□ 秦豐城，姜曉紅

(南京林業(yè)大學(xué) 汽車(chē)與交通工程學(xué)院，江蘇 南京 210037)

冷鏈物流是利用專(zhuān)業(yè)設(shè)施設(shè)備及方法來(lái)保證運(yùn)輸過(guò)程中貨物始終處于其規(guī)定的環(huán)境條件下的特色物流。根據(jù)我國(guó)物流運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展現(xiàn)狀，不難看出，我國(guó)冷鏈物流自動(dòng)化程度不高，且信息技術(shù)也沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。在標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建方面，無(wú)論是設(shè)施設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，還是操作規(guī)范以及軟件應(yīng)用等領(lǐng)域，都需要出臺(tái)更多的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)和推薦性標(biāo)準(zhǔn)，且彼此間需要更好的銜接和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)[1-3]。2021年12月出臺(tái)的《“十四五”冷鏈物流發(fā)展規(guī)劃》明確提出要加強(qiáng)智能溫控等冷鏈智慧技術(shù)裝備的應(yīng)用，這對(duì)推動(dòng)冷鏈運(yùn)輸設(shè)施設(shè)備升級(jí)給予了高度的重視和大力的支持。本文主要對(duì)冷鏈物流運(yùn)輸過(guò)程中，基于電子鼻技術(shù)的冷鏈運(yùn)輸產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行研究，以保障冷鏈運(yùn)輸物品的品質(zhì)及安全性[4-6]。

1 冷鏈物流技術(shù)及電子鼻應(yīng)用簡(jiǎn)介

國(guó)外冷鏈物流技術(shù)研究起步早，技術(shù)發(fā)展較為成熟，部分歐美地區(qū)的發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)形成了相對(duì)穩(wěn)定且可靠的冷鏈物流體系，生鮮易腐農(nóng)產(chǎn)品冷鏈流通量在銷(xiāo)售產(chǎn)品總量中的占比高達(dá)50%，并且呈持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。而我國(guó)冷鏈物流在經(jīng)歷過(guò)萌芽到起步發(fā)展之后，自2008年開(kāi)始進(jìn)入快速發(fā)展階段，行業(yè)規(guī)模顯著擴(kuò)大，發(fā)展質(zhì)量不斷提升，但仍存在行業(yè)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)有待改善、硬件設(shè)施和技術(shù)水平落后等問(wèn)題。如產(chǎn)品運(yùn)輸處理階段的設(shè)施建設(shè)落后；冷鏈運(yùn)輸過(guò)程中的貨物處理水平不高，冷鏈物流車(chē)仍處于相對(duì)落后的水平；部分大中城市不具備成熟的冷鏈物流體系，農(nóng)業(yè)銷(xiāo)售市場(chǎng)中的冷鏈設(shè)施設(shè)備還有很多不足之處[7]。

電子鼻冷鏈產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)是面向生鮮水果以及魚(yú)肉海鮮等易腐壞易變質(zhì)物品的，其采用定位技術(shù)、氣體采集系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)等相關(guān)信息技術(shù)，運(yùn)用車(chē)載制冷設(shè)備進(jìn)行溫度處理，將運(yùn)輸貨物的溫度控制在適宜的儲(chǔ)存條件下。本系統(tǒng)利用現(xiàn)代信息處理技術(shù)將運(yùn)輸貨物的品質(zhì)以信息數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)，加強(qiáng)了信息管理，完善了冷鏈物流運(yùn)輸體系目前的缺失，從而在一定程度上降低了物品的損耗率，提高了經(jīng)濟(jì)效益[8]。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)需求分析

相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，我國(guó)食品物流成本占總體物流成本的比例較高，其絕大部分原因在于運(yùn)輸過(guò)程中的貨物發(fā)生了腐爛變質(zhì)等損耗。國(guó)外冷鏈運(yùn)輸大多采用自動(dòng)溫度監(jiān)測(cè)及控制設(shè)備的方式來(lái)降低冷鏈貨物的損耗率。但目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有相對(duì)成熟的冷鏈物流溫度控制技術(shù)，運(yùn)輸過(guò)程中控制溫度的手段也相對(duì)不規(guī)范，且缺乏統(tǒng)一的規(guī)定。有些地區(qū)至今仍使用人工記錄的方式對(duì)物品進(jìn)行檢測(cè)，以至于出現(xiàn)主觀因素影響大、物品監(jiān)測(cè)不及時(shí)等問(wèn)題，從而導(dǎo)致貨物在運(yùn)輸過(guò)程中存在較大腐壞幾率。因此，可以通過(guò)構(gòu)建電子鼻冷鏈產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)來(lái)加強(qiáng)冷鏈運(yùn)輸中對(duì)貨物的實(shí)時(shí)溫濕度以及品質(zhì)監(jiān)測(cè)，從而提高冷鏈物流的運(yùn)輸效率，同時(shí)滿(mǎn)足冷鏈物流企業(yè)及消費(fèi)者對(duì)貨品品質(zhì)的需求[9-10]。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.2.1 系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

基于上述需求分析，本文將構(gòu)建電子鼻冷鏈產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)。根據(jù)開(kāi)發(fā)策略，本系統(tǒng)主要由總體框架設(shè)計(jì)、功能模塊設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和代碼設(shè)計(jì)這四部分構(gòu)成。其功能模塊如圖1所示。

2.2.2 模塊設(shè)計(jì)

①貨物裝前檢測(cè)。

該部分操作執(zhí)行在貨物運(yùn)輸之前。主要由車(chē)輛檢測(cè)、物品檢測(cè)、包裝檢測(cè)、人員檢測(cè)四部分組成。

a.車(chē)輛檢測(cè)：檢測(cè)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)，確認(rèn)車(chē)載溫度處理設(shè)備的正常使用并多次進(jìn)行消毒。

b.物品檢測(cè)：首先確認(rèn)運(yùn)輸貨物有無(wú)損壞，再根據(jù)運(yùn)輸貨物的儲(chǔ)存溫度和尺寸大小放入相對(duì)應(yīng)的溫度隔間。

c.包裝檢測(cè)：貨物運(yùn)輸包裝在條件允許的情況下首先選取綠色、無(wú)污染、可降解的材料，其次根據(jù)貨物規(guī)定的儲(chǔ)存條件確定其包裝的密封程度和存放位置，從而保持貨物的溫濕度。

d.人員檢測(cè)：審核駕駛?cè)藛T的駕駛資質(zhì)，同時(shí)檢查司機(jī)的健康狀況，從根源上防止疫情的傳播擴(kuò)散。

②訂單管理。

該部分由訂單錄入、訂單審核和訂單反饋三部分組成。首先進(jìn)行的是訂單錄入，當(dāng)工作人員將運(yùn)輸貨物錄入系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)貨物信息生成一個(gè)訂單號(hào)。后臺(tái)工作人員開(kāi)始對(duì)寄件人的身份、信用狀況以及運(yùn)輸貨物等信息進(jìn)行核查。審核完成后，運(yùn)輸公司將著手處理這批貨物，同時(shí)會(huì)給寄件人發(fā)送反饋信息告知審核的最終結(jié)果。

③運(yùn)輸追蹤。

在運(yùn)輸貨物過(guò)程中，利用車(chē)載北斗導(dǎo)航系統(tǒng)可以精確了解運(yùn)輸冷藏車(chē)當(dāng)前所處位置，并提前規(guī)劃好接下來(lái)的運(yùn)輸線路，防止道路交通擁堵等意外狀況的發(fā)生，同時(shí)也為各個(gè)冷藏網(wǎng)點(diǎn)之間的交接提前做好準(zhǔn)備。在運(yùn)輸過(guò)程中執(zhí)行實(shí)時(shí)溫度追蹤可以在一定程度上避免因運(yùn)輸人員主觀判斷而造成運(yùn)輸貨物腐爛變質(zhì)等問(wèn)題，從而降低運(yùn)輸過(guò)程中貨物的損耗率。

④電子鼻檢測(cè)。

a.電子鼻介紹

電子鼻學(xué)名為氣味掃描儀，是一種起源于20世紀(jì)90年代的能夠?qū)κ称愤M(jìn)行快速檢測(cè)的設(shè)備。電子鼻因具有特異性傳感器和模式識(shí)別系統(tǒng)，所以能對(duì)被測(cè)樣品的一些特征進(jìn)行快速檢測(cè)，定性或定量地輸出對(duì)氣體所含成分的分析結(jié)果。電子鼻是模擬動(dòng)物嗅覺(jué)器官而制造的一種高科技產(chǎn)品，在某些方面可以代替人的感官。目前，我國(guó)已經(jīng)自主研發(fā)出了具有較好適應(yīng)性的電子鼻設(shè)備。

圖1 系統(tǒng)模塊圖

b.電子鼻原理

電子鼻檢測(cè)主要是利用電子鼻技術(shù)，將設(shè)備分為氣體采集系統(tǒng)、傳感器陣列、信號(hào)處理系統(tǒng)和模式識(shí)別系統(tǒng)四個(gè)模塊。氣體采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集運(yùn)輸箱內(nèi)脂肪、蛋白質(zhì)和碳水化合物產(chǎn)生的肉類(lèi)臭氣、硫化氫變質(zhì)氣體，例如烴酯類(lèi)化合物和揮發(fā)性物質(zhì)，并將其傳給傳感器。傳感器陣列和信號(hào)處理系統(tǒng)接收到化學(xué)信號(hào)后，根據(jù)氣體種類(lèi)的不同，將其轉(zhuǎn)化為相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。最后由模式識(shí)別系統(tǒng)將這些不同種類(lèi)的電信號(hào)以信息數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)給運(yùn)輸人員。傳感器陣列在一定的檢測(cè)限度范圍內(nèi)對(duì)多種氣體進(jìn)行鑒別，而且還可以進(jìn)行多維空間的響應(yīng)。目前的電子鼻技術(shù)，根據(jù)其監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同，利用特殊傳感陣列，將不同的結(jié)果通過(guò)物理信號(hào)進(jìn)行傳輸及系統(tǒng)分析，并將其結(jié)果與監(jiān)測(cè)要求進(jìn)行比對(duì)分析，獲得最終的結(jié)論[11-13]。

c.電子鼻應(yīng)用

近年來(lái)，電子鼻已經(jīng)在生活各方面得到了廣泛的應(yīng)用，根據(jù)檢測(cè)方面的不同從而衍生出多項(xiàng)電子鼻子技術(shù)。在肉類(lèi)方面，電子鼻可以檢測(cè)出肉制品的新鮮度、風(fēng)味評(píng)價(jià)、摻假程度、微生物污染等方面的狀況；在酒類(lèi)檢測(cè)中，通過(guò)對(duì)色澤、酚含量、氧水平等指標(biāo)的檢測(cè)可以避免摻假、惡意勾兌、濫用甜味劑、塑化劑超標(biāo)、工業(yè)乙醇等類(lèi)似事件的發(fā)生；在糧油和調(diào)味料方面，糧食屬于活的有機(jī)體，因其代謝快的特點(diǎn)，極易發(fā)霉變質(zhì)，從而產(chǎn)生一些真菌揮發(fā)性的代謝物，對(duì)人體造成一些壞的影響，而電子鼻的使用則可以在一定程度上減少此類(lèi)狀況的產(chǎn)生；在環(huán)境治理方面，電子鼻的應(yīng)用可以得出環(huán)境污染的一些具體指標(biāo)，并有效地對(duì)HS、SO2、 CO、NO、CH4等有害氣體和一些有機(jī)揮發(fā)性物質(zhì)的濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而將其控制在規(guī)定范圍之內(nèi)。

⑤異常處理。

當(dāng)上一階段電子鼻檢測(cè)呈現(xiàn)出的信息如溫度、濕度、指定氣體濃度等數(shù)據(jù)超出事先所規(guī)定的偏差最大值時(shí)，電子鼻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將會(huì)立刻向運(yùn)輸人員傳達(dá)報(bào)警信息并自動(dòng)智能分析和生成調(diào)整方案。工作人員將立刻根據(jù)系統(tǒng)所呈現(xiàn)的信息對(duì)車(chē)廂內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的檢查與調(diào)整，并將之記錄下來(lái)，降低此類(lèi)事件發(fā)生的概率。

⑥訂單交付。

在訂單交付時(shí)，工作人員應(yīng)再次檢測(cè)運(yùn)輸貨物的品質(zhì)，確任品質(zhì)完好無(wú)誤后，進(jìn)行公司與客戶(hù)之間的派送。當(dāng)派送結(jié)束后，工作人員掃描訂單碼來(lái)錄入訂單的回執(zhí)，并向客戶(hù)發(fā)送反饋消息，結(jié)束此次冷鏈運(yùn)輸?shù)娜^(guò)程。

2.3 SQL數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要有以下組成部分：由操作系統(tǒng)、程序、管理系統(tǒng)等組成的軟件部分，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行增加、修改及刪除的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理員，應(yīng)用系統(tǒng)以及用戶(hù)。主要優(yōu)點(diǎn)有：①程序和數(shù)據(jù)獨(dú)立性高；②數(shù)據(jù)安全性高，支持長(zhǎng)期保存；③數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有備份和恢復(fù)功能，可以數(shù)據(jù)共享；④控制數(shù)據(jù)冗余度。SQL Server因具有可擴(kuò)展、高性能和可以為分布式客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器計(jì)算所設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與Windows NT進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，給客戶(hù)提供許多基于事務(wù)的企業(yè)級(jí)信息管理系統(tǒng)方案?；赟QL Server，本文對(duì)質(zhì)量追蹤系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的需求進(jìn)行分析，主要數(shù)據(jù)包括運(yùn)輸車(chē)輛的信息、電子鼻檢測(cè)的數(shù)據(jù)、貨物的數(shù)據(jù)以及運(yùn)輸人員的數(shù)據(jù)[14]。通過(guò)圖2來(lái)表明數(shù)據(jù)庫(kù)概念結(jié)構(gòu)。

圖2 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)圖

3 可行性分析

有關(guān)數(shù)據(jù)表明，在我國(guó)每年近十億噸左右的易腐食物消耗中，有一半以上是需要冷鏈運(yùn)輸?shù)模壳拔覈?guó)綜合冷鏈流通率較低，不足20%，而發(fā)達(dá)國(guó)家的冷鏈流通率可以達(dá)到90%，甚至超過(guò)95%。對(duì)此，國(guó)務(wù)院與發(fā)改委等相關(guān)部門(mén)多次發(fā)布相關(guān)政策，以此來(lái)推進(jìn)冷鏈運(yùn)輸體系的完善與發(fā)展。近期，國(guó)務(wù)院發(fā)布的《“十四五”冷鏈物流規(guī)劃》也特地提出要推動(dòng)冷鏈物流運(yùn)輸設(shè)備升級(jí)。本文研究的電子鼻冷鏈產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)主要利用電子鼻技術(shù)和Python編程技術(shù)。其中，電子鼻技術(shù)多利用集成電路和傳感器技術(shù)，在我國(guó)發(fā)展已經(jīng)相對(duì)成熟，而Python編程技術(shù)的操作相對(duì)簡(jiǎn)單，且具有強(qiáng)大的分析能力，使用者可以根據(jù)源代碼進(jìn)行對(duì)應(yīng)的更改與變換。因此，基于電子鼻的冷鏈運(yùn)輸產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)在技術(shù)上具有較好的可行性和適應(yīng)性。

4 結(jié)論

本文將電子鼻技術(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)相結(jié)合，通過(guò)對(duì)車(chē)廂內(nèi)氣體、溫濕度及其他化學(xué)指標(biāo)的識(shí)別與監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控并作出相應(yīng)的預(yù)警，避免運(yùn)輸過(guò)程中因溫度控制不當(dāng)、處理不及時(shí)等帶來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題?；陔娮颖堑睦滏湲a(chǎn)品質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)的使用將會(huì)完善冷鏈物流運(yùn)輸體系，并在提高冷鏈物流的信息化水平的同時(shí)，降低貨損率以及物流運(yùn)輸過(guò)程中的總成本。