姬連凱 李子瀟 童山虎 武鑫 田澎

摘 要：“十四五”以來，我國冷鏈產業(yè)進入高速發(fā)展期，以“全程冷鏈”為代表的連接產地至餐桌的冷鏈模式越來越受到市場的追捧。但我國全程冷鏈在物流、成本與效率控制等方面仍存在很多問題，難以形成完備的行業(yè)標準及有效的監(jiān)管。為了突破困局，以蓄冷技術為基礎，具備全程冷鏈應用特點的蓄冷式冷藏裝備系統(tǒng)快速發(fā)展。本研究從蓄冷式冷鏈裝備、全程冷鏈應用兩方面需求入手，主要研究蓄冷材料的狀態(tài)檢測和實時獲取能力、充冷作業(yè)的精細化管理、全程冷鏈體系下中臺型網絡平臺建設三個層級的信息化建設。目前，該系統(tǒng)已在云南省進行了多次實證研究，利用信息平臺搭建起數據橋梁，最終帶動冷鏈業(yè)與社會聯(lián)運體系的共同發(fā)展。

關鍵詞：全程冷鏈;蓄冷式冷藏集裝箱;信息化建設;解決方案

中圖分類號：U15 ? ?文獻標志碼：A ? ?文章編號：1003-5168（2022）7-0006-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.07.001

Abstract：Since the 14th five-year Plan， China's cold chain industry has entered a period of rapid development. The cold chain model， represented by the "whole cold chain"， which connects the origin to the table， is increasingly sought after by the market. However， there are still many problems in logistics， cost and efficiency control of the whole cold chain in China， and it is difficult to form industry standards and effective supervision. In order to break through the dilemma， based on the cold storage technology， the cold storage refrigeration equipment system with the characteristics of the whole cold chain application develops rapidly. From the requirements of cold-storage cold chain equipment and whole-process cold chain application， the information construction of three levels， namely， the state detection and real-time acquisition ability of cold-storage materials， the fine management of cold-filling operation， and the middle-platform network platform construction under the whole-process cold chain system are mainly studied. At present， many empirical studies have been carried out on this system in Yunnan province， and the data bridge is built by using the information platform， which ultimately drives the common development of the cold chain industry and the social combined transport system.

Keywords： whole process cold chain; cold storage refrigerated container; information construction; solution

1 基于全程冷鏈的蓄冷式冷藏裝備系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

長久以來，我國冷鏈業(yè)在全程冷鏈方面發(fā)展較為緩慢。一方面是因為現(xiàn)有冷鏈市場存在“小、散、亂、弱”的現(xiàn)實問題;另一方面是市場中不同類型的冷鏈裝備系統(tǒng)建設良莠不齊，“假冷鏈、土保溫”等問題在市場中屢禁不止[1]。

在此背景下，中國中車集團研發(fā)了蓄冷式冷藏裝備系統(tǒng)，集合了標準集裝箱和蓄冷技術的優(yōu)勢，能夠實現(xiàn)一次充冷，無源釋冷120 h，如圖1所示。在使用前，通過充冷裝備將冷能運送到箱體內的蓄冷模塊中;在運輸過程中，蓄冷模塊再將存儲的冷能均勻釋放，以此來維持箱體內冷藏運輸環(huán)境[2，3]。

從目前公鐵聯(lián)運的社會冷鏈發(fā)展趨勢來看，鐵路冷鏈運輸受到鐵路貨車運途無供電的困擾，無法實現(xiàn)甩箱作業(yè)[4-6]。蓄冷式冷鏈裝備系統(tǒng)主要在裝備系列開發(fā)、釋冷時間延長、充冷效率提升等方面進行集中突破，缺乏在信息化方面的布局、建設。蓄冷式冷鏈裝備系統(tǒng)的信息化建設要從自身技術需求入手，最終通過裝備實現(xiàn)全鏈條節(jié)點的連接，依靠信息化技術從而實現(xiàn)全程冷鏈中數據、信息以及商業(yè)間的連接。

2 蓄冷式冷鏈信息化建設的需求分析

2.1 蓄冷技術自身發(fā)展的信息化建設需求

蓄冷材料在相變過程中具有穩(wěn)定的溫度和潛熱存儲能力，結合保溫箱的隔熱作用，可以在很長一段時間內營造穩(wěn)定的環(huán)境溫度，溫度波動幅度不大于0.5 ℃，如圖2所示。

從圖2可以看出，相變材料在初始凝固期和融化末期，由于其內部冷能的缺乏，環(huán)境溫度波動很大，由此可將相變材料分為三個階段：充冷期、穩(wěn)定期和失效期。相變材料在充冷期吸收足夠的冷量，在穩(wěn)定期進行均勻釋放，釋放結束后進入失效期。在使用過程中，應盡量保證充冷期合理利用及穩(wěn)定期充分利用。

由此來看，蓄冷技術本身的應用，需要如下兩方面的信息化建設：掌握蓄冷材料的實時狀態(tài)，實現(xiàn)可控使用;通過綜合判斷，提供冷能的最優(yōu)使用方案。

2.2 針對全程冷鏈應用場景中的信息平臺建設需求

蓄冷式冷鏈裝備從商流上實現(xiàn)了從“最先一公里”到“最后一公里”的全產業(yè)鏈覆蓋。在未來，該信息化系統(tǒng)可能會面對從產地的果農、菜農到最終消費者的全產業(yè)節(jié)點。所以，該信息系統(tǒng)不僅要注重蓄冷式裝備本身的信息化建設，更要從產業(yè)鏈數據收集、數據展示，尤其是針對不同商業(yè)角色的應用開發(fā)，要將一站式能力作為信息化平臺的搭建重點之一。該信息系統(tǒng)包括多協(xié)議接口的適配，支持對子系統(tǒng)、設備、數據庫等各類接入對象開發(fā)、驅動;應用模塊化拓展，支持系統(tǒng)業(yè)務功能類似“APP”一樣可獨立開發(fā)，升級和維護;服務生態(tài)化支持，提供低門檻、低成本、高效率二次開發(fā)生態(tài)技術服務。

3 蓄冷式冷藏裝備系統(tǒng)信息化平臺的技術方案

3.1 蓄冷材料狀態(tài)檢測和實時獲取

在使用過程中，蓄冷材料不斷經歷由冰到水、再由水到冰的物態(tài)變化，而獲取蓄冷材料的狀態(tài)，就是要對材料充冷期、穩(wěn)定期、失效期進行標定。結合現(xiàn)代傳感器技術、物聯(lián)網技術和邊緣計算技術等，開發(fā)冷量算法，通過多維度、有深度的數據，實時掌握蓄冷材料的能量狀態(tài)[7]。這就要做到蓄冷箱在充、釋冷過程中的可知和可控，消除僅依靠經驗的粗放式使用。利用計算機技術建立交互方式，便于蓄冷箱在公鐵聯(lián)運中多參與方進行溝通，降低技術的應用門檻。

3.2 充冷作業(yè)的精細化管理建設

充冷后，蓄冷箱的使用集中在穩(wěn)定期。這就對運輸時間和穩(wěn)定期時長的匹配提出了更高的要求。從冷鏈過程來考慮，根據蓄冷箱的冷量狀態(tài)、運輸或存儲環(huán)境等信息，優(yōu)化運輸路徑和倉儲管理，不僅可對充冷作業(yè)進行精細化管理，而且能提升蓄冷箱公鐵聯(lián)運體系運行效率，從而獲取更高的收益。

從優(yōu)化運輸路徑上看，結合運途環(huán)境數據，配合最優(yōu)的充冷策略，合理安排車次，提前明確路線圖以及發(fā)車時間。依靠GPS定位系統(tǒng)，實時監(jiān)控蓄冷箱的位置，根據當地的交通條件、經濟環(huán)境、市場發(fā)展情況，優(yōu)化物流運輸配送地址[8]。

從優(yōu)化倉儲管理上看，感知箱內存儲環(huán)境的動態(tài)變化，一方面進行數據收集，另一方面結合收集到的數據對充冷裝備進行智能控制，最終從整體上優(yōu)化能量使用效率，節(jié)約充冷成本和管理成本。

3.3 中臺型網絡平臺建設

通過“裝備+信息化”的組合形態(tài)，串聯(lián)商業(yè)（產業(yè)鏈）的全流程節(jié)點，進而形成生態(tài)效應。中臺型網絡平臺的搭建需要提供統(tǒng)一的應用接口、統(tǒng)一的設備接口以及內部統(tǒng)一的數據格式，提高設備、用戶、平臺的對接效率。該平臺技術方案如圖3所示。

4 蓄冷式冷鏈信息化平臺架構搭建

蓄冷式冷鏈項目不僅是裝備研制的問題，還是使蓄冷技術適應全程冷鏈體系，更是通過信息化建設為蓄冷技術謀求生存和發(fā)展空間。該平臺實現(xiàn)物流場景、蓄冷技術、平臺技術、互聯(lián)網模式的綜合創(chuàng)新應用，突出其在平臺架構搭建中的網絡化、數據化、平臺化、應用化特點。其實現(xiàn)架構由“6層、5模塊”組成，如圖4所示。

“6層”建立了從裝備到用戶的交互空間，實現(xiàn)了設備與設備、設備與人、人與人的溝通以及標準化數據資源池的搭建。

“5模塊”主要是從用戶間高效溝通及滿足不同用戶多樣性需求的角度出發(fā)，進行的基礎能力建設。

目前，冷鏈信息化平臺已經實現(xiàn)了面向蓄冷箱及補冷裝備狀態(tài)的實時監(jiān)控功能，能夠實時掌握其內外部環(huán)境信息，獲取并查看蓄冷箱和裝備的運行位置[9]。該平臺具備“蓄冷裝置冷量算法”模塊，可實現(xiàn)對蓄冷材料蓄冷量的實時獲取，并以“冷電池”的形式進行交互和展示。該平臺在冷量算法開發(fā)的基礎上，建立了“剩余冷量-可用時長”的智能算法模塊，為蓄冷箱在公鐵聯(lián)運體系下的運輸路線選擇和聯(lián)運策略提供了數據支撐。

總的來看，目前蓄冷式冷鏈信息化實現(xiàn)了對蓄冷材料狀態(tài)的可知、可控，最大限度地發(fā)揮了釋冷平穩(wěn)期的溫控優(yōu)勢。

5 結語

蓄冷式冷鏈信息化平臺利用蓄冷裝備系統(tǒng)本身的場景滲透能力，甚至是“前后一公里”的滲透能力，結合其自身信息平臺的第三方特征，可搭建起不同應用場景間的數據“橋梁”，并以此探索全程冷鏈、公鐵聯(lián)運下的標準體系框架，最終帶動冷鏈業(yè)與社會聯(lián)運體系的共同發(fā)展。

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