物聯(lián)網(wǎng)下冷鏈運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)探析

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摘要：隨著我國冷鏈運(yùn)輸量逐年遞增，如何在運(yùn)輸過程中保證貨物的新鮮度已成為物流研究的熱點(diǎn)之一。本文以冷鏈物流為研究目標(biāo)，針對(duì)冷鏈運(yùn)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(jì)冷鏈運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸過程中的信息監(jiān)控。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用，該信息系統(tǒng)能高效采集貨物信息，實(shí)時(shí)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(yùn)輸；管理信息系統(tǒng)

1引言(Introduction)

冷鏈運(yùn)輸一般應(yīng)用于鮮活品、加工食品和醫(yī)藥類物品運(yùn)輸，通過制冷設(shè)備使運(yùn)輸物品在運(yùn)輸過程中始終保持最佳儲(chǔ)存溫度來確保貨物的安全與品質(zhì)[1]。在運(yùn)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(yùn)輸成本會(huì)在運(yùn)輸途中關(guān)閉制冷設(shè)備，接近目的地時(shí)再打開制冷設(shè)備，這種不正確的運(yùn)輸方式會(huì)導(dǎo)致貨物損壞，因此需要一個(gè)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控車廂內(nèi)溫濕度控制和記錄貨物狀態(tài)并提供報(bào)警功能的管理信息系統(tǒng)[2]。本文就冷鏈運(yùn)輸展開討論，通過系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)來保障運(yùn)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(duì)成熟。目前像美國、加拿大等發(fā)達(dá)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(duì)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(yùn)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(gè)大問題[3]。

3物聯(lián)網(wǎng)冷鏈運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)簡(jiǎn)介(IntroductionofcoldchaintransportationmanagementinformationsystemofInternetofThings)

物聯(lián)網(wǎng)冷鏈運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)針對(duì)生鮮類及易腐類等貨物，運(yùn)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(yùn)輸工具，使物品在運(yùn)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(yùn)輸過程中貨物的損耗[4]。該系統(tǒng)是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)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(qiáng)信息管理，促進(jìn)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(jì)效益的人機(jī)系統(tǒng)[6]。

4系統(tǒng)需求分析(Analysisofsystemrequirements)

我國每年因冷鏈運(yùn)輸不規(guī)范而導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)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(yùn)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(yùn)輸企業(yè)對(duì)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(yùn)輸中的狀態(tài)，缺乏對(duì)運(yùn)輸各個(gè)環(huán)節(jié)的信息采集分析以便及時(shí)應(yīng)對(duì)緊急情況，從而增大了貨損率。因此，除了加強(qiáng)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(qiáng)對(duì)貨物及設(shè)備的監(jiān)管，從而降低貨物在運(yùn)輸過程中的損耗。

5系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(Systemdesignandimplementation)

5.1系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

通過以上分析，本文構(gòu)建了基于物聯(lián)網(wǎng)的冷鏈運(yùn)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(jì)得到一個(gè)包含總體框架設(shè)計(jì)、功能模塊設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和代碼設(shè)計(jì)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(jì)

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(shí)時(shí)監(jiān)控信息，從而保障車載系統(tǒng)的正常運(yùn)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(dòng)識(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動(dòng)化管理。(2)北斗定位系統(tǒng)：該模塊可以獲取運(yùn)輸車輛的地理位置并根據(jù)當(dāng)前路況信息預(yù)測(cè)貨物到達(dá)時(shí)間并實(shí)時(shí)傳送給管理系統(tǒng)，客戶可登錄系統(tǒng)查看貨物預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間，提前安排人員接收貨物，從而提高運(yùn)輸效率。(3)溫濕度傳感器：在車廂內(nèi)安裝多個(gè)溫濕度傳感器，實(shí)時(shí)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(yùn)輸訂單管理。由工作人員輸入運(yùn)輸訂單信息后，系統(tǒng)自動(dòng)生成一個(gè)訂單編號(hào)作為該運(yùn)輸訂單的唯一信息標(biāo)識(shí)。系統(tǒng)再依據(jù)客戶信用狀況和公司運(yùn)輸能力對(duì)該訂單進(jìn)行審核，審核通過后系統(tǒng)將安排車輛運(yùn)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(dá)、訂單執(zhí)行和訂單完成。5.2.3運(yùn)輸資源管理。該模塊主要針對(duì)車輛信息、司機(jī)等資源進(jìn)行管理，由司機(jī)個(gè)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(jìn)行規(guī)劃，系統(tǒng)按照運(yùn)力資源實(shí)際情況分配合適的運(yùn)輸車輛，根據(jù)車輛的當(dāng)前位置、裝貨地點(diǎn)、貨物情況、目的地、運(yùn)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(yùn)輸車輛組合,從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的配車和配載。5.2.4實(shí)時(shí)車輛追蹤。運(yùn)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(shí)時(shí)追蹤運(yùn)輸車輛動(dòng)態(tài)，企業(yè)和客戶可登錄系統(tǒng)查看運(yùn)輸車輛動(dòng)態(tài)狀況?？蛻艨筛鶕?jù)系統(tǒng)預(yù)測(cè)貨物到達(dá)時(shí)間，提前安排收貨人員進(jìn)行搬運(yùn)、入庫等工作。此模塊也可以應(yīng)對(duì)各種突發(fā)狀況，如運(yùn)輸車輛的二次調(diào)度，車輛在運(yùn)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(shí)變更行駛路線，以確保貨物及時(shí)、迅速送達(dá)目的地。5.2.5報(bào)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(shí)會(huì)立即觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)，駕駛員收到報(bào)警信息可以及時(shí)檢查車輛并處理故障，以此來保證物品在運(yùn)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(jìn)行保存，運(yùn)輸結(jié)束后可根據(jù)存儲(chǔ)的報(bào)警信息來檢查車輛的制冷設(shè)備并維修車輛，以備下次運(yùn)輸。5.2.6財(cái)務(wù)管理。當(dāng)貨物到達(dá)目的地，客戶提取貨物并檢查核對(duì)無誤后，系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)輸途中所產(chǎn)生的費(fèi)用進(jìn)行核算。該模塊還可對(duì)運(yùn)輸人員進(jìn)行指標(biāo)考核，對(duì)無缺勤和配送準(zhǔn)點(diǎn)率高的員工采取獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)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(jì)的由數(shù)據(jù)庫及其管理軟件組成的一個(gè)電腦軟件系統(tǒng)，具有儲(chǔ)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(duì)信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的需求進(jìn)行分析，主要用于儲(chǔ)存冷鏈運(yùn)輸過程中的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)，其主要數(shù)據(jù)有貨物信息、運(yùn)輸車輛信息和感應(yīng)器監(jiān)測(cè)車廂內(nèi)數(shù)據(jù)，這也是該數(shù)據(jù)庫的主要實(shí)體。將這三種信息分別建立表格并使其關(guān)聯(lián)為級(jí)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(jì)

連續(xù)、精確和可靠的溫度濕度控制是整個(gè)冷鏈運(yùn)輸?shù)暮诵?，溫濕度控制不?dāng)會(huì)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(duì)車廂內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(yùn)輸溫度控制在-18℃—-22℃用來運(yùn)輸速凍肉類、冰激凌等貨物，而生鮮類運(yùn)輸溫度控制在0℃—10℃用來運(yùn)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(yùn)輸為例設(shè)計(jì)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(duì)手寫溫度進(jìn)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(duì)溫度的評(píng)估，對(duì)不同的溫度影響進(jìn)行printif(tem==1):

6可行性分析(Feasibilityanalysis)

6.1社會(huì)可行性分析

我國每年因冷鏈運(yùn)輸不規(guī)范導(dǎo)致商品出現(xiàn)腐爛而造成的經(jīng)濟(jì)損失過多。為了防止商品腐爛，國家出臺(tái)了運(yùn)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(yùn)輸成本。

6.2經(jīng)濟(jì)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(fèi)且開放源碼的語言，對(duì)于中小型企業(yè)來說使用成本低。合理運(yùn)用該系統(tǒng)可以降低企業(yè)的成本，提高企業(yè)運(yùn)營效率，故該系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)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(duì)簡(jiǎn)單且具有強(qiáng)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(duì)其進(jìn)行改動(dòng)后再把一部分運(yùn)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(gè)環(huán)節(jié)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息管理系統(tǒng)進(jìn)行有效結(jié)合，可以有效解決冷鏈物流運(yùn)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(shí)時(shí)定位運(yùn)輸車輛的地理位置，確保貨物新鮮度和便于運(yùn)輸車輛的二次調(diào)度，提高運(yùn)輸效率。基于物聯(lián)網(wǎng)的冷鏈運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)的使用，使運(yùn)輸過程中的自動(dòng)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(yùn)輸總成本。

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