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基于RFID生鮮農産品冷鍊供應鍊系統的構建

時間:2024-11-06 03:33:51

文/阮偉卿

摘要:傳統生鮮農産品,由于受到成熟期集中、保鮮期短的制約,銷售局限于區域市場。電子商務環境下,生鮮農産品的信息流、商流和資金流突破了時空限制,但由于物流的制約,影響了市場的擴展。應用RFID與溫度檢測技術,結合EPC編碼,協調生鮮農産品生産商、供應商、中介商、消費者和冷鍊物流企業,構建生鮮農産品供應鍊系統,能夠降低生鮮農産品的損耗,延長銷售時間,擴大生鮮農産品的銷售空間。

關鍵詞:生鮮農産品;RFID;冷鍊物流

引言

随着社會的發展和生活品質的提高,提高了人們對安全、綠色、優質的農産品需求。農産品大多分散生産,消費者對于農産品的生産信息、流通信息也了解有限。“褚橙、柳桃、潘蘋果”的熱銷,表明農産品借助電商平台,能夠給消費者以信心,提高購買意願。何德華、韓曉宇和李優桂的研究表明,産品安全、質量預期和網站信息豐富度顯著影響生鮮農産品電子商務消費者的購買意願。

生鮮農産品的電子商務模式也有“産銷直達”、“農宅對接”、“産地+平台+消費者”、“平台+自營+直銷”、“網上網下聯動”、“微店”、“移動交易平台”等模式。這些流通模式,減少了農産品流通環節,提高農産品的流通效率,擴大了市場範圍,解決了生鮮農産品集中上市所帶來的銷售難題。

但由于物流的限制,許多原産地的農産品,在夏季受到溫度的影響,容易變質,網店商家隻能停售。長期以來,我國農産品産後損失嚴重,據發改委《農産品冷鍊物流發展規劃.2010》報告,我國果蔬、肉類、水産品流通腐損率分别達到20-30%、12%、15%,美歐日等發達國家,由于采用了冷鍊系統,新鮮農産品在整個流通過程的損失率僅為2%-5%。

随着國家對農村電子商務發展的政策支持,以及淘寶、京東和順風等電商企業的大力推廣,一個龐大的生鮮電商冷鍊物流市場正在形成。

1、農産品冷鍊物流

物流是創造時間價值、空間價值、經濟價值,融合了運輸、配送、倉儲、貨代和信息等産業的複合型服務業,具有極強的社會化屬性。這種社會化屬性要求物流有合理的基礎設施布局,充分有效的物流服務市場,物流各功能要素之間的一體化運作,才能低成本、高效率的滿足不同個體的物流服務需求。

生鮮農産品冷鍊物流是指生鮮農産品從産地收獲後,在流通環節始終處于規定的低溫控制環境下,最大程度地保證農産品的品質,以滿足消費者的需求的物流系統。根據貯藏溫度的不同,農産品低溫保鮮方法主要有冰溫保鮮(食品凍結點以上,0℃以下)、冷藏保鮮(0-10℃)。冷鍊物流系統的構建,既需要具有冷藏、冷凍功能倉庫、配送加工中心,同時需要有冷藏、冷凍的運輸工具、周轉箱,系統投入和運營的成本高,管理複雜。在保鮮的過程中,即使溫度在短時間内升高,冷藏食品儲存期也會随着溫度升高呈指數級的縮短,縮短滞架銷售時間。因此,在農産品保鮮過程中,對溫度的檢測就變得日益重要。

電子商務環境下,生鮮農産品供應商、電商平台、冷鍊物流企業、冷鍊物流(快遞)配送站、冷鍊末端配送箱、消費者的一體化運作,能夠減少損耗,降低成本。但對冷鍊供應鍊信息管理系統,提出了更高的要求。

以RFID、EPC編碼和溫度檢測技術為基礎,構建生鮮農産品冷鍊供應鍊信息系統,在保證生鮮農産品的品質,降低庫存和運輸過程中的産品損耗和能源損耗的同時,能夠協調供應鍊上的企業,提高冷鍊供應鍊系統的透明性和敏捷性,為客戶提供滿意的服務。

2、RFID電子标簽

RFID本身隻是一種非接觸的無線信息記錄與傳輸方式,利用天線的空間電感耦合或者電磁耦合,标簽和閱讀器之間實現非接觸式信息通訊和能量傳遞。

2.1RFID的分類

(1)按RFID标簽的通信頻率,RFID标簽可以分為4類:低頻段、高頻段、超高頻段以及微波頻段。

低頻和高頻的RFID标簽芯片的射頻信号感應原理為電感耦合,識别距離在0.1—1m之間,存儲數據容量小。超高頻和微波的射頻信号感應原理是電磁反向散射耦合,其工作距離比較遠,存儲數據容量大,可達2048bit。低頻電波能夠穿過任意材料的物品而不縮短它的讀取距離,高頻電波除了金屬外,能夠穿過大多數的材料。

超高頻電子标簽的工作距離能達到10m,微波頻段的電子标簽工作距離能夠達到10m以上。超高頻電波不能通過許多材料,特别是水、灰塵、霧等懸浮顆粒物質。其中,超高頻可讀距離遠,體積小、微功耗、成本低,識别速度快、有較強的防沖突能力,在物流和供應鍊管理上使用較為廣泛。

(2)按照RFID标簽工作能量的來源,RFID标簽分為:有源标簽、半有源标簽、無源标簽。

有源電子标簽的優點是工作距離可達100m,缺點是成本較高,體積較大,使用時間受到電池的影響。在交通及物聯網等遠距離自動識别領域,有大量應用。

無源電子标簽是借助天線,利用電磁場的耦合感應,把閱讀器發射的射頻信号,轉化成工作電壓,為标簽提供電源。具有體積小、成本低、維護少、重量輕、壽命長、方便應用的特點。但由于受到感應供電的影響,在識别距離和高速目标的識别方面有所欠缺。

半有源射頻标簽,依靠自備電源給部分應答電路供電,其他電路通常處于休眠狀态。隻有在接收到射頻信号後,才被激活。一般是在低頻(125KHz)的觸發,微波(2.45GHz)傳輸數據,低頻近距離用于精确定位,微波遠距離識别和上傳數據,半有源的标簽内部的電池可維持幾年或者更長的時間。

2.2RFID電子标簽與物聯網

EPC物聯網主要由RFID、EPC編碼、信息傳遞網絡組成。以RFID為載體,通過EPC(全球電子代碼)技術為每個對象分配唯一的編碼,可以對對象進行識别、定位、追蹤、監控,構建EPC物聯網。

EPC代碼由四個數據字段構成的一組數字,分别是标頭、廠商識别代碼、對象分類代碼、序列号。标頭決定EPC編碼的版本号,決定着廠商識别代碼、對象分類代碼、序列号三個數據字段的比特位長度。廠商識别代碼記錄與該EPC物品相關的廠商信息,對象分類代碼記錄産品類的信息,序列号标識唯一的一個産品,可以實現單品的識别。

RFID閱讀器識别與物體綁定的RFID标簽所攜帶的編碼,經EPC物聯網處理,能夠獲取相關實物信息并作相應處理。

2.3RFID電子标簽集成溫度

将RFID電子标簽内部嵌入溫度傳感器,在對RFID标簽進行編碼信息采集的同時,能夠以非接觸的方式采集産品的溫度信息。

RFID溫度傳感标簽分為有源/無源/半無源RFID芯片。有源或者是半有源的溫度傳感标簽,可以自帶電源,已有許多相關産品。而無源的标簽則需要将接收到的信号轉換成芯片工作需要的電壓,相關産品目前比較少。

超高頻無源RFID電子标簽芯片與溫度傳感器結合,實現射頻識别與溫度感知一體化的标簽芯片,在工藝兼容性、感應信号精确度、獲取能量的效率、低功耗設計、溫度的測量精度、有效的工作距離方面存在着巨大的挑戰。2009年以來,中科院微電子所沈紅偉等人、香港科技大學JunYin等人、天津大學李蕾等人均在此方面做出了有益的研究,并取得一系列成果。2011年,奧地利格拉茨技術大學的HannesReinisch等人提出了一種集成了片上溫度傳感器和片外傳感器接口電路的多頻無源傳感RFID電子标簽芯片。

如果RFID電子标簽同時與其他濕度、位置等傳感單元進行集成,能在獲取目标對象溫度的同時,進一步獲取濕度、位置和相關環境參數等。

3、基于REID,農産品冷鍊物流信息系統的構建

基于RFID内嵌溫度檢測标簽,構建冷鍊物流信息管理系統,能夠實現溫度的全程實時監控,保證生鮮農産品的質量。

基于RFID技術的生鮮農産品冷鍊物流溫控系統基本工作過程為:生鮮農産品包裝時,連同RFID溫度傳感标簽一起封裝,标簽粘貼在産品外包裝或載具上。标簽是EPCGen2标簽,符合ISO/IEC18000-6C标準,工作頻率860-960MHz。在流通的過程中,按照國家标準,冷庫溫度每次檢測和記錄的時間間隔不應超過30min,冷藏車溫度每次檢測和記錄的時間間隔不應超過10min,閱讀器對工作範圍内(5-10米)的RFID标簽進行掃描。RFID标簽接受閱讀器的指令,并按要求反饋所攜帶的EPC編碼和溫度傳感器的測量參數。閱讀器獲取标簽傳送的信息并解碼後,通過無線局域網或GPS、3G、4G等無線廣域網傳回EPC物聯網控制中心,完成信息的采集。信息在農産品冷鍊供應鍊相關方的網站、子系統間存儲、發布、共享、發掘和處理。生鮮農産品在流通的各個環節都能被及時、準确的跟蹤,做到透明化。

應用RFID标簽可為産品提供唯一的編碼和所處環境溫度的感知,結合GNSS(全球定位系統)、移動網絡,依靠物流公共信息平台,建立标準化的信息交換系統,整合陸運、水運、空運等公共基礎設施網絡和海關、工商、交通、檢驗檢疫等監控系統,互聯互通,實現生鮮農産品數據交換和信息共享。與物流電子商務平台結合,形成集物流資源與物流服務需求的發布、交易、監管、跟蹤、追溯、智能分析等為一體的智慧物流信息平台。

用戶可通過網站或API應用軟件,也可掃描貨物中的二維碼,查詢貨物的溫度信息和位置信息,監控和追溯商品的來源、流通途徑,提高消費信心。連續的物流信息采集,對物流企業而言,能夠監控運輸的貨物和車輛狀态,動态追蹤,同步監測,在此基礎上合理的集貨、分貨,調度冷藏車輛,優化配送路徑,能夠降低成本,提高物流服務的安全和效率,提高客戶滿意度。

4、農産品冷鍊物流标準化建設

托盤作為集裝單元化的器具、基礎的物流作業單元,能夠有效提升物流作業效率。以托盤為基礎,采用模數的方法,設定生鮮農産品包裝的規格、倉儲貨架的規格、車輛的車廂規格,實現貨物的單元化、集成化運作。建立托盤共用體系,以RFID和EPC編碼綁定托盤為基礎,構建聯接托盤租賃公司、農産品冷鍊供應鍊系統的信息管理系統,對托盤進行統一管理和調度。

以生鮮農産品包裝單元EPC代碼綁定托盤的EPC代碼為基礎,在生鮮農産品生産商、代理商、第三方電子商務交易平台、冷鍊物流企業、托盤租賃公司、冷鍊宅配系統、消費者、移動平台、公共物流信息平台間,構建信息标準化體系,在降低生鮮冷鍊物流信息互聯互通的成本的同時,也能提高冷鍊供應鍊的敏捷性和一體化的運作效率。

5、結束語

在生鮮農産品貯存和運輸過程中将條形碼、二維碼、GNSS(全球定位系統)、RFID(無線射頻識别)、傳感器、EPC編碼、移動物流信息技術、物流公共信息平台等技術相集成,獲得生鮮農産品的實時流通信息。應用大數據,協調生鮮農産品供應商、中介商、消費者和冷鍊物流服務商,建立産銷一體的生鮮農産品冷鍊物流系統,擴大了農産品銷售的空間和時間,降低損耗和成本,提高農産品的質量、消費者的信心和選擇範圍,具有良好的社會效益和經濟效益。

參考文獻:

[1]何德華,韓曉宇,李優桂.生鮮農産品電子商務消費者購買意願研究[J].西北農林科技大學學報(社會科學版),2014,14(4):96-91.

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作者簡介:阮偉卿,講師,威海職業學院經濟管理系,研究方向,電子商務,電子商務物流,網絡營銷。
   

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