物聯網下冷鏈運輸管理信息系統設計探析
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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，針對冷鏈運輸過程中可能出現的車廂內溫濕度變化大和工作人員操作不規范等問題，基于SQLServer數據庫和Python程序語言設計冷鏈運輸管理信息系統，用于實現運輸過程中的信息監控。通過物聯網技術的運用，該信息系統能高效采集貨物信息，實時監控車廂內的環境和貨物的質量，從而降低貨物損耗率，提高企業信息化管理和客戶滿意度。
1引言(Introduction)
冷鏈運輸一般應用于鮮活品、加工食品和醫藥類物品運輸，通過制冷設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[1]。在運輸過程中，溫度大幅度變化是引起貨物品質下降的主要原因之一，一部分中小型企業為了降低運輸成本會在運輸途中關閉制冷設備，接近目的地時再打開制冷設備，這種不正確的運輸方式會導致貨物損壞，因此需要一個可以實時監控車廂內溫濕度控制和記錄貨物狀態并提供報警功能的管理信息系統[2]。本文就冷鏈運輸展開討論，通過系統的模塊設計來保障運輸途中貨物的品質。
2國內外研究現狀(Researchstatusathomeandabroad)
國外冷鏈物流發展起源于19世紀中期，在冷鏈物流建設方面相對成熟。目前像美國、加拿大等發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較為完善。我國在20世紀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“互聯網+”的結合，我國冷鏈物流運輸建設很快。但是由于技術創新基礎薄弱和應用設施設備落后等原因，降低貨損率仍然是我國冷鏈物流發展的一個大問題[3]。
3物聯網冷鏈運輸管理信息系統簡介(IntroductionofcoldchaintransportationmanagementinformationsystemofInternetofThings)
物聯網冷鏈運輸管理信息系統針對生鮮類及易腐類等貨物，運用具有傳感器裝置、RFID、定位系統等技術和制冷設備的運輸工具，使物品在運輸途中一直處于低溫環境下，從而保證物品質量，降低運輸過程中貨物的損耗[4]。該系統是利用現代計算機和網絡通信技術，按照約定協議將物品和網絡相連接[5]，加強信息管理，促進企業向信息化發展，使企業采取科學的管理模式，從而帶來更高的經濟效益的人機系統[6]。
4系統需求分析(Analysisofsystemrequirements)
我國每年因冷鏈運輸不規范而導致的經濟損失超過1,000億元，其中由于溫度、包裝和設備等不規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范管理和信息化水平低的問題，有些中小型運輸企業對貨物的監控僅僅靠人的主觀觀察，缺乏科學正確的操作方法，無法掌控物品在運輸中的狀態，缺乏對運輸各個環節的信息采集分析以便及時應對緊急情況，從而增大了貨損率。因此，除了加強設施設備的建設以外，還需構建管理信息系統來加強對貨物及設備的監管，從而降低貨物在運輸過程中的損耗。
5系統設計與實現(Systemdesignandimplementation)
5.1系統總體框架設計
通過以上分析，本文構建了基于物聯網的冷鏈運輸管理信息系統。通過結合企業戰略采用“自下而上”的開發策略，設計得到一個包含總體框架設計、功能模塊設計、數據庫設計和代碼設計的管理信息系統，其功能模塊結構圖如圖1所示。
5.2模塊設計
5.2.1車載終端系統。該模塊通過網絡向管理系統傳輸實時監控信息，從而保障車載系統的正常運行。車載系統由RFID無線射頻模塊、北斗定位系統、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簽自動識別，準確獲取貨物的數量、重量及產地等基礎信息并上傳至數據庫，可以實現對貨物的實時監控和自動化管理。(2)北斗定位系統：該模塊可以獲取運輸車輛的地理位置并根據當前路況信息預測貨物到達時間并實時傳送給管理系統，客戶可登錄系統查看貨物預計到達時間，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：在車廂內安裝多個溫濕度傳感器，實時監控車廂內的溫度濕度，并上傳至車載終端系統和數據庫管理系統。5.2.2運輸訂單管理。由工作人員輸入運輸訂單信息后，系統自動生成一個訂單編號作為該運輸訂單的唯一信息標識。系統再依據客戶信用狀況和公司運輸能力對該訂單進行審核，審核通過后系統將安排車輛運輸該批貨物。該系統流程為訂單建立、訂單審核、任務下達、訂單執行和訂單完成。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，主要用于為調度員派車提供支持。該模塊根據配送區域線路進行規劃，系統按照運力資源實際情況分配合適的運輸車輛，根據車輛的當前位置、裝貨地點、貨物情況、目的地、運輸路線和當前交通情況等，最終得出最優路徑和最佳運輸車輛組合,從而實現最優的配車和配載。5.2.4實時車輛追蹤。運用北斗衛星導航系統與網絡通信技術相結合來實時追蹤運輸車輛動態，企業和客戶可登錄系統查看運輸車輛動態狀況。客戶可根據系統預測貨物到達時間，提前安排收貨人員進行搬運、入庫等工作。此模塊也可以應對各種突發狀況，如運輸車輛的二次調度，車輛在運輸途中收貨地址變更，系統可以根據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。設置冷藏車廂內溫濕度臨界值，當車廂制冷設備制冷異常，傳感器感應到車廂溫度低于或高于臨界值時會立即觸發報警系統，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。根據RFID標簽和溫濕度傳感器反饋的信息通過互聯網傳輸到數據庫內進行保存，運輸結束后可根據存儲的報警信息來檢查車輛的制冷設備并維修車輛，以備下次運輸。5.2.6財務管理。當貨物到達目的地，客戶提取貨物并檢查核對無誤后，系統根據運輸途中所產生的費用進行核算。該模塊還可對運輸人員進行指標考核，對無缺勤和配送準點率高的員工采取獎勵機制，以提高工作積極性。其系統流程如圖2所示。
5.3數據庫系統
數據庫系統是為了管理數據而設計的由數據庫及其管理軟件組成的一個電腦軟件系統，具有儲存、新增、更新、查詢等基礎功能。SQLServer數據庫是由Microsoft公司開發推廣的數據庫管理系統，具有良好的Windows操作系統兼容性和良好的操作界面。基于SQLServer，本文對信息管理系統數據庫的需求進行分析，主要用于儲存冷鏈運輸過程中的各項信息數據，其主要數據有貨物信息、運輸車輛信息和感應器監測車廂內數據，這也是該數據庫的主要實體。將這三種信息分別建立表格并使其關聯為級聯，以便更新和查詢貨物信息。通過圖3來描述數據庫的概念結構。
5.4代碼設計
連續、精確和可靠的溫度濕度控制是整個冷鏈運輸的核心，溫濕度控制不當會導致貨物細菌的滋生和品質的降低。為了貨物的品質保障，需要對車廂內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溫濕度控制情況。據調查，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計部分程序：#創建不同標簽的labeling帶有標簽列表我們可以根據標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范導致商品出現腐爛而造成的經濟損失過多。為了防止商品腐爛，國家出臺了運輸的相關規范及要求，并大力支持冷鏈信息化，因此企業應建立完善的管理信息系統從而減少運輸成本。
6.2經濟可行性分析
SQLServer數據庫管理系統和Python程序語言都是免費且開放源碼的語言，對于中小型企業來說使用成本低。合理運用該系統可以降低企業的成本，提高企業運營效率，故該系統在經濟上是可行的。
6.3技術可行性分析
該系統使用SQLServer數據庫和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，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中，提高了開發效率，故該系統在技術上具有較好的可行性和靈活性。
7結論(Conclusion)
物聯網已廣泛應用于物流各個環節，將物聯網技術和信息管理系統進行有效結合，可以有效解決冷鏈物流運輸中存在的問題。通過監控車廂內的溫濕度和貨物質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度，提高運輸效率。基于物聯網的冷鏈運輸管理信息系統的使用，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:南京林業大學汽車與交通工程學院