全程冷鏈的蓄冷式冷藏裝備系統(tǒng)信息化建設(shè)研究

1、PAGE PAGE - 7 -全程冷鏈的蓄冷式冷藏裝備系統(tǒng)信息化建設(shè)研究姬連凱李子瀟童山虎武鑫田澎摘要：“十四五”以來，我國冷鏈產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展期，以“全程冷鏈”為代表的連接產(chǎn)地至餐桌的冷鏈模式越來越受到市場的追捧。但我國全程冷鏈在物流、成本與效率控制等方面仍存在很多問題，難以形成完備的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及有效的監(jiān)管。為了突破困局，以蓄冷技術(shù)為基礎(chǔ)，具備全程冷鏈應(yīng)用特點(diǎn)的蓄冷式冷藏裝備系統(tǒng)快速發(fā)展。本研究從蓄冷式冷鏈裝備、全程冷鏈應(yīng)用兩方面需求入手，主要研究蓄冷材料的狀態(tài)檢測和實(shí)時(shí)獲取能力、充冷作業(yè)的精細(xì)化管理、全程冷鏈體系下中臺(tái)型網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)三個(gè)層級(jí)的信息化建設(shè)。目前，該系統(tǒng)已在云南省進(jìn)行了多次實(shí)證研

2、究，利用信息平臺(tái)搭建起數(shù)據(jù)橋梁，最終帶動(dòng)冷鏈業(yè)與社會(huì)聯(lián)運(yùn)體系的共同發(fā)展。關(guān)鍵詞：全程冷鏈;蓄冷式冷藏集裝箱;信息化建設(shè);解決方案中圖分類號(hào)：U15文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2022）7-0006-04DOI：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2022.07.001Abstract：Sincethe14thfive-yearPlan，Chinascoldchainindustryhasenteredaperiodofrapiddevelopment.Thecoldchainmodel，representedbythewholecoldchain，whichc

3、onnectstheorigintothetable，isincreasinglysoughtafterbythemarket.However，therearestillmanyproblemsinlogistics，costandefficiencycontrolofthewholecoldchaininChina，anditisdifficulttoformindustrystandardsandeffectivesupervision.Inordertobreakthroughthedilemma，basedonthecoldstoragetechnology，thecoldstorag

4、erefrigerationequipmentsystemwiththecharacteristicsofthewholecoldchainapplicationdevelopsrapidly.Fromtherequirementsofcold-storagecoldchainequipmentandwhole-processcoldchainapplication，theinformationconstructionofthreelevels，namely，thestatedetectionandreal-timeacquisitionabilityofcold-storagemateria

5、ls，thefinemanagementofcold-fillingoperation，andthemiddle-platformnetworkplatformconstructionunderthewhole-processcoldchainsystemaremainlystudied.Atpresent，manyempiricalstudieshavebeencarriedoutonthissysteminYunnanprovince，andthedatabridgeisbuiltbyusingtheinformationplatform，whichultimatelydrivesthec

6、ommondevelopmentofthecoldchainindustryandthesocialcombinedtransportsystem.Keywords：wholeprocesscoldchain;coldstoragerefrigeratedcontainer;informationconstruction;solution1基于全程冷鏈的蓄冷式冷藏裝備系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀長久以來，我國冷鏈業(yè)在全程冷鏈方面發(fā)展較為緩慢。一方面是因?yàn)楝F(xiàn)有冷鏈?zhǔn)袌龃嬖凇靶?、散、亂、弱”的現(xiàn)實(shí)問題;另一方面是市場中不同類型的冷鏈裝備系統(tǒng)建設(shè)良莠不齊，“假冷鏈、土保溫”等問題在市場中屢禁不止1。在此背景下，中國

7、中車集團(tuán)研發(fā)了蓄冷式冷藏裝備系統(tǒng)，集合了標(biāo)準(zhǔn)集裝箱和蓄冷技術(shù)的優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)一次充冷，無源釋冷120h，如圖1所示。在使用前，通過充冷裝備將冷能運(yùn)送到箱體內(nèi)的蓄冷模塊中;在運(yùn)輸過程中，蓄冷模塊再將存儲(chǔ)的冷能均勻釋放，以此來維持箱體內(nèi)冷藏運(yùn)輸環(huán)境2，3。從目前公鐵聯(lián)運(yùn)的社會(huì)冷鏈發(fā)展趨勢來看，鐵路冷鏈運(yùn)輸受到鐵路貨車運(yùn)途無供電的困擾，無法實(shí)現(xiàn)甩箱作業(yè)4-6。蓄冷式冷鏈裝備系統(tǒng)主要在裝備系列開發(fā)、釋冷時(shí)間延長、充冷效率提升等方面進(jìn)行集中突破，缺乏在信息化方面的布局、建設(shè)。蓄冷式冷鏈裝備系統(tǒng)的信息化建設(shè)要從自身技術(shù)需求入手，最終通過裝備實(shí)現(xiàn)全鏈條節(jié)點(diǎn)的連接，依靠信息化技術(shù)從而實(shí)現(xiàn)全程冷鏈中數(shù)據(jù)、信息以

8、及商業(yè)間的連接。2蓄冷式冷鏈信息化建設(shè)的需求分析2.1蓄冷技術(shù)自身發(fā)展的信息化建設(shè)需求蓄冷材料在相變過程中具有穩(wěn)定的溫度和潛熱存儲(chǔ)能力，結(jié)合保溫箱的隔熱作用，可以在很長一段時(shí)間內(nèi)營造穩(wěn)定的環(huán)境溫度，溫度波動(dòng)幅度不大于0.5，如圖2所示。從圖2可以看出，相變材料在初始凝固期和融化末期，由于其內(nèi)部冷能的缺乏，環(huán)境溫度波動(dòng)很大，由此可將相變材料分為三個(gè)階段：充冷期、穩(wěn)定期和失效期。相變材料在充冷期吸收足夠的冷量，在穩(wěn)定期進(jìn)行均勻釋放，釋放結(jié)束后進(jìn)入失效期。在使用過程中，應(yīng)盡量保證充冷期合理利用及穩(wěn)定期充分利用。由此來看，蓄冷技術(shù)本身的應(yīng)用，需要如下兩方面的信息化建設(shè)：掌握蓄冷材料的實(shí)時(shí)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)可控

9、使用;通過綜合判斷，提供冷能的最優(yōu)使用方案。2.2針對(duì)全程冷鏈應(yīng)用場景中的信息平臺(tái)建設(shè)需求蓄冷式冷鏈裝備從商流上實(shí)現(xiàn)了從“最先一公里”到“最后一公里”的全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋。在未來，該信息化系統(tǒng)可能會(huì)面對(duì)從產(chǎn)地的果農(nóng)、菜農(nóng)到最終消費(fèi)者的全產(chǎn)業(yè)節(jié)點(diǎn)。所以，該信息系統(tǒng)不僅要注重蓄冷式裝備本身的信息化建設(shè)，更要從產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)展示，尤其是針對(duì)不同商業(yè)角色的應(yīng)用開發(fā)，要將一站式能力作為信息化平臺(tái)的搭建重點(diǎn)之一。該信息系統(tǒng)包括多協(xié)議接口的適配，支持對(duì)子系統(tǒng)、設(shè)備、數(shù)據(jù)庫等各類接入對(duì)象開發(fā)、驅(qū)動(dòng);應(yīng)用模塊化拓展，支持系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能類似“APP”一樣可獨(dú)立開發(fā)，升級(jí)和維護(hù);服務(wù)生態(tài)化支持，提供低門檻、低成本、高

10、效率二次開發(fā)生態(tài)技術(shù)服務(wù)。3蓄冷式冷藏裝備系統(tǒng)信息化平臺(tái)的技術(shù)方案3.1蓄冷材料狀態(tài)檢測和實(shí)時(shí)獲取在使用過程中，蓄冷材料不斷經(jīng)歷由冰到水、再由水到冰的物態(tài)變化，而獲取蓄冷材料的狀態(tài)，就是要對(duì)材料充冷期、穩(wěn)定期、失效期進(jìn)行標(biāo)定。結(jié)合現(xiàn)代傳感器技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和邊緣計(jì)算技術(shù)等，開發(fā)冷量算法，通過多維度、有深度的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)掌握蓄冷材料的能量狀態(tài)7。這就要做到蓄冷箱在充、釋冷過程中的可知和可控，消除僅依靠經(jīng)驗(yàn)的粗放式使用。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立交互方式，便于蓄冷箱在公鐵聯(lián)運(yùn)中多參與方進(jìn)行溝通，降低技術(shù)的應(yīng)用門檻。3.2充冷作業(yè)的精細(xì)化管理建設(shè)充冷后，蓄冷箱的使用集中在穩(wěn)定期。這就對(duì)運(yùn)輸時(shí)間和穩(wěn)定期時(shí)長的匹

11、配提出了更高的要求。從冷鏈過程來考慮，根據(jù)蓄冷箱的冷量狀態(tài)、運(yùn)輸或存儲(chǔ)環(huán)境等信息，優(yōu)化運(yùn)輸路徑和倉儲(chǔ)管理，不僅可對(duì)充冷作業(yè)進(jìn)行精細(xì)化管理，而且能提升蓄冷箱公鐵聯(lián)運(yùn)體系運(yùn)行效率，從而獲取更高的收益。從優(yōu)化運(yùn)輸路徑上看，結(jié)合運(yùn)途環(huán)境數(shù)據(jù)，配合最優(yōu)的充冷策略，合理安排車次，提前明確路線圖以及發(fā)車時(shí)間。依靠GPS定位系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控蓄冷箱的位置，根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕煌l件、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、市場發(fā)展情況，優(yōu)化物流運(yùn)輸配送地址8。從優(yōu)化倉儲(chǔ)管理上看，感知箱內(nèi)存儲(chǔ)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化，一方面進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，另一方面結(jié)合收集到的數(shù)據(jù)對(duì)充冷裝備進(jìn)行智能控制，最終從整體上優(yōu)化能量使用效率，節(jié)約充冷成本和管理成本。3.3中臺(tái)型網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)

12、通過“裝備+信息化”的組合形態(tài)，串聯(lián)商業(yè)（產(chǎn)業(yè)鏈）的全流程節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而形成生態(tài)效應(yīng)。中臺(tái)型網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的搭建需要提供統(tǒng)一的應(yīng)用接口、統(tǒng)一的設(shè)備接口以及內(nèi)部統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，提高設(shè)備、用戶、平臺(tái)的對(duì)接效率。該平臺(tái)技術(shù)方案如圖3所示。4蓄冷式冷鏈信息化平臺(tái)架構(gòu)搭建蓄冷式冷鏈項(xiàng)目不僅是裝備研制的問題，還是使蓄冷技術(shù)適應(yīng)全程冷鏈體系，更是通過信息化建設(shè)為蓄冷技術(shù)謀求生存和發(fā)展空間。該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)物流場景、蓄冷技術(shù)、平臺(tái)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)模式的綜合創(chuàng)新應(yīng)用，突出其在平臺(tái)架構(gòu)搭建中的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)據(jù)化、平臺(tái)化、應(yīng)用化特點(diǎn)。其實(shí)現(xiàn)架構(gòu)由“6層、5模塊”組成，如圖4所示?！?層”建立了從裝備到用戶的交互空間，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備

13、與人、人與人的溝通以及標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)資源池的搭建。“5模塊”主要是從用戶間高效溝通及滿足不同用戶多樣性需求的角度出發(fā)，進(jìn)行的基礎(chǔ)能力建設(shè)。目前，冷鏈信息化平臺(tái)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了面向蓄冷箱及補(bǔ)冷裝備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，能夠?qū)崟r(shí)掌握其內(nèi)外部環(huán)境信息，獲取并查看蓄冷箱和裝備的運(yùn)行位置9。該平臺(tái)具備“蓄冷裝置冷量算法”模塊，可實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄冷材料蓄冷量的實(shí)時(shí)獲取，并以“冷電池”的形式進(jìn)行交互和展示。該平臺(tái)在冷量算法開發(fā)的基礎(chǔ)上，建立了“剩余冷量-可用時(shí)長”的智能算法模塊，為蓄冷箱在公鐵聯(lián)運(yùn)體系下的運(yùn)輸路線選擇和聯(lián)運(yùn)策略提供了數(shù)據(jù)支撐?？偟膩砜矗壳靶罾涫嚼滏溞畔⒒瘜?shí)現(xiàn)了對(duì)蓄冷材料狀態(tài)的可知、可控，最大限度地發(fā)揮了釋冷平

14、穩(wěn)期的溫控優(yōu)勢。5結(jié)語蓄冷式冷鏈信息化平臺(tái)利用蓄冷裝備系統(tǒng)本身的場景滲透能力，甚至是“前后一公里”的滲透能力，結(jié)合其自身信息平臺(tái)的第三方特征，可搭建起不同應(yīng)用場景間的數(shù)據(jù)“橋梁”，并以此探索全程冷鏈、公鐵聯(lián)運(yùn)下的標(biāo)準(zhǔn)體系框架，最終帶動(dòng)冷鏈業(yè)與社會(huì)聯(lián)運(yùn)體系的共同發(fā)展。參考文獻(xiàn)：1羅千峰，張利庠.農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流高質(zhì)量發(fā)展的理論闡釋與實(shí)現(xiàn)路徑J.中國流通經(jīng)濟(jì)，2022（11）：3-11.2閔霞.公鐵聯(lián)運(yùn)，華冷物流開啟冷鏈干配聯(lián)運(yùn)一體化J.物流技術(shù)與應(yīng)用，2022（11）：112-114.3劉溪，楊瑾，閆建華，等.國家物流樞紐體系下多式聯(lián)運(yùn)物流園區(qū)開發(fā)模式研究J.綜合運(yùn)輸，2022（1）：98-103.4徐劍，李周奇，蔣洋.考慮儲(chǔ)存成本的集裝箱公鐵聯(lián)運(yùn)路徑優(yōu)化J.沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2022（2）：175-179.5李文濤.鐵路集裝箱多式聯(lián)運(yùn)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)分析J.中國物流與采購，2022（1