弗羅里達(dá)大學(xué)研究RFID應(yīng)用于生鮮食品供應(yīng)鏈

測(cè)試裝有易腐食物的塑料箱上的標(biāo)簽

當(dāng)許多行業(yè)都在尋求一種高效可靠的RFID使用方法時(shí)，在生鮮食品上貼標(biāo)簽是RFID使用中的一大難題。因?yàn)樗軌蛭諢o線電波，并且大多數(shù)的易腐食品，像肉類、水果、蔬菜和奶制品，水分含量都很大。事實(shí)上，這些產(chǎn)品平均含有大約90%的水分。即便如此，Edmond和他的隊(duì)友們也已經(jīng)找到了解決這一技術(shù)難題的方法，并且可以將其運(yùn)用于生鮮食品的追蹤中。

不僅產(chǎn)品能影響RFID的正常工作，而且其包裝也對(duì)RFID的正常工作帶來影響。一個(gè)皺皺巴巴的盒子在潮濕的環(huán)境中能吸收相當(dāng)于其重量10%的水分。所以，被識(shí)讀的包裹所處的環(huán)境會(huì)對(duì)RFID的可靠性帶來一定的影響。另外，許多易腐食品的包裝中都含有用來防潮的金屬箔。但是，金屬反射RFID信號(hào)，從而也為RFID的可靠工作帶來了影響。

在2003年，Emond開始和他的食品及農(nóng)業(yè)科學(xué)院的同事(IFAS)Jeffrey Brecht一起探討在生鮮食品上使用RFID的方法，Brecht專門研究蔬菜和水果采摘之后的生理和園藝特性。Emond結(jié)合IFAS在易腐食品中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和工藝方面的專門技術(shù)以及從零售商、食品服務(wù)公司和餐館連鎖店搜集到的各種信息，于2003年夏天成立了食品分銷與零售中心（CFDR）。

CFDR也得到了Franwell的大力支持，F(xiàn)ranwell是弗羅里達(dá)州Plant City市的RFID系統(tǒng)集成商。Franwell的董事長(zhǎng)兼執(zhí)行總裁Jeff Wells參觀了學(xué)校并承諾要支持CFDR的RFID項(xiàng)目研究工作，他們?cè)敢馓峁┍仨毜腞FID設(shè)備，同時(shí)還給予技術(shù)上的支持。研究中心在自己RFID實(shí)驗(yàn)室里使用學(xué)校和業(yè)界合作者提供的設(shè)備，進(jìn)行在生鮮食品供應(yīng)鏈中使用RFID的技術(shù)研究工作。

目前，研究中心已經(jīng)擁有了數(shù)輛冷藏車、八間可以控制溫度和濕度的專用實(shí)驗(yàn)室、五間食品保鮮的冷藏室、兩個(gè)冰柜和IFAS提供的做課程實(shí)驗(yàn)用的現(xiàn)場(chǎng)包裝實(shí)驗(yàn)室。這一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目還用到了聯(lián)邦快遞捐贈(zèng)給地方社區(qū)大學(xué)的波音727航空飛機(jī)。但是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，CFDR還需要得到各大公司的支持。這些公司包括其客戶――國(guó)內(nèi)最大的零售商在內(nèi)都愿意為他們提供便利的服務(wù)?！拔覀兛梢允褂妹绹?guó)境內(nèi)的所有供應(yīng)鏈和商店進(jìn)行測(cè)試?！?Emond說道。

許多生鮮產(chǎn)品供應(yīng)商與CFDR簽訂了測(cè)試服務(wù)協(xié)議，協(xié)議根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目的難易程度收費(fèi)（通常是從三萬(wàn)美元到四十萬(wàn)美元不等）。CFDR的第一個(gè)項(xiàng)目是加利福尼亞州薩利納斯市的農(nóng)產(chǎn)品栽培商Tanimura & Antle (T & A)委托中心研究在運(yùn)往沃爾瑪?shù)纳r蔬菜上貼RFID標(biāo)簽的技術(shù)。“我們的項(xiàng)目從八月份開始到十一月份結(jié)束，T&A和CFDR第一次真正找到了在運(yùn)輸?shù)纳r蔬菜上貼RFID標(biāo)簽的有效方法?！?Emond說。
 

中心有五個(gè)食品工業(yè)中使用的用于食品保鮮的冷藏室

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通過在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的測(cè)試，Emond認(rèn)為CFDR能隔離和控制眾多能影響RFID系統(tǒng)正常工作的因素?！肮景盐覀兊臏y(cè)試結(jié)果作為判斷RFID系統(tǒng)最佳性能的基準(zhǔn)，因?yàn)槲覀儗?duì)各種影響系統(tǒng)工作的因素，如濕度、密度和溫度都予以測(cè)定，并對(duì)其進(jìn)行隔離?！?Emond解釋道。

CFDR測(cè)試了三種不同的EPC Class 1鑲嵌標(biāo)簽，這三種標(biāo)簽分別是Alien 技術(shù)公司、Symbol 和Rafsec開發(fā)的，測(cè)試并研究應(yīng)該將這些標(biāo)簽貼到塑料箱或者紙板箱的什么位置才能使RFID系統(tǒng)性能最好。除了需要解決在生鮮食品上貼標(biāo)簽的問題外，CFDR研究人員經(jīng)過測(cè)試還發(fā)現(xiàn)不同廠家的標(biāo)簽工作性能也有很大差異。讀取率從92%到25%不等，這是由標(biāo)簽的設(shè)計(jì)和所貼標(biāo)簽的位置不同引起的。

中心認(rèn)為貨箱上標(biāo)簽粘貼位置是對(duì)識(shí)讀率產(chǎn)生影響的主要因素，在裝有生菜的30個(gè)箱子的五個(gè)面上都貼上了簽。目的是看當(dāng)箱子堆放在托盤上以后，不管將標(biāo)簽貼在箱子的哪個(gè)方向以及處在讀寫器的哪個(gè)方向是否都能被讀取到。CFDR選擇同時(shí)測(cè)試箱子的五個(gè)面來觀察最佳的標(biāo)簽粘貼位置。沒有在箱子的上面貼標(biāo)簽測(cè)試，因?yàn)橥ǔＳ脕磉\(yùn)輸貨物的可回收再利用的塑料箱的頂部是沒有蓋的，所以就不可能貼標(biāo)簽。

放在托盤上的箱子通過入口處RFID識(shí)讀器時(shí)，所有標(biāo)簽的讀取率為31%到25%。當(dāng)CFDR將箱子裝上托盤以后，箱子上的標(biāo)簽處于外面可見部位，結(jié)果標(biāo)簽的識(shí)讀率為92%到76%。沒有直接對(duì)著天線的標(biāo)簽的識(shí)讀率較低，這是因?yàn)樯r產(chǎn)品阻礙了射頻信號(hào)的傳播。

眾所周知，因?yàn)樗芙档蚏FID標(biāo)簽的可靠性，所以研究中心就設(shè)計(jì)了一種測(cè)試?yán)淠龑?duì)識(shí)讀率影響的方法。為了進(jìn)行這項(xiàng)測(cè)試，研究中心將貼有標(biāo)簽貨箱裝入托盤以后，對(duì)托盤的表面進(jìn)行冷凝處理。這一想法是為了檢驗(yàn)一小層水滴是否能降低標(biāo)簽的識(shí)讀能力。測(cè)試發(fā)現(xiàn)，即使在標(biāo)簽表面冷凝了大量水滴也不會(huì)降低標(biāo)簽的識(shí)讀能力，研究中心還對(duì)覆蓋在托盤上的塑料彈性膜進(jìn)行了冷凝（在塑料膜內(nèi)冷凝）處理，發(fā)現(xiàn)也沒有對(duì)RFID的識(shí)讀率造成任何影響。
 

中心在包裝實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究彈性膜怎樣影響RFID標(biāo)簽識(shí)讀率

另外中心還做了一個(gè)測(cè)試識(shí)讀率與托盤通過入口時(shí)的移動(dòng)速度之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)托盤移動(dòng)的速度越快，識(shí)讀率就越低，以每小時(shí)一米的速度移動(dòng)識(shí)讀率是90%，以每小時(shí)四米的速度移動(dòng)識(shí)讀率是79%。

由于生菜的重量很輕，蔬菜托盤有九英尺高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的托盤，所以CFDR最初認(rèn)為要用六個(gè)天線以保證標(biāo)簽的識(shí)讀效率。為了解決在商業(yè)中而不僅僅是在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中如何更好地使用RFID的問題，測(cè)試中心考慮到采用RFID技術(shù)的公司可能會(huì)面臨到資金問題。CFDR的合作伙伴RFID系統(tǒng)集成商Franwell幫助其開發(fā)了一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。“Franwell指出沒有人能承擔(dān)得起在每個(gè)入口安裝六個(gè)識(shí)讀器天線的開支，所以我們?cè)O(shè)計(jì)了一種讓天線成一定角度的方案?！?Emond說。

盡管問題復(fù)雜，Emond在測(cè)試結(jié)束的時(shí)候還是堅(jiān)持認(rèn)為公司能和T&A通力合作，在其Salinas分銷中心重復(fù)做以上CFDR測(cè)試，找到符合公司要求的最好的標(biāo)簽和識(shí)讀器。

CFDR已經(jīng)做過類似標(biāo)簽最佳粘貼方法的工作，Emond相信在易腐食品供應(yīng)鏈中采用RFID的最大利潤(rùn)來自于開發(fā)出使用帶有傳感器的RFID標(biāo)簽來限制食品腐壞的系統(tǒng)。

中心已經(jīng)采用了帶有傳感器的能監(jiān)控和記錄貨運(yùn)環(huán)境的RFID標(biāo)簽，對(duì)在美國(guó)范圍內(nèi)的貨運(yùn)產(chǎn)品實(shí)施了跟蹤測(cè)試。中心也調(diào)查了溫度變化對(duì)運(yùn)輸中易腐食物的影響。

“我們知道在易腐食品供應(yīng)鏈中普遍存在著12%的浪費(fèi)現(xiàn)象。那就意味著光是每年五千億美元銷售量的美國(guó)超市就存在著數(shù)十億美元的浪費(fèi)。”Emond說道。當(dāng)用空運(yùn)時(shí)，由于運(yùn)輸中的劇烈震蕩使三分之一的生鮮產(chǎn)品到達(dá)目的地時(shí)不能出售。如果貨物在運(yùn)輸途中能夠被很好地監(jiān)控，Edmond說，必要時(shí)采取措施，那么就能夠有效地防止浪費(fèi)。

中心用于測(cè)試溫度及濕度對(duì)RFID系統(tǒng)影響的實(shí)驗(yàn)室

傳統(tǒng)貨運(yùn)采用數(shù)據(jù)記錄器（一個(gè)很小的記錄傳感器溫度的電子設(shè)備）進(jìn)行監(jiān)控。為了獲得記錄器中記錄的溫度，公司必須取下設(shè)備，接上電纜并將數(shù)據(jù)下載到計(jì)算機(jī)中。為了保持溫度記錄的連續(xù)性，必須在運(yùn)輸過程結(jié)束后才能從記錄器上下載數(shù)據(jù)。使用基于RFID的傳感器以后，搜集數(shù)據(jù)時(shí)就不用再把設(shè)備從貨物上取下了?！斑@對(duì)運(yùn)輸中新鮮蔬菜的保護(hù)具有十分重要的意義，因?yàn)榭梢栽谶\(yùn)輸過程中判斷出溫度變化是否對(duì)新鮮蔬菜造成了破化或者影響了其保質(zhì)期。將來我們可以通過掃描RFID標(biāo)簽判斷運(yùn)輸過程中貨物的受損情況。”Emond說。

RFID系統(tǒng)除了可以向公司發(fā)出運(yùn)輸過程中潛在的破壞作用的警告，銷售商也可以根據(jù)貨物運(yùn)輸環(huán)境的歷史信息更好地制定易腐食品的銷售策略。例如，如果零售商在連續(xù)工作日內(nèi)收到兩個(gè)相同產(chǎn)品的運(yùn)輸任務(wù)，但是只有前一個(gè)運(yùn)輸任務(wù)在整個(gè)供應(yīng)鏈中始終保持在最適宜的溫度上，他就會(huì)決定先運(yùn)前一個(gè)，因?yàn)樗谋Ｙ|(zhì)期更短。 另外，如果貨物保存的溫度已知，那么就可以確切地計(jì)算出任何一種運(yùn)輸貨物的保質(zhì)期。這樣也很容易計(jì)算出“最佳日期”或者“截止日期”，這可能要隨產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中的溫度不同而不同。

CFDR實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果草莓的運(yùn)輸時(shí)間為兩周，運(yùn)輸過程中的九天溫度過高，那么低溫運(yùn)輸鏈就會(huì)被破壞，當(dāng)草莓運(yùn)達(dá)零售商處則不能再銷售了。

雖然水分可以影響RFID系統(tǒng)的性能，但是CFDR也根據(jù)RFID對(duì)潮濕敏感的特點(diǎn)，找到了很好地利用RFID的解決方案。

“如果將標(biāo)簽放到一碗水里，信號(hào)將會(huì)被吸收并且無法訪問標(biāo)簽，”Edmond說道，“但是如果水結(jié)成冰就可以識(shí)讀標(biāo)簽了，我們可以利用RFID標(biāo)簽的這一特點(diǎn)，充分發(fā)揮RFID系統(tǒng)的作用?！?/FONT>