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LOGO第十章农产品物流与食品追溯目录10.1粮食物流310.2农业物联网与农产品物流系统310.3RFID在冷链物流中的应用310.4食品安全追溯管理310.1粮食物流10.1.1RFID的粮食物流系统的体系架构RFID技术的应用能够很好地解决传统管理方式存在的问题和现代物流对粮食管理提出的新要求，能够最大程度地将粮食信息在各个环节上实现共享，方便各环节对数据信息的处理加工，有效地提高整体运行效率和管理效率。基于RFID的粮食现代物流系统的体系结构如下。1．RFID识别子系统RFID技术的自身特点能够很好地适用到粮食现代物流中并且在整个现代物流行业，主要实现与粮食流通各环节紧密联系的RFID识别系统。2．粮食物流仓储管理子系统该子系统主要实现基本信息管理、库存管理、进货管理、出货管理、加工管理、质检管理、熏蒸管理以及统计分析等功能。3．粮食物流运输管理子系统该子系统主要实现运输计划管理、运输车辆管理、城市地理信息、运输信息查询、数据接口管理以及分析报表等功能。4．粮食物流商务管理子系统该子系统主要实现客户信息管理、联系人管理、合同管理，采购管理、销售管理以及查询统计分析等功能。5．结算管理信息系统该子系统主要实现财务结算、物流费用结算和物流费用分析等功能。6．系统维护子系统该子系统主要实现系统参数设置、系统数据及系统安全方面的功能。RFID技术在粮食现代物流中主要应用于入库、出库、仓库内部作业、运输、跟踪、销售等方面，如图10.1所示。图10.1RFID的粮食物流系统体系结构(1)入库。在入库前供应商已经给粮食货物都贴上了一个电子标签，里面存储了粮食的相关信息，如品种、产地、等级等。在仓库入口安装了RFID读写器(如果是用传输带进行搬运的RFID读写器就应设在传输带始点)只要贴有标签的货物一经过读写器，读写器就可以读取标签信息进行记录将所得信息通过计算机通信网络传入后台数据库保存。(2)出库。同入库相似。(3)仓库内部作业。有时由于某种原因，需要对仓库内部的粮食进行一些货位的调整(不出仓库)。这时只要用移动式(手持式)读写器对需要移动的粮食进行—下识别，就可以将后台数据库的信息进行更新。(4)运输。在运输管理中，在途运输的货物和车辆是通过RFID标签来完成设备跟踪控制的。RFID接收转发装置通常安装在运输线的一些检查点以及仓库、车站、码头、机场等关键地点。接收装置收到RFID标签信息后，连同接收地的位置信息上传至通信卫星，再由卫星传送运输调度中心送入数据库中。(5)跟踪。有了RFID标签，就可以对粮食的生产、销售到最终消费进行全程追踪。最终的消费者也可以读取标签中的信息了解到粮食的基本信息。(6)销售。在销售中可以读取RFID标签里的粮食信息，根据信息可以清晰简单地制定每个品种的销售价格。10.1.2粮食物流车载终端系统一.总体结构运载终端的设计可划分为五大功能模块，即控制处理模块、RFID模块、GPS模块和GPRS模块、粮测传感器模块，如图10.3所示。图10.2车载终端结构1.控制处理模块的功能包括从GPS模块中提取定位数据、RFID模块中获取粮食信息、粮测传感器中读取粮食当前状况信息、向GPRS模块发送连接等控制指令以完成收发数据等操作。2.RFID模块用于识别运载工具上粮食的信息。3.GPS模块用于接收GPS卫星发来的信号并解算出定位信息。4.GPRS模块主要功能是完成与GPRS网的连接，将经过控制处理模块预处理后的各种功能模块采集到的数据发回监控中心，以及接收监控中心发来的各种指令，并将其交给控制处理模块处理。5.粮测传感器模块主要是用来实时测量粮食当前温湿等信息，并通过GPRS模块发回监控中心，以便实时掌握粮食当前状态信息。一.终端硬件该终端在选型时，在满足使用要求的基础上，主要的选择目标是体积重量小、能耗低的产品以满足车载的要求，主要硬件如下。1.MCU选用超低功耗型MSP430系列16位单片机MSP43OF149。2.GPS接收单元采用～-blox的GPS-MS1E。3.GPRS模块采用SIEMENS的MC35i。4.RFID模块的阅读器采TagMaster公司生产的RFID识别系统S1566系列。5.MCU与其他外围接口的控制通过通用I/O口实现。三.软件系统采用模块化结构程序设计方法进行设计，即根据不同功能分别进行编写和调试，等到各个模块都调试成功后，将各个模块连成整体，组成软件系统。车载终端软件完成的主要内容包括模块的初始化、信息采集、数据处理、LED或LCD显示、与上位机通信等。具体如图10.3所示。图10.3终端软件主要流程三.车载终端与远程控制中心通信机制监控中心的主要作用就是远程获取运载终端信息实现对运载工具的实时管理和调度。这样就需要在监控中心和运载终端之间建立一套通信机制，时刻监听从GPRS和Internet网络传送过来的运载终端数据。要实现运载终端与监控中心间的通信，还必须要有一套可靠的通信协议。本系统规定协议每条指令由16进制码组成，以Ox02开始，以OxFF结尾，并分为指令协议和响应协议两个子协议，格式定义如下。其中ID0～ID2是运载工具的ID号，指令具体定义见表10-1。表10-1指令具体定义指令协议格式：相应协议格式：0X02ID1ID2ID3指令1指令2指令3oXFF0X02ID1ID2ID3数据1i-i-指令NoXFF10.1.3RFID粮食收购系统一.系统工作原理为了更好地解决粮食收购过程中的问题，应用RFID技术、计算机网络技术、数据库技术，科研工作者设计了一套完整的粮食收购系统是十分必要的，工作原理如图10.4所示。图10.4粮食收购系统工作原理图二.系统硬件RFID粮食收购系统的主要硬件一般有仓库服务器、品牌电脑商用机、发卡服务器、RFID读写器、交换机、容重检测仪、硬度检测仪、水分测试仪、粮食黏度检测仪等。三.系统软件设计系统软件包括采集、传输、读写、数据库、管理、打印、添加，删除等7个模块。系统软件设计的结构如图10.5所示，其流程如图10.6所示。图10.5系统软件设计的结构图10.6系统流程图10.2农业物联网与农产品物流系统10.2.1移动农业物联网在现代农业中的应用移动农业物联网，就是物联网技术在农业生产经营管理中的具体应用，通过操作终端及传感器采集各类农业数据，通过无线传感器网、移动通信无线网、有线网等实现信息传输，通过作业终端实现农业生产过程全监控与管理，也可以用于RFID农产品物流的操作终端。一.移动农业物联网的功能与优势1.手机终端可以集合读写器的功能。2.手机终端也可以集合标签的功能。3.移动网络可以局部替代物联网传输。二.移动智能农业系统技术架构农业物联网的智能农业系统方案，如图10.7所示。图10.7移动智慧农业系统示意图1.农业物联网感知层。该层的主要任务是将大范围内的现实世界农业生产等的各种物理量通过各种手段，实时并自动化地转化为虚拟世界可处理的数字化信息或者数据。2.农业物联网传输层。该层的主要任务是将农业信息采集层采集到的农业信息，通过各种网络技术进行汇总，将大范围内的农业信息整合到一起，以供处理。3.农业物联网应用层。该层的主要任务是将信息汇总，把汇总而来的信息进行分析和处理，从而对现实世界的实时情况形成数字化的认知。10.2.2粮食物流跟踪系统一.粮食物流信息跟踪过程二.物联网在粮食物流跟踪过程中的运用粮食物流具体跟踪过程可分为6个部分，如图10.8所示，包括粮食入库、存储、出库、运输、加工以及销售信息跟踪。图10.8现代粮食物流跟踪过程粮食物联网的整个过程一般是以Savant(分布式)系统作支撑，通过在托盘、货架、车辆、仓库内部、出入库口、搬运器械、物流关卡等安装RFID阅读器，能够实现自动化的入库、出库、盘点，以及物流交接环节中的RFID信息采集，通过RFID技术与物流设备、设施的结合，实现粮食物流的透明化、信息化和自动化管理。粮食物联网的整体架构详情如10.9所示。图10.9粮食物联网架构10.2.3GIS技术在农产品物流中的应用一.GIS的概念GIS是一个基于数据库管理系统(DBMS)的管理空间对象的信息系统，以地理空间数据为操作对象是地理信息系统与其他信息系统的根本区别。二.GIS的工作原理简述GIS就是用来存储有关世界的信息，这些信息是可以通过地理关系连接在一起的所有主题层集合。1.地理参考系统。地理信息包含有明确的地理参照系统，例如经度和纬度坐标，或者是国家网格坐标，也可以包含间接的地理参照系统，例如地址、邮政编码、人口普查区名、森林位置识别、路名等。2.矢量和栅格模式。地理信息系统工作于两种不同的基本地理模式：矢量模式和栅格模式。三.GIS在公路交通运输中的应用1.地理信息系统基本功能。2.数据图层处理功能。3.统计分析功能。4.保障范围分析功能。5.路径分析功能。6.资源分配分析功能。7.选址分析功能。8.公路网通行分析能力。10.2.4RFID在农产品低温仓储的应用一.农产品低温仓储优势运用RFID相关技术进行仓储管理，能降低农产品仓储过程中人力及时间浪费，提高处理效率并降低农产品损耗，建立较佳之生鲜蔬果储藏管理模式，相关记录提供作为后续农产品运销信息及其产销履历物流信息。二.RFID低温仓储的劣势果菜市场的低温仓库的应用也需面临以下挑战。1.纸箱读取率。2.栈板(Pallet，托盘)读取率。3.储位设计。三.RFID的仓储作业流程1.产品分级及包装作业。2.输入产品及农友资料。3.列印RFID标签。4.标签贴附。将RFID标签贴附在纸箱上，并扫描标签。5.入库、开始计费。6.出库。四.不同用途的标签设计1.不可回收式纸箱RFID标签2.可回收式人员RFID标签3.可回收式栈板RFID标签4.所购置的所有RFID标签五.RFID的仓储管理系统RFID的仓储管理系统中农产品低温仓储管理信息系统功能应由下述几个方面组成。1.管理信息系统：含基本码管理、库存编码管理、使用者权限管理、中介软体连线组态设定、资料同步整合机制等。2.货件进出库管理系统。3.人员进出库管理系统。4.交易记录管理系统。5.查询系统：含查询系统(至少包含营业额、农户、种类、仓位等条件)、报表查询模块组(至少包含营业额、农民、种类、库位等条件)等。6.系统须规划与农产品安全信息追溯网及未来将开发的“农产品运销信息服务平台”相互整合及资料流通等。7.RFID移动装置信息管理系统：整合RFIDCompact控制模块、盘货与稽查、货件进出库支援管理、寻找仓位与查询、与后台资料状态同步等。开发设计之时就要考虑以下的因素：1.货箱的标签必须朝外。2.使用双标签栈板。3.TAGGROUPING设计。10.3RFID在冷链物流中的应用10.3.1RFID生鲜食品冷链物流一.RFID在冷链物流中的优越性1.跟踪冷链物流，增加生鲜食品冷链管理的透明度。2.简化作业流程，提高生鲜食品物流效率。3.降低企业管理成本，增加市场销售机会。二.RFID在超市销售环节的应用10.3.2冷链物流食品安全监管系统现代物流，以射频识别(RFID)技术为核心，结合运用GPS、GIS、GPRS、智能传感等先进技术，建立了冷链物品集装箱物流监控网络和公共安全监管平台，包括冷链物流与状态信息采集终端、车载实时监控终端、远程监控平台三部分，实现冷链物流状态监测与安全报警、冷链物流全过程信息追溯等功能。一.系统组成温度电子标签、带GPRS和液晶显示屏固定读卡器、控制器、监控系统二.工作原理远程监控平台实现全部信息的接收、存储，并将获取的信息以可视化的形式表现出来或以查询的方式实现，实时地与冷链运输人员进行交互，工作原理如图10.11所示。图10.10粮食物联网架构三.系统功能1.远距离。阅读距离10米以内轻松实现。2.运行稳定。有源卡阅读距离稳定，不易受周边环境影响。3.支持高速度移动读取。标识卡的移动时速可达200千米/小时。4.高可靠性。环境温度-40℃～85℃内能完全正常运行(MTBF≥70000小时)。5.加密计算与认证。确保数据安全，防止链路窃听与数据破解。6.高抗