基于物联网的城市生鲜农产品冷链物流模型的构建

摘 要：利用电子商务和物联网技术构建新型生鲜农产品物流体系，有助于破解城市生鲜农产品品质的监管难，物流损耗大和产销价格悬殊等重大问题。文章先确定模型设计目标，再从网络层、感知层和应用层分别对基于物联网的城市生鲜农产品冷链物流模型进行架构。并从企业、消费者和社会等角度分析了实施基于物联网的城市生鲜农产品冷链物流体系的经济效益。

关键词：物联网；生鲜农产品；物流体系；冷链

中图分类号：F304.3；TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）01-00-04

0 引 言

我是生鲜农产品生产大国，生鲜农产品产量巨大。以生鲜蔬菜为例，2014年产量达76 005万吨，人均555.7公斤，居世界第一位。生鲜农产品主要产自农村，销往城市才能实现更高的经济价值。然而，我国城市生鲜农产品物流除了冷冻鱼肉产品外，多以常温物流或者自然物流形式流通。这导致生鲜农产品从田间地头-大市场-零售市场-城市餐桌的每个物流环节都损耗巨大。生鲜果蔬的平均损耗达20%左右，部分果蔬品种（如草莓和葡萄等）甚至超过40%。

同时，以农贸市场和超市为主要节点的城市传统生鲜农产品物流体系中多级多头的经营主体现状进一步推高了生鲜农产品的物流成本在价格中的占比，约为70%，比国际平均生鲜农产品物流成本占比高出了20个百分点。这些使得我国生鲜农产品产销价格悬殊的现象较为普遍。以农贸市场和超市为主要节点的城市传统生鲜农产品物流体系如图1所示。

生鲜农产品物流体系

不仅如此，以农贸市场和超市为主要节点的城市传统生鲜农产品物流体系使得政府在监管生鲜农产品的质量时成本大幅增加，但效率却大幅下降。虽然国家对农产品质量安全检验检测体系投资不断增加，仅20112015年间的农产品质量安全检验检测专项支出就高达72亿元，但是城市生鲜农产品的质量安全状况仍然难以监控，农药残留超标或中毒事件时有发生。

如何破解生鲜农产品品质的监管难、物流损耗大和产销价格悬殊等一系列问题，成为了生鲜农产品产业面临的重大课题。利用电子商务和物联网技术构建新型城市生鲜农产品物流体系为解决这些问题提供了新的思路。

1 模型设计目标的确定

电子商务和物联网技术的快速发展为城市生鲜农产品的“短链交易”创造了条件，使变革传统的生鲜农产品多级多头分散的城市物流体系成为了可能。然而即使是“短链交易”，也必然涉及三个最基本的要素――消费者、生鲜企业（个体农户规模太小暂不考虑）和生鲜农产品。在构建基于物联网城市生鲜农产品物流模型的过程中，将满足三个最基本要素的要求作为模型设计的主要目标。

消费者要求在网购情况下生鲜农产品质量有保障，还要求提高物流时效，同时提高当面签收和退换货服务等消费体验。生鲜企业在生鲜物流体系中负责生鲜农产品货源的采购、冷藏、分拣、包装和运输配送等冷链物流活动的组织、管理和执行等，要求在实现物流功能的情况下降低运营成本，增加收入，而生鲜农产品则要求全程冷链保鲜尽可能降低损耗。因此，基于物联网的城市生鲜农产品冷链物流模型设计主要实现保障监管生鲜农产品品质安全、降低生鲜冷链物流运营成本、实现全程冷链物流三方面目标。

1.1 有利于监管生鲜农产品品质安全

利用电子商务和物联网技术采集和追溯采摘（或屠宰）、检验、入库、出库、交接等作业环节中影响生鲜农产品质量的关键信息，接受政府和民众的监督，建立社会对生鲜农产品品质的声誉机制。

1.2 有利于降低生鲜冷链物流运营成本

生鲜冷链物流系统成本比普通物流系统高出40%60%，而生鲜农产品本身的单位价值却普遍较低。因此借助电子商务和物联网技术实现以下目标：

（1）简化生鲜冷链物流层级，削减生鲜农产品物流成本；

（2）集约化运营，实现规模效应，进一步降低生鲜冷链物流成本。

1.3 有利于实现全程冷链物流

全程冷链将生鲜农产品配送到城市消费者手中，不仅能降低损耗，还能有效延长生鲜农产品的保质时间。利用电子商务和物联网技术监控生鲜农产品物流全程的温度，避免冷链出现“断链”的情况，最大程度保证生鲜农产品在物流过程中的质量。

2 基于物联网的城市生鲜农产品冷链物流模型的主体架构

构建基于物联网的城市生鲜农产品冷链物流模型是一个复杂的多元多目标问题，尤其要同时实现三方面目标，更难以找到最优解。人类对复杂问题的认识往往是从建立模型开始的，因此本文期望通过构建一个基于物联网的城市生鲜农产品冷链物流模型来寻找解决该问题的办法。

基于物联网的城市生鲜农产品冷链物流模型利用物联网应用层、网络层和感知层的三层架构理论对现实的应用需求，结合生鲜农产品的冷链物流流程及组织管理进行抽象分析，最后得到通用参考模型。

由于生鲜农产品包括生鲜蔬菜、生鲜水果、生鲜水产品和新鲜的肉蛋奶5类农产品，不同类型的生鲜农产品的冷链物流作业流程有所区别，实际的生鲜农产品企业规模也各不相同，因此本课题以生鲜蔬菜为例，从生鲜蔬菜在流通中的一般阶段进行考量，并对衔接一般流通阶段的关键物流作业环节展开讨论。生鲜蔬菜一般流通阶段和关键物流作业环节如图2所示。

2.1 网络层

基于物联网的城市生鲜蔬菜冷链物流模型中的数据采集主要通过采集在固定地点的关键物流作业环节的信息来反映生鲜蔬菜在采购阶段、冷藏及分拣阶段、冷运及配送阶段、销售阶段直至消费阶段的状态。同时也涉及移动采集点的数据采集，如冷运车厢温度和当面签收信息等。因此在选择数据传输网络时，本模型选用有线网络和无线网络相结合的传输方式。由于视频传输对网络传输速率和电量的要求都比较高，因此优先选用有线网络传输。

由于生鲜农产品信息追溯的数据量庞大，视频数据存储量大，因此本模型采用三级分布式存储方式。生鲜蔬菜的检验和入库数据需要接受政府相关部门的监督，并存储在指定地点；生鲜企业内部冷链数据采集存储在企业本地服务器；出库、交接和当面签收的数据采集存储在云服务器。

2.2 应用层

在基于物联网的城市生鲜农产品冷链物流模型中，生鲜企业将生鲜蔬菜直接销售给终端门店或者城市终端消费者，以减少生鲜冷链物流层级，实现集约化经营。其物流体系结构如图3所示。

该物流体系中的农户农场和中间商主要负责生鲜农产品的生产和货源组织，由于其信息化程度很低，且较为繁杂，因此在基于物联网的城市生鲜农产品冷链物流模型中暂不涉及。生鲜企业除了利用电子商务平台+社区门店自行销售生鲜农产品外，还可以通过与其他小型终端门店合作销售生鲜农产品，从而快速实现规模效应，降低成本和经营风险。该物流体系主要成员组成及角色分工如表1所列。

该物流体系中的主体由于角色分工不同，在系统中的功能需求也有所差别，如表2所列。

2.3 感知层

在基于物联网的城市生鲜蔬菜冷链物流模型中，关键物流作业环节的信息可以反映生鲜蔬菜在采购阶段、冷藏及分拣阶段、冷运及配送阶段、销售阶段直至消费阶段的状态。因此利用物联网技术实时采集关键物流作业环节的数据信息，以保证生鲜蔬菜的品质安全和全程冷链。关键物流作业环节数据的采集需求见表3所列。

将从农场直采或者从上游中间商处采购的生鲜蔬菜经检验后装入专用周转箱入库，RFID标签放置于专用周转箱中随生鲜蔬菜一起流转。 RFID标签中采集的关键物流作业各项数据通过无线网络传输到生鲜企业的商品信息管理系统，并接受政府检验检疫局的监管。

生鲜蔬菜入库后进行预冷冷藏，接到客户下单后，对生鲜蔬菜进行分拣包装，加入RFID标签后出库。出库环节的信息传输与检验入库环节的信息传输相比，除了要传输到生鲜企业的信息系统外，还要能够让终端客户从智能终端进行查询追踪，使生鲜蔬菜的冷链过程实现透明化和可视化。

生鲜蔬菜出库后，用冷链专用车运输配送至终端门店销售或社区门店等待消费者当面签收。在冷运及配送过程中，仍然要对生鲜蔬菜的温度进行监控，防止其腐烂变质，确保品质安全。交接和当面签收的信息传输也要能够让终端门店或终端消费者从智能终端进行确认及查询追踪。

2.4 模型总图

综上所述，基于物联网的城市生鲜蔬菜冷链物流模型的感知层、网络层和应用层框架设计总图如图4所示。

3 冷链物流的经济效益

基于物联网的城市生鲜蔬菜冷链物流，利用物联网技术和电子商务平台，既能满足企业和政府的管理需要，又能满足城市消费者便捷的消费需求，是生鲜农产品物流的未来发展方向。其经济效益分为直接经济效益和间接经济效益。

3.1 直接经济效益

生鲜农产品企业的利润主要来源于生鲜农产品交易成本和渠道成本的降低以及销售价格的提高。在传统的生鲜农产品物流体系中，生鲜农产品企业主要面对的是多级分散的批发商和经销商，不仅交易成本和渠道成本占较大比重，生鲜农产品的批发价格也难以提高。而在基于物联网的城市生鲜蔬菜冷链物流体系中，生鲜农产品企业可以直接面对终端门店或者城市消费者进行销售，不仅节省了高昂的交易成本和渠道成本，还可以根据零售市场来定价，增加销售收入。

对于城市消费者而言，直接经济效益主要体现在采购生鲜农产品成本的降低上。消费者不仅节省了采买生鲜农产品耗费的体力，也节省了大量时间。同时，可以与生鲜农产品企业共享产品品质信息，消除对生鲜农产品品质方面的顾虑，得到更好的消费体验，将时间和精力放在其他活动中，创造更多的价值。

3.2 间接经济效益

提高生鲜农产品行业服务水平。基于物联网的城市生鲜蔬菜冷链物流体系通过“短链交易”打通产销两级市场，使得生鲜农产品企业有品牌和声誉意识，进而主动向城市消费者公开产品信息，最终形成行业声誉机制。这在传统的生鲜农产品物流体系中，在多级分散的经营主体现状下是难以实现的。

减少生鲜农产品损耗。基于物联网的城市生鲜蔬菜冷链物流体系通过终端需求拉动全程冷链物流，以有效降低生鲜农产品在物流过程中的损耗，减少社会经济损失。

优化运营管理水平。基于物联网的城市生鲜蔬菜冷链物流体系推动了冷链物流和物联网技术在生鲜农产品领域的应用，有利于提高生鲜农产品企业现代化和集约化的运营管理水平。

提升政府管理效率。基于物联网的城市生鲜蔬菜冷链物流体系可以通过与政府共享数据和信息来提高政府监管生鲜农产品质量的效率和服务水平。

4 结 语

基于物联网的城市生鲜农产品冷链物流模型经试验，不仅具有降低物流成本，保障产品质量安全的优势，同时还提高了政府的监管效率和服务水平，具有广泛的应用前景与良好的社会效益。

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