基於RFID和傳感技術的冷鏈物流環境監測係統設計
學術研究
作者：李曉娜 朱耀庭
摘要：近年來，在發改委和商務部門的推動下，我國冷鏈物流建設進入了前所未有的高潮期。為了有效解決冷鏈物流行業的實時環境監測問題，文章采用RFID技術和傳感技術相結合的方法設計了一個冷鏈物流環境監測係統。本係統可實時監測物品在儲藏、運輸階段的光線、溫度、濕度、位置等環境參數，並由監控中心統一管理，從而提高冷鏈物流的運輸和存儲質量。
關鍵字：RFID；冷鏈環境；物流監測；傳感器
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2013）02-0019-02
0 引 言
近年來，冷鏈物流行業在我國迅速發展。冷鏈物流是指冷藏冷凍品在生產、儲藏、運輸、銷售，到消費前的各個環節中始終處於低溫環境下，以保證產品質量，減少物品損耗的係統工程，適用於果蔬、禽蛋、水產品、速凍食品、乳製品、花卉、藥品等領域。如果在某個環節的環境指標沒有達到要求，就很容易造成質量事故。傳統的方法不能夠持續記錄環境參數，也不能夠及時響應而給出報警信號，這一方麵可能造成經濟損失，另一方麵，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記錄物品所處環境數據，並將其發送到監控中心進行存儲和分析的係統。
本文設計了一種基於射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID）及傳感技術的冷鏈物流環境監測係統。本係統可實時監測物品在儲藏、運輸階段的環境參數，並通過監控中心判斷是否符合標準，以便及時調整，減少損失。
冷鏈物流中的溫度和時間是必須考慮的兩個風險因素，而又以溫度為重要，二者貫穿於儲藏和輸配送的整個過程中。如處理不當，就可能引起品質降低的累積性和不可逆性，直至影響到產品的安全性。本文采用RFID標簽取代傳統的環境監控方法，這種標簽內部裝有天線RFID芯片、溫度傳感器、濕度傳感器以及光線傳感器。標簽安放在合適的位置後，傳感器將實時采集所處環境的溫度、濕度、光照信息，並將信息寫入標簽的芯片內，按規定的時間間隔將信息傳輸到閱讀器中。閱讀器通過有線/無線網絡上報到監控中心，由監控中心存儲並分析收到的數據，如有異常情況，則及時報警，采取措施。
1 環境監測係統設計方案
本係統由監控中心、冷藏庫監測子係統和冷藏車監測子係統組成，各子係統通過網絡與監控中心連接。
冷藏庫監測子係統由RFID傳感標簽與讀寫器組成。根據冷藏庫的大小，可以放置多個標簽，也可以在冷藏庫的大門處安放讀寫器。每個標簽與讀寫器都有唯一的編號，在使用前，由監控中心的發卡部門將冷藏庫的相關信息寫入標簽，並將讀寫器的編號與冷藏庫的編號相關聯。傳感標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送到監控中心，監控中心通過對記錄進行分析，可判斷冷藏庫中溫濕度是否滿足要求，並根據光線傳感器的數據計算出冷藏庫庫門的開啟時間點與持續時間，並判斷其是否屬於非法開啟。
冷藏車監測子係統由RFID傳感標簽與車載讀寫器組成。所要運輸的貨物進行裝箱，並由監控中心的發卡部門將貨物信息寫入RFID標簽，然後將該標簽貼於貨物上，建立車載閱讀器與貨物信息以及駕駛員信息的對應關係。貨物在進入專用的冷藏車前，讀取標簽上的信息，記錄運輸初始的溫濕度信息。在運輸途中，傳感標簽實時記錄下環境信息，並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簽采集到的車廂內的環境信息一同通過GPRS網絡上報到監控中心。由監控中心對收到的數據進行存儲、分析，繪製出溫濕度的變化曲線，並記錄下車門的開啟情況。如果發現環境指標沒有達到貨物要求，則及時與駕駛員取得聯係，采取補救措施。
監控中心負責數據的存儲、分析處理與報警。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，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的對應關係；