文献综述
论文题目 冷库运营数据采集记录系统设计
一 课题背景
近年来，随着我国国民经济的快速发展，生活节奏不断加快，生活方式发生变化，人们花在厨房里的时间越来越少，对冷冻、冷藏食品的需求大幅上涨。据数据显示我国的冷藏冷冻食品的总量以每年10%的比例增长，冷藏冷冻食品的销售量占到食品销售总量的10%左右[1]。刚刚结束的双十一，以天猫和京东为首的电商平台，其中除了服装、3C这样的传统强项，生鲜全面飘红非常引人注目。据统计，天猫生鲜频道在4个小时内卖出加拿大北极甜虾超过270万只，阿根廷红虾超过160万只;在京东生鲜海产频道，截止到11月11日第1分钟，共卖出超过1万吨生鲜产品，订单量同比增长220%[2]。在政策的大力推进下，冷链物流行业发展迅速，蕴藏着巨大的潜在价值。随着新零售业的普及，预计到2020 年，我国冷链物流行业的市场规模将可以达到4700 亿元，3年复合增速将超过20%[3]。但与此同时由于冷链中的食品对于温度高要求性，冷链食品安全事件频频发生，导致了人们对食品安全越来越关注、对食品质量的要求也越来越高，尤其是食品储存阶段，不但要求食品经过冷冻、冷藏处理后保质保鲜，而且还希望食品的色泽保持不变。而食品的保质保鲜与食品冷冻、冷藏时的温度密切相关，不同类别的食品，其最佳冷冻或冷藏温度也差异很大。在大型冷库系统中，冷库个数较多，储存食品的种类繁多，每一个冷库都根据储存的食品种类，都有自己必须的工作温度。针对每个冷库储存冷藏、冷冻食品种类不同的实际情况，要求管理人员必须准确控制大型冷库系统中每个冷库的工作温度，而管理人员控制冷库温度必须能够精确地监测每个冷库的实时温度，并对冷库异常情况进行及时获取、分析、处理。因此针对这类需求情况，开发冷库温度监测与信息管理系统将具有广阔的应用前景。
二 国内外研究现状
2.1国内研究现状
冷链是指易腐食品从产地收购或捕捞之后，在产品加工、贮藏、运输、分销和零售、直至送到消费者手中，其各个环节始终处于产品所必需的低温环境下，以保证食品质量安全，减少损耗，防止污染的特殊供应链系统。冷库是以人工制冷的方法，对易腐食物进行冷加工和冷藏的建筑物，用以最大限度保持食品原有质量，供调节淡旺季、保障市场供应、执行进出口任务和长期贮存用。冷库能调节冷链运输环节中的运作流程，农产品和生鲜食品的新鲜程度，降低时间对冷链敏感度的影响，是冷链环节中很重要的一部分。一般意义上 按使用库温要求分而有：高温冷库、低温冷库、超低温冷库、冷藏冷库、速冻冷库[4]。冷库用途非常广泛，新鲜海产品保存、蔬菜水果保鲜和医疗卫生事业等都要用到低温冷库。尤其是新鲜海产品和新鲜蔬菜水果的保鲜与人们的日常生活息息相关如在草莓的保存中，新鲜草莓清洗后，先用0.05%高锰酸钾水溶液漂洗 30 秒～60 秒，再用清水漂洗后沥去水分。要求冻品成块状的一定要摆放平整、紧实;要求冻品呈粒状的摆放不必紧实，以防结成块状，不易分散。待贮藏的草莓先在-35℃～-40℃速冻库中进行速冻，然后称重包装，再置于-18℃的低温冷库中贮藏。如果冷库温度过高则没有达到保鲜的效果，而低于要求温度则会冻坏草莓，同样会遭受损失[5]。在全国各地，这样的低温冷库很多，甚至有很多温度在－30℃以下的超常温度的超低温冷库。不管是什么用途，要实现人工手动控制冷库的温度是一件浪费人力物力的事情，在计算机自动控制技术空前发展的今天，将其用于冷库制冷系统已被人们所接受[6]。冷库是发展冷藏业的基础设施，冷藏业以食品保质保鲜为主，将速冻食品、易腐畜禽、果蔬、水产经过预冷、加工、存和冷藏运输等流程，有效地保证了食品的质量、营养成分，达到食品保质保鲜，减少营养成分缺失的目的，避免了在食品在生产、存、销售过程中经济损耗现象的发生。在1955年，我国完成了第一座藏肉制品冷库的建造。1968年，建造完成了第一座藏水果冷库。1978年又建成第一座气调库。[7]由于我国人口众多，对食品的要求数量庞大，食品保质保鲜、存过程中减少营养成分缺失的要求越来越高，因此，我国拥有果蔬藏冷库面积就高达300多万平方米，仓储能力高达多200万吨，其中机械冷藏库超过100万吨，普通库也多达100万吨。而果品蔬菜的保质保鲜一般需釆用最低温度为-3℃的高温库，水产、肉食类的保质保鲜需釆用温度在-20℃以下的低温库。[8]我国的藏冷库既有大量的高温冷库，又有数目庞大的低温冷库，从普通冷库过渡到多品种、多规格的气调冷库，对冷库温度监测管理的技术提出了越来越高的要求[9]。目前，我国科特时控的冷库温度监控系统、冷库湿度监控系统、冷藏车温度监控、冷藏车远程监控系统等都取得了很好的运用[10]。山西大学研究生张伟在他的论文中设计了依托于.NET平台和C#语言对12路冷库温度信息进行管理,实现了温度信息的显示、记录、报警和对冷库参数的设置等功能[11]。同样是山西大学研究生的张军在他设计的冷库温度监测与信息管理系统由下位机的监测装置和计算机信息管理软件两部分组成。监测装置由三大部分组成，分别是温度采集与处理模块、液晶触摸显示屏模块、通信报警模块[12]。建雄职业技术学院的软件与服务与外包学院副教授王浩采用低功耗，、低成本、高扩展性以及 2.4GHZ 频段的 ZigBee 技术，构建一个无线传感网络，用以监测冷库温湿度状况和实时报警。该网络由 ZigBee 温度采集节点、ZigBee 湿度采集节点、ZigBee 协调器节点和 ZigBee 报警执行节点组成．提高传统食品冷库环境监测及报警系统的灵活性和可扩展性，使冷库监测与报警系统更加模块化[13]。而陕西杨凌职业技术学院陈高峰教授认为控制器是自动控制系统的核心器件 ,其性能指标对整个控制系统的可靠性和速度起到决定性的作用。考虑到单片机具有易开发、成本低、体积小并能够满足一般系统控制功能要求等特点 ,采用 C8051F340 单片机为主控制芯片，实现了实时显示、控制、报警等功能 ,并且能够根据冷藏产品种类的需要进行温湿度调节[14]。太原科技大学赵芳教授设计的冷库温度控制系统，一是通过MSP430F149 单片机和数字温度传感器 DS18B20 为核心的控制终端， 完成温度的实时检测、自动降温 、 升温调节、 自动除霜、 温度显示、温度设定、故障报警等功能。再通过以 TC35 和 GSM 网络为核心的冷库信息监控系统， 完成对冷库温度传感器、 压缩机等工作情况的实时远程监控的功能。 再通过用户手机用以接收监控终端的实时信息， 从而实现对冷库的实时监控[15]。陆军勤务学院的郭凌博士基于对影响果蔬保鲜的因素的分析，设计了基于无线传感器网络（WiFi）的果蔬冷库监控系统[16]，通过大量分布式的传感器网络布设，实现对冷库空间内多区域、多参数的冷库环境参数进行连续实时监测，并通过预测控制算法对相关参数控制量进行计算从而实现对冷库环境的精准调节，促使冷库保持在理想的环境状态中，有利于提升果蔬的保鲜效果和保鲜周期，从而避免不必要的浪费和损失[17]。柳州职业技术学院教授杨继洲设计的基于物联网的蜜桔冷库温湿度监控系统由现场无线监测节点、 路由节点和远程计算机监控中心组成， 现场监测节点负责采集冷库的实时温度和湿度， 采集的数据通过无线网络传输到路由节点后， 再由路由节点通过以太网传输到远程监控中心， 监控中心分析得到现场制冷设备的控制指令。由传统的有线监控改进为无线监控，降低施工工程造价。无线监测节点布局灵活，提高监测能力，系统扩展方便；可实现远程监控，降低人工成本[18]。
2.2 国外研究现状
国外冷库行业发展较快的国家主要有日本、美国、加拿大等国，其大型冷库温度实时监测管理的技术也相应发展很快。日本是亚洲最大的速冻食品生产国，大中型冷库数量非常多，其中-20°以下的低温库在所有的冷库中占80%以上。冷库温度监测管理的技术也相应非常先进。在国外，70年代之前基本采用以氨为制冷剂的集中式制冷系统，70年代末期逐渐采用了以R22为制冷剂的分散式制冷系统[19]。80年代以来，分散式制冷系统在国外发展很快，不管制冷技术如何改变，冷库温度监测管理的技术的发展趋势不变，釆集冷库温度的精度越来越高，报警方式也由传统的报警灯和蜂鸣器报警，添加了无线报警方式[20]。同时国外信息技术得到普遍应用，通过信息技术建立电子虚拟的农产品冷链物流管理系统，对各种货物进行跟踪、监测、控制，对冷藏车辆的运行状况进行动态监控，同时将全国的物流需求信息和各地连锁经营的网点结合起来。同时对冷链各环节实施温度控制管理，食品冷链温度的可追溯性取得较大的发展，冷链食品全程时间—温度实行监控得到广泛应用，测量与监控仪器得到普遍推广。在信息技术方面，通过信息技术建立电子虚拟的农产品冷链物流管理系统，对各种冷链货物进行跟踪、监测、控制，对冷藏车的运行进行动态监控，同时将全国的需求信息和各地的连锁经营网络连结起来[21]。
三 研究现状总结
综上国内外对冷库信息系统的研究主要在温度和湿度的记录和控制方面，都是通过温度感应器和湿度感应器和单片机来控制和记录的温度，但相对缺乏温度过高或过低报警方面的研究。而且随着冷库的普及，冷库的安全事故比如说氨气泄漏中毒和火灾也频频发生。随着新零售业的发展，人们对于生鲜的要求也越来越高，冷库信息系统也不仅仅要控制和记录温度。更要通过现在的互联网和大数据呈现给顾客，让顾客知道自己买的生鲜在冷库存储中的各方面数据，这样顾客才会食用的更放心。本文设计的冷库运营数据采集记录将不仅是储存，更重要的是将数据呈现给顾客。并且将考虑到冷库的安全因素实现氨气浓度检测，减少冷库安全事故的发生。
参考文献
[1] 郑兵,果品物流服务质量影响因素的实证分析[J]．吉林农业大学学报，2007
[2] 崔宗付,2017年中国冷链的现状与趋势[J]． 2017
[3] 2018中国冷链发展报告. 2018
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