基于有源RFID技術(shù)的冷鏈物流溫濕度實(shí)時監(jiān)管系統(tǒng)

　　1. 引言

　　1.1 文檔建設(shè)說明

　　此方案目的是讓集成商、工程商及使用方了解物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)在冷鏈物流運(yùn)輸管理領(lǐng)域的設(shè)計(jì)理念、原則、整體規(guī)劃及如何發(fā)揮其巨大作用的并詳細(xì)闡述相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備工作原理、安裝位置等信息，以便集成商、工程商、使用方正確認(rèn)識物聯(lián)網(wǎng)在冷鏈物流領(lǐng)域帶來的革命性變革，樹立物聯(lián)網(wǎng)在冷鏈物流領(lǐng)域正確的認(rèn)識。如您在閱讀過程中，遇到任何不解和困惑，請與方案撰寫者聯(lián)系。

　　術(shù)語與縮寫解釋

　　RFID\射頻識別 一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸

　　高精度溫濕度傳感標(biāo)簽 由嵌入式處理器及其軟件、卡內(nèi)發(fā)射和接收天線、收發(fā)電路和高能電池以及用于采集溫濕度信息的高精度傳感器組成，特殊編號預(yù)存儲于微控制器中，標(biāo)簽可按設(shè)定的采集間隔進(jìn)行溫濕度數(shù)據(jù)的實(shí)時采集

　　全向/定向讀寫器 由信息采集、處理、信息傳輸、嵌入式軟件組成，其主要功能是完成對標(biāo)簽主動發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時采集、處理和信息傳輸

　　冷鏈物流溫濕度監(jiān)控系統(tǒng) 接收到讀寫器的溫濕度信息在監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行顯示，設(shè)定溫濕度范圍，超過范圍值進(jìn)行預(yù)警，供決策分析

　　2. 項(xiàng)目背景

　　2.1 現(xiàn)狀分析

　　冷鏈物流是指溫濕度敏感性產(chǎn)品在生產(chǎn)、貯藏、運(yùn)輸、銷售各個環(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、冷藏(凍)運(yùn)輸及配送、冷藏(凍)銷售四個部分，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)。

　　在冷鏈物流的運(yùn)輸過程中，溫度應(yīng)該嚴(yán)格的控制在(0℃~4℃)，濕度應(yīng)嚴(yán)格控制在85~90%。若利用傳統(tǒng)溫濕度監(jiān)測手段，只能監(jiān)測端到端的節(jié)點(diǎn)溫濕度，但即使節(jié)點(diǎn)測量溫濕度正常，并不能保證運(yùn)輸過程中的溫濕度始終正常，而利用RFID技術(shù)，可以了解冷鏈物流在運(yùn)輸過程中是否發(fā)生了溫濕度變化以及可能由此引起的質(zhì)量變化。RFID還是具有大規(guī)模應(yīng)用的成本優(yōu)勢。

　　公司根據(jù)此需求推出了基于有源RFID技術(shù)的冷鏈物流溫濕度實(shí)時監(jiān)管系統(tǒng)。 通過先進(jìn)的有源RFID技術(shù)和無線通訊技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，對冷鏈物流運(yùn)輸?shù)漠a(chǎn)品品質(zhì)進(jìn)行細(xì)致地、實(shí)時地管理。

　　2.2 系統(tǒng)建設(shè)意義

　　1. 在產(chǎn)品冷鏈運(yùn)輸過程中對溫濕度信息進(jìn)行實(shí)時自動檢測和記錄，有效防范儲運(yùn)過程中可能發(fā)生的影響產(chǎn)品質(zhì)量安全的各類風(fēng)險，確保儲存和運(yùn)輸過程的產(chǎn)品質(zhì)量。

　　2. 對產(chǎn)品溫濕度進(jìn)行記錄，方便及時查詢數(shù)據(jù)信息，為整個冷鏈物流提供數(shù)據(jù)分析決策的依據(jù)

　　3. 建立冷鏈物流溫濕度實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)，建立預(yù)警機(jī)制，設(shè)定監(jiān)控溫濕度上下限，超過設(shè)定值，進(jìn)行報警，規(guī)避風(fēng)險。

　　3. 系統(tǒng)概述

　　3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

　　系統(tǒng)研發(fā)與建設(shè)遵循以下原則：

　　注重整體規(guī)劃

　　冷鏈物流溫濕度實(shí)時監(jiān)管系統(tǒng)由三部分組成，第一，溫濕度實(shí)時監(jiān)管系統(tǒng)核心硬件(包括：全向讀寫器、高精度溫濕度傳感標(biāo)簽)第二，冷鏈物流溫濕度實(shí)時監(jiān)管系統(tǒng)平臺;第三，硬件中間件(包括GPRS無線模塊、GPS模塊、工業(yè)級交換機(jī)、PC機(jī)、服務(wù)器、不間斷電源等);

　　立足自主研發(fā)

　　系統(tǒng)建設(shè)的核心技術(shù)采用市場通用的標(biāo)準(zhǔn)2.4G有源微波頻段，公司提供的所有核心設(shè)備都擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，2.4G微功耗技術(shù)，對冷鏈物流運(yùn)輸車輛產(chǎn)品進(jìn)行自動識別和非接觸性溫濕度信息采集處理，把先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、電子控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效地綜合運(yùn)用于冷鏈物流溫濕度實(shí)時監(jiān)控管理體系，從而建立起一種大范圍、全方位發(fā)揮作用，并且實(shí)時、準(zhǔn)確、高效的溫濕度監(jiān)控管理系統(tǒng)。

　　著眼未來發(fā)展

　　在系統(tǒng)整體架構(gòu)、服務(wù)設(shè)備選型、有源電子標(biāo)簽功能選型、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集等方面，均充分考慮后續(xù)功能的實(shí)現(xiàn)，兼顧設(shè)備的兼容性、系統(tǒng)的擴(kuò)充性、功能的擴(kuò)展性和應(yīng)用的多樣性;

　　強(qiáng)化系統(tǒng)規(guī)范

　　系統(tǒng)開發(fā)和資源建設(shè)符合統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范和表征體系，注重開發(fā)工作的連續(xù)性和共享性，注意為后續(xù)系統(tǒng)的研發(fā)、推廣留有規(guī)范的數(shù)據(jù)及控制接口。統(tǒng)一開發(fā)應(yīng)用技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲格式、信號傳輸制式、互聯(lián)接口模式等技術(shù)指標(biāo);

　　發(fā)揮建設(shè)效益

　　系統(tǒng)開發(fā)與建設(shè)要結(jié)合交通區(qū)域現(xiàn)有實(shí)際情況，在現(xiàn)有系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)交通的管理工作;按照統(tǒng)籌規(guī)劃、邊建邊用、逐步完善的建設(shè)思路，充分發(fā)揮建設(shè)效益;

　　3.2 系統(tǒng)工作原理

　　首先，高精度溫濕度傳感標(biāo)簽會被加載到集裝箱或目標(biāo)物品(箱)上，待裝運(yùn)出發(fā)后，即持續(xù)記錄物品所處環(huán)境的溫濕度。一般有兩種應(yīng)用模式，一種是在每個中間站點(diǎn)或目的地一次性上傳溫濕度曲線，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(zhì)量;另一種是在運(yùn)輸車輛/船舶上設(shè)置GPRS實(shí)時傳輸設(shè)備，物流管理平臺能夠不間斷實(shí)時的對目標(biāo)物品進(jìn)行監(jiān)測。這兩種模式的唯一區(qū)別在于，后一種即實(shí)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(dāng)然，有源標(biāo)簽是標(biāo)識某一個包裝箱(柜)的，同一個集裝箱內(nèi)的不同包裝單位是可以通過安裝多個有源標(biāo)簽進(jìn)行監(jiān)測的。

　　該監(jiān)測設(shè)備也可以配置GPS模塊，通過GPS和GIS技術(shù)，監(jiān)控中心可以對集裝箱車輛進(jìn)行地理位置定位和調(diào)度。

　　如果溫濕度變化超出一個預(yù)先設(shè)定的范圍，比如20℃～30℃，系統(tǒng)將自動給出預(yù)警。如果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(yīng)的地點(diǎn)和外在環(huán)境，以便于探究相應(yīng)的溫濕度變化原因。

　　在途車輛信息采集：RFID讀寫器通過無線方式讀取冷藏車廂內(nèi)RFID高精度溫濕度傳感電子標(biāo)簽，并通過數(shù)據(jù)線傳輸給GPS車載終端設(shè)備，同時GPS車載終端設(shè)備通過外置天線接收GPS定位衛(wèi)星的定位信息。

　　在途車輛信息傳輸：GPS車載終端設(shè)備在獲得溫濕度信息和GPS定位信息通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到通信數(shù)據(jù)中心。通信數(shù)據(jù)中心再通過APN專用隧道將加密數(shù)據(jù)經(jīng)路由器發(fā)送到GPS通訊網(wǎng)關(guān)，最后傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫服務(wù)器。

　　3.3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)示意圖

　　3.4 系統(tǒng)功能介紹

　　RFID功能。支持RFID設(shè)備在物流過程中的應(yīng)用，包括車內(nèi)溫濕度監(jiān)控等。 GPS/GIS監(jiān)控。通過GPS、GPRS和GIS的集成，對運(yùn)輸車輛進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。業(yè)務(wù)流程同步。應(yīng)用工作流管理理念，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部業(yè)務(wù)流程的高度協(xié)同。低溫設(shè)備管理。支持對低溫設(shè)備的日常管理和維護(hù)。 溫濕度濕度監(jiān)控。實(shí)時監(jiān)控物流過程中影響貨物品質(zhì)的濕度和溫濕度，并設(shè)置預(yù)警機(jī)制。 快速入庫功能。為特殊貨物提供快速入庫功能。提示及事件管理。為系統(tǒng)使用者提供提示及事件管理功能。車隊(duì)優(yōu)化。提升對運(yùn)輸車隊(duì)的管理和控制。 運(yùn)輸計(jì)劃執(zhí)行管理。全過程的管理運(yùn)輸計(jì)劃的執(zhí)行情況。決策支持。應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析方法，實(shí)現(xiàn)對企業(yè)經(jīng)營決策的支持。冷庫溫濕度監(jiān)控

　　3.5 系統(tǒng)軟件介紹

　　有源RFID技術(shù)的冷鏈物流溫濕度實(shí)時監(jiān)管系統(tǒng)實(shí)時檢測和記錄，能夠收集、處理記錄，具備報警功能 監(jiān)測終端實(shí)時采集周邊環(huán)境溫濕度，能夠傳送和報警。冷鏈物流溫濕度實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)自動地對產(chǎn)品儲存運(yùn)輸過程中的溫濕度環(huán)境進(jìn)行不間斷監(jiān)測和記錄。系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)至少每隔1分鐘更新一次測點(diǎn)溫濕度數(shù)據(jù)，儲存過程中至少每隔30分鐘自動記錄一次實(shí)時溫濕度數(shù)據(jù)，運(yùn)輸過程中至少每隔5分鐘自動記錄一次實(shí)時溫度數(shù)據(jù)。當(dāng)監(jiān)測的溫濕度超出規(guī)定范圍時，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)至少每隔1分鐘記錄一次實(shí)時溫濕度數(shù)據(jù)。當(dāng)監(jiān)測的溫濕度數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)定的臨界值或者超出規(guī)定范圍，以及溫濕度傳感標(biāo)簽內(nèi)電池電壓低于設(shè)定值或者系統(tǒng)發(fā)生供電中斷等情況，可通過蜂鳴器和LED燈告警，也可同時發(fā)出無線報警信息。

　　4. 系統(tǒng)總體建設(shè)規(guī)劃

　　4.1 RFID冷鏈物流溫濕度實(shí)時監(jiān)管系統(tǒng)

　　溫濕度標(biāo)簽會被加載到集裝箱或目標(biāo)物品(箱)上，待裝運(yùn)出發(fā)后，即持續(xù)記錄物品所處環(huán)境的溫濕度。一般有兩種應(yīng)用模式，一種是在每個中間站點(diǎn)或目的 地一次性上傳溫濕度曲線，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(zhì)量;另一種是在運(yùn)輸車輛/船舶上設(shè)置GPRS實(shí)時傳輸設(shè)備，物流管理平臺能夠不 間斷對目標(biāo)物品進(jìn)行監(jiān)測。這兩種模式的唯一區(qū)別在于，后一種即實(shí)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(dāng)然，有源標(biāo)簽是標(biāo)識某一個包裝箱(柜)的，同一個集裝箱內(nèi)的不同包裝單位是可以通過安裝多個有源標(biāo)簽進(jìn)行監(jiān)測的。

　　4.1.1硬件組成

　　1) RFID基站式全向讀寫器，安裝在冷鏈物流車輛上，讀取車內(nèi)加載在產(chǎn)品上的溫濕度傳感標(biāo)簽的溫濕度信息，通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時發(fā)送數(shù)據(jù)到后臺監(jiān)獄系統(tǒng)

　　2) 高精度溫濕度傳感電子標(biāo)簽，安裝在需要實(shí)時采集溫濕度信息的產(chǎn)品上

　　3) GPRS無線模塊，GPRS模塊把數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給后臺

　　4.1.2硬件安裝注意事項(xiàng)

　　1) RFID基站式全向讀寫器，需注意安裝位置，高度，全向讀寫器的2.4G天線為了更好的接收溫濕度傳感標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，需要放置到冷鏈物流的廂體內(nèi)

　　2) 高精度溫濕度傳感標(biāo)簽加裝到產(chǎn)品上，安裝方式可以采用3M膠進(jìn)行粘貼或者螺絲進(jìn)行固定

　　3) GPRS無線模塊為了更好的把數(shù)據(jù)發(fā)送出去，GRPS天線要安裝到廂體外;

　　5. 硬件設(shè)備介紹

　　5.1 RW-R801基站式全向讀寫器

　　產(chǎn)品技術(shù)特性

　　識別距離 ： 0 ～ 100米半徑

　　識別速度 ： 200 公里 / 小時

　　識別能力 ： 同時識別500張以上的標(biāo)簽

　　識別角度 ： 全向

　　極化方式 ： 垂直極化或雙極化

　　增 益 ： 5dBi 接收32級可調(diào)、發(fā)射4級可調(diào)

　　工作頻段 ： 2.4 GHz ～ 2.4835 GHz

　　功耗標(biāo)準(zhǔn) ： 工作功率為毫瓦級

　　通信機(jī)制 ： 基于 HDLC 時分多址和同步通信機(jī)制

　　抗干擾性 ： 頻道隔離技術(shù)，多個設(shè)備互不干擾

　　安 全 性 ： 加密計(jì)算與安全認(rèn)證，防止鏈路偵測

　　接口標(biāo)準(zhǔn) ： RS232、RS485、Wiegand26、RJ45、TTL、WiFi等可選

　　擴(kuò)展I/O ： 開關(guān)量信號輸入與輸出各2路(可選)

　　電源標(biāo)準(zhǔn) ： DC 7.5～12V 500～1000mA

　　封裝特性 ： 鋁合金外殼封裝

　　可 靠 性 ： 防雷防水防沖擊，滿足工業(yè)環(huán)境要求

　　尺 寸 ： 180×135×60 mm(不含天線)

　　重 量 ： 0.58kg

　　安裝方式 ： U型、L型專用金屬安裝套件

　　5.2 RW-T601型高精度溫濕度傳感標(biāo)簽

　　產(chǎn)品技術(shù)特性

　　發(fā)射距離 ： 0～ 100米

　　采集間隔 ： 1s～1800s /次，可設(shè)定

　　工作方式 ： RFID或藍(lán)牙模式，全向收發(fā)

　　工作頻段 ： 2.4 GHz ～ 2.4835GHz

　　通訊速率 ： 250Kb/s、1Mb/s、2Mb/s

　　識讀能力 ： 工作于RFID模式下時具備100張/秒的被識讀防沖突性能

　　傳 感 器 ： 采用瑞士進(jìn)口全新一代數(shù)字式高精度溫濕度傳感器SHT21或SHT20型，功耗更低、可靠性更高

　　采集范圍 ： 溫度-40～+85 ℃，濕度0～100%RH

　　測溫精度 ： ± 0.3 ℃，測溫分辨率0.01 ℃

　　濕度精度 ： ± 2 %，測濕度分辨率0.04 %RH

　　用戶內(nèi)存 ： 標(biāo)配4K，可按需擴(kuò)充

　　實(shí)時時鐘 ： RTC實(shí)時時鐘芯片

　　記錄容量 ： 可按需擴(kuò)展32M存儲芯片，最大可存儲300萬組帶時間的溫濕度記錄

　　防拆功能 ： 可按需增加防拆裝置

　　抗干擾性 ： 頻道可遷移，多個設(shè)備互不干擾

　　功耗標(biāo)準(zhǔn) ： 平均工作功率為微瓦級

　　電池配置 ： 可配置1~4節(jié)3V柱式鋰電池，4節(jié)電池最大容量可達(dá)3800mAh

　　使用壽命 ： 1~5 年，電壓低時可無線提示更換電池

　　封裝特性 ： ABS+PC工程塑料

　　可 靠 性 ： 防浸泡、防沖擊，滿足工業(yè)環(huán)境要求

　　外 形 ： 圓餅型，可提供OEM定制服務(wù)

　　尺 寸 ： Φ84 mm，厚度25 mm

　　靜 重 ： 112g

　　安裝方式 ：粘貼、磁扣吸附、螺絲緊固

　　6. 項(xiàng)目實(shí)施

　　6.1 項(xiàng)目實(shí)施流程

　　項(xiàng)目實(shí)施流程

　　6.2 項(xiàng)目售后服務(wù)

　　銷售所及，服務(wù)必至

　　7χ24小時專業(yè)化保障;

　　4小時內(nèi)迅速到達(dá)維護(hù)現(xiàn)場。