基于物联网技术的冷链食品安全追溯系统的分析与设计.doc

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1、 目录中文摘要vABSTRACTvi目录vii1.绪论11.1 研究背景及意义11.1.1 研究背景11.1.2 研究意义21.2 研究现状31.2.1 国内研究现状31.2.2 国外研究现状51.3研究方法及论文结构71.3.1 研究方法71.3.2 论文结构82.理论综述102.1 物联网相关理论及关键技术102.1.1 物联网的概念及技术架构102.1.2 物联网的关键技术132.2 食品冷链物流的安全现状及对策212.2.1 食品冷链物流的安全现状212.2.2 食品冷链物流安全的保障措施223.系统需求分析243.1 冷链企业调研情况分析243.2 食品冷链物流的业务流程分析243.

2、3 食品冷链物流的数据流程分析253.4 冷链食品安全隐患关键节点分析263.5 用户需求分析273.5.1 政府监管部门需求分析273.5.2 冷链相关企业需求分析283.5.3 消费者需求分析294.系统设计314.1 系统总体设计314.1.1 系统物理架构设计314.1.2 系统逻辑结构设计324.2 系统详细设计334.2.1 数据库设计334.2.2 系统功能模块设计434.2.3 系统接口设计474.2.4 系统安全设计474.3 系统测试484.3.1界面测试484.3.2功能及安全性测试495.总结与展望515.1 总结515.2 展望52参考文献53作者简历54独创性声明5

3、5学位论文数据集56531. 绪论在2011年全国的两会上，全国工商联提交了关于加大物联网技术在冷链物流产业中的运用的建议。该建议提出，目前，我国的食品冷链物流仍然很缺乏行之有效的管理措施，特别是现有的监控技术及手段落后，采取的方法主要是人工检测和纸质记录，并缺乏统一的信息系统的支持。由此，导致了监控的实时性差，监控和管理脱节，当发生事故时，取证十分困难，无法追究责任，而且，缺乏有效的预警系统，造成了冷链食品的大量损失。而通过物联网相关技术的引入，可以对食品冷链物流的全程进行位置、温湿度等全方位的监控，能够很好地解决上述的诸多问题。1.1 研究背景及意义社会的迅猛发展以及人们生活水平的不断提高

4、，使人们对冷链食品的安全问题越发关注。而近些年来，频繁发生的冷链食品安全事故也将冷链食品的安全问题上升到了一个新的高度，受到了国家的高度重视。1.1.1 研究背景食品冷链物流，指的是生鲜、易腐坏的食品，在其生产、加工、贮存、运输、销售，直到其到达最终消费者手中的各个阶段中，必须始终保持在相应的低温条件下，以确保冷链食品的品质，减少冷链食品在物流过程中损耗。它的对象是冷链食品其物流阶段的全过程，手段是制冷的相关技术，目的是尽最大的可能去保持冷链食品的品质，防止它们在物流过程中被污染、发生变质等。然而，目前我国的食品冷链物流的发展才刚刚起步，相比国外发达国家来说，差距是很大的。而且由于冷链食品在贮

5、存、运输和销售等几个重要阶段的操控不得当，使得冷链食品在这些阶段受到外来污染、发生品质下降，甚至发生变质等冷链安全问题频繁发生。在最近的几年里，我国的食品安全事故层出不穷，而冷链食品的安全事故也相继发生，在继思念和三全的安全事故之后，湾仔码头也被检测出了金黄色葡萄球菌。一时间，国内速冻食品市场上的三大著名品牌全部陷入“细菌门”，这使得人们对日常冷链食品的消费顾虑重重。因而，保护冷链食品的安全已成为现代人们生活的最基本的要求。随着社会经济的不断发展和人们生活水平的不断提高，还有全社会对冷链食品安全问题的高度关注，我们急需运用更为科学的管理方法以及更为先进的现代化技术设备来细化并严格控制冷链食品在

6、整个食品冷链物流中的各个流程，并在每个阶段都对其温度进行严格的监控。因为温度控制是作为冷链物流的核心存在的。冷链食品，从原料到成品再到运输等一系列过程中，任何微小的温度变化都会造成细菌的大量产生以及冷链食品品质的下降。这样，在冷链食品生产、加工以及流通等过程中，一旦有异常情况发生，我们都十分难于去确切地把握到底是哪一阶段发生了哪些问题。这些都要求我们对整个食品冷链物流系统的全过程进行实时的温度监控，不仅要生成温度的记录，而且还要监管温度控制的状况。我们只有对食品冷链物流的各阶段中的操作情况进行严格、高效的监管，才能最有效地确保冷链食品的质量安全。虽然，我国政府的相关部门相继出台了相关的冷链食品

7、安全监管的法律法规来规范整个食品冷链物流的监管，但却依然缺乏行之有效的管理方式。而如何将现有的先进技术运用到整个食品冷链物流系统中，已成为必须解决最为关键的问题。通过物联网相关技术的引入，我们就可以对处在食品冷链物流网络中的各种冷链食品进行非常有效的数据采集、管理和监控，而且还可以运用于冷链食品的追溯。现如今，各种冷链食品安全问题频发的一个最为重要的原因就是不仅仅是消费者，甚至是相关的管理者都不知道出问题的冷链食品的来源，导致无法溯源。然而，现在我们可以将物联网技术逐步引入冷链食品的追溯中，上述的情况将会有很大的改观。而消费者也可以不用花费什么代价就可以知道到自己买的冷链食品的来源以及其他的相

8、关信息。这样，通过物联网技术的引入，市场将会更加合理规范，同时也很有利于政府部门对冷链食品安全的监管，消费者也可以更放心。因此，一个完善的冷链食品安全追溯系统亟待形成。1.1.2 研究意义正是为了解决食品冷链物流中存在的各种问题，保障冷链食品的安全，完善企业和政府对冷链食品的监管体系。在2011年初，由北京市商务委发起，联合北京首发物流枢纽公司、北京交通大学以及中国科学院软件研究所共同成立了“北京市食品冷链物流关键技术研发与示范”项目组，以冷链物流企业、关联企业和政府管理部门为服务对象，在理念、技术和业务流程等方面树立标杆，引领行业发展。本文正是以此项目为依托，着重完成项目中对冷链食品安全追溯

9、系统的研究，有如下重要研究意义：（1）提高食品冷链物流的运作效率。通过物联网相关技术的引入，可以实现高效、迅速和及时的信息采集，通过采集的信息来进行分析，完成整个冷链物流过程中冷链食品安全信息的监控，简化了冷链食品的物流阶段和操作流程，提高了整个食品冷链物流的运作效率；（2）有效解决了冷链食品安全信息不匹配问题。基于物联网技术的冷链食品安全追溯系统，可以通过其信息的共享性和可追溯性，使处于物流环节中的任意环节的冷链相关企业都能够通过网络获取相匹配的信息。这样，就使得整个食品冷链上，处于上游、下游的冷链企业都获得了基本一致的利益，有效地克服冷链食品安全信息不匹配的问题；（3）改善冷链食品监控落后

10、的状态。基于物联网技术的冷链食品安全追溯系统，可以实时地监控冷链食品的装卸、运输过程中，由现场的传感器传来的实时信息，并通过基于互联网的冷链食品安全追溯系统，实现地进行远程监控，有利于改善原先监控追溯技术落后的状况；（4）增强冷链食品消费者的消费信心。充分利用政府的监管力度，基于物联网技术的冷链食品安全追溯系统，由于其信息采集规范、信息真实、便于追溯等特点，而具备了极强的公信力。因此，当消费者在选择冷链食品的时候，可以通过冷链食品安全追溯系统来追溯问题产品，并将反馈提交给政府相关部门，以便于监管，同时也有利于社会舆论监督的展开，更加完善了我国的冷链食品安全监管体系。可以预见，基于物联网技术的冷

11、链食品安全追溯系统将为广阔的食品冷链物流发展空间提供理论与实践上的强力支持，对食品冷链物流体系的完善，政府监管体系的完备，更新消费者消费观念，顺应冷链食品发展的安全化变革都有着非常重大的意义。1.2 研究现状目前，国内对冷链食品安全追溯方面的问题已十分重视，许多研究早就已经开始进行了，应用到食品冷链物流的研究也日益增多。国外对食品冷链物流方面的研究则起步较早，尤其是在欧美等发达国家对农产品的可追溯系统。散见于国内外各类文献中一些研究成果和实践经验，对于本文的研究都具有十分重要的参考价值。1.2.1 国内研究现状物联网得以在食品冷链物流领域广泛应用，最主要还是得益于国家对物联网相关技术的高度重视

12、。对比发达国家来说，我国的物联网相关产业还处在起步阶段，这是因为我国的国民经济发展和各行各业的软件、硬件基础还远远没有达到支持物联网急速增长的水平，然而，毋容置疑的是，我国对物联网一直都是高度重视的，在许多发展规划报告中都将其列为重点研究领域。1在社会各界的共同努力下，相关机构、专家以及企业合力攻克了大量的技术难关，许多企业也通过相关政府部门的帮助和引导，以及自身的努力，具备了相当的物联网产业基础。而物联网技术在冷链食品安全追溯系统中的应用也卓见成效。如今，在许多领域，物联网技术都得到了充分的应用，而且都取得了非常不错的效果。物联网拥有智能监控、传输通信、自动处理等功能，而把这些功能应用在食品

13、冷链物流中，我们可以实时地监控冷链食品的各项数据，与此同时，通过控制的自动化与智能化，我们还能够自主调控冷链食品所处的环境温度，使食品冷链物流的质量得到提高2。随着食品冷链物流在全社会范围被广泛关注，物联网技术的高速发展以及其不断拓展的应用领域，广大医药、食品、农产品企业和机构的冷链物流能力逐渐成为其必备的重要能力之一，它们已成为物联网相关技术的最重要的应用领域。因为社会各界、各个企业的冷链能力不尽相同，因而如何去监控整个冷链物流全程，而不仅仅是冷链物流中的一部分，已成为整个行业被重点关注的焦点性问题。在食品冷链物流中的物联网相关技术的应用，大多以其中的某一项关键技术为主要的研究切入点。例如R

14、FID（Radio Frequency IDentification）射频识别技术在食品冷链物流中的研究和应用过程中，我们通过RFID技术的引用，可以将整个食品冷链物流过程进行重新设定，由此，可以实时地获取冷链食品的生产、加工、贮存、装载、运输、卸载等一系列信息，并可以掌控冷链食品的数量、位置等信息，以便迅速、及时地进行取货和补货。食品冷链物流中GIS（Geographic Information System）相关技术的应用，在分析现有食品冷链物流配送的业务流程以及其存在的相关问题的基础之上，对食品冷链物流中配送的调度阶段进行了重点剖析，以食品冷链物流配送的合理化的判断准则为依据，与现有的需

15、求结合，研究并探索了基于GIS的食品冷链物流配送调度的模型和有关智能配送的相关技术、方法等，完成了食品冷链物流智能配送原型系统的设计与实现。而在基于物联网技术的食品冷链物流信息发布的信息系统的WebGIS方面的研究应用中，通过Google Map和GPS（Global Positioning System）经纬度信息的结合，运用无线传感器网络来采集冷藏车的相关数据，在B/S（Browser/Server）模式下，就可以利用Google Map中所生成的相关属性数据向各个用户进行数据发布3。当各种物联网技术日益发展成熟，企业联盟的形式应运而生，这使得食品冷链物流中物联网技术的应用更加系统化、更加

16、规范化。2010年11月7日，在中国冷链物流万里行系列活动第十次会议“第三届中国冷链物流年会”上成立了中国冷链物流联盟，为我国食品与冷链物流行业服务是其宗旨。促进我国食品企业与冷链物流企业之间交流与合作、信息沟通、协调关系，在企业和政府间发挥桥梁与纽带作用，推动行业发展，维护企业的合法权益，提高食品流通管理水平、人员素质、经济效益和社会效益，促进我国冷链物流事业发展，服务政府、服务行业、服务企业的冷链物流专属组织4。2011年4月21日，第一版中国冷链物流分布图由中国冷链物流联盟组织编撰，并于中国冷链物流万里行系列活动的第十一次会议，第四届中国冷藏运输及冷藏库高峰论坛的上海站上举行了发布仪式5

17、。中国冷链物流联盟为帮助冷链物流行业整合资源，企业了解现有资源分布状况，规范市场竞争，引导新兴科技在冷链行业的应用，搭建了资源信息交流平台，促进区域资源的互动做出了巨大的贡献。而对于冷链食品安全追溯系统的研究，我国早在2002年，就开始逐步制定了相关的一些规范和标准，推进了冷链食品安全追溯系统的研究。2004年，国家质检总局、山东省潍坊市及寿光市质量监督局等部门共同合作，在寿光田苑蔬菜基地系统地进行探索。时至今日，面对一系列冷链食品安全事件和人们对于“入口安全”的强烈需求，“追溯体系建设”已成为眼下冷链食品安全的最热门话题。2012年，雨润集团率先建立起了一整套完整的可追查体系，为我国食品追溯

18、制度的建立和完善做出了积极探索和尝试，并提供了一个可供借鉴的样本。黑龙江省的规划报告中指出，2015年以前，通过清理整顿、兼并重组等方式，该省的生猪定点屠宰厂数量将由2011年的623家减少到200家以内，猪肉产品安全可追溯体系在县城以上城区覆盖面将达80%6。国内对于冷链食品可追溯系统的研究中，对猪肉类产品的研究较为多见，本文所研究的冷链食品安全追溯系统也是基于冷链猪肉的。1.2.2 国外研究现状物联网技术作为新一代信息技术的重要组成部分，其概念最早是在1999年在由美国召开的移动计算和网络国际会议被提出的。2003年，美国技术评论杂志中指出，未来，作为影响人们日常生活的十大技术之首的将会是

19、物联网技术8。而物联网的概念正式被提出则是在2005年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，出自由国际电信联盟（ITU）发布的一篇报告，ITU互联网报告2005：物联网9。该报告指出，在物联网技术普及的未来时代，人们的各种日常生活用品都将会被植入一种无线收发设备，这样，人们与信息系统的沟通过程就可以达到一个全新的高度，完全实现了人与人、物与物、人与物的随时随地的无障碍沟通。近些年来，物联网开始逐渐随着传感技术的迅猛发展而不入人们的日常生活。2008年的金融危机作为一个触发点，使全世界各国都开始高度重视物联网技术的应用。目前为止，世界上对物联网仍然没有一个广泛认同的体系架构，具有代表性

20、的物联网体系是欧美支持的EPC Global物联网体系架构及日本的Ubiquitous ID（UID）物联网系统。EPC Global是由美国统一代码协会(UCC)和国际物品编码协会(EAN)在2003年9月一同成立的非营利性研究组织，1999年10月1日在美国麻省理工学院成立的非营利性组织Auto-ID中心是它的前身。Auto-ID中心以创建“物联网”(The Internet of things)为目标，与众多成员企业共同制订一个统一的开放技术标准。 EPC Global和UID中心(Ubiquitous ID center)都是为推进RFID标准化而成立的国际性标准化团体，我国也很积极地

21、参与了上述物联网体系的研究，并在积极地制定符合我国发展情况的物联网架构和标准10。作为物联网技术的应用的组成部分，M2M（机器对机器的通信）已受到国外各大运营商的普遍关注。一些实力雄厚的运营商已就其长远发展，明确了战略方向，如法国电信专注于医疗领域；Docomo（日本最大的移动运营商）则关注的是M2M的协议；欧洲的运营商们也纷纷加强了M2M的市场部署；Orange（法国电信运营商）看好车队管理市场；T-Mobile（德国的跨国移动电话运营商）与设备商合作开发解决方案；沃达丰（跨国性的移动电话运营商）推出了M2M全球服务平台11。物联网技术在食品冷链物流中的应用和发展主要集中在欧美等发达国家，农

22、产品可追溯系统的应用在欧盟最早，尤其是活牛和牛肉制品可追溯系统。美国在2003年5月FAD公布了食品安全跟踪条例，要求所有涉及食品运输、配送和进口的企业要建立并保存相关食品的流通的全过程的记录12。RFID系统及传感网络在美国、英国、德国、日本、瑞典、瑞士和南非等目前均有较为先进且成熟的的应用。美国方面，Intel、TI等美国集成电路生产厂商目前都在RFID领域投入巨资进行芯片的研发。Symbol等已经开发出了可以同时阅读条形码和RFID的扫描器。IBM、Microsoft和HP等也在积极开发相应的软件和应用系统来支持RFID和传感网络的使用。在美国，智能交通、仓储管理及物资跟踪、生产线自动化

23、与控制、身份识别等领域己经开始逐步应用物联网技术。在物流领域，美国已有100多家企业支持RFID技术的应用，其中包括：零售商巨头沃尔玛公司；大型制造商吉列公司、强生公司、宝洁集团；世界上最大的快递承运商与包裹递送公司UPS及政府方面在国防部的物流应用。日本在一些运送贵重的酒类和食品和的货车中，往往会放1到2个RFID标签，随时监测车厢内部在送货过程中的温度变化情况，保障其安全性；在医疗卫生领域，RFID技术主要用来跟踪医疗废弃物等有污染危害的医用垃圾13。与药品冷链物流过程相似的食品冷链物流，基于物联网技术的冷链物流系统在发达国家已基本建成，对局部技术的改善，追求新技术的运用和改良，环保、节能

24、、安全成为研究的重点：（1）食品信息的可追溯性高。食品物流中的温度追踪法取得了很大发展，特别是对易腐食品，在有效期内实行全程温度监控的好处已得到了普遍的认同，测量与监控设备也被广泛采用。物品标签上贮存了食品整个生命周期的信息，建立了消费者对产品的信赖关系。（2）标准化管理得到执行。政府监管部门在冷链领域标准化方面取得了很大的进步。冷链都有相关标准可以引用，如冷库、冷藏车（容器）、冷柜、速冻设备和温度记录等。欧美发达国家甚至对冷链食品从生产到消费各个环节的温度限制进行了立法。值得注意的是，发达国家的食品生产实现了高度现代化，即使是生鲜食品，也都采取冷链物流的形式运送到消费者终端，在整个食品链上各

25、类主体的组织化程度很高。所以，国外对冷链物流的研究也是以企业为单位的，食品在生产与流通中的生物特性及其消费特性引起了国外学者的重视，使得大家对食品冷链物流的研究各有侧重。1.3 研究方法及论文结构本节主要阐述了本文的研究方法及论文结构，本文运用调查法在项目的初期对整个冷链物流链上的各个企业经行实地的调研，并对调查搜集到的大量资料进行分析、综合、比较、归纳，并在此基础之上运用软件工程的相关理论和方法对需要设计的系统进行需求分析、功能分析等一系列工作。1.3.1 研究方法本文基于现实的项目，在前期进行了大量调查问卷，理论综述后进行探索性的系统设计与实现，从而构建了本文的冷链食品安全追溯系统。文章撰

26、写的思路如图1-1所示：图 1-1 研究方法Figure 1-1 Research method本文运用软件工程的相关理论和方法，在冷链企业信息化实践经验的基础上，结合物联网技术在食品冷链物流过程中的应用模式和规律，为创新物联网及冷链物流理念，拓展物联网工作的空间范围，探索物联网的应用模式和发展道路，以及物联网技术如何更好地服务于冷链企业，消费者和政府监管部门，提供了理论和实践指导。1.3.2 论文结构本文以“北京市食品冷链物流关键技术研发与示范”的实际项目为研究背景，对现行食品冷链物流的现状进行分析，发掘整个食品冷链物流中存在的安全隐患，并在此基础上，结合物联网的相关技术，完成冷链食品安全追

27、溯系统的设计。主要研究内容如下：（1）结合食品冷链物流相关企业的实际情况，对现行的食品冷链食品的物流进行概要性的描述，通过食品冷链物流企业冷链流程的总结，归纳出现有冷链食品安全存在的问题，并在此基础之上阐述本课题的研究的背景和意义。（2）对国内外冷链食品安全追溯系统的相关理论和技术的文献进行综述和分析。包括物联网相关理论及关键技术、食品冷链物流的安全现状及对策等。（3）通过对相关食品冷链物流企业调研情况的总结，重点从业务流程、数据流程和用户需求的角度完成系统的需求分析。（4）在系统的需求分析的基础上，完成系统的总体设计及详细设计。（5）完成系统的实现、测试及相关扩展性分析。（6）结合当今冷链食

28、品安全问题的实际应用状况，从成本问题、安全问题、与现有系统接口问题、标准化问题等方面进行总结和展望。2. 理论综述本章主要是对本文中需要运用到的一些关键理论以及技术进行综述。包括物联网的3层架构、RFID技术、GIS技术、GPS技术、温湿度传感器技术、视频监控技术等，并对这些理论技术在本文所设计系统中的运用做了简要的说明。2.1 物联网相关理论及关键技术因本文所要研究的冷链食品安全追溯系统需要用到许多物联网相关的软硬件技术，如RFID标签、温度传感器、摄像机等，故在此对物联网的相关理论及关键技术进行综述。2.1.1 物联网的概念及技术架构（1）物联网的概念物联网指的是在互联网的基础上，通过运用

29、无线射频识别技术（RFID）、传感器技术、全球定位系统技术（GPS）等物联网相关技术和设备，在规定的通信协议之下，能够在任何物品之间实现信息的互联与共享的一种技术体系14。物联网是“物物相连的互联网”是因为：第一，物联网的基础和核心仍是互联网，物联网是在互联网基础上扩展和延伸的网络；第二，物联网的应用延伸扩展到了任何物品与物品间的连接；第三，物流网网络具有智能的属性，可通过其进行智能检测、控制和自动操作。物联网是一项正在研究和开发的系统，联合国于1865年成立的制定国际电信标准的专门机构ITU目前也不存在标准的定义物联网系统，也就是说目前，客观上并不存在物联网技术的应用模型15。本文建立的物联

30、网技术应用参考模型也仅仅是基于目前对物联网认识的一种推衍，为确保这种推衍的合理性，本节将分析比较两种现行的物联网技术体系。（2）物联网的技术架构关于物联网技术的应用架构，一种理论认为物联网没有自身的架构，它仅是现有技术的集成；而另一种则认为物联网技术的应用遍布信息技术的各行各业，涉及到了的信息技术研发的多个领域。本文认为，每个时期，现有的信息技术发展程度是一定的，尤其在一个有明显行业特点共性的领域里的应用模式，应该可以被探索并挖掘的。物联网技术虽然涉及多方面的如通信、计算机、控制、网络和电子等的技术特征及应用，但将现有的技术散乱地应用无法构成一个灵活高效且实用的物联网。物联网通过将现有的EPC

31、体系，传感网络体系等融合的基础上，通过进一步的研究，有机地化点成面，形成自身的可供行业参考的应用模式。纵观全局，从技术集成的角度，我们采用物联网三层架构理论来研究来探讨。 物联网三层架构是将物联网的应用划分为3个层次：应用层，网络层和感知层，其技术体系包括感知层技术、网络层技术、应用层技术和公共技术这四个方面。感知层主要是采集信息的感知元设备，其主要的组成元素包括最底层的EPC编码标签、传感器、摄像头以及传感器网络及网关等，完成对感知采集点的环境参数（如温度，湿度）的采集，经读写器读写，再由驻留有信息采集软件的上位机进行进一步处理（如数据校对、过滤、完整性检查等）；网络层主要包括互联网，传感器

32、网络和通信网络；应用层主要负责对采集到的各种信息进行转换，以视频，图像，语音，文字等方式对物品信息进行监控，展示，管理和应用；前三个层面都涉及到公共技术，即物品的编码标识和解析，网络安全技术，网络管理技术和服务管理等。 从食品冷链物流的业务特点来看，它的本质是指为了满足冷链相关企业的需要，对冷链食品，相关服务及信息，在食品源头与最终消费者之间的建立高效率、高效益的物流、信息流和资金流的计划、流动、实施和控制过程。信息科学技术的革新促进物流进一步向信息化，智能化，通过物联网实现的物物连接，使人类的感知得到了延伸，人们所关心的物体及信息的特性被收集起来，经过集中处理，传输，在实际食品冷链行业应用中

33、，便能达到直观、准确的的效果。具体来说：1）感知层，融合移动节点的多类点感知的应用。RFID本身仅仅只是一种非接触的无线信息记录与传输方式，如果把更多的传感单元，尤其是应用在物联网中的传感单元融入进去，并结合某个具体行业来应用的话，那么RFID技术才有生命力，才能促进行业发生明显的变化。物流有一个共性，信息流和资金流随着物品流的流动随之不断流动变化，冷链物流更是如此。在物联网的感知层，利用传感器技术、RFID技术来融合移动节点（装卸和运输）和不动节点（仓储）的多种类型的感知节点，实现物体信息及其所处的环境信息的动态感知；同时，利用对信息的提取、通信进行组网，实现全网的感知数据的传递。2）网络互

34、连。由冷链食品业务流程可知，其过程分为两部分，加工车间、仓库、超市等企业内部都是定点的，而配送及整个环节中的节点是移动的，从技术和成本的角度考虑，网络层应采取有线和无线相结合的方式。虽然无线网络有着便捷，实施时间短的特点，但是在同等条件下，有线网络的传输速度要比无线网络快的多，也要稳定的多。因此在在企业内部的数据传输的上使用有线网络；而运输车辆在物流配送的过程中则必须使用无线网络的技术，将在运输途中采集到的信息通过无线网络传输到企业的控制中心。3）数据信息的展示。冷链物流过程中，视频监控技术的主要作用是忠实地将远端的视频信息进行记录和展现，它是人们视觉的延伸。RFID技术可以很好地结合传感器技

35、术和视频监控技术应用于数据的采集上。通过RFID技术，实现对冷链食品信息数据的自动采集，通过传感技术和视频监控技术，实现对冷链食品全程的温度和视频进行实时监管，对食品的标准规范操作提供了有效的可视化监管和溯源手段。具体的工作原理图如下图2-1：图 2-1 物联网三层架构Figure 2-1 Three layer architecture of the internet of things2.1.2 物联网的关键技术（1）射频识别技术1）射频识别技术的概念射频识别（Radio Frequency Identification，以下简称RFID）技术是利用射频信号，空间耦合和传输特性进行的非接触

36、双向通信，实现对静止或移动物体的唯一、有效和自动识别和数据交换的一项自动识别技术。2）射频识别系统的组成射频识别系统是以RFID技术为基础，结合已有的网络技术、中间件技术和数据库技术等，构建的一个由很多阅读器和大量随物品移动的RFID标签组成的比Internet更为庞大和复杂的网络。在这个网络中，系统可以自动且实时地对物体进行识别、定位、追踪，并触发相应事件的执行16。一个最基本的射频识别系统由两个基本的部分组成，即电子标签和读写器。电子标签，也叫做RFID标签，它是由相应的芯片组和其他元器件组成，每个标签具有唯一的电子编码，用以将其置入需要设别的物品上。读写器，是用以对电子标签内的存储信息进

37、行读写的装置，主要分为固定式和手持式两种。通过规定的通信协议，读写器可以和电子标签进行信息互通。在一般情况下，主要是由读写器发送信号给电子标签，电子标签在接收到信号后，将读写器要求的数据从自身的内存中调出，并再回传给读写器。一套完整的射频识别系统还需具备数据传输和处理系统，即运用计算机应用软件来对电子标签写入或读取它所携带的数据信息。3）无线射频识别(RFID)技术工作原理在RFID技术的实际应用之中，电子标签被附在物体的表面或嵌入物体内部，当附有电子标签的物品处于读写器发射的电磁波的范围内时，电子标签自动接收读写器发出的信号，并运用读写器所发出的电磁波能量将读写器需要的数据从自己的存储器中读

38、出并回传给读写器。其基本工作原理如图2-2：图 2-2 RFID技术工作原理Figure 2-2 RFID Working principle4）射频识别技术与条码技术的比较射频识别技术是自动化识别的一项崭新的技术，处于投入成本和信息技术发展程度的考虑，更新换代仍需时间的推延和技术的改进，故目前市面上流行的被很多行业广泛使用的仍是条形码。下表从各自的体积，抗污染能力，信息载体，数据密度，扫描形式，抗干扰能力，穿透能力，安全性，可回收性，成本这11个方面对RFID技术和条形码技术进行了比较。如表2-1所示：表 2-1 RFID技术和条形码技术的比较Table 2-1 Comparison of

39、RFID technology and bar code technology识别技术体积抗污染能力信息载体数据密度扫描形式抗干扰能力穿透能力安全性可回收性成本RFID小型化、多样化芯片在标签内部，不易污染芯片大，一般都有数兆字节全自动瞬间读取大量信息很好穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质电子信息经由密码保护，其内容不易被伪造或变造可重复多次读写数据高条码须配合纸张的固定尺寸和印刷品质设计外观以纸张为主要形式的条码，极易破损和污染纸，塑料薄膜，金属表面小，最大的容量可储存20003000bit被动式的手工一个一个读取差近距离而且没有物体阻挡条码信息由于其载体为纸张，其内容易损毁或伪造只

40、能用一次低（2）视频监控技术实时视频监视与视频录像回放是视频监控的两大重要而基本的任务，其本质是将视频源上的多媒体数据传送到视频接收端。实时视频监视要求完成视频的实时传输，具有很强的实时性要求；视频录像回放则类似于VOD（视频点播技术）业务，具有一定的实时性(但并非很强)，要求画面清晰流畅，并且能完成各种播放控制操作。我们可以将前端的摄像机看成是实时的A/V源，而将录像文件看成是存储的A/V文件，目前解决此类问题的一个很好的办法便是运用流式传输及流媒体(Streaming Media)技术。实现流式传输有顺序流式传输(Progressive Streaming)和实时流式传输(Real tim

41、e Streaming)两种方法。视频监控业务主要采用实时流式传输17。网络摄像机可以看成是一台提供实时A/V源的服务器，当用户请求进行实时监视时，网络摄像机采用实时流式传输方式向用户终端传送监控画面。考虑到多个用户同时访问网络摄像机将带来流量瓶颈等问题，可以使用视频服务器来进行中转，让视频服务器来提供强大的负载能力。另外，视频处理技术的另一难点在于视频压缩技术。视频压缩技术指的是因为一般的视频文件所占的空间比较大，所以，在视频传输和存储的过程中，我们需要视频压缩技术来减少视频中的冗余数据，以减小视频所占的空间大小，从而更为快速有效地传输及存储视频文件。在视频压缩的过程中，我们需要依据一定的压

42、缩算法来对源视频进行压缩处理，解压则是通过和压缩算法对应的解压算法来实现对源视频的还原。越复杂的视频压缩算法，会使解压还原源视频的时间越长。视频压缩技术的原理如图2-3：图 2-3 视频压缩技术的原理Figure 2-3 Video compression principle（3）传感器技术1）温湿度传感器技术温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。市场上的温湿度传感器一般是测量温度量和相对湿度量18。温度：度量物体冷热的物理量，可有不同的测量精度。相对湿度：在计量法中规定，湿度定义为“物象状态的量”。日常生活中所指的适度为相对湿度，用RH%表示。总之，即气

43、体中（通常为空气中）所含水蒸气的量（水蒸气压）与其空气相同情况下饱和水蒸气量（饱和水蒸汽压）的百分比。露点：指含有一定量水蒸气（绝对湿度）的空气，当温度下降到一定程度时所含的水蒸气就会达到饱和状态（饱和湿度）并开始液化成水，这种现象叫做凝露。在有特殊低温度要求的环境中，防凝露是传感器的一个重要选择指标。2）门传感器技术门传感器有线或无线传感器网络技术，按照工业标准应用的无线数据通信设备，包括无线门开关传感器A和无线门开关传感器B，每间隔一定时间采集一次开关信号，当A和B相距一定范围内时，为关闭信号，当二者超出此范围时，为打开信号。开关门传感器A可以将检测到的开关门信号数据转换成电信号，并经发射

44、模块通过有线或无线方式发送出去。3）传感器组网技术传感器组网是指根据现有传感器资源的特点，合理地对不同传感器节点进行联网从而形成一个有机的整体。传感器组网是为了充分地整合各个传感器采集的信息资源，增强系统的可靠性和协同能力。而通信网络是实现各种信息正常传输的必要基础。一般来说，传感器组网对通信网络有三点要求：第一，通信网络的各通信节点在功能和物理上是独立的；第二，各通信节点通信接口是通用的；第三，通信带宽能满足数据传输的需求。在满足以上条件的支持下，通信网络虽然由不同的通信系统组成，但可以满足各种层次数据的传输要求，然后便可以在不同的节点共享信息数据19。 从多传感器系统的信息流综合层次上分，

45、传感器组网的结构模型主要有：多级式、分布式、集中式和混合式。传感器在信息融合系统中的角色是信息源，也是信息融合系统的控制对象，信息融合是各传感器间相互连接的桥梁。传感器网络收集感知现场的各种传感节点采集的信息数据，并传送给特定的系统， 针对不同传感网应用的共性特征和技术要求，建立系列标准化功能模块和条目，下表2-2是已立项完成的国家和行业标准：表 2-2 已立项完成的国家和行业标准Table 2-2 Completed national and industry standards计划编号项目名称标准性质制/修订完成年限主管部门技术归口单位20091414-T-469传感器网络 第1部分：总则

46、推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准技术委员会20091415-T-469传感器网络 第2部分：术语推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准技术委员会20091416-T-469传感器网络 第3部分：通信与信息交互推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准技术委员会20091417-T-469传感器网络 第4部分：接口推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准技术委员会20091418-T-469传感器网络 第5部分：安全推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技

47、术标准技术委员会20091419-T-469传感器网络 第6部分：标识推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准技术委员会2009-2807T-SJ机场围界传感器网络防入侵系统技术要求推荐制定2010工业和信息化部全国信息技术标准技术委员会2009-2810T-SJ面向大型建筑节能监控的传感器网络系统技术要求推荐制定2010工业和信息化部全国信息技术标准技术委员会传感器网络网关技术要求推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准技术委员会传感器网络协同信息处理支撑服务及接口推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准技术委员会传感器网络节点中间件数据交互规范推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准技术委员会传感器网络数据描述规范推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准技术委员会（4）移动GIS技术移动GIS主要是建立在移动计算环境，在有限处理能力的移动终端条