0 引言
近年來,，冷鏈物流行業(yè)在我國迅速發(fā)展。冷鏈物流是指冷藏冷凍品在生產(chǎn)、儲藏,、運(yùn)輸,、銷售,，到消費(fèi)前的各個(gè)環(huán)節(jié)中始終處于低溫環(huán)境下,，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，減少物品損耗的系統(tǒng)工程,，適用于果蔬,、禽蛋、水產(chǎn)品,、速凍食品,、乳制品、花卉,、藥品等領(lǐng)域。如果在某個(gè)環(huán)節(jié)的環(huán)境指標(biāo)沒有達(dá)到要求,，就很容易造成質(zhì)量事故,。傳統(tǒng)的方法不能夠持續(xù)記錄環(huán)境參數(shù)，也不能夠及時(shí)響應(yīng)而給出報(bào)警信號,，這一方面可能造成經(jīng)濟(jì)損失,，另一方面,，也為事故原因的鑒定工作造成了困難。為了解決這些問題,，就需要有一套能夠持續(xù)記錄物品所處環(huán)境數(shù)據(jù),，并將其發(fā)送到監(jiān)控中心進(jìn)行存儲和分析的系統(tǒng)。
本文設(shè)計(jì)了一種基于射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification,，RFID)及傳感技術(shù)的冷鏈物流環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),。本系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測物品在儲藏、運(yùn)輸階段的環(huán)境參數(shù),，并通過監(jiān)控中心判斷是否符合標(biāo)準(zhǔn),，以便及時(shí)調(diào)整，減少損失,。
冷鏈物流中的溫度和時(shí)間是必須考慮的兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素,，而又以溫度為重要，二者貫穿于儲藏和輸配送的整個(gè)過程中,。如處理不當(dāng),，就可能引起品質(zhì)降低的累積性和不可逆性，直至影響到產(chǎn)品的安全性,。本文采用RFID標(biāo)簽取代傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)控方法,，這種標(biāo)簽內(nèi)部裝有天線RFID芯片、溫度傳感器,、濕度傳感器以及光線傳感器,。標(biāo)簽安放在合適的位置后，傳感器將實(shí)時(shí)采集所處環(huán)境的溫度,、濕度,、光照信息，并將信息寫入標(biāo)簽的芯片內(nèi),，按規(guī)定的時(shí)間間隔將信息傳輸?shù)介喿x器中,。閱讀器通過有線／無線網(wǎng)絡(luò)上報(bào)到監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心存儲并分析收到的數(shù)據(jù),，如有異常情況,，則及時(shí)報(bào)警，采取措施,。
1 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
本系統(tǒng)由監(jiān)控中心,、冷藏庫監(jiān)測子系統(tǒng)和冷藏車監(jiān)測子系統(tǒng)組成，各子系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心連接,。其系統(tǒng)總體組成框圖如圖1所示,。
冷藏庫監(jiān)測子系統(tǒng)由RFID傳感標(biāo)簽與讀寫器組成。根據(jù)冷藏庫的大小，可以放置多個(gè)標(biāo)簽,，也可以在冷藏庫的大門處安放讀寫器,。每個(gè)標(biāo)簽與讀寫器都有唯一的編號，在使用前,，由監(jiān)控中心的發(fā)卡部門將冷藏庫的相關(guān)信息寫入標(biāo)簽,，并將讀寫器的編號與冷藏庫的編號相關(guān)聯(lián)。傳感標(biāo)簽除了記錄溫濕度信息外,，還會收集光線傳感器的變化情況,，將這些信息通過讀寫器發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過對記錄進(jìn)行分析,，可判斷冷藏庫中溫濕度是否滿足要求,，并根據(jù)光線傳感器的數(shù)據(jù)計(jì)算出冷藏庫庫門的開啟時(shí)間點(diǎn)與持續(xù)時(shí)間，并判斷其是否屬于非法開啟,。
冷藏車監(jiān)測子系統(tǒng)由RFID傳感標(biāo)簽與車載讀寫器組成,。昕要運(yùn)輸?shù)呢浳镞M(jìn)行裝箱，并由監(jiān)控中心的發(fā)卡部門將貨物信息寫入RFID標(biāo)簽,，然后將該標(biāo)簽貼于貨物上,，建立車載閱讀器與貨物信息以及駕駛員信息的對應(yīng)關(guān)系。貨物在進(jìn)入專用的冷藏車前,，讀取標(biāo)簽上的信息,，記錄運(yùn)輸初始的溫濕度信息。在運(yùn)輸途中,，傳感標(biāo)簽實(shí)時(shí)記錄下環(huán)境信息,，并將其傳給車載讀寫器，車載讀寫器具有GPS定位功能,，該讀寫器將定位信息與標(biāo)簽采集到的車廂內(nèi)的環(huán)境信息一同通過GPRS網(wǎng)絡(luò)上報(bào)到監(jiān)控中心,。由監(jiān)控中心對收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析,，繪制出溫濕度的變化曲線,，并記錄下車門的開啟情況。如果發(fā)現(xiàn)環(huán)境指標(biāo)沒有達(dá)到貨物要求,，則及時(shí)與駕駛員取得聯(lián)系,，采取補(bǔ)救措施。
監(jiān)控中心負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲,、分析處理與報(bào)警,。具體的主要功能如下：
(1)貨物出庫溫濕度信息采集：貨物出庫裝車時(shí)，采集貨物的溫濕度初始信息,，建立貨物批次與車載閱讀器ID的對應(yīng)關(guān)系,；
(2)環(huán)境信息接收入庫：管理中心接收車載閱讀器發(fā)送來的信息,，解析入庫；
(3)環(huán)境信息匹配：將接收到的溫濕度信息與貨物批次相匹配,；
(4)GPS信息接收入庫：管理中心接收車載閱讀器發(fā)送來的GPS定位信息，并解析入庫,；
(5)GPS信息匹配：將接收到的GPS定位信息與貨物批次(車輛)相匹配,；
(6)貨物在途溫濕度曲線展示：用戶查詢某批次貨物在途溫濕度信息，以折線圖的方式進(jìn)行展示,；
(7)貨物所在位置查詢：用戶可以查詢某批次貨物目前所在的物理位置,；
(8)貨物是否到達(dá)查詢：用戶可以查詢某批次貨物是否已到達(dá)目的地；
(9)冷藏庫環(huán)境信息采集處理：定時(shí)采集存儲倉庫的環(huán)境信息,，并與倉庫內(nèi)所存貨物批次進(jìn)行匹配,；
(10)數(shù)據(jù)備份與導(dǎo)出：可以對查詢出的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份和導(dǎo)出。
2 系統(tǒng)核心設(shè)備
本文所設(shè)計(jì)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)的兩個(gè)核心設(shè)備是RFID傳感標(biāo)簽和RFID讀寫器,。這兩類設(shè)備的性能也就成為了影響整個(gè)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵,。日前，RFID系統(tǒng)應(yīng)用比較普遍的幾個(gè)頻段包括低頻,、高頻,、超高頻以及微波，各頻段的識別距離,、傳輸速度以及環(huán)境敏感度等特性都有區(qū)別,。考慮到實(shí)際應(yīng)用,，本系統(tǒng)采用支持空中接口2．40～2．48 GHz微波頻段的標(biāo)簽和讀寫器,，該頻段識別距離較長，受金屬的影響小,。另外,，RFID標(biāo)簽根據(jù)內(nèi)部是否帶有電源又分為有源標(biāo)簽和無源標(biāo)簽，無源標(biāo)簽要依靠讀寫器的能量來喚醒工作,，識別距離較短,，因此，本系統(tǒng)選用有源標(biāo)簽,。標(biāo)簽具備電池電壓檢測功能,，能夠讀取電池電量：標(biāo)簽天線采用圓極化，對方向選擇性較弱,，以應(yīng)對標(biāo)簽在車內(nèi)隨機(jī)擺放的情況：標(biāo)簽的測量溫度范圍為-20～+50℃,，測量濕度范圍為0％～100％。讀寫器要求可存儲一定數(shù)量的溫濕度信息,，并且具有GPS定位功能與GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸功能,。
3 結(jié)語
本文設(shè)計(jì)的冷鏈物流環(huán)境檢測系統(tǒng),，整合了先進(jìn)的RFID技術(shù)、傳感技術(shù),、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸以及GPS定位功能,。本系統(tǒng)可以有效地解決冷藏庫中環(huán)境信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測。當(dāng)溫濕度超過物品容忍程度時(shí)就會報(bào)警,，以提示進(jìn)行及時(shí)控制,。本系統(tǒng)解決了冷鏈運(yùn)輸中環(huán)境信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測問題。系統(tǒng)可通過傳感器感知貨物的溫濕度信息,，并通過讀寫器設(shè)備上報(bào)到后臺應(yīng)用系統(tǒng),。此外，本系統(tǒng)還解決了冷鏈運(yùn)輸中的非法開箱監(jiān)測問題,。冷鏈運(yùn)輸是一個(gè)密閉的系統(tǒng),，在運(yùn)輸途中，如果發(fā)生非法開箱動(dòng)作,，光線的變化會使得系統(tǒng)可以將該動(dòng)作監(jiān)測到并上報(bào),。系統(tǒng)通過GPS實(shí)時(shí)捕獲位置信息，并通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)將位置信息上報(bào),，從而解決冷鏈運(yùn)輸中路線監(jiān)測的問題,。綜上所述，本系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)實(shí)地地解決冷鏈物流存儲,、運(yùn)輸中的溫度,、濕度、光線變化等關(guān)鍵環(huán)境信息,，實(shí)現(xiàn)冷鏈物流系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和追溯,。