人员。

3）运输追踪监测系统

 根据车辆温控身份码和货物条码的绑定，结合系统平台可进行运程全程追踪追溯管理。

4）车辆定位系统

  运输车辆具有定位功能，能够随时查看货物位置信息，运输轨迹，达到时间。

5）管理权限系统

  能够区分普通操作人员和系统管理员。不同的人员可操作的权限不同。

能够区分物流企业用户、加工厂用户、冷库存储用户、运输车用户、监管部门。不同的部门只能查看自己权限内的冷链数据。

6）参数定义系统

  要求系统具有灵活的参数定义功能，可以定义读取温度设备的上传周期，设定报警短信的频率，定义温度标准温度的上下限，发生短信是否报警，短信接收人的具体信息，是否发送给短信接收人等等。

7）省级平台对接接口

 为实现标准化管理，达到统一监管的目的。预留了省级平台对接接口，方便下一步管理。

2.2.3 冷链物流全程温控手机APP需求

为方便冷链运维人员进行冷链管理，要求在手机上，可随时随地就可查看冷链数据和预警信息，实际判断冷链设备运行状态，用移动冷链管理的新技术实现轻松值守。

组织查询：登录后自动进行权限判断，显示用户辖区内的机构。

温度查询：实时显示所有冷链设备及当前温度数值、状态。

温度图形：可按日、周、月显示指定冷链设备的实时温度曲线变化图形。

报警信息：实时显示产生的预警短消息，并可编辑转发。

系统同时支持安卓或苹果操作系统。

建设目标

根据冷链物流的目前状况及管理特点，冷链物流温控系统可分为仓储温度管理系统、冷藏车温度管理系统、全球定位系统(GPS)和无线射频自动识别技术。从源头到终端构建以大平台解决方案，整个平台以互联网，GIS(地理信息系统)、数据库和无线通信技术为基础，以互联网、移动短信、无线传输为主要接入方式，为物流冷链自动温测提供一体化的解决方案。此系统提供冷链温度监测设备、数据采集、数据监测、数据分析等服务，实现对物流冷链温度的全程监控。

解决方案

4.1 解决方案采用的技术

本系统中最重要的一个冷链设备是RFID无线温度标签，此标签从源头到终端贯穿整个环节。RFID无线温度标签采用的RFID无线射频识别技术，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预,，可工作于各种恶劣环境。具有唯一身份码，便于追溯。RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。现代冷链物流属于控温型物流，RFID技术在该领域的应用，不仅可以发挥其固有的技术优势，而且达到对冷链物流供应链进行实时温度监测的目的。因此将添加温度传感器到 RFID 标签中，可以更充分发挥 RFID 技术在冷链物流中的技术优势。

4.2 冷链设备简介

4.2.1  RFID无线温度标签

功能：采集托盘单位内的温度数据，无线上传数据给采集器。具有唯一身份识别码。

技术参数：

◆  测量温度范围：-55～60℃  

◆  传感器精度：±0.5℃    

◆  无线通讯距离: 无障碍＜500米

◆  工作时间：3-5年

◆  外型: 85×55×10 mm

◆  重量：25克

4.2.2 固定式标签采集器（冷库、冷风库等存储环境用）

功能：采集同一个冷库内所有无线标签的温度数据，并将数据无线发送至监控平台。

技术参数：

◆  LCD显示屏分辨率：  温度0.1℃    循环显示 

◆  记录间隔：5分钟～24小时可调

◆  使用温度：-20～60℃ 

◆  数据接口：RS232/USB可选

◆  传输方式：GPRS/WIFI/RJ45可选

◆  使用频道隔离技术，多个设备互不干扰

◆  供电电源：5V 2A

◆  无线通讯距离: 无障碍<800米

◆  外型: 140×120×30mm

4.2.3 车载标签采集器（冷藏车用）

功能：采集冷藏上所有无线标签的温度数据，并将数据GPRS无线发送至监控平台。发送定位信息至监控平台。

技术参数：

◆  LCD显示屏分辨率：  温度0.1℃    循环显示 

◆  记录间隔：5分钟～24小时可调

◆  使用温度：-20～60℃ 

◆  数据接口：RS232/USB可选

◆  传输方式：GPRS

◆  能识别移动速度200公里/小时以内快速移动的电子标签

◆  使用频道隔离技术，多个设备互不干扰

◆  供电电源：5V 2A

◆  无线通讯距离: 无障碍<800米

◆  外型: 119×117×30mm

2.2.4 手持式标签采集器

功能：无线温度标签与货物信息的绑定，最后一公里配送中标签数据的导出、上传。

技术参数：

◆  黄绿点阵液晶屏：视域尺寸 43.5×29.0 mm

◆  无线通讯距离: 无障碍＜500米

◆  电池：1800mA/h可充电锂电池

◆  电源：5V 2A

◆  上传方式：GPRS

◆  外型: 166×83×32 mm

◆  重量：200克

2.2.5 便携式打印机

功能：现场打印冷链参数，具有外形小巧、功能齐全、打印清晰、超长待机、携带方便的特点。

技术参数：

◆ 打印方式：行式热敏

◆ 打印纸宽：57mm±0.5mm

◆ 纸卷宽度：≤40mm

◆ 打印宽度：48mm

◆ 分辨率：8点/mm（203dpi）

◆ 每行点数：384点

◆ 接口方式：蓝牙

◆ 供电方式：2000mAH 可充电聚合物锂电池

◆ 工作温度：-10～50℃

◆ 重量：205g

◆ 外观尺寸：100×75×45mm

4.3 方案总体设计

4.4 冷链物流温控流程设计

4.4.1冷链物流冷藏加工环节温控流程

原材料在产地包装后，以托盘为单位安装一个无线温度标签，从产地开始就进入温控中。

按照生产加工的需求将原材料产地拉回来后快速预冷，在运送原材料时，管理员无需对运送的原材料进行逐一的核对，在冷风库和冷库里面安装的固定式标签采集器可以将所有出入库行为进行记录，自动与出库任务进行校对，这样既节省时间，又提高了效率。

加工之后的成品，同样以托盘为单位存放，该单位的 RFID 编号可以通过系统与运输原材料的 RUR 关联，从而保证产品完整的可追溯性。将加工后的成品，运送到冷藏库进行储藏等待销售，当供应商接收到零售商发送的订货信息后，就要按照订货单上的信息（商品名称、数量）拣货出库。

4.4.2冷链物流运输环节温控流程

运输是物流过程的主要职能之一，也是物流过程各项业务的核心业务冷藏运输环境的好坏直接影响到整个冷链物流的成败。因此。冷链物流的合理化发展，在很大程度上都是由运输环节所决定的。为了实现在运输过程中能够实时的掌握在途的冷藏车的温度变化并对温度进行控制，保证货物到达收货点的时候是新鲜和安全的，供应商企业运用RFID温度标签取代传统的条码，这种标签内部装有天线、RFID芯片和温度传感器，还有一个低温电池，电池能够持续使用三年以上，而且该标签还可以重复使用。

相对于普通的冷藏车，运送带有 RFID 标签的冷藏车稍有不同。为了在运输过程中能够对温度做到实时的监测，需要为冷藏车安装车载标签采集器。车载标签采集器在运输过程中定时的读取 RFID 标签采集的温度信息，并通过GPRS将数据信息传送给监控平台，以便进行数据的处理。通过采集到的信息，系统可以及时将异常信息通知送货司机和管理人员，以进行及时的处理，降低损失。车载标签采集器还可以发送定位信息，通过系统可以查看车辆的运输轨迹和达到时间。

4.4.3冷藏物流储存环节温控流程

冷藏车到达供应商配送中心后，需要先验货。传统的验货方法需要工作人员对货物进行逐一的清点，并且还需要检查货物在运输过程中，判断是不是发生了变质的情况，即使在采用条形码的情况下，清点货物数目依然需要人工手动对条形码进行逐一的扫描，才能与货物清单进行详细的比对，这在一定程度上降低了员工的工作效率，延长了工作时间，增加了生产成本，增大了产品损失的风险。公司改用 RFID 标签替代条形码，就省去了人工扫描的过程。

将从冷藏车中卸载下来的货物，以托盘为单位，由叉车运送到指定的冷藏库房中。在冷藏库内部，同样为其安装多个 固定标签采集器，使固定采集器发射的信号能覆盖整个冷藏库对冷藏库中的温度情况进行实时的监测。叉车将货物运送到冷藏库中后，按照要求放到指定的位置。此时，固定采集器读取 RFID 标签，及其捆绑的货物信息，从而完成对货物的清点工作。管理人员只需要通过计算机就能够了解到货物详细信息，如数量、品种等。与此同时，通过车载标签采集器传回的温度信息，管理员可以详细了解到在货物的整个运输过程中，是不是有温度超标的情况，从而可以及时判断产品的品质，防止质量问题的发生。

4.4.4冷链物流出库作业温控流程

供应商接收到零售商的订货信息，准备出货。与入库操作相似，应用RFID技术后，核对信息（看商品名称、数量等和零售商的订单信息是否一致）和出库也是一步完成的。总之，在整个入库到出库的过程中，采用了RFID技术后，从装货到上货架的操作、验货和出库的操作都可以一步完成，大大减少了工作量，节省了时间，提高了效率。而且减少了仓库管理的工作量，提高了储存安全性。出入库等待装车和卸车环节的温控也都包含其中，做到全程监控。

4.4.5冷链物流销售环节温控流程

在销售阶段，商家可利用 RFID 标签质量追溯系统了解购入商品的状况，帮助商家对产品实行准入管理。通过采用 RFID，因为不需要人工查看进货的条码而节省的劳动力成本。RFID 可以改进零售商的库存管理，实现适时补货，有效跟踪运输与库存,提高效率，减少差错。同时，智能标签能对某些时效性强的商品的有效期限进行监控。RFID 标签在供应链终端的销售环节，特别是在超市中免除了跟踪过程中的人工干预，并能够生成100%准确的业务数据，因而具有巨大的吸引力。

4.4.6冷链物流配送环节温控流程

最后，配送作业。货物由零售商销售给消费者，货物出库后，装上带有无线温度标签的保温箱、小型保温车、泡沫箱等配送至消费者指定的交货点。由配送员手持手持式标签采集器采集标签数据，并上传数据至监控平台，同时可以现场打印温度数据。配送是工作流程的末端，当供应商把货送到交货点，消费者验货合格后，温控在整个冷链物流中的任务就结束了。

第五章 平台架构

5.1冷链物流温控系统数据中心

冷链物流温控系统数据中心包含网络系统、主机系统、存储备份系统、安全系统和机房工程等建设内容。

冷链物流温控系统数据中心主体数据库建设包括监测点数据库，采集器数据库，温度数据库，GPS定位信息数据库，报警数据库，通知数据库等部分组成。

5.2冷链物流温控系统平台架构

冷链物流温控系统平台

5.3冷链物流温控平台功能简介

冷链物流温控平台界面及大致功能：

基础配置

（2）实时界面

（3）历史曲线

（4）报警短信查询

（5）GPS系统

第六章 系统特点

6.1 系统功能特点

1）冷链温控系统整合了RFID无线射频自动识别技术、GPRS通讯技术、GPS定位技术实现数据传输的多样性。采用分布式多层架构，以先进的大数据处理技术的云服务器，24小时连续运行。

2）自主研发的高密防碰撞技术，解决高密度安装的无线温度标签的通讯干扰和通讯碰撞问题。

3）保证数据链的完整，若出现GSM网络通信不畅，停电，云服务器中断的情况，检测的温度数据自动存储在仪器的自身存储器内，一旦恢复通信，所存数据立即自动补发到云服务器上。

4）可设置温度上下限（支持延迟报警），根据定义的报警模型可自动发手机短信报警。且报警日志也会自动在中心控制台上保存。

5）支持各种异常情况报警：数据超限、外部停电、设备故障、电池低电量、通讯故障等。报警采用先进的统一网关报警功能，只要接收方的手机通畅就可以收到报警短信，并且系统可设置多个报警短信接收人和多等级报警模式，提高报警接收成功的可能性，并记录报警历史。

6）云服务器是B/S架构，在任何可上网的地方，均可访问云服务器查看冷链设备的温度和历史记录。

7）自动升级程序：要求客户端程序能够自动下载，并且安装最新的更新补丁。

8）自动备份功能：支持后台的自动数据备份功能。

9）全程同一设备跟着托盘流转，实现从源头到末端的全程温度监控。

6.2系统先进性

监控平台采用基于企业级数据库的B/S架构，多层分布式应用。使用插件化技术，实现业务模块的插件化服务和接口通讯。在平台上，并能够实现相关信息的相互联通及共享资源的高度整合，支持跨单位、跨部门、多人员、多任务工作。在平台上，可以实现集中配置、集中访问权限、集中管理身份等，整个系统能灵活定制、扩展，以应对可能不断变化、调整的业务流程和组织结构，系统设计与开发的结构选择，要考虑并适应将来的系统扩展性和可变性，在结构选型上，有很强的伸缩特性，并且技术上成熟、可靠、稳定和安全。

RFID技术考虑它们之间的通讯干扰和通讯碰撞，使用我公司自主研发的高密防碰撞技术。使RFID无线温度标签在大面积布点的情况，互不干扰。

采用目前趋势的物联网技术、互联网+的概念，系统更具前瞻性。

本系统采用的是本公司独立自主开发的技术，此系统的知识产权属于本公司独立拥有。

6.3系统的成熟性与可靠性

冷链监控平台先进性在于其整合了当今成熟的计算机、通讯、传感器、大规模新型集成电路等多项技术，使这些成熟的技术有机的结合起来，形成一种全新的数据采集、发送、控制形式与应用理念，而组成这样一种全新产品采用的单个技术又是目前高速发展、日益成熟的计算机技术、通讯技术、传感器技术，其成熟性、可靠性是有目共睹的，我们依托全国乃至全球的上述技术的研发力量，采用其成熟的产品与技术，作为我们的基础部件。

冷链监控平台及RFID标签系统已成功运行近四年时间，用户反映良好。