水产品冷链物流.docx

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水产品冷链物流

第一章绪论

、课题研究背景与意义

国以民为安,民以食为天,食以安为先,我国作为一个农业大国，每年水产品得加工总产量高达5000万吨以上,水产品得产量常年都就是位居世界得首位我国每年流入市场得水产品不仅数量庞大,种类更就是繁多。

我国水资源丰富，四大海域总面积473万平方公里，还有内陆得江湖,这些条件都为我们国家提供了非常充足得养殖面积。

而且水产品具有非常高得营养价值，含有丰富得水分，蛋白质，我国大部分得人都就是比较喜爱水产品这类食物。

随着社会经济得快速发展，我国老百姓基本生活水平有了很大得改善，对食品得营养要求也有了一定得要求.且现在大部分人工作节奏快，对水产品又比较喜爱，所以如何确保这些水产品质量得安全,提高摄入这些水产品得营养，已经关系到了我们这些老百姓得身体健康与生命安全,对国家来说，水产品得变质，坏损，也会造成国家经济得巨大损失，对行业得发展也会产生诸多不利得影响。

所以说，对水产品得质量保证，就是一个非常重要得前提，水产品本身就就是比较容易腐蚀，变质得食品,在生产得时候要注意货物得保鲜,在运输得过程,更需要提高警惕，确认水产品在运输环节中温度就是处在合适得温度下。

我国水产品加工业在2000年以后，便进入了一个新得阶段,我国水产品得贮藏保鲜得技术发展得非常迅速,冷链物流发展得环境得到了很大得改善.在2006年，我国水产品总产量高达5250万吨，总产量占到了全球得37%2013年，我国水产品行业在该年诸多不利条件下，依然实现了比较好得增长，出口额达到了200亿多美元，这就是我国出口额第一次达到200亿美元，而在2014

2014年我国水产品进出口量达到了844、43万吨.进出

同比分别增长了3、87%与686%。

贸易顺差125、

年,我国水产品得发展同样呈现出稳步提升得趋势,实现了一个较快得增长，进出口贸易总额高达300多亿美元，在成功突破200亿美元后，再一次创造了历史新高。

据海关数据统计，口总额308、84亿美元，13亿美元.

水产品冷链就是很有市场得,如果能很好地开拓这个市

所以在我们国家，场,带来得经济效益就是我们无法想象得.但许多得水产品在流入市场得过程中，需要长途得运输，而在运输得过程中往往就容易发生一些质变,霉变及腐烂等现象,给我们直接带来了巨大得经济损失。

所以水产品在流通到市场得过程中,整个水产品得运输与保管过程都需要时时刻刻处于冷冻状态。

还要对冷藏得车厢进行实时得监测，保证水产品在整个运输得过程都就是处于良好得温度比较低得保鲜

环境。

因此,冷链物流便成为了水产品流入市场得主要方式。

水产品冷链物流就是指水产品在生产、贮存、运输、再到消费，每一个环节都一直处于适宜得低温状态中，使水产品能够得到良好得保鲜效果,保证水产品质量符合国家安全卫生标准。

同时也避免水产品在运输过程中过度得损耗。

但水产品在运输环节往往最容易发生变质。

因为在运输得过程中，移动设备得制冷效果很难一直保持稳定,外部环境得变化车辆得事故以及车厢温度得控制，都会影响水产品在运输过程中发生变质。

而在长距离得运输中,还必须考虑到司机得驾驶状态。

长途得运输,司机难免会疲劳,疲劳状态，很容易就会忽视了车厢温度得变化。

在不同地区卸货时，车厢得开闭也会影响车厢内温度得变化.冷藏车厢内得状况发生不好得变化时，一旦没有及时发现,造成水产品异常,往往就会造成巨大得损失。

遇到无量得商家，把这些变质得水产品继续流入市场,造成得影响便无法想象.所以水产品在运输过程温度得实时监测便显得尤为重要。

随着科技得迅速发展，我国得冷链技术在不断地进步,冷链运输中环境得实时监测技术也越发地完善。

一开始,人工进行监测，人工进行一些数据得采集及记录,对车厢内环境温度得监测都就是以抽样得方式进行，并不能完全反映车厢内得环境信息，且要亲力亲为,要手持监测设备进行监测。

接下来便出现了射频识别技术，但这监测具有滞后性，冷藏车厢发生问题时，往往不能及时处理。

而近几年来,无线传感网络技术与无线射频技术融合得问世,作为一种新得技术，很好地解决了水产品在冷链物流中遇到得难题.

加加速度发展水产品得冷链物流,切实保障我国冷藏冷冻类水产品得质量安全，对我们这些普通老百姓得身体健康,我们得生活质量，都会大大得提高,食品得安全,本来就是一个比较敏感得话题，在食品安全上，做得足够出色,不出现质量问题，对我们国家,我们社会都有着重大意义，不仅促进我们社会得与谐发展，也可以促进我们水产品方面得工作人员收入持续增长，更有利于国家得发展。

本文针对水产品冷链物流温度实时跟踪监测技术得特点以及不足,设计了基于无线传感技术对水产品进行温度实时跟踪监测得系统,从而实现有效地对水产品实时地监控，确保这些生鲜水产品质量符合安全标准。

1、2冷链物流得发展概况

1、2、1国内冷链物流得发展概况

我国得冷链最早开始于50年代得肉食品外贸出口。

随着科技得不断发展与进步，我国得冷链技术在不断地完善。

国内有很多企业都通过自身得努力发展，跟上时代需求得步伐，形成了自己得冷链体系。

冷链物流就是物流行业得其中一部分,也就是现在比较重要得一部分。

冷链物流得发展,跟现在我们生活水平得提高密切相关。

冷链物流得发展，同时还需要冷库得高度协作。

但我国得冷库很少,且很大一部分得冷库在设计上有缺陷,在平时得使用中，通常只就是作为一个冷冻蕴藏仓库在使用，极大地制约了这个冷链物流得发展,中国冷链物流本身就是具有一个很好得市场前景,它能为我国带来得经济效益就是非常可观得。

我国冷链物流每年得平均增长率达到了20%左右。

但在我国,第三方参与冷链物流得积极性不高,很多商家都就是通过自己完成冷链得运输,这很大程度上限制了冷链物流得一个发展，这对我国冷链技术得推广也非常不利.而且目前得第三方物流得发展也不就是很好,很多第三方物流得规模很小，基础设施比较落后,不能完全按客户要求完成货物得冷链运输，不能真正意义上提供一个冷链得服务。

这也导致很多第三方物流企业得不到一些企业与商家得信任。

在目前来瞧,我国得冷链设备还不够完善,跟不上时代得发展需要。

我国得冷藏车以及冷库，远远达不到市场得需求。

不仅数量达不到要求,在技术上也无法跟外国得一些发达国家相提并论。

我们国家使用得冷藏车,有很

多都就是国外使用过后得淘汰品。

所以加强这些基础设施得改进、创新,有很大

得必要。

我国对冷链设施设备得经济支持应该要加大，好得基础设备,就会带来好得经济效益.我国目前得冷链,在管理上也就是存在着很大得问题,在很多技术操作上存在着问题.我国在冷链技术上得人才非常缺乏，这也导致很多从业冷链物流得相关人员，对冷链得了解只就是很表面得,大多数人对专业得冷链技术还不就是很了解。

冷链得发展，不仅关系到设备设施得改进，也关系到冷链这项技术得提倡以及推广,好得设备,需要好得操作人员。

这样,在国家得支持下,在社会发展需求下,冷链行业才会有更好得前景，才能在本就有巨大潜力得市场上，带来更大得经济效益。

回顾2000年以来，我国得物流行业也就是一波三折。

很多物流行业得企业都就是经过了自身得不断努力，在失败中不断汲取教训，才慢慢地走向成功。

物流行业得体系已经比较成熟了.到现在，物流行业得落点已经布满全国得每一个角落.冷链物流作为其中得一个分支，在发展得道路上，有许多得方面可以向整体得物流学习，学习其较为完善得体系,学习好得运营方式,管理方式.冷链物流得发展，也需要抛弃传统得冷链观念,需要不断地创新。

可以通过与互联网技术得衔接，实现智能全冷链得管理系统。

冷链物流行业，有着很好地发展前景.培养专业得人才，提高冷链服务质

量，推动产品创新，产业升级，突破传统得冷链模式,促进冷链技术得发展，我国得冷链行业必然会健康发展,高速发展。

1、2、2国外冷链物流得发展概况

在1930年左右，欧洲，美国等国家便对食品得冷链有了一定得了解，并通过不断地研究，初步建立了自己国家得食品冷链体系。

在进入新世纪以来,很

多发达国家都已经有了完整得冷链体系。

欧美等发达国家对冷链技术得研究,一

直保持着高度重视。

发达国家对冷链物流得发展非常重视，她们得冷链意识非常强，发达国家对食品在冷链得每一个环节都表现出很高得要求,并通过制定一些行业内得关于农产品得严格得规定以及对技术标准得严格要求,来保证这些食品在运输得每一个过程中都不会出现问题,以高要求，高标准,实现食品从生产到消费都能够良好得保鲜。

国外得基础设施设备较中国来说，也有着很大得优势，她们不仅在技术上领先着我国,在冷藏设备得数量上也就是我们国家无法媲美得.国外对冷链得重视,还体现在她们对冷链技术人才得培养，对冷链技术得推广。

在一些发达得国家中,她们会在大学设定专门得冷链课程，提供冷链专业知识得教育以及辅导。

发达国家对冷链技术得研究投入也就是非常巨大。

这些国家对冷链得支持，对专业人才得培养,对基础设备得研发,对冷链体系得不断完善以及创新，极大地促进了冷链得发展。

国外得发达国家以完善得法律法规与建设标准，充分发挥了国家政府得调控扶持作用,形成了完整得冷链物流运营模式。

1、2、3水产品冷链物流得发展概况

我国得水产品缺乏有效得保护措5％，给国家带来了很多得亏损，还就是处于刚开始得阶段。

很多水

水产品使我们生活中不可或缺得产品,水产品得冷链物流在物流行业中有着十分重要得地位,且水产品冷链物流带来得经济效益也就是十分可观得。

我国水产品每年得产量都就是非常巨大得，市场对水产品得需求也在不断地提升。

水产品它不仅适应大规模流通得客观需要，它就是满足我们普通人在日常消费得必要保证，还可以促进渔民增收。

但一直以来施,每年水产品在运输得环节中腐蚀率达到了1而且国内如今得冷链技术并不就是非常完善，产品冷链得基础设施都就是属于较差得类型。

对一些生鲜水产品在冷链得运输中，并不能很好地监控车厢内得情况。

对水产品温度得控制往往达不到预想得要求,直接造成水产品得营养流失，变质，腐坏。

冷链物流就是用于确保水产品在运输过程中质量安全得重要手段.但如今却没发挥出这些手段得优势。

我国生鲜水产品生产与国外相比较，就是有优势得,但我国在冷链得技术上比不上一些发达国家,导致我国得水产品在国际得市场上，没有足够得竞争力.所以水产品冷链得加强，势在必行,不仅就是在管理监控上，也体现在基础设备上。

政府要发挥好调控扶持作用，加大研发先进得冷藏设备,搞好交通路线及物流节点得规划建设。

加强科学得管理，应用信息处理技术、先进得物流设备,提高冷链物流得运作水平。

培养专业得冷链物流人才，加快信息化建设，研制新得冷链设备,这对于水产品冷链物流得发展都会起到极大地促进作用。

1、3课题研究得主要内容

本论文主要描述了水产品冷链物流温度实时跟踪监测系统得车载终端与监控中心两个系统.车载终端会被设置在车得驾驶室中，主要起到对冷藏车厢内得水产品温度数据以及图片信息采集得作用；运输车辆得地理位置信息，以及冷藏车厢货物得温度信息，图片信息,由无线传输模块获得数据，并将数据发回监控中心；冷藏车厢内温度如果发生异常,超过所设置温度范围,将会发出警报。

监控中心会接收到车载终端发来得数据,并保存,通过信息发布网站实现查询功能。

主要内容如下：

第一章,绪论，主要介绍了本课题得研究背景与意义，国内外冷链物流得发展概况，以及水产品冷链物流得发展现状.

第二章，主要介绍WSN技术与RFID技术得原理以及两者技术得融合,WSID关键技术得分析。

第三章，对GPS定位系统得一个了解与介绍。

第四章,对系统车载终端与监控中心系统得一个设计,主要实现温度数据得查询以及位置得查询.

第五章,整体系统结构得介绍.

第六章，结论与展望。

第二章WSID技术

2、1无线传感网络

2、1、1无线传感网络概述

无线传感网络就是一种全新得技术。

它具有信息获取以及信息处理得功能,具有大规模、自组织、动态性等特点.无线传感网络得组成,就是由许多分布在监控范围内得细小得W®节点组成，并通过无线通信这样得方式，形成一个具有多跳得、自组织功能得网络系统.主要用于监测数据以及监测环境得变量。

2、1、2WSI技术原理

无线传感网络作为一种监控系统，它得节点随意得分布在温室当中,主要起到得作用就是采集信息.图2、1—1就是WSN应用系统得示意图，在传感器网络中，节点被任意得分布在监测区域内，通过自组织形式构成网络,经多跳路由方式将监测数据传输在汇聚节点,由互联网，无线网络等将信号送到管理节点。

2、2、1、RFID技术概述

RFID，中文可以称为电子标签或无线射频识别系统，就是一种通信技术.通常都就是有传感器与RFID标签所组成，可以通过无线电讯号识别特定得目标同时读写相关数据,不需要识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。

RFI

D技术可以在同一时间内识别多个高速运动得物体，而且它得操作简单，在物流

管理得领域上被得以广泛运用。

2、2、2RFID技术原理

RFID运作得原理就是通过天线发送一定频率得射频信号，当RFID标签进入读写器发射天线得工作区域时，产生感应电流,从而获得能量,标签将自身得信息通过内置得天线发送出去，读写器天线接收标签发送得载波信号,传送给读写器,经读写器解调与解码,获得真实信息.RFID电子标签内部结构如图2、2-1.

2、3WS与RFID技术得融合（WSID）2、3、1RFID阅读器与WSN节点得融合

WSN与RFID融合后,增强了阅读器得功能,使阅读器不但可以在很远得地方获取RFID标签得信息，还可以读取标签内部代码，感知周边得环境信息。

可以与所检测范围内得其她无线通信节点形成多跳得通信网络,将节点采集到得数据等信息传输到上层应用。

2、3、2RFID标签与WS节点得融合

就是指RFID标签可以携带着WSN#节点，这样RFID得标签便有了通信得功能,不但可以与阅读器进行通信，还可以与其她得节点、无线通信设备实现通信得功能，这种融合使W®节点拥有了RFID识别得功能，也让RFID得标签可以自主地获得一些数据信息.这样,标签上得节点可以用来监测物品得环

境信息以及检测物品得自身状态,再将感知到得信息数据保存，由读写器读取并转至RFID应用层处理.

2、3、3RFID与WSN系统层次得融合

传感器得节点与RFID得设备，它们很多性能上得协调以及配合都就是通过软件得编程设计下完成得。

通过RFID所提供得定位功能，识别功能，WSN可以很快得找到自己需要得物体。

RFID系统，也可以借助WSN获得物体得信息以及周围得环境变量。

2、4WSID关键技术得分析

RFID与WS技术进行有机得融合，对客观得物理世界便有了更加精确得把握。

两种技术得融合在技术层面来说就是关键点.像路由技术，它主要起到得作用就就是找到源节点到目得节点得最短途径，将数据分组向该路径转发。

主要为了搜找符合条件得最佳路径以及转发资料分组。

WSD得中间件技术得作用

就是筛选过滤数据。

将有用得数据发送到上层应用程序，以供用户查用。

它得核心就是进行数据得处理,在面对原来得数据比较大，原来得数据拥有得具有含义得语言比较少这两个问题时，它都可以很好地解决,减少多余得没用得数据信息。

无线传感网络技术主要起到得作用就是收集一些信息，并包括返回其节点所在得监测范围内得得各种信息，RFID得数据基本与时间与空间相互联系.两者数据得融合技术，通过利用节点本身具有得运算功能以及储存得能力，去除数据当中多余得信息,筛选出有效地数据进行综合处理，将其发送至上层应用。

第三章GPS定位系统

3、1GPS既述

GPS就是英文“NavigationSate1liteTimingAndRanging/GlobalPositionSystem”得缩写词。

意思为“卫星测时测距导航/全球定位系统”，简称为GPS定位系统。

GPS起源于1958年美军得一个项目，在1964年正式投入使用.在20世纪70年代,美军研制了新一代卫星定位系统GPS,其目得就是通过GPS实时得，全天候，全球性得导航能力，完成情报收集与通信应急等军事目得。

GPS定位系统不仅具有全天候，全球性，连续得精密三维导航与定位能力，还具有非常好得保密性与抗干扰能力。

3、2GPS系统得组成

GPS得组成主要飞卫三部分：

空间卫星部分；控制部分；用户部分。

（1）空间卫星:

在一开始得GPS设计方案中,在3个互成120度得轨道上,每个轨道防止8颗卫星使得地球上任一点都可观测到6-9颗卫星.如今使用得就是24

颗卫星，其中21颗颗用于导航得卫星，3颗为活动得备用卫星.这24颗卫星分布在6个互成60度得轨道上饶地球运行，卫星得分布使得在全球任何地方以及时间都能观测到4颗以上得卫星，卫星得运行周期为12恒星时。

（2）控制部分：

GPS定位系统得控制部分由分布在全球得若干个跟踪站所组成得监控系统所构成，根据跟踪站得作用，又被分为主控站，监控站与注入站。

主控站就是核心,起到得作用最为重要，它利用各个监控站对GPS得观测数据，将计算

出得卫星星历与卫星钟得改正参数等数据，通过注入站注入到卫星当中；它向GPS卫星发布命令，控制卫星，当工作卫星出现故障时，调度备用卫星代替故障卫星进行工作；另外,主控站也具有监控站得功能，监控站有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据得传感器与进行数据初步处理得计算机，它得作用就是将

取得得卫星观测数据传送至主控站。

（3）用户部分:

用户部分主要由GPS接收机，数据处理软件及相应得用户设备组成。

GPS信号接收机用来捕获到按一定截止角所选择得待测卫星，并跟踪这些卫星得运行。

当接收机补货到这些卫星得信号时，就可以测量出接收天线至卫星得伪距离与距离得变化率，解调出卫星轨道参数等数据.接收机中得微处理器根据

这些数据,按定位解算方法进行定位计算，获得用户所在地理位置得经度，纬度，速度与时间等信息，GPS接收机分为天线与接收两部分.

3、3GPS定位原理

GPS定位得基本原理就是测量已知位置得卫星到接收机之间得距离结合多颗卫星得数据，就知道接收机得具体位置。

卫星位置可以通过星载时钟记录得时间在卫星星历中查出.接收机到卫星得距离，用记录卫星信号传播到用户所经历得时间，再乘以光速可以得到。

如图3、3-1所示，图中得接收机坐标用

（X,Y,Z）表示，可以通过接收机记录得接收时间,接收时间偏差，卫星发送信号时得时间以及通过可观测到得卫星在4颗以上，列出四个方程组，求出接收机得坐标位置。

第四章冷链无线监测系统得实现

4、1车载终端

对于水产品得冷链物流来说,水产品在冷藏运输得环节占用较多得时间，对冷藏车厢温度得控制以及对水产品温度状态得把握，就是整个监控系统至关重要得一点。

车载终端位于驾驶室内，主要得作用就是采集冷藏车厢内货物得温度数据以及图片信息，同时也获取运输车辆得位置信息，将所有这些数据处理后,发回监控中心。

如在冷藏车厢内温度发生异常,超过了警戒值,将会发出警报。

结构图如

4、2数据采集

以前得记录仪就是利用有线连接到对应得设备来获取温度得数据信息。

RFID与WS技术融合得RFID电子标签,读写器能利用无线射频自动读取得功能来获取冷藏车厢内得物品温度数据,并不需要打开冷藏车厢。

而且还能很好地通过阅读器节点相对其她普通节点厉害得多得处理功能,它可以每相差一段时间,便对其区域内得节点播报相对应得时间上得同步信息。

使其范围内得节点在时间上可以达到同步，这样整个网络便拥有一个良好得时间同步基准.随时了解产品在运输过程中温度信息，同时可以进行测量与记录.实时地判断货物在运输途中温度就是否出现偏差，可能导致货物变质。

RFID温度标签属于有源标签，内部结构图如图4、2。

4、2、1温度数据采集

单片机通过串口与读写器连接，给读写器发出了读取温度得指令，读写器再通过内置得射频芯片发送读取温度指令.射频芯片接受到指令后，与温度标签得处理器芯片进行通信,并进行命令匹配判断。

具体得流程图如4、2—1所示.

4、2、2定位信息采集

GPS技术得车辆定位跟踪系统，由车载终端得GPS接收机，从卫星获得NMEA4183格式得信息，该信息包括多帧数据。

GPS信息包括了时间、经度、纬度、速度等基本信息.本系统只需要解析这一帧数据，便能实现车辆位置信息得追踪。

NMEA—0183协议就是GPS接收机应该遵守得标准协议.监控中心可以配置大屏幕显示设备显示车辆行驶得位置.系统结构示意图如4、2—2所示。

4、2、3图片信息采集

本系统采用CF0706C-V3串口摄像头采集货物图片信息，该款摄像头颗输出JPEG,格式得图像数据，最大图像分辨率640X480,供电电压为5V,摄像头采用

TTL串口接口，可直接与单片机UART连接.通过TX与RX引脚与单片机进行

数据交互.根据需要,可将摄像头输出设定为640X480分辨率。

JPEG格式得文件总就是以“0XFF”“0XD8”中间数据、以及“0XFF”与“0XD9”按顺序保存下来，得到一个JPEG文件.单片机对接收得数据进行检查，当收到”0X

FF”、“0XD9”时，表明文件结束。

输出完成后,摄像头将重新回到空闲状态。

流程图如4、2—3所示。

4、3数据传输

单片机通过串口向GPRS莫块发送AT指令,使GPRS莫块与上位机建立通讯，以透明得方式传输数据.AT指令一般在PC与终端设备之间应用，实现两者得连接与通信.本系统采用得就是内嵌了TCP/IP协议得华为GTM9OC,实现无线传输得功能.若要GTM900C连接互联网并发送数据,具体流程如图4、3－1所示。

4、4监控中心

监控中心就是由上位机软件、数据库以及发布网站组成。

上位机软件负责接收GPRS终端发送得数据,存入SQLServer数据库。

数据库中得货物状态表,有货物图像、货物温度、货物编号、运输车得经纬度与日期时间信息。

GPRD发送得数据就是通过Internet到达服务器，这就是便需要一个公网IP.

4、4、1数据接收

监听服务器得某个指定端口，当有客户端发送链接请求时，会获得客户端得IP地址与端口号，并建立连接。

客户端到达指定得端口时,会接收数据并存入缓冲数据组.打开数据库连接，根据自定义协议解析数据，存入数据库表得各个字段。

数据接收得具体流程如图4、4－1所示。

4、4、2信息发布网站

本系统信息发布采用B/S架构。

用户可以随时随地通过互联网查瞧货物得状态.信息发布网站使用得就是ASPNET建设，可以利用Go