SP-THT-100在冷鏈物流中的應用

      挑戰(zhàn)與需求 

      所謂冷鏈物流是指溫度敏感性產品在生產、貯藏、運輸、銷售各個環(huán)節(jié)中，始終處于預先制定的低溫環(huán)境下，以保證物品質量，減少物流損耗的一項系統(tǒng)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)銷售四個部分，其中冷藏運輸及配送環(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，且限于技術和成本因素，在運輸和配送過程中的物品溫度發(fā)生改變而造成質量事故的風險相對其他環(huán)節(jié)要大。而且，通常情況下運輸配送過程的封閉型往往會對后續(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能夠持續(xù)記錄物品溫度并將此溫度數(shù)據(jù)便捷存儲和發(fā)送到后臺管理系統(tǒng)的技術。   

      伴隨著有源RFID技術和應用的迅猛發(fā)展，行業(yè)內逐步認識到基于有源RFID技術的溫度傳感系統(tǒng)在冷鏈物流中的重要應用：有源RFID標簽集成，通過溫度傳感器實時獲取溫度數(shù)據(jù)，然后傳送給與之連接的RFID標簽儲存，RFID標簽獲得的數(shù)據(jù)則在進入閱讀器閱讀范圍時被讀出，以供利用。通過這種方法，可以實現(xiàn)對運輸/配送過程中溫度發(fā)生改變時的預警，或是對過程中的溫度變化進行記錄，從而幫助辨識可能由溫度變化引發(fā)的質量變化及具體發(fā)生時間，并有助于質量事故的責任認定。例如，在醫(yī)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(tǒng)溫度監(jiān)測手段，只能監(jiān)測端到端的節(jié)點溫度，但即使節(jié)點測量溫度正常，并不能保證運輸過程中的溫度始終正常，而利用RFID技術，可以了解血液在運輸過程中是否發(fā)生了溫度變化以及可能由此引起的質量變化。我國冷鏈系統(tǒng)與發(fā)達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，物流產業(yè)投資將進一步增加，冷鏈物流市場規(guī)模也將相應加大，將給RFID應用帶來機會。就目前而言，RFID冷鏈物流應用已經沒有技術障礙，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、高價值海產品等。除了在敏感領域和貴重領域的應用，運輸距離越長和周轉次數(shù)越多的冷鏈系統(tǒng)，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，但與自行開發(fā)一套“黑匣子”溫度監(jiān)控系統(tǒng)相比(如麥當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)模應用的成本優(yōu)勢。隨著技術不斷進步使得成本降低，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技術的冷鏈溫度監(jiān)控系統(tǒng)。 通過先進的有源RFID技術，在需要合適的溫度監(jiān)控管理來保證質量的生鮮食品和藥品的物流管理和生產流程管理中，將采集到的物品溫度數(shù)據(jù)持續(xù)記錄在有源電子標簽內，對產品的生鮮度、品質進行細致地、實時地管理。   

      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)定時寫入RFID標簽內，當RFID標簽進入遠距離閱讀器信號覆蓋范圍時，將RFID芯片內的溫度數(shù)據(jù)上傳給遠距離閱讀器，交由后端系統(tǒng)處理。此系統(tǒng)可結合GPRS/CDMA等技術向后臺實時傳輸溫度監(jiān)控數(shù)據(jù)，以達到實時監(jiān)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，完成對供應鏈的溫度變化的監(jiān)管。下圖為一個完整的運輸過程的溫度變化示意圖： 

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      運輸過程中由于各種可能的外在因素和冷藏（凍）設備的故障，物品溫度通常會有所變化，有源標簽內足夠大的存儲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)學工具模擬成一條連續(xù)的曲線）。如果溫度變化超出一個預先設定的范圍，比如20℃～30℃，顯然，曲線中間有一段記錄是明顯低于20℃，此時可以根據(jù)此一時間查詢相應的地點和外在環(huán)境，以便于探究相應的溫度變化原因。  

      通常情況下，有源標簽內會設置一個時間鐘，在每次啟用時會跟閱讀器校對時間，內置安全算法保證只有獲得授權的用戶才能讀取標簽內的數(shù)據(jù)并確保所有已經存儲的溫度和時間記錄不能被非法修改。  

      在大規(guī)模的冷鏈物流應用中，信息采集和發(fā)送的實時性越來越被行業(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實時性的全面監(jiān)控，以待任何破壞跡象一出現(xiàn)就能被有效獲取，并對相關應急機制起到預警作用。一個不完全的冷鏈物流溫度監(jiān)控模式如下圖所示： 

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      首先，溫度標簽會被加載到目標物品（箱）上，待裝運出發(fā)后，即持續(xù)記錄物品所處環(huán)境的溫度。一般有兩種應用模式，一種是在每個物流環(huán)節(jié)一次性上傳溫度數(shù)據(jù)，物流管理平臺整合所有上傳數(shù)據(jù)，分環(huán)節(jié)監(jiān)控物品質量；另一種是在運輸車輛/船舶上設置實時傳輸機構，比如GPRS等，物流管理平臺能夠不間斷對目標物品進行監(jiān)測。這兩種模式的唯一區(qū)別在于，后一種即實時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遭到損壞。當然，有源標簽是標識某一個包裝箱（柜）的，同一個集裝箱內的不同包裝單位是可以通過安裝多個有源標簽進行監(jiān)測的。   

      作為國內有源RFID產品的首席供應商，上海秀派公司提供了經過大量現(xiàn)場測試和案例驗證的優(yōu)質溫度傳感標簽。目前，我們公司提供的溫度標簽有如下特點：  

1、數(shù)據(jù)存儲量大，最大可以擴展至256KB的用戶空間；  

2、可重復使用，使用成本低，不需人工干預，不需脫離物品；  

3、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；  

4、內置高能鋰電池供電，并采用微功耗設計，使用壽命長（5年）；  

5、標簽體積小，方便安裝使用。   

      方案特點 

1、大流量：極高的防沖突性，采用多種防沖突方案，可支持200個以上標簽的同時讀??； 

2、支持高速度移動讀取，標識卡的移動時速可達200公里/小時以上。 

3、高可靠性，工作溫度-40℃~85℃，防水，防沖擊。 

4、高抗干擾：對現(xiàn)場各種干擾源無特殊要求，安裝方便簡單。 

5、全球開放的ISM微波頻段，無須申請和付費。 

6、超低功耗：對人體更安全、更健康。 

7、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。  

8、促進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）。  

9、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(jiān)測中心數(shù)據(jù)平臺。  

10、可以向消費者宣傳生鮮食品的安全性，樹立品牌形象。向消費者提供“放心”服務，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”需求。  

11、符合食品安全監(jiān)管要求。食品安全質量控制HACCP要求：根據(jù)HACCP體系的要求，原料采購接受時除了檢驗食品的保質期、外包裝、食品外觀等外，還必須對食品的內部溫度及運輸過程中溫度的連續(xù)性進行嚴格檢查。  

12、溫度指標可動態(tài)設定，方便使用。  

      產品介紹 

1、有源感應卡 SP-TST-100 

主要技術性能如下： 

識別距離:最遠80米（與SP-RGS-300，空氣中）  
工作頻段:2.4－2.48G  
接收靈敏度:-80 dbm ～ -90 dbm  
存儲空間:標準97字節(jié)，可擴充  
期望電池壽命:6 年，電池電量過低時自動報警  
掉電保存期:10年以上  
ID號碼:64 bit  
工作溫度:-40℃ ～ +80℃  
保存溫度:-60℃ ～ +85℃  
抗電磁干擾:10V/m 0.1～1000MHz AM調幅電磁波  
震動:10～2000Hz 15g 三個軸  
自由跌落:1500mm 混凝土地面，每個面各兩次  
溫度敏感度:0.5℃  

2、閱讀器（刷卡器）SP-RFS-300系列 

主要技術性能如下： 

識別速度：100 個標簽/秒 (僅限ID號)  
防碰撞處理：200個標簽同時讀取  
識別距離:最遠80米（與SP－TGS系列標簽，空氣中）  
工作頻段:2.4－2.48G  
輸出功率:≤3 dBm（可軟件調整）  
微波通訊檢錯:CRC16循環(huán)冗余校驗  
天線極化:定向/全向  
標準/認證:CE；FCC；ISO9001  
電源:6～12V DC（MAX 30mA）  
通訊接口:RS232/485/威根 波特率：4800～115200  
工作溫度:-40℃ ～ +80℃  
保存溫度:-60℃ ～ +80℃  
抗電磁干擾:10V/m 0.1～1000MHz AM調幅電磁波  
可靠性:MTBF ≥ 70000小時  

3、手持閱讀器SP-RCF-100系列  

主要技術性能如下： 

識別速度 : 100 個標簽/秒 (僅限ID號)   
防碰撞處理 : 200個標簽同時讀取  
識別距離 : 最遠30米（與SP－TGS系列標簽，空氣中）  
工作頻段 : 2.4－2.48G  
輸出功率 : ≤3 dBm（可軟件調整）  
微波通訊檢錯 : CRC16循環(huán)冗余校驗  
天線極化 : 圓極化  
標準/認證 : CE；FCC；ISO9001  
電源 : PDA供電  
通訊接口 : CF 波特率：19200  
工作溫度 : -40℃ ～ +80℃  
保存溫度 : -60℃ ～ +80℃  
抗電磁干擾 : 10V/m 0.1～1000MHz AM調幅電磁波  
可靠性 : MTBF ≥ 70000小時