基于B/S的冷链物流冷库温湿度采集与控制系统研究
李竹林+姚馨雨+王百朵+吴昊昕
摘 要： “互联网+”战略为农产品冷链物流提供了发展契机，开拓了创新发展模式。针对冷链物流冷库运行管理中存在的一些不足，提出基于B/S的冷链物流冷库温湿度采集与控制系统研究，设计并实现由计算机集中管理冷库温湿度的参数的设置、采集、显示、自适应调整以及报警等功能。结果表明，该研究不但提高了冷库的信息化管理水平，还促进了冷库由“贮藏型”向“物流型”转变。
关键词： 冷链物流； 冷库； 温湿度； B/S
中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）08?0039?03
Research on B/S?based refrigeration house temperature?humidity acquisition and
control system for cold?chain logistics
LI Zhulin， YAO Xinyu， WANG Baiduo， WU Haoxin
（Coffege of Mathemtics and Computer Science， Yanan University， Yanan 716000， China）
Abstract： "Internet +" strategy provides the development opportunity for agricultural products cold?chain logistics and exploit its innovation mode. To make up the insufficient existing in the refrigeration house management for cold?chain logistics， a B/S?based refrigeration house temperature?humidity acquisition and control system for cold chain logistics is proposed. The system to carry out the centralized management of temperature?humidity parameters by computer was designed and implemented， which has the functions of acquisition， display， adaptive adjustment， alarm， etc. The result shous that the research has improved the information management level of refrigeration house， and has promoted the transformation of refrigeration house from "storage mode" to "logistics mode".
Keywords： cold?chain logistics； refrigeration house； temperature?humidity acquisition； B/S
近年来，随着农业结构调整和居民消费水平的提高，生鲜农产品的产量和流通量逐年增加，全社会对生鲜农产品的安全和品质提出了更高的要求。加快发展农产品冷链物流，对于促进农民持续增收和保障消费安全具有十分重要的意义[1?3]。但也存在一些问题[4?6]：落后的物流基础设施，不完善的物流供应链体系，薄弱的物流信息网络和物流技术落后。
为了解决存在的问题，国家对冷链物流高度重视，加大投资。于是，冷库与气调库（冷库）如雨后春笋般地在全国各地建立起来，然而冷库的信息化管理方面却严重滞后，直接影响到冷链物流的发展[7?8]。所以提高冷库的信息化管理是冷链物流的首要任务之一。2015 年3 月，李克强总理在政府工作报告中提出了制定“互联网+”行动计划[9?10]，推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合[11?12]。可见，在农产品冷链物流发展过程中，信息化的管理与链接是非常重要的关键环节。为此，本文在大量调研的基础上，针对目前冷库的管理状况，提出基于B/S的冷链物流冷库温湿度采集与控制系统研究。该系统中，计算机统一集中完成了冷库的温湿度参数设置、温湿度采集与控制以及报警等功能。
1 冷库管理中存在的问题
据调查统计，目前冷库的使用过程中，存在以下问题：
（1） 温湿度的采集方式不合理。目前，冷库内温湿度的采集是通过在冷库内放置温、湿度计，然后每次要打开冷库，工作人员进入库内抄写温湿度表。不合理体现在三个方面：第一，不能及时掌握冷库内的温湿度，可能会造成果蔬的新鲜度和质量受损；第二，冷库对气密性要求很高，每次打开冷库门，必然会造成库内气体成分的波动，破坏气调状态，造成果蔬的新鲜度和质量受损，且额外消耗大量的电能源；第三，人工操作过程过于繁琐。
（2） 温湿度的控制方式不科学。目前，温湿度的设置与控制是通过工作人员在冷库控制面板上的按鈕来调节，调节的依据也是工作人员根据经验值人为设置。不科学体现在不适合无人值守的情况，导致了及时性差。
针对上述问题，依托延安市科技攻关项目，设计并实现了冷库的温湿度采集与控制功能的信息化管理系统。运行结果表明，不仅方便了用户操作，及时掌握冷库内的温湿度情况，同时也提高了果蔬保鲜质量，延长了果蔬期，降低了能源损耗。
2 温湿度采集与控制系统的设计
2.1 气调库的工作原理
果蔬采摘后，仍是有生命的有机体，其生命活动最主要的表现是呼吸作用，由于脱离了母体，物质与能量供应中断，只能靠消耗自身积蓄的物质和能量[13?14]。呼吸作用最直接的结果就是水果的主要成份碳水化合物、有机酸等有机物的消耗，这意味着水果品质的下降。气调储藏，是在保持适宜的低温条件同时，降低环境的含O2 量，控制CO2 含量以减低水果呼吸强度，减少水果本身营养物质的损耗和蒸发作用，抑制果胶的分解和乙烯对水果的催熟作用，从而延长果蔬保鲜期，延长果实的贮藏寿命和货架期[15]。气调研究开始于水果保鲜，在苹果和梨的保鲜贮藏中取得了很大的成功，并且已经在其他不易贮藏的物品中推广应用并取得了成功，如猕猴桃、香蕉、蔬菜、肉类、水产品、花卉以及运动员的低氧训练等方面[16?17]。因此面对气调技术如此广泛的应用与作用，气调装置自动化技术的提高急需解决，产生经济方面和社会方面的双重效益。
2.2 气调装置人机控制面板
目前正在使用的气调系统的人机控制面板比较简单，参数设置如图1所示，每个库每次都要逐项进行设置，不能根据存放的果蔬名称自动设置；气调库的温湿度没有库内湿度值显示，如图2所示；特别不适用于无人值守情况，给用户带来不便。
2.3 气调库温湿度采集与控制系统的改进
（1） 改进思路。依托延安市项目，针对系统存在的问题，将参数设置、温湿度采集与控制以及报警系统集中用计算机管理，并可连接手机与iPad等智能通信设备，使得一方面通过计算机实现如下功能：通过计算机采集气调库的实时温湿度并显示；结合实时温湿度，再根据每种果蔬的设置的温湿度阈值，自动调节每个库的温度与湿度；发现报警。另一方面，通过手机或iPad实现实时温湿度的观察以及发现报警现象。改进图如图3所示。
（2） 接口技术。系统主要由数据采集控制的下位机和显示并调节控制的上位机两部分组成。系统是由N台（本系统中N=5）现场监控的下位机串联在RS 485总线并连接到一台监控上位机构成。用户可以通过计算机上位机设定每一个气调库的温湿度的上下限值，对N个气调库温湿度进行监测，并按所设定上下限值实现自动调节，同时将采集到的温湿度的实时值传送给上位机，如图4所示。
3 编程技术
系统采用B/S四层体系架构，基于数据库的模块化编程思想。其中数据库中存储了各种果蔬的温湿度标值及阈值、气调库的历史与实时温湿度值、以及预警与报警的相关资料值等。系统设计了四大类：数据访问类DataAccess、业务类Bussiness、菜单类Menu、页面消息类ShowMessagae等。程序主要包含了数据采集与显示、巡检、标校、调控、报警以及数据的统计汇总与分析对比等多个子程序。
4 测试运行结果
4.1 温湿度参数设置与实时采集
该系统以SQL Server 2008为数据库管理系统，用Microsoft Visual Studio 2010作为开发平台。温湿度参数设置运行页面如图5所示，多个气调库实时温湿度采集页面如图6所示，解决了第2.2节中存在的问题，即只要选中库内存放的果蔬种类与名称，系统将自动启动温湿度的参数设置；给温湿度设计了上下界变化范围，更有利于温湿度的自动化调整。
4.2 效益分析
（1） 降低了管理成本。用计算机与智能手机集中控制管理方式，由原来的1个人专门监测变为由企业的管理人员兼职完成，每年节约人员工资为： 1人每月工资2 000元，按10个月计算，总工资为2万元。
（2） 延长果蔬保鲜期。每库平均延时1个月，根据气调库的经营形式分为两种：
出租：每公斤果蔬1个月的租赁费为0.1元，每库存储能力按400 t计算，假设存储能力达到一半，则获取利润为：200×1 000×0.1=2万元。
自营：假设企业自己存储萝卜，若保鲜质量能延长1个月，则市场价能提高0.1元/kg，每库400 t获取的利润能提高400×1 000×0.1=4万元。
（3） 用电量降低。据企业估算，因不用打开库进库读湿度，每年电量节约5 000元。
5 结 语
该计算机软件系统的研发，整合了气调库功能的集中控制，实现了气调库温湿度采集和控制的完全自动化。系统的使用，不仅方便了用户的操作，避免了用户要时刻值守冷库的现状，而且提高了冷库企业的管理效率的经济收入。更重要的是，基于B/S的冷链物流冷库温湿度采集与控制系统研发与应用，对冷库由“贮藏型”向“物流型”顺利转变具有重要的现实意义。
参考文献
[1] 冉宝松.《农产品冷链物流发展规划》出台[J].中国物流与采购，2010，28（16）：24?26.
[2] 李玉婷，何静.农产品冷链物流质量安全管理研究[J].中国渔业经济，2015，33（4）：72?78.
[3] 孙晓云，李学工.我国农产品冷链物流标准现状与发展建议[J].中国果菜，2015，17（12）：6?10.
[4] 宋璇.“互联网+”背景下我国农产品物流发展状况研究[J].安徽农业科学，2015（27）：299?300.
[5] 夏彩云.供应链视角下陕西省果品冷链物流发展研究[J].物流技术，2015，34（11）：41?43.
[6] 程娟.我国农产品冷链物流发展对策研究[J].物流工程与管理，2014，36（12）：87?88.
[7] 张军.冷库温度监测与信息管理系统设计[D].太原：山西大学，2013.
[8] 林良.我国农产品冷链物流存在的问题及其对策[J].福建行政学院学报，2012，26（4）：96?100.
[9] 宁家骏.“互联网+”行动计划的实施背景、内涵及主要内容[J].电子政务，2015，11（6）：32?38.
[10] 崔忠付.“互联网+”新经济下电子商务物流发展新趋勢[J].物流技术与应用，2015（7）：54?55.
[11] 陈滢.浅析新常态下的“互联网+制造业”：以天津为例[J].城市，2015，27（5）：35?38.
[12] 于佳宁.“互联网+”的三个重要发展方向[J].物联网技术，2015，5（4）：3?4.
[13] 任志超.基于PLC的气调装置自控系统的设计与实现[D].天津：天津大学，2013：20.
[14] 彭国勋，柴培英，陈满儒.果蔬保鲜工艺与技术[J].包装与食品机械，1996，14（1）：26?29.
[15] OLIVER Jorge. Review of design engineering methods and applications of active and modified atmosphere packaging system [J]. International journal of food engineering， 2009， l： 66?83.
[16] 高焰.1?MCP处理对“华优”猕猴桃气调贮藏中的品质影响[J].陕西农业科学，2014，60（2）：38?39.
[17] 苏青青.富士苹果贮藏期间果实品质的研究[D].杨凌：西北农林科技大学，2014. 技术文
摘 要： “互联网+”战略为农产品冷链物流提供了发展契机，开拓了创新发展模式。针对冷链物流冷库运行管理中存在的一些不足，提出基于B/S的冷链物流冷库温湿度采集与控制系统研究，设计并实现由计算机集中管理冷库温湿度的参数的设置、采集、显示、自适应调整以及报警等功能。结果表明，该研究不但提高了冷库的信息化管理水平，还促进了冷库由“贮藏型”向“物流型”转变。
关键词： 冷链物流； 冷库； 温湿度； B/S
中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）08?0039?03
Research on B/S?based refrigeration house temperature?humidity acquisition and
control system for cold?chain logistics
LI Zhulin， YAO Xinyu， WANG Baiduo， WU Haoxin
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Abstract： "Internet +" strategy provides the development opportunity for agricultural products cold?chain logistics and exploit its innovation mode. To make up the insufficient existing in the refrigeration house management for cold?chain logistics， a B/S?based refrigeration house temperature?humidity acquisition and control system for cold chain logistics is proposed. The system to carry out the centralized management of temperature?humidity parameters by computer was designed and implemented， which has the functions of acquisition， display， adaptive adjustment， alarm， etc. The result shous that the research has improved the information management level of refrigeration house， and has promoted the transformation of refrigeration house from "storage mode" to "logistics mode".
Keywords： cold?chain logistics； refrigeration house； temperature?humidity acquisition； B/S
近年来，随着农业结构调整和居民消费水平的提高，生鲜农产品的产量和流通量逐年增加，全社会对生鲜农产品的安全和品质提出了更高的要求。加快发展农产品冷链物流，对于促进农民持续增收和保障消费安全具有十分重要的意义[1?3]。但也存在一些问题[4?6]：落后的物流基础设施，不完善的物流供应链体系，薄弱的物流信息网络和物流技术落后。
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1 冷库管理中存在的问题
据调查统计，目前冷库的使用过程中，存在以下问题：
（1） 温湿度的采集方式不合理。目前，冷库内温湿度的采集是通过在冷库内放置温、湿度计，然后每次要打开冷库，工作人员进入库内抄写温湿度表。不合理体现在三个方面：第一，不能及时掌握冷库内的温湿度，可能会造成果蔬的新鲜度和质量受损；第二，冷库对气密性要求很高，每次打开冷库门，必然会造成库内气体成分的波动，破坏气调状态，造成果蔬的新鲜度和质量受损，且额外消耗大量的电能源；第三，人工操作过程过于繁琐。
（2） 温湿度的控制方式不科学。目前，温湿度的设置与控制是通过工作人员在冷库控制面板上的按鈕来调节，调节的依据也是工作人员根据经验值人为设置。不科学体现在不适合无人值守的情况，导致了及时性差。
针对上述问题，依托延安市科技攻关项目，设计并实现了冷库的温湿度采集与控制功能的信息化管理系统。运行结果表明，不仅方便了用户操作，及时掌握冷库内的温湿度情况，同时也提高了果蔬保鲜质量，延长了果蔬期，降低了能源损耗。
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2.1 气调库的工作原理
果蔬采摘后，仍是有生命的有机体，其生命活动最主要的表现是呼吸作用，由于脱离了母体，物质与能量供应中断，只能靠消耗自身积蓄的物质和能量[13?14]。呼吸作用最直接的结果就是水果的主要成份碳水化合物、有机酸等有机物的消耗，这意味着水果品质的下降。气调储藏，是在保持适宜的低温条件同时，降低环境的含O2 量，控制CO2 含量以减低水果呼吸强度，减少水果本身营养物质的损耗和蒸发作用，抑制果胶的分解和乙烯对水果的催熟作用，从而延长果蔬保鲜期，延长果实的贮藏寿命和货架期[15]。气调研究开始于水果保鲜，在苹果和梨的保鲜贮藏中取得了很大的成功，并且已经在其他不易贮藏的物品中推广应用并取得了成功，如猕猴桃、香蕉、蔬菜、肉类、水产品、花卉以及运动员的低氧训练等方面[16?17]。因此面对气调技术如此广泛的应用与作用，气调装置自动化技术的提高急需解决，产生经济方面和社会方面的双重效益。
2.2 气调装置人机控制面板
目前正在使用的气调系统的人机控制面板比较简单，参数设置如图1所示，每个库每次都要逐项进行设置，不能根据存放的果蔬名称自动设置；气调库的温湿度没有库内湿度值显示，如图2所示；特别不适用于无人值守情况，给用户带来不便。
2.3 气调库温湿度采集与控制系统的改进
（1） 改进思路。依托延安市项目，针对系统存在的问题，将参数设置、温湿度采集与控制以及报警系统集中用计算机管理，并可连接手机与iPad等智能通信设备，使得一方面通过计算机实现如下功能：通过计算机采集气调库的实时温湿度并显示；结合实时温湿度，再根据每种果蔬的设置的温湿度阈值，自动调节每个库的温度与湿度；发现报警。另一方面，通过手机或iPad实现实时温湿度的观察以及发现报警现象。改进图如图3所示。
（2） 接口技术。系统主要由数据采集控制的下位机和显示并调节控制的上位机两部分组成。系统是由N台（本系统中N=5）现场监控的下位机串联在RS 485总线并连接到一台监控上位机构成。用户可以通过计算机上位机设定每一个气调库的温湿度的上下限值，对N个气调库温湿度进行监测，并按所设定上下限值实现自动调节，同时将采集到的温湿度的实时值传送给上位机，如图4所示。
3 编程技术
系统采用B/S四层体系架构，基于数据库的模块化编程思想。其中数据库中存储了各种果蔬的温湿度标值及阈值、气调库的历史与实时温湿度值、以及预警与报警的相关资料值等。系统设计了四大类：数据访问类DataAccess、业务类Bussiness、菜单类Menu、页面消息类ShowMessagae等。程序主要包含了数据采集与显示、巡检、标校、调控、报警以及数据的统计汇总与分析对比等多个子程序。
4 测试运行结果
4.1 温湿度参数设置与实时采集
该系统以SQL Server 2008为数据库管理系统，用Microsoft Visual Studio 2010作为开发平台。温湿度参数设置运行页面如图5所示，多个气调库实时温湿度采集页面如图6所示，解决了第2.2节中存在的问题，即只要选中库内存放的果蔬种类与名称，系统将自动启动温湿度的参数设置；给温湿度设计了上下界变化范围，更有利于温湿度的自动化调整。
4.2 效益分析
（1） 降低了管理成本。用计算机与智能手机集中控制管理方式，由原来的1个人专门监测变为由企业的管理人员兼职完成，每年节约人员工资为： 1人每月工资2 000元，按10个月计算，总工资为2万元。
（2） 延长果蔬保鲜期。每库平均延时1个月，根据气调库的经营形式分为两种：
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自营：假设企业自己存储萝卜，若保鲜质量能延长1个月，则市场价能提高0.1元/kg，每库400 t获取的利润能提高400×1 000×0.1=4万元。
（3） 用电量降低。据企业估算，因不用打开库进库读湿度，每年电量节约5 000元。
5 结 语
该计算机软件系统的研发，整合了气调库功能的集中控制，实现了气调库温湿度采集和控制的完全自动化。系统的使用，不仅方便了用户的操作，避免了用户要时刻值守冷库的现状，而且提高了冷库企业的管理效率的经济收入。更重要的是，基于B/S的冷链物流冷库温湿度采集与控制系统研发与应用，对冷库由“贮藏型”向“物流型”顺利转变具有重要的现实意义。
参考文献
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[16] 高焰.1?MCP处理对“华优”猕猴桃气调贮藏中的品质影响[J].陕西农业科学，2014，60（2）：38?39.
[17] 苏青青.富士苹果贮藏期间果实品质的研究[D].杨凌：西北农林科技大学，2014. 技术文
