物聯(lián)網(wǎng)下冷鏈運輸管理信息系統(tǒng)設(shè)計探析

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摘要：隨著我國冷鏈運輸量逐年遞增，如何在運輸過程中保證貨物的新鮮度已成為物流研究的熱點之一。本文以冷鏈物流為研究目標(biāo)，針對冷鏈運輸過程中可能出現(xiàn)的車廂內(nèi)溫濕度變化大和工作人員操作不規(guī)范等問題，基于SQLServer數(shù)據(jù)庫和Python程序語言設(shè)計冷鏈運輸管理信息系統(tǒng)，用于實現(xiàn)運輸過程中的信息監(jiān)控。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用，該信息系統(tǒng)能高效采集貨物信息，實時監(jiān)控車廂內(nèi)的環(huán)境和貨物的質(zhì)量，從而降低貨物損耗率，提高企業(yè)信息化管理和客戶滿意度。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；冷鏈運輸；管理信息系統(tǒng)

1引言(Introduction)

冷鏈運輸一般應(yīng)用于鮮活品、加工食品和醫(yī)藥類物品運輸，通過制冷設(shè)備使運輸物品在運輸過程中始終保持最佳儲存溫度來確保貨物的安全與品質(zhì)[1]。在運輸過程中，溫度大幅度變化是引起貨物品質(zhì)下降的主要原因之一，一部分中小型企業(yè)為了降低運輸成本會在運輸途中關(guān)閉制冷設(shè)備，接近目的地時再打開制冷設(shè)備，這種不正確的運輸方式會導(dǎo)致貨物損壞，因此需要一個可以實時監(jiān)控車廂內(nèi)溫濕度控制和記錄貨物狀態(tài)并提供報警功能的管理信息系統(tǒng)[2]。本文就冷鏈運輸展開討論，通過系統(tǒng)的模塊設(shè)計來保障運輸途中貨物的品質(zhì)。

2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀(Researchstatusathomeandabroad)

國外冷鏈物流發(fā)展起源于19世紀(jì)中期，在冷鏈物流建設(shè)方面相對成熟。目前像美國、加拿大等發(fā)達國家能將貨物的貨損率控制在5%左右，足以說明其冷鏈配送體系建設(shè)較為完善。我國在20世紀(jì)50年代引入冷鏈物流，雖然起步較晚，但是對其十分重視，加之近幾年與“互聯(lián)網(wǎng)+”的結(jié)合，我國冷鏈物流運輸建設(shè)很快。但是由于技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)薄弱和應(yīng)用設(shè)施設(shè)備落后等原因，降低貨損率仍然是我國冷鏈物流發(fā)展的一個大問題[3]。

3物聯(lián)網(wǎng)冷鏈運輸管理信息系統(tǒng)簡介(IntroductionofcoldchaintransportationmanagementinformationsystemofInternetofThings)

物聯(lián)網(wǎng)冷鏈運輸管理信息系統(tǒng)針對生鮮類及易腐類等貨物，運用具有傳感器裝置、RFID、定位系統(tǒng)等技術(shù)和制冷設(shè)備的運輸工具，使物品在運輸途中一直處于低溫環(huán)境下，從而保證物品質(zhì)量，降低運輸過程中貨物的損耗[4]。該系統(tǒng)是利用現(xiàn)代計算機和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，按照約定協(xié)議將物品和網(wǎng)絡(luò)相連接[5]，加強信息管理，促進企業(yè)向信息化發(fā)展，使企業(yè)采取科學(xué)的管理模式，從而帶來更高的經(jīng)濟效益的人機系統(tǒng)[6]。

4系統(tǒng)需求分析(Analysisofsystemrequirements)

我國每年因冷鏈運輸不規(guī)范而導(dǎo)致的經(jīng)濟損失超過1,000億元，其中由于溫度、包裝和設(shè)備等不規(guī)范而造成的損失占比接近一半[7]。目前冷鏈運輸中存在不規(guī)范管理和信息化水平低的問題，有些中小型運輸企業(yè)對貨物的監(jiān)控僅僅靠人的主觀觀察，缺乏科學(xué)正確的操作方法，無法掌控物品在運輸中的狀態(tài)，缺乏對運輸各個環(huán)節(jié)的信息采集分析以便及時應(yīng)對緊急情況，從而增大了貨損率。因此，除了加強設(shè)施設(shè)備的建設(shè)以外，還需構(gòu)建管理信息系統(tǒng)來加強對貨物及設(shè)備的監(jiān)管，從而降低貨物在運輸過程中的損耗。

5系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)(Systemdesignandimplementation)

5.1系統(tǒng)總體框架設(shè)計

通過以上分析，本文構(gòu)建了基于物聯(lián)網(wǎng)的冷鏈運輸管理信息系統(tǒng)。通過結(jié)合企業(yè)戰(zhàn)略采用“自下而上”的開發(fā)策略，設(shè)計得到一個包含總體框架設(shè)計、功能模塊設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計和代碼設(shè)計的管理信息系統(tǒng)，其功能模塊結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

5.2模塊設(shè)計

5.2.1車載終端系統(tǒng)。該模塊通過網(wǎng)絡(luò)向管理系統(tǒng)傳輸實時監(jiān)控信息，從而保障車載系統(tǒng)的正常運行。車載系統(tǒng)由RFID無線射頻模塊、北斗定位系統(tǒng)、溫濕度傳感器組成。(1)RFID無線射頻模塊：讀取器通過貨物的電子標(biāo)簽自動識別，準(zhǔn)確獲取貨物的數(shù)量、重量及產(chǎn)地等基礎(chǔ)信息并上傳至數(shù)據(jù)庫，可以實現(xiàn)對貨物的實時監(jiān)控和自動化管理。(2)北斗定位系統(tǒng)：該模塊可以獲取運輸車輛的地理位置并根據(jù)當(dāng)前路況信息預(yù)測貨物到達時間并實時傳送給管理系統(tǒng)，客戶可登錄系統(tǒng)查看貨物預(yù)計到達時間，提前安排人員接收貨物，從而提高運輸效率。(3)溫濕度傳感器：在車廂內(nèi)安裝多個溫濕度傳感器，實時監(jiān)控車廂內(nèi)的溫度濕度，并上傳至車載終端系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。5.2.2運輸訂單管理。由工作人員輸入運輸訂單信息后，系統(tǒng)自動生成一個訂單編號作為該運輸訂單的唯一信息標(biāo)識。系統(tǒng)再依據(jù)客戶信用狀況和公司運輸能力對該訂單進行審核，審核通過后系統(tǒng)將安排車輛運輸該批貨物。該系統(tǒng)流程為訂單建立、訂單審核、任務(wù)下達、訂單執(zhí)行和訂單完成。5.2.3運輸資源管理。該模塊主要針對車輛信息、司機等資源進行管理，由司機個人信息管理、貨物信息管理、車輛管理、人員管理及客戶管理子模塊組成，主要用于為調(diào)度員派車提供支持。該模塊根據(jù)配送區(qū)域線路進行規(guī)劃，系統(tǒng)按照運力資源實際情況分配合適的運輸車輛，根據(jù)車輛的當(dāng)前位置、裝貨地點、貨物情況、目的地、運輸路線和當(dāng)前交通情況等，最終得出最優(yōu)路徑和最佳運輸車輛組合,從而實現(xiàn)最優(yōu)的配車和配載。5.2.4實時車輛追蹤。運用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相結(jié)合來實時追蹤運輸車輛動態(tài)，企業(yè)和客戶可登錄系統(tǒng)查看運輸車輛動態(tài)狀況。客戶可根據(jù)系統(tǒng)預(yù)測貨物到達時間，提前安排收貨人員進行搬運、入庫等工作。此模塊也可以應(yīng)對各種突發(fā)狀況，如運輸車輛的二次調(diào)度，車輛在運輸途中收貨地址變更，系統(tǒng)可以根據(jù)新的收貨地址及時變更行駛路線，以確保貨物及時、迅速送達目的地。5.2.5報警系統(tǒng)。設(shè)置冷藏車廂內(nèi)溫濕度臨界值，當(dāng)車廂制冷設(shè)備制冷異常，傳感器感應(yīng)到車廂溫度低于或高于臨界值時會立即觸發(fā)報警系統(tǒng)，駕駛員收到報警信息可以及時檢查車輛并處理故障，以此來保證物品在運輸途中的品質(zhì)。根據(jù)RFID標(biāo)簽和溫濕度傳感器反饋的信息通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫內(nèi)進行保存，運輸結(jié)束后可根據(jù)存儲的報警信息來檢查車輛的制冷設(shè)備并維修車輛，以備下次運輸。5.2.6財務(wù)管理。當(dāng)貨物到達目的地，客戶提取貨物并檢查核對無誤后，系統(tǒng)根據(jù)運輸途中所產(chǎn)生的費用進行核算。該模塊還可對運輸人員進行指標(biāo)考核，對無缺勤和配送準(zhǔn)點率高的員工采取獎勵機制，以提高工作積極性。其系統(tǒng)流程如圖2所示。

5.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是為了管理數(shù)據(jù)而設(shè)計的由數(shù)據(jù)庫及其管理軟件組成的一個電腦軟件系統(tǒng)，具有儲存、新增、更新、查詢等基礎(chǔ)功能。SQLServer數(shù)據(jù)庫是由Microsoft公司開發(fā)推廣的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，具有良好的Windows操作系統(tǒng)兼容性和良好的操作界面?；赟QLServer，本文對信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的需求進行分析，主要用于儲存冷鏈運輸過程中的各項信息數(shù)據(jù)，其主要數(shù)據(jù)有貨物信息、運輸車輛信息和感應(yīng)器監(jiān)測車廂內(nèi)數(shù)據(jù)，這也是該數(shù)據(jù)庫的主要實體。將這三種信息分別建立表格并使其關(guān)聯(lián)為級聯(lián)，以便更新和查詢貨物信息。通過圖3來描述數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu)。

5.4代碼設(shè)計

連續(xù)、精確和可靠的溫度濕度控制是整個冷鏈運輸?shù)暮诵?，溫濕度控制不?dāng)會導(dǎo)致貨物細(xì)菌的滋生和品質(zhì)的降低。為了貨物的品質(zhì)保障，需要對車廂內(nèi)進行實時溫度和濕度管理，不僅要記錄溫度而且要跟蹤車廂內(nèi)溫濕度控制情況。據(jù)調(diào)查，冷凍類運輸溫度控制在-18℃—-22℃用來運輸速凍肉類、冰激凌等貨物，而生鮮類運輸溫度控制在0℃—10℃用來運輸蔬菜、水果等貨物，通常濕度控制在95%—98%[8-9]。下面以冷凍運輸為例設(shè)計部分程序：#創(chuàng)建不同標(biāo)簽的labeling帶有標(biāo)簽列表我們可以根據(jù)標(biāo)簽對手寫溫度進行判斷print_list=["溫度正常","濕度正常","警告：溫度過高,顯示紅色","警告：濕度過高,顯示黃色","警告：溫度過低","警告：濕度過低"]#這是對溫度的評估，對不同的溫度影響進行printif(tem==1):

6可行性分析(Feasibilityanalysis)

6.1社會可行性分析

我國每年因冷鏈運輸不規(guī)范導(dǎo)致商品出現(xiàn)腐爛而造成的經(jīng)濟損失過多。為了防止商品腐爛，國家出臺了運輸?shù)南嚓P(guān)規(guī)范及要求，并大力支持冷鏈信息化，因此企業(yè)應(yīng)建立完善的管理信息系統(tǒng)從而減少運輸成本。

6.2經(jīng)濟可行性分析

SQLServer數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和Python程序語言都是免費且開放源碼的語言，對于中小型企業(yè)來說使用成本低。合理運用該系統(tǒng)可以降低企業(yè)的成本，提高企業(yè)運營效率，故該系統(tǒng)在經(jīng)濟上是可行的。

6.3技術(shù)可行性分析

該系統(tǒng)使用SQLServer數(shù)據(jù)庫和Python程序語言,其操作都相對簡單且具有強大的分析能力。如需更新系統(tǒng)，使用者可以通過閱讀它的源代碼并對其進行改動后再把一部分運用于新的系統(tǒng)中，提高了開發(fā)效率，故該系統(tǒng)在技術(shù)上具有較好的可行性和靈活性。

7結(jié)論(Conclusion)

物聯(lián)網(wǎng)已廣泛應(yīng)用于物流各個環(huán)節(jié)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息管理系統(tǒng)進行有效結(jié)合，可以有效解決冷鏈物流運輸中存在的問題。通過監(jiān)控車廂內(nèi)的溫濕度和貨物質(zhì)量并實時定位運輸車輛的地理位置，確保貨物新鮮度和便于運輸車輛的二次調(diào)度，提高運輸效率?；谖锫?lián)網(wǎng)的冷鏈運輸管理信息系統(tǒng)的使用，使運輸過程中的自動化水平不斷提高，降低了貨損率及人工成本，從而降低物流運輸總成本。

作者:雷夢婷 薛亮 單位:南京林業(yè)大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院