溫度傳感標(biāo)簽在冷鏈物流中的應(yīng)用

挑戰(zhàn)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(yùn)輸、銷售各個(gè)環(huán)節(jié)中，始終處于預(yù)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(xiàng)系統(tǒng)工程，一般分為冷藏(凍)加工、冷藏(凍)存儲(chǔ)、冷藏(凍)運(yùn)輸及配送、冷藏(凍)銷售四個(gè)部分，其中冷藏運(yùn)輸及配送環(huán)節(jié)是目前冷鏈物流的薄弱環(huán)節(jié)。由于環(huán)境變化較大，且限于技術(shù)和成本因素，在運(yùn)輸和配送過程中的物品溫度發(fā)生改變而造成質(zhì)量事故的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)其他環(huán)節(jié)要大。而且，通常情況下運(yùn)輸配送過程的封閉型往往會(huì)對(duì)后續(xù)的事故原因鑒定工作造成困難，即物品溫度超過限制范圍是何時(shí)何地開始出現(xiàn)的？是由于環(huán)境的突發(fā)性因素還是冷藏（凍）系統(tǒng)的持續(xù)性故障？這些問題的解決需要一個(gè)能夠持續(xù)記錄物品溫度并將此溫度數(shù)據(jù)便捷存儲(chǔ)和發(fā)送到后臺(tái)管理系統(tǒng)的技術(shù)。

伴隨著有源 RFID技術(shù)和應(yīng)用的迅猛發(fā)展，行業(yè)內(nèi)逐步認(rèn)識(shí)到基于有源 RFID技術(shù)的溫度傳感系統(tǒng)在冷鏈物流中的重要應(yīng)用：有源RFID標(biāo)簽集成，通過溫度傳感器實(shí)時(shí)獲取溫度數(shù)據(jù)，然后傳送給與之連接的RFID標(biāo)簽儲(chǔ)存，RFID標(biāo)簽獲得的數(shù)據(jù)則在進(jìn)入閱讀器閱讀范圍時(shí)被讀出，以供利用。通過這種方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸/配送過程中溫度發(fā)生改變時(shí)的預(yù)警，或是對(duì)過程中的溫度變化進(jìn)行記錄，從而幫助辨識(shí)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(zé)任認(rèn)定。例如，在醫(yī)療用血液的運(yùn)輸中，溫度應(yīng)該嚴(yán)格的控制在4℃(±0.5℃)，若利用傳統(tǒng)溫度監(jiān)測手段，只能監(jiān)測端到端的節(jié)點(diǎn)溫度，但即使節(jié)點(diǎn)測量溫度正常，并不能保證運(yùn)輸過程中的溫度始終正常，而利用 RFID技術(shù)，可以了解血液在運(yùn)輸過程中是否發(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(tǒng)與發(fā)達(dá)國家之間較大的差距意味著此市場具有不小潛力。隨著物流業(yè)全開放，物流產(chǎn)業(yè)投資將進(jìn)一步增加，冷鏈物流市場規(guī)模也將相應(yīng)加大，將給RFID應(yīng)用帶來機(jī)會(huì)。就目前而言，RFID冷鏈物流應(yīng)用已經(jīng)沒有技術(shù)障礙，而成本仍是主要瓶頸。目前RFID應(yīng)用集中在敏感或貴重商品領(lǐng)域，如移植用器官、醫(yī)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(yīng)用，運(yùn)輸距離越長和周轉(zhuǎn)次數(shù)越多的冷鏈系統(tǒng)，RFID的應(yīng)用需求也在相應(yīng)增加。而在普通冷鏈應(yīng)用中，雖然 RFID成本較高，但與自行開發(fā)一套“黑匣子”溫度監(jiān)控系統(tǒng)相比(如麥當(dāng)勞目前正在使用的貨物跟蹤和溫度跟蹤系統(tǒng))，RFID還是具有大規(guī)模應(yīng)用的成本優(yōu)勢。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步使得成本降低，冷鏈物流RFID應(yīng)用將普及化具有廣闊的應(yīng)用前景。

應(yīng)用方案

為應(yīng)對(duì)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(jiān)控系統(tǒng)。 通過先進(jìn)的有源RFID技術(shù)，在需要合適的溫度監(jiān)控管理來保證質(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(shù)據(jù)持續(xù)記錄在有源電子標(biāo)簽內(nèi)，對(duì)產(chǎn)品的生鮮度、品質(zhì)進(jìn)行細(xì)致地、實(shí)時(shí)地管理。

系統(tǒng)的工作方式非常簡單，將溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)定時(shí)寫入 RFID標(biāo)簽內(nèi)，當(dāng) RFID標(biāo)簽進(jìn)入遠(yuǎn)距離閱讀器信號(hào)覆蓋范圍時(shí)，將RFID芯片內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)上傳給遠(yuǎn)距離閱讀器，交由后端系統(tǒng)處理。此系統(tǒng)可結(jié)合 GPRS/CDMA 等技術(shù)向后臺(tái)實(shí)時(shí)傳輸溫度監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控目標(biāo)物品溫度變化的效果；也可以在所運(yùn)物品在達(dá)到目標(biāo)地點(diǎn)后一次性讀取所有溫度數(shù)據(jù)，生成溫度變化圖表，完成對(duì)供應(yīng)鏈的溫度變化的監(jiān)管。下圖為一個(gè)完整的運(yùn)輸過程的溫度變化示意圖：

運(yùn)輸過程中由于各種可能的外在因素和冷藏（凍）設(shè)備的故障，物品溫度通常會(huì)有所變化，有源標(biāo)簽內(nèi)足夠大的存儲(chǔ)空間可以放置足夠數(shù)量的溫度記錄（在理想情況下可以由數(shù)學(xué)工具模擬成一條連續(xù)的曲線）。如果溫度變化超出一個(gè)預(yù)先設(shè)定的范圍，比如20℃～30℃，顯然，曲線中間有一段記錄是明顯低于 20℃，此時(shí)可以根據(jù)此一時(shí)間查詢相應(yīng)的地點(diǎn)和外在環(huán)境，以便于探究相應(yīng)的溫度變化原因。

通常情況下，有源標(biāo)簽內(nèi)會(huì)設(shè)置一個(gè)時(shí)間鐘，在每次啟用時(shí)會(huì)跟閱讀器校對(duì)時(shí)間，內(nèi)置安全算法保證只有獲得授權(quán)的用戶才能讀取標(biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)并確保所有已經(jīng)存儲(chǔ)的溫度和時(shí)間記錄不能被非法修改。

在大規(guī)模的冷鏈物流應(yīng)用中，信息采集和發(fā)送的實(shí)時(shí)性越來越被行業(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(jiān)控，以待任何破壞跡象一出現(xiàn)就能被有效獲取，并對(duì)相關(guān)應(yīng)急機(jī)制起到預(yù)警作用。一個(gè)不完全的冷鏈物流溫度監(jiān)控模式如下圖所示：

首先，溫度標(biāo)簽會(huì)被加載到目標(biāo)物品（箱）上，待裝運(yùn)出發(fā)后，即持續(xù)記錄物品溫度。一般有兩種應(yīng)用模式，一種是在每個(gè)物流環(huán)節(jié)一次性上傳溫度數(shù)據(jù)，物流管理有上傳數(shù)據(jù)，分環(huán)節(jié)監(jiān)控物品質(zhì)量；另一種是在運(yùn)輸車輛/船舶上設(shè)置實(shí)時(shí)傳輸機(jī)構(gòu)，等，物流管理平臺(tái)能夠不間斷對(duì)目標(biāo)物品進(jìn)行監(jiān)測。這兩種模式的唯一區(qū)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(dāng)然，有源標(biāo)簽是標(biāo)識(shí)某一個(gè)包裝箱（柜）的，同一個(gè)集裝箱內(nèi)的不同包裝單位是可多個(gè)有源標(biāo)簽進(jìn)行監(jiān)測的。

作為國內(nèi)有源 RFID 產(chǎn)品的首席供應(yīng)商，上海秀派公司提供了經(jīng)過大量現(xiàn)場測試的優(yōu)質(zhì)溫度傳感標(biāo)簽。目前，秀派電子提供的溫度標(biāo)簽有如下特點(diǎn)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，最大可以擴(kuò)展至 256KB 的用戶空間；可重復(fù)使用，使用成本低，不需人工干預(yù)，不需脫離物品；通訊距離遠(yuǎn)，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(nèi)置高能鋰電池供電，并采用微功耗設(shè)計(jì)，使用壽命長（5年）；標(biāo)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(biāo)簽的同時(shí)讀取；

支持高速度移動(dòng)讀取，標(biāo)識(shí)卡的移動(dòng)時(shí)速可達(dá) 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(duì)現(xiàn)場各種干擾源無特殊要求，安裝方便簡單。

全球開放的ISM微波頻段，無須申請(qǐng)和付費(fèi)。

超低功耗：對(duì)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(yùn)輸途中的溫度狀況。

促進(jìn)流通過程中的生鮮度管理的改善（改善出貨方法、選定物流路線）。

如有需要，可擴(kuò)展為由企業(yè)或聯(lián)盟建立覆蓋全冷鏈流程的冷鏈監(jiān)測中心數(shù)據(jù)平臺(tái)。

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

符合食品安全監(jiān)管要求。食品安全質(zhì)量控制 HACCP 要求：根據(jù)HACCP體系的要求，原料采購接受時(shí)除了檢驗(yàn)食品的保質(zhì)期、外包裝、食品外觀等外，還必須對(duì)食品的內(nèi)部溫度及運(yùn)輸過程中溫度的連續(xù)性進(jìn)行嚴(yán)格檢查。

溫度指標(biāo)可動(dòng)態(tài)設(shè)定，方便使用。