溫度傳感標簽在冷鏈物流中的應用

挑戰和需求

所謂冷鏈物流是指溫度敏感性產(chǎn)品在生產(chǎn)、貯藏、運輸、銷(xiāo)售各個(gè)環(huán)節中，始終處于預先制定的低溫環(huán)境下，以保證物品質(zhì)量，減少物流損耗的一項系統工程，一般分為冷藏(凍)加工、冷藏(凍)存儲、冷藏(凍)運輸及配送、冷藏(凍)銷(xiāo)售四個(gè)部分，其中冷藏運輸及配送環(huán)節是目前冷鏈物流的薄弱環(huán)節。由于環(huán)境變化較大，且限于技術(shù)和成本因素，在運輸和配送過(guò)程中的物品溫度發(fā)生改變而造成質(zhì)量事故的風(fēng)險相對其他環(huán)節要大。而且，通常情況下運輸配送過(guò)程的封閉型往往會(huì )對后續的事故原因鑒定工作造成困難，即物品溫度超過(guò)限制范圍是何時(shí)何地開(kāi)始出現的？是由于環(huán)境的突發(fā)性因素還是冷藏（凍）系統的持續性故障？這些問(wèn)題的解決需要一個(gè)能夠持續記錄物品溫度并將此溫度數據便捷存儲和發(fā)送到后臺管理系統的技術(shù)。

伴隨著(zhù)有源 RFID技術(shù)和應用的迅猛發(fā)展，行業(yè)內逐步認識到基于有源 RFID技術(shù)的溫度傳感系統在冷鏈物流中的重要應用：有源RFID標簽集成，通過(guò)溫度傳感器實(shí)時(shí)獲取溫度數據，然后傳送給與之連接的RFID標簽儲存，RFID標簽獲得的數據則在進(jìn)入閱讀器閱讀范圍時(shí)被讀出，以供利用。通過(guò)這種方法，可以實(shí)現對運輸/配送過(guò)程中溫度發(fā)生改變時(shí)的預警，或是對過(guò)程中的溫度變化進(jìn)行記錄，從而幫助辨識可能由溫度變化引發(fā)的質(zhì)量變化及具體發(fā)生時(shí)間，并有助于質(zhì)量事故的責任認定。例如，在醫療用血液的運輸中，溫度應該嚴格的控制在4℃(±0.5℃)，若利用傳統溫度監測手段，只能監測端到端的節點(diǎn)溫度，但即使節點(diǎn)測量溫度正常，并不能保證運輸過(guò)程中的溫度始終正常，而利用 RFID技術(shù)，可以了解血液在運輸過(guò)程中是否發(fā)生了溫度變化以及可能由此引起的質(zhì)量變化。我國冷鏈系統與發(fā)達國家之間較大的差距意味著(zhù)此市場(chǎng)具有不小潛力。隨著(zhù)物流業(yè)全開(kāi)放，物流產(chǎn)業(yè)投資將進(jìn)一步增加，冷鏈物流市場(chǎng)規模也將相應加大，將給RFID應用帶來(lái)機會(huì )。就目前而言，RFID冷鏈物流應用已經(jīng)沒(méi)有技術(shù)障礙，而成本仍是主要瓶頸。目前RFID應用集中在敏感或貴重商品領(lǐng)域，如移植用器官、醫療用血液、骨髓、疫苗、藥品以及名貴酒品、貴重花卉、高價(jià)值海產(chǎn)品等。除了在敏感領(lǐng)域和貴重領(lǐng)域的應用，運輸距離越長(cháng)和周轉次數越多的冷鏈系統，RFID的應用需求也在相應增加。而在普通冷鏈應用中，雖然 RFID成本較高，但與自行開(kāi)發(fā)一套“黑匣子”溫度監控系統相比(如麥當勞目前正在使用的貨物跟蹤和溫度跟蹤系統)，RFID還是具有大規模應用的成本優(yōu)勢。隨著(zhù)技術(shù)不斷進(jìn)步使得成本降低，冷鏈物流RFID應用將普及化具有廣闊的應用前景。

應用方案

為應對前述課題，上海秀派電子科技有限公司近期推出了基于有源 RFID 技術(shù)的冷鏈溫度監控系統。 通過(guò)先進(jìn)的有源RFID技術(shù)，在需要合適的溫度監控管理來(lái)保證質(zhì)量的生鮮食品和藥品的物流管理和生產(chǎn)流程管理中，將采集到的物品溫度數據持續記錄在有源電子標簽內，對產(chǎn)品的生鮮度、品質(zhì)進(jìn)行細致地、實(shí)時(shí)地管理。

系統的工作方式非常簡(jiǎn)單，將溫度傳感器采集的溫度數據定時(shí)寫(xiě)入 RFID標簽內，當 RFID標簽進(jìn)入遠距離閱讀器信號覆蓋范圍時(shí)，將RFID芯片內的溫度數據上傳給遠距離閱讀器，交由后端系統處理。此系統可結合 GPRS/CDMA 等技術(shù)向后臺實(shí)時(shí)傳輸溫度監控數據，以達到實(shí)時(shí)監控目標物品溫度變化的效果；也可以在所運物品在達到目標地點(diǎn)后一次性讀取所有溫度數據，生成溫度變化圖表，完成對供應鏈的溫度變化的監管。下圖為一個(gè)完整的運輸過(guò)程的溫度變化示意圖：

運輸過(guò)程中由于各種可能的外在因素和冷藏（凍）設備的故障，物品溫度通常會(huì )有所變化，有源標簽內足夠大的存儲空間可以放置足夠數量的溫度記錄（在理想情況下可以由數學(xué)工具模擬成一條連續的曲線(xiàn)）。如果溫度變化超出一個(gè)預先設定的范圍，比如20℃～30℃，顯然，曲線(xiàn)中間有一段記錄是明顯低于 20℃，此時(shí)可以根據此一時(shí)間查詢(xún)相應的地點(diǎn)和外在環(huán)境，以便于探究相應的溫度變化原因。

通常情況下，有源標簽內會(huì )設置一個(gè)時(shí)間鐘，在每次啟用時(shí)會(huì )跟閱讀器校對時(shí)間，內置安全算法保證只有獲得授權的用戶(hù)才能讀取標簽內的數據并確保所有已經(jīng)存儲的溫度和時(shí)間記錄不能被非法修改。

在大規模的冷鏈物流應用中，信息采集和發(fā)送的實(shí)時(shí)性越來(lái)越被行業(yè)所重視，某些極為貴重和重要的物品如疫苗、特種血漿、急救藥品等都要做一個(gè)實(shí)時(shí)性的全面監控，以待任何破壞跡象一出現就能被有效獲取，并對相關(guān)應急機制起到預警作用。一個(gè)不完全的冷鏈物流溫度監控模式如下圖所示：

首先，溫度標簽會(huì )被加載到目標物品（箱）上，待裝運出發(fā)后，即持續記錄物品溫度。一般有兩種應用模式，一種是在每個(gè)物流環(huán)節一次性上傳溫度數據，物流管理有上傳數據，分環(huán)節監控物品質(zhì)量；另一種是在運輸車(chē)輛/船舶上設置實(shí)時(shí)傳輸機構，等，物流管理平臺能夠不間斷對目標物品進(jìn)行監測。這兩種模式的唯一區別在于，后模式能夠起到搶救部分貴重物品的作用，而不僅僅是像前一種模式只能鑒定物品是否當然，有源標簽是標識某一個(gè)包裝箱（柜）的，同一個(gè)集裝箱內的不同包裝單位是可多個(gè)有源標簽進(jìn)行監測的。

作為國內有源 RFID 產(chǎn)品的首席供應商，上海秀派公司提供了經(jīng)過(guò)大量現場(chǎng)測試的優(yōu)質(zhì)溫度傳感標簽。目前，秀派電子提供的溫度標簽有如下特點(diǎn)：數據存儲量大，最大可以擴展至 256KB 的用戶(hù)空間；可重復使用，使用成本低，不需人工干預，不需脫離物品；通訊距離遠，與基站式閱讀器可在 80 米大范圍通訊，與手持閱讀器也能保持30米的通訊距離；內置高能鋰電池供電，并采用微功耗設計，使用壽命長(cháng)（5年）；標簽體積小，方便安裝使用。

方案特點(diǎn)

大流量：極高的防沖突性，采用多種防沖突方案，可支持 200 個(gè)以上標簽的同時(shí)讀??；

支持高速度移動(dòng)讀取，標識卡的移動(dòng)時(shí)速可達 200 公里/小時(shí)以上。

高可靠性，工作溫度-40℃~85℃，防水，防沖擊。

高抗干擾：對現場(chǎng)各種干擾源無(wú)特殊要求，安裝方便簡(jiǎn)單。

全球開(kāi)放的ISM微波頻段，無(wú)須申請和付費。

超低功耗：對人體更安全、更健康。

可以快捷把握生鮮度管理中最重要的運輸途中的溫度狀況。

促進(jìn)流通過(guò)程中的生鮮度管理的改善（改善出貨方法、選定物流路線(xiàn)）。

如有需要，可擴展為由企業(yè)或聯(lián)盟建立覆蓋全冷鏈流程的冷鏈監測中心數據平臺。

可以向消費者宣傳生鮮食品的安全性，樹(shù)立品牌形象。向消費者提供“放心”服務(wù)，樹(shù)立品牌形象；提供溫度數據記錄，提升核心競爭力，滿(mǎn)足較高層次的“綠色食品消費”需求。

符合食品安全監管要求。食品安全質(zhì)量控制 HACCP 要求：根據HACCP體系的要求，原料采購接受時(shí)除了檢驗食品的保質(zhì)期、外包裝、食品外觀(guān)等外，還必須對食品的內部溫度及運輸過(guò)程中溫度的連續性進(jìn)行嚴格檢查。

溫度指標可動(dòng)態(tài)設定，方便使用。