本書是北京市農林科學院農產品智慧供應鏈技術創(chuàng)新團隊(農產品質量安全追溯技術及應用國家工程研究中心和農業(yè)農村部農產品冷鏈物流技術重點實驗室)農產品智慧物流技術研究成果的系統(tǒng)總結與框架梳理,重點概述了國內外農產品智慧物流發(fā)展概況,提出了農產品智慧物流技術框架,總結了團隊在農產品物流環(huán)境信息感知與優(yōu)化、農產品品質信息感知、農產品貨架期預測、農產品智能包裝、農產品智能儲運裝備、農產品智能配送、農產品物流過程碳排放監(jiān)測與估算、冷鏈物流信息服務與區(qū)塊鏈溯源等農產品智慧物流技術方面的研究成果及應用進展,同時也參考了近年來國內外同行的研究成果。 本書所涉及的研究成果,是北京市農林科學院農產品智慧供應鏈技術創(chuàng)新團隊在國家重點研發(fā)計劃項目(課題)、國家自然科學基金項目、中國工程院咨詢研究項目、國家萬人計劃科技創(chuàng)新領軍人才項目、青年北京學者項目、廣東省重點領域研發(fā)計劃項目、北京市農林科學院人才基金及科研平臺建設項目等經費資助下,持續(xù)多年多學科交叉研究所取得的,也納入了本團隊所培養(yǎng)的多位博士后、博士研究生、碩士研究生的研究成果,同時為體現(xiàn)農產品智慧物流技術的完整性,特邀華南農業(yè)大學呂恩利教授團隊參與了農產品智能儲運裝備技術章節(jié)的撰寫。 本書旨在與學術界、產業(yè)界共同探討適合我國農產品智慧物流發(fā)展的新思路,為農產品智慧物流行業(yè)相關人員提供可參考、可討論的資料,力求促進我國農產品智慧物流技術進步和推動農產品物流產業(yè)發(fā)展。
強國必先強農,農強方能國強!吨悄芑r業(yè)裝備技術研究叢書》由中國農業(yè)機械學會組織編寫、中國工程院趙春江院士主編,內容主要圍繞智能裝備技術、關鍵核心部件技術、農業(yè)系統(tǒng)、基礎共性技術等領域展開,旨在全面呈現(xiàn)我國農業(yè)科技和裝備技術研究成果,為加速我國農業(yè)強國建設提供理論及技術支撐,以形成具有我國自主特色的智能化農業(yè)裝備技術創(chuàng)新路線,促進農業(yè)現(xiàn)代化和鄉(xiāng)村振興全面推進。 本書旨在與學術界、產業(yè)界共同探討適合我國農產品智慧物流發(fā)展的新思路,為農產品智慧物流行業(yè)相關人員提供可參考、可討論的資料,力求促進我國農產品智慧物流技術進步和推動農產品物流產業(yè)發(fā)展。另外,本書入選2024年湖北省公益學術著作出版專項資金資助項目。
我國鮮活農產品總產量已連續(xù)多年位居世界首位,且呈持續(xù)增加趨勢,鮮活農產品產值在我國農業(yè)總產值中的占比已超過60%。近年來,鮮活農產品生產向優(yōu)勢產區(qū)聚集,外銷種類、數(shù)量越趨集中,流通半徑擴大、運距拉長,反季節(jié)、全年均衡銷售需求提高,但農產品產后損失嚴重,果蔬、肉類、水產品流通環(huán)節(jié)損失率分別高達20%~30%、10%、15%(發(fā)達國家均在5%以內),迫切需要加快農產品倉儲保鮮冷鏈物流建設,有效降低農產品損耗和保持農產品品質,保障農民穩(wěn)定增收和城鄉(xiāng)居民農產品有效供給。 十三五以來,我國冷庫容量和冷藏車保有量呈穩(wěn)定增長趨勢,農產品貯藏保鮮能力不斷提升,農產品冷鏈物流體系初步形成,但與我國鮮活農產品流通產業(yè)對倉儲保鮮冷鏈物流的巨大需求相比,與美國、日本、加拿大、歐盟等發(fā)達國家和地區(qū)的冷鏈物流產業(yè)相比,我國農產品倉儲保鮮冷鏈物流建設尚存在較大差距,主要表現(xiàn)在三個方面:一是設施供給規(guī)模整體不足,要素資源整合不充分,農產品倉儲保鮮冷鏈物流設施整體規(guī)模不能滿足產地需求,普遍存在發(fā)達地區(qū)設施多、欠發(fā)達地區(qū)設施少,冷凍(水產品、肉類)設施多、預冷冷藏(蔬菜水果)設施少,末端冷藏設施多、源頭預冷設施少等問題,沒有形成全國性協(xié)同效應,冷鏈設施資源要素作用未得到充分發(fā)揮;二是設施的標準化、智能化程度低,服務水平不高,設施設備建設及其溫控操作等方面缺少統(tǒng)一標準,大多數(shù)設施缺少信息化監(jiān)測手段,溫控策略大多依靠經驗知識和簡單時序控制,缺少農產品品質變化模型的指導,導致倉儲保鮮冷鏈物流設施有效能耗高,農產品倉儲運輸環(huán)節(jié)損耗高,營銷服務質量落后,投資收益低;三是冷鏈有效監(jiān)管不足,全鏈條監(jiān)管追溯體系有待完善,當前冷鏈物流偽冷鏈問題突出,斷鏈現(xiàn)象時有發(fā)生,與此相關的農產品質量安全隱患多,同時,農產品冷鏈物流的倉儲、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)能耗普遍偏高,在碳達峰和碳中和目標背景下,發(fā)展規(guī)模擴張和碳排放控制的矛盾突出,迫切需要加快全產業(yè)鏈的碳排放監(jiān)測、碳排放估算以及節(jié)能優(yōu)化調控。 2021年11月,國務院辦公廳發(fā)布《十四五冷鏈物流發(fā)展規(guī)劃》,對冷鏈物流產業(yè)的數(shù)字化、智能化和綠色化發(fā)展提出了新要求,為建設和發(fā)展我國農產品智慧物流指明了新方向。本書作者通過研究認為,農產品智慧物流既是學術研究觀點,也是行業(yè)發(fā)展方向,其是指在農產品采后物流的運輸、倉儲、包裝、裝卸搬運、流通加工、配送等各個環(huán)節(jié)中,通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代信息技術和手段,提高農產品物流系統(tǒng)全面感知、科學決策、智能調控的能力,增強整體的智慧化、網(wǎng)絡化與自動化水平,提升農產品物流效率。 北京市農林科學院農產品智慧供應鏈技術創(chuàng)新團隊(以下簡稱團隊)從2002年起探索農產品安全生產管理系統(tǒng)研發(fā)及應用,從2006年起開始探索農產品可追溯技術系統(tǒng)研發(fā)及應用,截至2022年底,已初步建成了以實現(xiàn)生鮮農產品及易腐食品供應鏈全程的安全生產、保質儲運、高效流通、立體監(jiān)督、可信溯源為目標的農產品智慧供應鏈技術體系,面向農業(yè)生產主體、經營主體、管理主體和消費主體的需求,形成了智慧農場、智慧車間、智能包裝、智慧冷鏈、智慧市場、智慧監(jiān)管、區(qū)塊鏈溯源等系統(tǒng)性智慧供應鏈解決方案,依托團隊建有農產品質量安全追溯技術及應用國家工程研究中心和農業(yè)農村部農產品冷鏈物流技術重點實驗室等國家及省部級創(chuàng)新平臺。本書是團隊圍繞農產品智慧物流技術研究所獲得成果的系統(tǒng)總結與框架梳理,重點概述了國內外農產品智慧物流發(fā)展概況,提出了農產品智慧物流技術框架,總結了團隊在農產品物流環(huán)境信息感知與優(yōu)化、農產品品質信息感知、農產品貨架期預測、農產品智能包裝、農產品智能儲運裝備、農產品智能配送、農產品物流過程碳排放監(jiān)測與估算、冷鏈物流信息服務與區(qū)塊鏈溯源等農產品智慧物流技術方面的研究成果及應用進展,同時也參考了近年來國內外同行的研究成果。 本書所涉及成果,得到了畜禽水產保質儲運技術裝備研發(fā)與示范(2018YFD0701000)、蘋果供應鏈全程監(jiān)測控制與區(qū)塊鏈追溯技術(2017YFE0122503)和糧油食品供應鏈危害物風險快速預警及防控系統(tǒng)研究(2017YFC1600605)等國家重點研發(fā)計劃項目(課題),基于區(qū)塊鏈的農產品供應鏈可信追溯信息模型構建與原型系統(tǒng)驗證(31871525)、基于天然色素的新型色敏指示膜的魚新鮮度檢測方法及其響應機理(31801617)和日光溫室黃瓜霜霉病初侵染監(jiān)測預警方法研究(31401683)等國家自然科學基金項目、中國工程院咨詢研究項目、國家萬人計劃科技創(chuàng)新領軍人才項目、青年北京學者項目、廣東省重點領域研發(fā)計劃項目、北京市農林科學院人才基金及科研平臺建設項目等經費的資助,也納入了本團隊所培養(yǎng)的多位博士后、博士研究生、碩士研究生的研究成果,同時為體現(xiàn)農產品智慧物流技術的完整性,特邀華南農業(yè)大學呂恩利教授團隊參與了農產品智能儲運裝備技術章節(jié)的撰寫。 本書由楊信廷負責全書的整體設計,相關課題研究的核心技術人員參與部分章節(jié)的撰寫。其中,第1章由韓佳偉、楊信廷負責撰寫;第2章由韓佳偉負責撰寫;第3章由張佳然負責撰寫;第4章由史策負責撰寫;第5章由李文勇負責撰寫;第6章特邀華南農業(yè)大學郭嘉明、呂恩利、曾志雄等進行撰寫;第7章由羅娜負責撰寫;第8章由韓佳偉負責撰寫;第9章由孫傳恒負責撰寫;第10章由韓佳偉、楊信廷負責撰寫。全書由楊信廷、史策統(tǒng)稿。團隊成員李明、周超、吉增濤、邢斌、劉歡、朱文穎、楊志鵬、楊昆、閔濤、李登奎、葉莉等參與了材料整理工作。多名博士后、博士研究生、碩士研究生直接參與了書中部分研究工作,他們是賈志鑫、任青山、陳楓、馬旻臻、何振營、侯夢園、朱文宇、賈博策、楊斌、張哲、萬宇平、羅潛、雷墨兮、楊霖、趙昱涵等。 農產品智慧物流涉及知識面廣、面向對象多、供應鏈復雜,其技術研究和體系構建有待進一步探索與完善。本書旨在與學術界、產業(yè)界共同探討適合我國農產品智慧物流發(fā)展的新思路,為農產品智慧物流行業(yè)相關人員提供可參考、可討論的資料,力求促進我國農產品智慧物流技術進步和推動農產品物流產業(yè)發(fā)展。 本書難免存在不足之處,懇請讀者批評指正。作者2023年12月
楊信廷,研究員,博士生導師,北京市農林科學院信息技術研究中心副主任,國家農業(yè)信息化工程技術研究中心副主任,農產品質量安全追溯技術及應用國家工程實驗室常務副主任,農業(yè)部農業(yè)信息技術重點實驗室副主任,科技部十二五、十三五、十四五農業(yè)農村領域科技創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃專家組成員,面向2035年國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃戰(zhàn)略研究農業(yè)農村專題專家組成員。主要研究方向為物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等技術在農業(yè)全產業(yè)鏈中的研究與應用工作。近5年先后主持國家重點研發(fā)計劃等省部級科研項目或課題21項。先后獲得北京市科技新星、北京市戰(zhàn)略科技人才、青年北京學者、科技部中青年科技創(chuàng)新領軍人才、國家萬人計劃科技創(chuàng)新領軍人才等榮譽稱號。
目錄第1章農產品智慧物流發(fā)展概況/11.1需求分析/21.2發(fā)展現(xiàn)狀/31.2.1法律與政策方面/31.2.2基礎設施設備水平/31.2.3信息化與智慧化發(fā)展方面/41.3問題剖析/61.3.1信息化滯后與覆蓋率低/61.3.2標準不健全與質量安全問題突出/71.3.3專業(yè)人才缺乏/71.4農產品智慧物流技術框架/7本章參考文獻/8第2章農產品物流環(huán)境信息感知與優(yōu)化技術/102.1基于傳感器的多元環(huán)境參數(shù)感知技術/102.1.1環(huán)境溫濕度感知技術/102.1.2氧氣與二氧化碳含量感知技術/112.1.3乙烯及其他微量氣體感知技術/122.2基于計算流體力學的多場耦合模擬感知技術/132.2.1風速場模擬感知技術/132.2.2溫度場模擬感知技術/152.2.3濕度場模擬感知技術/162.3基于環(huán)境信息感知的物流場景優(yōu)化技術/162.3.1預冷環(huán)境/162.3.2存儲環(huán)境/192.3.3運輸環(huán)境/22本章參考文獻/24農產品智慧物流研究目錄第3章農產品品質信息感知技術/323.1農產品品質信息概述/323.1.1農產品品質安全的概念/323.1.2農產品品質安全的現(xiàn)狀/333.2基于新型材料的農產品品質信息感知技術/343.2.1傳統(tǒng)檢測方法/353.2.2電化學檢測技術/363.2.3量子點熒光探針技術/373.2.4基于天然染料的比色分析技術/383.3農產品品質信息感知傳感器及其在物流中的應用/393.3.1便攜式TVBN傳感器/393.3.2智能 pH 指示標簽/54本章參考文獻/68第4章農產品貨架期預測技術/794.1影響農產品貨架期的主要因素/794.1.1影響貨架期的微生物因素/804.1.2影響貨架期的化學因素/844.1.3影響貨架期的物理因素/874.2農產品貨架期預測技術研究思路/894.2.1基于農產品動力學變化的貨架期預測技術/894.2.2基于變量擬合的貨架期預測技術/904.3農產品貨架期預測方法及應用/914.3.1基于農產品品質損失的動力學模型/914.3.2基于溫度變化的預測模型/944.3.3基于統(tǒng)計學的預測模型/954.3.4人工神經網(wǎng)絡/964.3.5TTT理論/984.3.6其他/99本章參考文獻/100第5章農產品智能包裝技術/1105.1智能包裝系統(tǒng)/1105.2包裝標識防偽/1115.2.1追溯碼編碼設計/1125.2.2加密算法設計/1135.2.3算法嵌入式優(yōu)化設計/1165.2.4算法實現(xiàn)/1195.2.5應用示例/1215.3標識轉換技術/1225.3.1RFID條碼的轉換/1235.3.2條碼RFID的轉換/1235.3.3轉換功能測試/124本章參考文獻/128第6章農產品智能儲運裝備技術/1306.1氣調儲運裝備技術/1306.1.1氣調保鮮技術/1306.1.2氧氣濃度調控技術/1346.1.3二氧化碳濃度調控技術/1366.1.4濕度調控技術/1386.2蓄冷溫控儲運裝備技術/1426.2.1蓄冷運輸箱真空隔熱保溫技術/1426.2.2蓄冷冷量釋放調控技術/1456.2.3蓄冷冷源剩余冷量預測技術/1536.3儲運環(huán)境智能監(jiān)控技術/1586.3.1保鮮環(huán)境無線監(jiān)測技術/1586.3.2保鮮環(huán)境嵌入式控制與人機交互技術/1626.3.3保鮮環(huán)境多目標解耦調控技術/1656.4總結/168本章參考文獻/168第7章農產品智能配送技術/1717.1配送概述/1717.1.1配送概念、產生和發(fā)展及分類/1717.1.2配送模式與配送作業(yè)流程/1727.1.3農產品配送與冷鏈配送/1747.2農產品標識及自動識別技術/1777.2.1條碼標識技術/1777.2.2自動識別技術/1797.2.3農產品識別技術應用/1807.3空間信息技術/1827.3.1GIS技術/1827.3.2GPS技術/1847.3.3農產品物流技術應用/1857.4農產品物流配送自動化技術/1887.4.1自動化分揀系統(tǒng)/1897.4.2自動化倉儲系統(tǒng)/1907.4.3農產品自動化技術應用/1917.5農產品配送智能優(yōu)化技術/1937.5.1配送中心選址規(guī)劃/1937.5.2配送路線優(yōu)化/1987.5.3配送裝車優(yōu)化/1997.6農產品智能配送發(fā)展趨勢/2027.6.1倉配一體/2027.6.2無人配送/203本章參考文獻/204第8章農產品物流過程碳排放監(jiān)測與估算技術/2068.1農產品冷鏈物流碳排放現(xiàn)狀/2068.1.1全球農產品冷鏈物流碳排放現(xiàn)狀/2068.1.2農產品冷鏈物流碳排放監(jiān)測技術發(fā)展現(xiàn)狀/2078.1.3農產品冷鏈物流碳排放估算與碳交易現(xiàn)狀/2098.2農產品冷鏈物流過程碳排放監(jiān)測技術/2108.2.1生鮮農產品預冷環(huán)節(jié)碳排放監(jiān)測技術/2108.2.2生鮮農產品貯藏環(huán)節(jié)碳排放監(jiān)測技術/2118.2.3生鮮農產品運輸環(huán)節(jié)碳排放監(jiān)測技術/2118.2.4生鮮農產品銷售環(huán)節(jié)碳排放監(jiān)測技術/2128.3農產品冷鏈物流過程碳排放估算技術/2138.3.1農產品冷鏈裝備碳排放估算技術/2138.3.2農產品冷鏈企業(yè)碳排放估算技術/2148.3.3農產品冷鏈全程碳排放估算技術/214本章參考文獻/215第9章冷鏈物流信息服務與區(qū)塊鏈溯源技術/2189.1區(qū)塊鏈技術起源和解釋/2189.1.1區(qū)塊鏈技術起源/2189.1.2區(qū)塊鏈演進過程/2199.1.3區(qū)塊鏈核心技術/2219.1.4區(qū)塊鏈產業(yè)發(fā)展/2259.2區(qū)塊鏈溯源深入解讀/2299.2.1架構詳解/2299.2.2溯源應用場景/2309.2.3聯(lián)盟鏈項目介紹/2319.3區(qū)塊鏈溯源應用案例與發(fā)展期望/2329.3.1應用案例介紹/2329.3.2溯源場景瓶頸/2359.3.3區(qū)塊鏈溯源發(fā)展期望/236本章參考文獻/238第10章展望/240本章參考文獻/241