基于物联网的现代食品物流系统的设计

　1 引言

　　近两年，“智慧地球”和“感知中国”等物联网概念层出不穷，“传感网”和“M2M”等概念也获得了空前关注。不同的概念是不同应用领域关注点不同的差异放大，从技术实现上核心都是强调信息的自动采集、无处不在的泛在融合网络和智能化的识别、管理和控制。

　　物联网虽被认为是继计算机、互联网与移动通信网后的第三次信息产业浪潮，但“行业应用”的缺失将是其发展的最大问题。物联网只有通过规模化的行业应用，才能推动产业的形成、核心关键技术的突破和标准化。

　　结合食品安全和物流信息化工作，组建基于物联网的现代食品物流系统，可以针对果蔬、水产、畜禽的流通环节，实施安全检测、控制、预测、监控、溯源、信息共享等，具有重大的现实意义、经济效益和社会效益。

　　2 系统架构

　　现代食品物流系统将记录原材料、产成品从供应起点至需求终点及相关信息有效流动的全过程，将采购、运输、仓储、装卸、流通加工、配送等环节进行模块化。通过分析各模块之间的关系，组成供应环节的网络关系图（图1所示）。各模块数字化后，变成可提供数据的数据库。

图1食品物流链模型

　　现代食品物流信息技术系统（图2）主要由基础层、支撑层、数据层、业务层、应用层组成，应用的主要技术包括基于各种通信方式基础上的近距无线通讯（NFC）、移动通信技术、全球卫星定位(GPS)技术、地理信息(GIS)技术、计算机网络技术、多媒体技术、自动化仓管技术、信息交换技术、数据库、WEB技术等。

图2 现代食品物流系统架构

　　3 关键技术

　　如前文所述，现代食品物流系统几乎涵盖了通信技术的各个方面，就应用规模和技术难度来讲，关键技术主要包括传感技术和无线通讯二个方面。

　　信息的自动采集要靠传感器来完成，如何将温度、湿度、压力、亮度等食品环境的变化转化为数据源，可供采集和处理，是现代食品物流系统首先要解决的问题。传感器本身的技术已经比较完善，几乎可以反馈任何需要感知的信息。食品物流等物联网领域对传感技术有更进一步的要求，传感器要微型化，可以嵌入到任何需要采集信息环境和物体中，特别是要适合片上系统（SoC）的集成。微型化带来的另一个好处是廉价化，大量的数据采集需要投入数量众多的传感器，低成本的传感器使整个网络的建设更加现实。

　　无线通讯技术和传感技术相结合，组成无线传感网络，物联网又叫传感网，即由于此。网络中一个节点的基本功能就是将传感器采集的信息经过转化、处理，再运用无线通讯技术将数据传递出去，因此节点构成可以基本分为三部分：传感单元、处理单元、射频单元，如图3所示。

图3无线传感网节点

　　无线通讯可分为近距无线通讯和远距离无线通讯两部分，近距无线通讯可组成本地的局域网络，远距离无线通讯可以接入internet等公共网络组成广域网。

　　虽然物联网统一的接口规范还在制定当中，但已经有一些成熟的行业标准供使用，近距无线通讯可采用的现行标准有RFID、zigbee、WIFI等，都可以方便的和传感器组成无线传感网络。无线传感网络规模配置比较灵活，一个最小的本地局域网可以在一定区域内完成所需一种或几种信息的采集，多个这样的本地网络可以完成整个所需监控区域各种信息的采集和处理（图4）。

图4 无线传感局域网

　　一个无线传感网的本地局域网络功范围能有限，不能对食品物流的整个链路进行跟踪，对于大范围的不连续区域也不能有效的感知覆盖，只有依靠远距离通讯技术，组成一个广域网络（图5），才能对整个物流系统全面检测。远距离无线通讯网络也有现成的技术和成熟的网络，利用GPRS，EVDO，TD-SCDMA等公网，无需架设新的网络，即可有效的完成信息的交换。

图5无线传感广域网

　　整个食品物流系统的无线感知网络，包含平面式的网络架构和分层式的网络架构，采用多种网络架构主要是为了满足不用的组网需求和管理需求。其中平面式架构更适合一个本地网络，分层式网络架构更适合广域网络。

　　传感器不能定位自己的位置，需要与定位技术以及电子地图相结合，才能完善食品物流系统中的信息。GPS和GSM、CDMA等移动通信技术相结合，有助于物流系统实现更加快速和准确的获得地理位置信息。

　　4 前景

　　食品是国民生活的基本需求，选择果蔬、水产、畜禽为对象，融合物联网技术，对传统食品物流进行数字化改造，实现传统食品物流向现代食品物流的转变，不仅是食品安全和物流业自身结构调整和产业升级的需要，也是现代社会经济发展的必然要求。