劉丹丹+李志剛

摘要：針對(duì)目前我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)不協(xié)調(diào)、監(jiān)測(cè)指標(biāo)單一化、監(jiān)測(cè)信息不透明、獲取信息不及時(shí)的現(xiàn)象，融合WSN（wireless sensor networks）和RFID（radio frequency identification）2種技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提出一種基于WSID（wireless sensor identification）融合網(wǎng)絡(luò)和WebGIS的冷鏈運(yùn)輸監(jiān)控追蹤系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品冷藏管理和冷鏈運(yùn)輸過(guò)程中環(huán)境溫濕度、CO2濃度、C2H4氣體含量及智能節(jié)點(diǎn)電量的采集，農(nóng)產(chǎn)品自身信息的獲取與身份識(shí)別判斷，最后基于WebGIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)冷鏈運(yùn)輸環(huán)節(jié)監(jiān)控信息的動(dòng)態(tài)展示。結(jié)果證明，系統(tǒng)性能可靠，硬件成本較低，能夠滿足實(shí)時(shí)透明的冷鏈環(huán)境監(jiān)測(cè)和產(chǎn)品身份追溯需求，具有較好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：農(nóng)產(chǎn)品；冷鏈物流；WSID；WebGIS；監(jiān)控追蹤；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

中圖分類號(hào)： S126文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2017）17-0200-05

通信作者：李志剛，博士，教授，主要研究農(nóng)業(yè)信息技術(shù)及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。E-mail：lzg_inf@shzu.edu.cn。生活水平的提高和飲食結(jié)構(gòu)的顯著變化使消費(fèi)者追求高品質(zhì)商品和服務(wù)的理念已經(jīng)逐步形成，對(duì)新鮮特色農(nóng)產(chǎn)品的需求也日益增大。但由于農(nóng)產(chǎn)品本身鮮明的品質(zhì)特性，當(dāng)農(nóng)產(chǎn)品在庫(kù)冷藏和冷鏈運(yùn)輸環(huán)境中溫濕度、CO2、C2H4氣體含量比例失衡時(shí)，都會(huì)造成產(chǎn)品軟化變質(zhì)、果實(shí)衰老、果粒脫落、果實(shí)內(nèi)部的呼吸作用加強(qiáng)帶來(lái)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損耗和感官評(píng)價(jià)等級(jí)下降等，大大降低了農(nóng)產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和商業(yè)價(jià)值[1]。冷鏈物流的全程無(wú)縫監(jiān)管與追溯是保障農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)安全的關(guān)鍵[2]。因此，開(kāi)展農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流監(jiān)控和追蹤方法研究，確保冷鏈物流過(guò)程中各項(xiàng)參數(shù)的有效采集、實(shí)時(shí)傳輸與處理、動(dòng)態(tài)展示，完善我國(guó)冷鏈物流體系的管理和監(jiān)督工作已成為當(dāng)今社會(huì)亟須解決的焦點(diǎn)問(wèn)題。

在冷鏈物流監(jiān)控追蹤技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者利用射頻識(shí)別技術(shù)、ZigBee技術(shù)、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)和GPS等研究了各項(xiàng)冷鏈物流監(jiān)測(cè)追溯技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法和手段。佟金等基于RFID、GPS和GPRS技術(shù)設(shè)計(jì)了冷鏈物流監(jiān)控系統(tǒng)，用以實(shí)時(shí)監(jiān)控生鮮農(nóng)產(chǎn)品在運(yùn)輸過(guò)程中的狀態(tài)和質(zhì)量[3]。Abad等利用RFID的溫度標(biāo)簽檢測(cè)生鮮食品在冷鏈運(yùn)輸過(guò)程中的品質(zhì)狀態(tài)[4]。汪庭滿等基于RFID技術(shù)開(kāi)發(fā)了冷鏈物流溫度監(jiān)控系統(tǒng)，并將貨架期模型嵌入到系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)輸后水產(chǎn)品的貨架期預(yù)測(cè)[5]。齊林等設(shè)計(jì)了基于WSN的水產(chǎn)品冷鏈物流實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)[6]。Carullo等利用WSN技術(shù)，通過(guò)將微處理器、無(wú)線收發(fā)裝置和電源安放在牛奶瓶蓋內(nèi)，傳感器則設(shè)置在奶瓶?jī)?nèi)來(lái)監(jiān)控牛奶冷鏈運(yùn)輸過(guò)程中的溫度[7]。Ruiz等采用ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)水果冷鏈運(yùn)輸環(huán)境中溫濕度指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[8]。劉國(guó)梅等結(jié)合WSN和RFID設(shè)計(jì)了農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流監(jiān)控系統(tǒng)[9]。但是目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的冷鏈物流監(jiān)控追蹤系統(tǒng)，只是單一地利用射頻識(shí)別與有線通信結(jié)合的方式或是使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與傳輸，而將2種技術(shù)優(yōu)勢(shì)相融合來(lái)解決冷鏈物流監(jiān)控追蹤系統(tǒng)監(jiān)測(cè)效率低和實(shí)時(shí)性差等問(wèn)題的研究比較缺乏，同時(shí)大多數(shù)研究只是做到運(yùn)輸過(guò)程中溫濕度數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)的全程記錄，并沒(méi)有考慮到CO2濃度、C2H4氣體含量等其他因素在整個(gè)冷鏈物流過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，缺乏對(duì)智能節(jié)點(diǎn)電量使用情況的監(jiān)測(cè)，無(wú)法保證各監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集，缺少農(nóng)產(chǎn)品在庫(kù)監(jiān)控管理和在途產(chǎn)品身份的識(shí)別與判斷環(huán)節(jié)，用戶也不能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)查詢冷鏈物流監(jiān)測(cè)信息。

因此本研究在劉國(guó)梅等相關(guān)學(xué)者研究[9]基礎(chǔ)上，針對(duì)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈監(jiān)控追蹤系統(tǒng)實(shí)時(shí)、高效、獲取信息更為全面的需求，融合WSN和RFID 2種技術(shù)優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品在庫(kù)管理和冷鏈運(yùn)輸過(guò)程中環(huán)境溫濕度、CO2濃度、C2H4含量、節(jié)點(diǎn)電量的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與控制，運(yùn)輸農(nóng)產(chǎn)品的身份識(shí)別和判斷的監(jiān)控追蹤系統(tǒng)，最后基于WebGIS技術(shù)將冷鏈物流中的監(jiān)測(cè)信息以電子地圖的形式展示給管理人員，進(jìn)一步降低各地方特色農(nóng)產(chǎn)品的物流損耗，提高農(nóng)產(chǎn)品冷鏈運(yùn)輸過(guò)程的安全化和信息化水平，實(shí)現(xiàn)特色農(nóng)產(chǎn)品鮮到鮮得。

1農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)控追蹤系統(tǒng)分析

1.1監(jiān)測(cè)需求分析

農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流過(guò)程中，當(dāng)冷鏈環(huán)境不符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品水分、碳水化合物及其產(chǎn)品體內(nèi)色素的變化而造成產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和商業(yè)價(jià)值的流失。同時(shí)鮮活農(nóng)產(chǎn)品在采摘之后會(huì)不同程度地受到一些微生物的侵染，果實(shí)內(nèi)部呼吸強(qiáng)度、碳水化合物分解速率以及蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、膜透性等的變化速率加快[10]，加速農(nóng)產(chǎn)品衰老過(guò)程。因此通過(guò)對(duì)可能影響農(nóng)產(chǎn)品在冷庫(kù)、運(yùn)輸?shù)壤滏湱h(huán)境中安全存儲(chǔ)的各種因素，如溫濕度、CO2濃度、C2H4濃度、制冷設(shè)施和運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行全面實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)、記錄、預(yù)警、報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)備份、歷史事件查詢等管理，確保一旦出現(xiàn)潛在的冷鏈物流危險(xiǎn)事件，在其還沒(méi)有影響農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)之前，采取應(yīng)急措施，控制危險(xiǎn)因素；同時(shí)實(shí)現(xiàn)冷鏈物流中在途農(nóng)產(chǎn)品身份識(shí)別與判斷，防止貨物的錯(cuò)誤配送、竄貨或者丟失，冷鏈運(yùn)輸途中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題時(shí)立即終止運(yùn)輸與產(chǎn)品召回，降低物流成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量安全。

1.2系統(tǒng)性能分析

根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流監(jiān)控追蹤系統(tǒng)的目的和需求，系統(tǒng)的性能要求如下：（1）WSN和RFID融合形成的WSID自組織網(wǎng)絡(luò)冗余性好，抗干擾能力強(qiáng)，易于擴(kuò)展、便于維護(hù)；（2）系統(tǒng)基本上能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)、多環(huán)境因子的高度感知；（3）基本實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度、二氧化碳濃度和乙烯氣體含量的精確控制；（4）車載終端具備與融合傳感網(wǎng)絡(luò)的前向鏈路以及與監(jiān)控中心的通信能力，實(shí)時(shí)上傳環(huán)境信息和產(chǎn)品本身信息、冷鏈運(yùn)輸車輛運(yùn)行軌跡、運(yùn)行參數(shù)等，方便監(jiān)控中心管理人員實(shí)時(shí)掌握運(yùn)輸狀況和產(chǎn)品品質(zhì)狀態(tài)；（5）基于WebGIS的監(jiān)控中心為用戶提供友好圖形界面，操作簡(jiǎn)單，功能齊全。

2農(nóng)產(chǎn)品冷鏈監(jiān)控追蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)endprint

2.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流監(jiān)控追蹤系統(tǒng)主要由3個(gè)模塊組成：布置在冷庫(kù)和冷藏車廂內(nèi)的智能節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)組成終端采集模塊，實(shí)現(xiàn)冷鏈環(huán)境中溫濕度、CO2濃度、C2H4含量和節(jié)點(diǎn)電量的采集和傳輸；數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、WebGIS地圖服務(wù)器、路由器和防火墻作為系統(tǒng)服務(wù)層，負(fù)責(zé)接收遠(yuǎn)程采集層上傳的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)信息；管理計(jì)算機(jī)作為用戶訪問(wèn)層，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)向用戶提供冷鏈監(jiān)測(cè)信息。系統(tǒng)總體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

2.2.1智能節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈監(jiān)控追蹤系統(tǒng)中采用RFID閱讀和WSN節(jié)點(diǎn)相融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括集成了RFID閱讀器的智能節(jié)點(diǎn)、普通電子標(biāo)簽、普通傳感器節(jié)點(diǎn)和基站。其中集成了RFID閱讀器的智能節(jié)點(diǎn)不僅能感知與采集冷鏈環(huán)境信息，同時(shí)也能讀取農(nóng)產(chǎn)品自身信息，實(shí)現(xiàn)冷鏈物流過(guò)程中農(nóng)產(chǎn)品身份的識(shí)別和判斷，最后基于WSN網(wǎng)絡(luò)將所獲取的所有信息傳遞至協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)對(duì)所獲取的信息簡(jiǎn)單處理之后上傳至本地管理中心和遠(yuǎn)程控制中心。系統(tǒng)中智能節(jié)點(diǎn)主要由感知環(huán)境信息的傳感器部分、讀取標(biāo)簽信息的RFID閱讀器、WSN無(wú)線通信模塊和能量供應(yīng)模塊組成。硬件框圖如圖2所示。

為提高系統(tǒng)集成度和可靠性，優(yōu)化電路整體設(shè)計(jì)，系統(tǒng)選用德州儀器公司生產(chǎn)的支持2.4 GHZz IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE應(yīng)用的CC2530型無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)片上系統(tǒng)（system on chips，簡(jiǎn)稱SoC）作為處理器模塊的解決方案。CC2530結(jié)合了RF收發(fā)器的優(yōu)良性能及業(yè)界領(lǐng)先的黃金單元ZigBee協(xié)議棧，內(nèi)嵌1個(gè)增強(qiáng)型8051單片機(jī)，含256 kB程序存儲(chǔ)器，具有極高的接收靈敏度（-97 dBm）和抗干擾性能，使用2.0 ～3.6 V直流電源，小尺寸QFP-40封裝6 mm×6 mm，CC2530具有不同的運(yùn)行模式，運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短，進(jìn)一步滿足了系統(tǒng)的低功耗要求[11]。

系統(tǒng)選用英國(guó)GSS公司的集溫濕度、二氧化碳濃度測(cè)量為一體的新型傳感器COZIR-W，實(shí)現(xiàn)冷鏈環(huán)境中溫濕度、CO2濃度的實(shí)時(shí)感知與采集。該傳感器內(nèi)部集成了信號(hào)處理電路，使用3.3 V電壓驅(qū)動(dòng)，功耗僅為3.5 mW，可測(cè)量溫度范圍為-25～55 ℃，絕對(duì)精度為±1 ℃；濕度范圍為0～95%（非凝結(jié)），絕對(duì)精度為±3%；二氧化碳體積分?jǐn)?shù)范圍為0～20 000×10-6，精度為±50×10-6[12]。采用瑞士SENSIRION公司生產(chǎn)的C2H4/C-2000測(cè)量農(nóng)產(chǎn)品冷鏈運(yùn)輸過(guò)程中的C2H4濃度，該傳感器反應(yīng)速度快、無(wú)零點(diǎn)漂移、低誤差率、抗干擾能力強(qiáng)。系統(tǒng)中傳感器自行采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并將所采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，通過(guò)串口把采集信息傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，由單片機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、打包并通過(guò)無(wú)線模塊傳送到控制中心[13]。

2.2.2智能節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)中程序啟動(dòng)之后，智能節(jié)點(diǎn)開(kāi)始查找網(wǎng)絡(luò)并加入，若為路由器則轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)信息至協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，否則負(fù)責(zé)操控COZIR-W和C2H4/C-2000傳感器測(cè)量得到當(dāng)前冷鏈環(huán)境的溫濕度、CO2濃度、C2H4濃度和監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)剩余電量，另一方面讀取貨物上的標(biāo)簽信息，將所獲得數(shù)據(jù)通過(guò)路由轉(zhuǎn)發(fā)或直接傳送給協(xié)調(diào)器。循環(huán)采集模式之后，若接收到睡眠指令則進(jìn)入睡眠狀態(tài)，以降低系統(tǒng)功耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期。傳感器數(shù)據(jù)采集程序和傳輸流程如圖3、圖4、圖5所示。

在冷鏈監(jiān)控追蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，由于對(duì)節(jié)點(diǎn)電量的監(jiān)測(cè)精度要求較低，因此采用低成本的電壓檢測(cè)法獲取監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)剩余電量信息[14]。電池電壓先經(jīng)過(guò)放大器處理后，送入單片機(jī)接口進(jìn)行采樣，利用電池電壓與電量之間的函數(shù)關(guān)系，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后得到監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)剩余電量。其采集程序流程如圖6所示。

2.3農(nóng)產(chǎn)品在庫(kù)監(jiān)控與追蹤

在鮮食農(nóng)產(chǎn)品冷庫(kù)的監(jiān)控與管理工作中，首先將功能較強(qiáng)的RFID閱讀器設(shè)置在冷庫(kù)出入口處，該閱讀器一方面讀取出入庫(kù)產(chǎn)品的所有信息，另一方面還可以向出入庫(kù)農(nóng)產(chǎn)品上的標(biāo)簽寫入相關(guān)產(chǎn)品信息，實(shí)現(xiàn)所有出入庫(kù)農(nóng)產(chǎn)品信息登記和錄入的完全自動(dòng)化。布置在冷庫(kù)特定位置的智能節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)感知與采集冷庫(kù)環(huán)境信息，同時(shí)讀取冷庫(kù)中所有物品的RFID標(biāo)簽信息，最后將獲取的環(huán)境參數(shù)和產(chǎn)品信息上傳至冷庫(kù)本地管理中心，本地管理人員根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)可以隨時(shí)掌握產(chǎn)品儲(chǔ)藏信息[15]和冷藏環(huán)境。同時(shí)，管理人員可以利用融合之后智能節(jié)點(diǎn)的定位功能，根據(jù)智能節(jié)點(diǎn)和RFID標(biāo)簽之間射頻信號(hào)的強(qiáng)弱，大致判斷出農(nóng)產(chǎn)品在冷庫(kù)中的儲(chǔ)存位置，真正實(shí)現(xiàn)細(xì)致與高效的冷庫(kù)管理模式。冷庫(kù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖7所示。

2.4農(nóng)產(chǎn)品冷鏈運(yùn)輸監(jiān)控與追蹤

鮮活易腐農(nóng)產(chǎn)品冷鏈運(yùn)輸過(guò)程中，要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)輸環(huán)境信息、運(yùn)輸設(shè)備及制冷設(shè)施運(yùn)行狀況和追溯產(chǎn)品自身信息，確保各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各種冷鏈設(shè)備運(yùn)行正常，保證產(chǎn)品質(zhì)量安全。系統(tǒng)利用WSN和RFID 2種技術(shù)融合集成的智能節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)每輛冷鏈車車廂環(huán)境溫濕度、CO2濃度、C2H4含量、節(jié)點(diǎn)電量的采集和冷鏈設(shè)備運(yùn)行狀況的故障點(diǎn)監(jiān)控。同時(shí)為了降低系統(tǒng)功耗，控制冷鏈成本，在不影響其監(jiān)測(cè)精度的情況下，系統(tǒng)對(duì)冷藏車廂內(nèi)的智能節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化部署來(lái)減少智能節(jié)點(diǎn)數(shù)量，如圖8所示。

智能節(jié)點(diǎn)同時(shí)讀取農(nóng)產(chǎn)品包裝箱上的普通無(wú)源RFID標(biāo)簽信息，實(shí)現(xiàn)在途農(nóng)產(chǎn)品身份的識(shí)別與判斷。最后智能節(jié)點(diǎn)將所獲取的所有信息通過(guò)WSN網(wǎng)絡(luò)以單跳或多跳的方式傳遞至協(xié)調(diào)器。系統(tǒng)中智能節(jié)點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔設(shè)置為 1 s，放置在駕駛室的副駕駛車座下邊的協(xié)調(diào)器將智能節(jié)點(diǎn)所讀取的信息進(jìn)行匯聚、自適應(yīng)融合和壓縮之后以TCP/IP協(xié)議通過(guò)GPRS模塊傳入監(jiān)控中心，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔為1 min[16]， 同時(shí)在協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)中集成了GPS模

塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)冷鏈運(yùn)輸車輛軌跡的實(shí)時(shí)追蹤。當(dāng)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)處理智能節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)異常，監(jiān)測(cè)指標(biāo)達(dá)到閾值或超過(guò)閾值，產(chǎn)品本身信息與數(shù)據(jù)庫(kù)信息不符時(shí)，發(fā)出預(yù)警報(bào)警信號(hào)，提醒遠(yuǎn)程控制中心及監(jiān)管機(jī)構(gòu)采取應(yīng)急方案。同時(shí)遠(yuǎn)程控制中心也可以通過(guò)GPRS模塊向協(xié)調(diào)器發(fā)出查詢命令。endprint

3農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流監(jiān)控追蹤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

基于WSID和WebGIS的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈監(jiān)控追蹤系統(tǒng)平臺(tái)，以生鮮農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地生產(chǎn)與流通的產(chǎn)業(yè)鏈為主線，面向農(nóng)戶、消費(fèi)者和管理者，滿足集監(jiān)控追蹤、防偽管理于一體的功能需求，系統(tǒng)綜合功能框架設(shè)計(jì)如圖9所示。

3.2系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)采用了C/S與B/S模式相結(jié)合的運(yùn)行體系結(jié)構(gòu)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中傳感器、GPRS模塊和服務(wù)器之間的通信模塊以及系統(tǒng)管理部分模塊采用C/S結(jié)構(gòu)，從而提高硬件與軟件通信過(guò)程的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理能力，并且對(duì)數(shù)據(jù)的釆集、轉(zhuǎn)換只需要在服務(wù)器端進(jìn)行即可，降低系統(tǒng)成本；用于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)展示的部分采用B/S結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的冷鏈環(huán)境信息的發(fā)布、瀏覽和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等功能需求；ASP.NET為前臺(tái)開(kāi)發(fā)工具，數(shù)據(jù)監(jiān)控中心的服務(wù)器是通過(guò)Microsoft SQL Server 2010與Arc GIS Server搭建的，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品冷鏈環(huán)境信息的動(dòng)態(tài)交互、實(shí)時(shí)更新以及基于地圖的監(jiān)測(cè)信息動(dòng)態(tài)展示等功能，農(nóng)產(chǎn)品冷鏈監(jiān)控追蹤系統(tǒng)主界面如圖10所示。

3.3WebGIS功能實(shí)現(xiàn)

監(jiān)控中心采用基于百度地圖車聯(lián)網(wǎng)API的WebGIS技術(shù)

實(shí)現(xiàn)冷鏈運(yùn)輸中無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)各監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)及GPS數(shù)據(jù)的地圖展示。如圖11所示，用戶通過(guò)客戶端的Web瀏覽器按HTTP協(xié)議提交各種冷鏈?zhǔn)录?qǐng)求并發(fā)送到WebGIS服務(wù)器；WebGIS服務(wù)器接受客戶端發(fā)送來(lái)的請(qǐng)求，處理并重新定向這些請(qǐng)求到GIS數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器；CIS數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器接受客戶端的任務(wù)請(qǐng)求，調(diào)用相關(guān)處理功能模塊，再將處理結(jié)果傳回WebGIS服務(wù)器；最后WebGIS服務(wù)器遵循HTTP協(xié)議以HTML格式及Script語(yǔ)言格式封裝處理結(jié)果返回客戶端的Web瀏覽器，使得農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流環(huán)境中的溫濕度、CO2濃度、C2H4含量、節(jié)點(diǎn)電量、產(chǎn)品身份和車輛位置等信息以WebGIS的形式發(fā)布更便利、更準(zhǔn)確。

4結(jié)論

相對(duì)于傳統(tǒng)的冷鏈物流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，研究中，以WSN與RFID融合集成的智能節(jié)點(diǎn)為核心，利用兩者的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)特性設(shè)計(jì)的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈監(jiān)控追蹤系統(tǒng)，覆蓋了農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸?shù)娜^(guò)程，保證了獲取信息的全面性和及時(shí)性?；赪ebGIS實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸環(huán)節(jié)監(jiān)測(cè)信息的動(dòng)態(tài)展示，通信性能測(cè)試表明，在通信距離30 m的范圍內(nèi)，-3 dBm及以上的發(fā)射功率均能保證8%以內(nèi)的丟包率，數(shù)據(jù)傳輸比較可靠，從整體上提高了農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流安全化、信息化和智能化水平。

系統(tǒng)中利用的融合技術(shù)在其監(jiān)測(cè)功能較為完善的同時(shí)，也帶來(lái)了比較高的冷鏈物流成本，其中融合之后的大數(shù)據(jù)量傳輸造成的能耗問(wèn)題是最為突出的問(wèn)題。

下一步系統(tǒng)將在智能節(jié)點(diǎn)布局優(yōu)化部署、多數(shù)據(jù)融合壓縮方面進(jìn)行一定的深入研究和改進(jìn)，在提高監(jiān)測(cè)精度的條件下盡量減少智能節(jié)點(diǎn)數(shù)量，降低多環(huán)節(jié)、多節(jié)點(diǎn)和多指標(biāo)監(jiān)控追蹤所帶來(lái)的冷鏈物流成本

參考文獻(xiàn)：

[1]Weng X G，Yang H，Wang L. Research on cold chain logistics traceable system for fresh agricultural products[J]. American Journal of Industrial and Business Management，2015，5（12）：728-729.

[2]梁琨，肖宏偉，杜瑩瑩，等. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的果蔬冷鏈物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（11）：519-521

[3]佟金，王亞輝，樊雪梅，等. 生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流狀態(tài)監(jiān)控信息系統(tǒng)[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2013，43（6）：1707-1711.

[4]Abad E，Palacio F，Nuin M，et al. RFID smart tag for traceability and cold chain monitoring of foods：demonstration in an intercontinental fresh fish logistic chain[J]. Journal of Food Engineering，2009，93（4）：394-399.

[5]汪庭滿，張小栓，陳煒，等. 基于無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)的羅非魚(yú)冷鏈物流溫度監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27（9）：141-146.

[6]齊林，韓玉冰，張小栓，等. 基于WSN的水產(chǎn)品冷鏈物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2012，43（8）：134-140.

[7]Carullo A，Corbellini S，Parvis M，et al. A wireless sensor network for cold-chain monitoring[J]. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement，2009，58（5）：1405-1411.

[8]Ruiz-Garcia L，Barreiro P，Robla J I. Performance of ZigBee-based wireless sensor nodes for real-time monitoring of fruit logistics[J]. Journal of Food Engineering，2008，87（3）：405-415.

[9]劉國(guó)梅，孫新德. 基于WSN和RFID的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流監(jiān)控追蹤系統(tǒng)[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2011（4）：179-180.

[10]章艷，張長(zhǎng)峰. 采后果蔬冷害發(fā)生機(jī)理及控制研究進(jìn)展[J]. 保鮮與加工，2012，12（4）：40-46.

[11]楊博雄. 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)[M]. 北京：人民郵電出版社，2015：211-212.

[12]Cozirtm ultra low power carbon dioxide sensor data sheet [EB/OL].（2012-6-8）[2016-07-01].http：//www.Gassensing.co.uk /wp-con-tent/uploads /2012 /11 / COZIR _-Wide Range _-Data sheet _ GSS.pdf.

[13]焦鳳昌，龔仁喜，臧慧，等. 一種新型的無(wú)線低功耗環(huán)境指數(shù)傳感器[J]. 傳感器與微系統(tǒng)，2013，32（8）：81-84.

[14]劉宸. 農(nóng)產(chǎn)品冷鏈運(yùn)輸WSN監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 陜西：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2014：20-22.

[15]李建偉. 物聯(lián)網(wǎng)背景下農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的優(yōu)化[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（8）：11-12.

[16]Xiao X Q，Wang X，Zhang X S，et al. Effect of the quality property of table grapes in cold chain logistics-integrated WSN and AOW [J]. Applied Sciences，2015，5（4）；747-760.蒙璽，李紹才，孫海龍. 人工土壤環(huán)境下保水劑性能的衰減[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（17）：205-208.

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2017.17.055endprint