摘要：当前市面上大多保温箱依旧以传统的蓄冷剂制冷为主，蓄冷剂的滥用会对环境造成不良影响，而保温箱的主体部件--冷链温控系统是决定保温箱效果的关键，且目前中国的冷链温控体系信息交互不完全，还有待完善。针对以上痛点，本文拟设计一套以冷链技术为主，大数据与区块链为应用场景的智能温控系统，该系统嵌合了大数据与区块链技术，加强了信息交互能力，让保温箱使用过程的整个供应链参与者都能实时获取查阅温控数据乃至调控温度，真正实现智能化。保温箱引入半导体制冷技术，摒弃了传统的蓄冷剂制冷，在环保无污染的前提下提供了更为精确的温度控制技术。

　　关键词：大数据;区块链;智能冷链

　　引言

　　随着新冠疫情的到来，蓄冷式智能保温箱越来越受到大众重视。蓄冷式保温箱可以长时间维持产品的保鲜度，而安装了定位导航芯片的智能保温箱可具备物流的可追溯性。但目前市场上的蓄冷式保温箱还存在一些问题：①蓄冷保温箱的制冷剂主要为一些相变材料和冰袋，传统的冰袋会占用箱内的使用空间且制冷量不高;而新型的相变材料虽然制冷量高，但是其产生的气体会对环境有一定不良的影响甚至还会影响冷链产品。②目前市面上的保温箱大多为卖而卖，并无一套与保温箱配套的冷链温控系统支撑，此外，市面上大多数冷链温控系统还存在一些问题，有待改善。

　　本文针对上述问题，拟设计一套基于智能保温箱的冷链温控系统，旨在继承市场现有保温箱产品的基础上研发一款更为实用和创新的保温箱。此外，综合利用检测与控制技术、无线通讯技术、远程数据传输技术等大数据技术与分布式一致性算法、加密签名算法等区块链技术，构建一套基于区块链与大数据技术结合以保温箱为媒介的冷链物流体系，该体系可以针对物流冷链配送的短板，有效提升冷链物流水平，保证食品质量，减少食品损耗。

　　一、智能保温箱的设计

　　(一)智能保温箱的概述

　　基于智能保温箱构建的冷链温控系统充分将大数据与区块链技术融入冷链物流供应链体系当中。智能保温箱箱体采用聚氨酯保温板制作，具备抗压强度大、保温时效长、可重复回收利用、环保可降解等优点。箱体内置由电源、BDS芯片、TEC温控系统、联网芯片组成的主控室，TEC温控系统可实时监测箱内温度，BDS芯片记录位置信息，通过联网芯片利用大数据和区块链技术将温变情况与移动轨迹实时上传至数据库，买家和卖家可实时通过APP及网页监控，保证数据的真实性。此外，保温箱利用半导体制冷片配合温控系统进行精准制冷，区别于普通保温箱的蓄冷剂制冷，对环境无污染且控温更精准，更能保证产品保鲜度。

　　(二)智能保温箱的技术指标

　　1.智能保温箱各壁面的传热系数

　　测量出箱体外侧壁面、中间发泡层、内侧壁面三层的尺寸厚度，并查找有关聚氨酯板的导热系数，数据如表1，根据表中的数据结合单层结构热阻公式(1)

　　R=■　　(1)

　　式中：δ—材料层厚度(m);λ—材料导热系数[W/(m.k)];

　　可计算得，外侧壁面的热阻为R1=0.125W/(m2·k);中间发泡层的热阻为R2=1.042W/(m2·k);内侧壁面的热阻为R3=0.125W/(m2·k)。根据传热系数计算公式(2)

　　k=1/■3i=1Rt　 (2)

　　最后可算得各壁面的传热系数。

　　2.智能保温箱的冷负荷

　　根据保温箱冷负荷的计算公式(3)

　　Qb=AK(t0+Δt-tb) (3)

　　式中：K为保温箱体壁面综合传热系数(W/(m2·k));A为传热表面积(m2);t0为箱体周围环境空气温度;Δt为温度误差;tb为箱体内部空气温度。

　　保温箱的内胆规格为600mm×380mm×380mm，可知传热表面积为A=0.382×2+0.6×0.38×2+0.6×0.38×2=1.2008m2;由式(2)可得，k=0.774W/(m2·k);根据网上搜寻数据可知近年来广东夏季平均温度为30℃，得t0=30℃;设生鲜食品的最佳保鲜平均温度在3℃，则tb=3℃;平均误差温度为2℃，则Δt=2℃。最后根据式(3)可算得保温箱的冷负荷为Qb=26.95W。根据以上数据可知，保温性整体保温性能良好，气密性良好。

　　(三)智能保温箱的相关参数

　　表2 智能保温箱相关参数表二、冷链温控系统的设计

　　(一)智能保温箱+冷链物流配送的组成和功能

　　1.信息感知层：二维码技术

　　将整个物流过程划分为发送、分拣、运输、派送四个主要阶段,分别制定各部分预期实现目标及解决方案。利用Python构建数据库，将箱子的位置、温度等有关信息录入，并通过二维码数据管理中心，实时查询获取生鲜产品有关信息。按照不同层级(角色)或管理人员使用通过定制化App扫描生鲜产品二维码，实时查询对应层级(角色)的信息，实现冷链物流配送环节精准到位和过程监管，不断提升生鲜产品的配送效率和服务质量。

　　(1)发送部分：以标准x86计算机平台为控制核心，根据用户在线填写的快递单，提交到服务器，生成单号，并驱动打印机和读写器打印二维码、写入射频标签。进阶目标为实现自动测量物件尺寸和重量并自动贴装标签。

　　(2)分拣部分：以带一个分支的传送带为分拣机模型，实现微控制器自动读取快递目的地信息，并驱动步进电机，带动挡板将快件引导进入传送带对应分支的功能。

　　(3)运输部分：实现车载控制器对车内快件的实时扫描，报告错误装车的快件，并实时更新BDS等信息。中转站(对接点)生鲜产品配送管理，通过二维码扫码确认保温箱装车与配送交接，同时通过二维码扫描确认配送任务，实现中转站配送装车和配送的准确交付与精准配送。

　　(4)派送部分：设计自提箱，实现对箱内快递的实时监管和自助提取。

　　2.网络通信传输层：区块链

　　(1)证书中心机构负责为物联网设备和区块链网络模型中各组织的Peer节点、Orderer节点、用户等提供数字证书的生成、身份的认证。

　　(2)环境数据上链模块包括物联网模块和交易缓冲模块。物联网模块主要负责冷链过程的环境数据的采集与处理。交易缓冲模块通过引入消息队列机制对物联网模块传输来的数据进行缓存。

　　(3)订单数据上链模块包括应用模块和加密传输模块。应用模块通过调用证书中心的相关接口实现各组织用户的注册、证书的生成，以及通过调用智能合约中的程序实现订单数据的上链和查询操作。加密传输模块对每一笔订单数据信息加密后上传到区块链网络，保证订单信息不会被非相关方获取，保证信息的安全性和可靠性。

　　(4)智能合约模块负责提供数据上链和查询的接口，包括合约的部署、初始化、实例化、链码交互。

　　3.应用服务层

　　作为冷链相关企业，首先要掌握各时间点冷链物流产品的动态信息，其次要将这些信息通过区块链平台及时共享给卖家，实现冷链物流流通信息高效传递，确保流通中每个环节畅通;作为冷链产品的最终消费者，他们最关注的是果蔬的安全和新鲜度，购买果蔬时可以实现全程可追溯信息，达到放心购买的目的。

　　(二)构建智慧冷链物流流程以及理念

　　(1)统计分析-获取数据：使用基于买方订单需求的数据库搭建，获取卖方具有可靠性的客户偏好数据，并将这些数据以数据库的格式进行存储，为后续卖方提前将客户需求的产品转送中转站数据处理做准备。

　　(2)信息抽取-大数据预处理：由于客户数据来源的多样性，不同的时间和地点买方需求都不同，为了获得高质量的买方订单数据，需要通过数据预处理模块完成时间和地点两类数据的去重工作。

　　(3)信息判断-货架预测：从预处理之后的数据中抽取符合买方客户偏好的商品提前运输至中转站，实现买卖双方和中转站间的联动，缓解物流冷链运输拥堵和滞后带来的损耗。

　　(4)配装发货-聚氨酯保温箱:中转站根据买方订单进行商品拣选、配送工作，买方可选择自提或者配送。利用聚氨酯保温箱具备防潮、防水、抗压强度大、保温时效更长、可回收降解等优点，保证生鲜产品的保鲜度。

　　(5)产品追溯-动态追踪：在生鲜流通的环节中，需要聚氨酯保温箱设备中安装信息采集器，有效地实时监测生鲜产品流通过程中的数据，并通过无线传输模块将数据进行测算和发送，买方可通过区块链技术在APP上得到可视化展示,如数量、批号、有效期、价格、到达温度、外观、储存地方等。

　　(6)回收处理-绿色循环：确定回收路径以及奖励获得途径。买方采取扫码获得积分的奖励制度。买方送到快递站点的回收处、直接给快递配送员或者放在具备回收设计的快递柜，通过扫描可回收快递包装上的二维码收获一定积分，最后将保温箱汇集到同一地点。

　　三、结论

　　通过研发基于智能保温箱的冷链温控系统，结合无线射频技术、远程监控技术等可以实现数据的实时采集和存储备份，同时利用图形成像技术显示定位和温度等信息数据，便于买卖双方实时查询，保证系统的信息准确可靠。智能保温箱保温性能良好，摒弃了传统保温箱的蓄冷剂蓄冷，采用先进的半导体技术制冷结合温控系统，相较于传统的保温箱，制冷环保无污染且温控更精准。此外还具备报警、定位、无线通讯、远程数据传输等多项功能，保证了箱内产品的保鲜度，减少物流损耗，增加企业收益。且在未来还可利用无线充电技术结合智能保温箱进行长途运输，实现物流服务从门到门。C

　　(作者单位：广东东软学院信息管理与工程学院)

　　参考文献

　　[1]张森,叶剑,李国刚.面向冷链物流的区块链技术方案研究与实现.计算机工程与应用,2020,56(3):19-27.

　　[2]邹逸,刘勤明,叶春明,刘文溢.乳制品冷链物流的库存-生