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于低溫環境下，以保證產品質量，減少物品損耗的系統工程，適用于果蔬、禽蛋、水產品、速凍食品、乳制品、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，這一方面可能造成經濟損失，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記錄物品所處環境數據，并將其發送到監控中心進行存儲和分析的系統。

　　本文設計了一種基于射頻識別技術(Radio Frequency Identification，RFID)及傳感技術的冷鏈物流環境監測系統。本系統可實時監測物品在儲藏、運輸階段的環境參數，并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，二者貫穿于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后，傳感器將實時采集所處環境的溫度、濕度、光照信息，并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，由監控中心存儲并分析收到的數據，如有異常情況，則及時報警，采取措施。

　　1 環境監測系統設計方案

　　本系統由監控中心、冷藏庫監測子系統和冷藏車監測子系統組成，各子系統通過網絡與監控中心連接。其系統總體組成框圖如圖1所示。

　　冷藏庫監測子系統由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，并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，并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，并判斷其是否屬于非法開啟。

　　冷藏車監測子系統由RFID傳感標簽與車載讀寫器組成。昕要運輸的貨物進行裝箱，并由監控中心的發卡部門將貨物信息寫入RFID標簽，然后將該標簽貼于貨物上，建立車載閱讀器與貨物信息以及駕駛員信息的對應關系。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，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，繪制出溫濕度的變化曲線，并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系，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的對應關系；

　　(2)環境信息接收入庫：管理中心接收車載閱讀器發送來的信息，解析入庫；

　　(3)環境信息匹配：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)貨物是否到達查詢：用戶可以查詢某批次貨物是否已到達目的地；

　　(9)冷藏庫環境信息采集處理：定時采集存儲倉庫的環境信息，并與倉庫內所存貨物批次進行匹配；

　　(10)數據備份與導出：可以對查詢出的數據進行備份和導出。

　　2 系統核心設備

　　本文所設計的環境監測系統區別于傳統監測系統的兩個核心設備是RFID傳感標簽和RFID讀寫器。這兩類設備的性能也就成為了影響整個系統性能的關鍵。日前，RFID系統應用比較普遍的幾個頻段包括低頻、高頻、超高頻以及微波，各頻段的識別距離、傳輸速度以及環境敏感度等特性都有區別?？紤]到實際應用，本系統采用支持空中接口2．40～2．48 GHz微波頻段的標簽和讀寫器，該頻段識別距離較長，受金屬的影響小。另外，RFID標簽根據內部是否帶有電源又分為有源標簽和無源標簽，無源標簽要依靠讀寫器的能量來喚醒工作，識別距離較短，因此，本系統選用有源標簽。標簽具備電池電壓檢測功能，能夠讀取電池電量：標簽天線采用圓極化，對方向選擇性較弱，以應對標簽在車內隨機擺放的情況：標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量的溫濕度信息，并且具有GPS定位功能與GPRS無線數據傳輸功能。

　　3 結語

　　本文設計的冷鏈物流環境檢測系統，整合了先進的RFID技術、傳感技術、無線網絡傳輸以及GPS定位功能。本系統可以有效地解決冷藏庫中環境信息的實時監測。當溫濕度超過物品容忍程度時就會報警，以提示進行及時控制。本系統解決了冷鏈運輸中環境信息的實時監測問題。系統可通過傳感器感知貨物的溫濕度信息，并通過讀寫器設備上報到后臺應用系統。此外，本系統還解決了冷鏈運輸中的非法開箱監測問題。冷鏈運輸是一個密閉的系統，在運輸途中，如果發生非法開箱動作，光線的變化會使得系統可以將該動作監測到并上報。系統通過GPS實時捕獲位置信息，并通過無線傳輸網絡將位置信息上報，從而解決冷鏈運輸中路線監測的問題。綜上所述，本系統可以實時實地地解決冷鏈物流存儲、運輸中的溫度、濕度、光線變化等關鍵環境信息，實現冷鏈物流系統的實時監控和追溯。