．RFID 溫度標籤在現代冷鏈運輸過程中的應用

來源：米爾自動化網

冷鏈運輸是指在運輸全過程中，無論是裝卸搬運、變更運輸方式、更換包裝設備等環節，都使所運輸貨物始終保持一定溫度的運輸。冷鏈運輸方式可以是公路運輸、水路運輸、鐵路運輸、航空運輸，也可以是多種運輸方式組成的綜合運輸方式。

冷鏈運輸是冷鏈物流的一個重要環節。冷鏈運輸的對象主要有：醫藥品如：疫苗、血液製品；保鮮食品如：速凍食品、肉類等、冷飲，蔬菜、水果、水產品等。

RFID標籤根據其能量獲取方式，可以分為三類：

第一類是無源標籤，標籤進入磁場後，接收讀卡器發出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量，發送出儲存在晶片中的產品資訊，這類標籤通常具有數位標識和有限的幾個儲存單元，屬於被動標籤；

第二類是半有源標籤，這類標籤的射頻電路，同樣借助於感應電流來提供能量，其它部分電路則是靠內置的電池提供能量，因此也屬於被動標籤的一種；

第三類是有源標籤，這類標籤的內置電池，為整個電路提供能量，主動將數據發送給接收設備，屬於主動標籤；後兩類標籤在除了具備數位標識外，還具有其它的關鍵資訊，例如溫度資訊，並且該資訊的儲存量比較大。

RFID溫度標籤將數位標識與溫度測量，緊密結合在一起的一種標籤，在通過數標識標識，完成物資身份辨識的同時，又對其所處的環境進行測量和記錄。

本文就RFID溫度標籤在現代冷鏈運輸領域，做了一些深入的探討。

圖1溫度標籤、讀寫器與應用

1冷鏈運輸的現狀介紹

美國、日本及西歐國家的食品冷鏈運輸率達80%～90%，東歐國家約50%，而中國只有10%左右。據瞭解，去年中國因丟棄腐爛食品，造成的浪費達到700億元人民幣，佔食品生產總值的20%之多。

這種浪費主要是由於缺少冷鏈運輸體系，導致一些食品在運輸過程中，因無法長期保鮮被丟棄造成的。對於藥品而言，溫度偏離，將導致藥品品質的劣化，甚至發生毒性變異；多肽、蛋白類藥品凍結會使效價降低，影響療效，疫苗凍結活性喪失，甚至產生有害毒素。

對於冷鏈運輸，我們必須掌握其溫度情況，傳統的監控方式則是採用溫度記錄器來測量，並記錄整個的車廂的溫度，即每台運輸車輛，放一台或者多台溫度記錄器來測量，並記錄運輸過程中的溫度，當貨物達到運輸目的地後，將溫度記錄器與電腦通過有線連接的方式，將數據導入電腦，再進行數據統計與分析，例如找出最大值、最小值，以及曲線趨勢等。

傳統的溫度記錄器有價格昂貴、體積龐大、無法對單個箱體進行測溫、無法自動辨識產品資訊，以及需要有線連接，和人工干預才能導出數據等缺點，無法滿足現代冷鏈運輸行業溫度監控的要求。

除了溫度外，冷鏈運輸行業還面臨一個責任區分問題，有一位冷鏈運輸的負責人曾經發出這樣的感慨，「我們企業的冷藏運輸和冷藏庫，都按照食品達標溫度控制，但從供應商那裡接貨的時候，經常發現供應商沒有把貨物，按照相應的溫度來操作，遇到這個情況，我們會把貨物重新冷凍，然後運輸到各個門市店，但一旦在門市店出現問題，客戶就把責任轉嫁到我們頭上。」

而另一方面，對於一些責任心不強的企業，為了節省費用，在客戶裝入貨物的時候打開冷機，運輸過程中覺的差不多了，則就關掉制冷設備，快到目的地時再打開冷機，不能做到全程開機，當貨物交付時，貨物雖然表面凍的不錯，實際上已經變質了。

所以責任區分問題，也是一個急需解決的一個問題，即當產品到達接收方，出現產品品質不符合要求時，必須判斷出是否是由於貨物運輸溫度，不符合要求導致的。正是出於這樣的擔心，目前一些大的醫藥公司，寧可花大價錢高成本來自建物流，也不願意採用第三方的冷鏈運輸企業，顯然這樣做付出的成本是昂貴的。

coldchain Logistics, Refrigerated Transportation

2 溫度標籤在冷鏈運輸過程中的應用

RFID作為一種新興的自動非接觸性辨識技術，在全球市場已經得到了迅速的發展，將RFID技術引入物流應用領域的研究成為熱點。

設計開發基於RFID技術的煙草物流分揀系統，實現了煙品自動化分揀作業；基於汽車製造企業物流跟蹤系統的需求分析，提出了基於RFID的物流跟蹤管理系統;等一系列應用，以上應用僅僅是把RFID作為一種標識，用來辨識產品，而對於現代冷鏈運輸行業，不但要關心其產品的標識，更關心與之相關的溫度值。而溫度標籤因同時具備數位標識和溫度資訊，可以滿足冷鏈運輸溫度監控的要求。

2.1可用於事後追溯的半有源RFID溫度標籤

半有源溫度標籤通過內置電池，為溫度採集和儲存提供能量，可獨立完成溫度的採集和儲存，當進入到讀卡器有效辨識範圍內，通過讀卡器的激勵來獲取能量，從而完成數據交換，這種溫度標籤具有極低的消耗電流。

半有源的溫度標籤主要有兩種類型，分別是符合ISO/IEC 15693標準的高頻溫度標籤【如圖2所示】和符合 ISO/IEC 18000標準的超高頻溫度標籤。

二者主要的區別體現在穿透力和辨識距離上，高頻溫度標籤的穿透力較強，適用於範圍比較廣泛，可同時適用於液態貨物(如血液製品)和固態貨物(如速凍食品)的運輸，其缺點是辨識距離比較短，即便是借助於大功率的讀卡機，其有效辨識的距離也通常保持在1米範圍之內，【如圖3所示】而對於超高頻的標籤來說，其辨識的距離大大增加，但其穿透性又弱於高頻標籤。

圖2　 13.56M半有源溫度標籤以及讀卡器

圖3 13.56M半有源大功率讀卡機

半有源溫度標籤的使用流程如下：在產品出庫時，根據貨物運輸的需要，將溫度標籤設置好溫度標籤的啓動時間，和採集間隔週期，將溫度標籤放到貨物運輸箱內交付貨運方；

貨物出庫完畢，溫度標籤在達到的指定的時間後，會自動啓動溫度記錄功能，以預設的採集週期不間斷的記錄環境溫度值；在貨物中轉過程中，通過手持終端讀取貨箱RFID標籤的資訊和溫度，以保證貨物的有效性；

在產品的入庫，可由手持終端或者大功率固定式讀卡器根據RFID標籤資訊方便、快速、準確的分揀貨物的同時，驗證其溫度是否符合其儲存溫度，直接拒收不合格產品，滿足儲存溫度要求的貨物在入庫的同時，會把溫度數據同步導入資料庫，整個物流過程中實現了全程的溫度記錄，確保了產品品質。

應用流程如圖4所示：

2.2 可用於大量貨物即時溫度採集的有源RFID溫度標籤

半有源溫度標籤具有溫度記錄的功能，類似於黑盒子，主要用於事後責任認定，對於運輸過程中的即時溫度警訊，則可採用有源溫度標籤。

有源溫度標籤可以即時測量環境溫度值，並將數據主動發送給接收設備，因此對於異常的情況能快速做出反應，以提醒司機採取措施，避免損失。

讀取設備可實現大量溫度標籤的即時溫度同時讀取，通過讀卡器內置的SD卡，實現數據記錄功能，通過GSM模組實現簡訊即時溫度警訊，此外接收設備本身具備網管功能，還可以實現遠端監控，通過聯網功能，將數據直接儲存到數據中心，終端客戶也可以通過Web網頁，即時查看產品溫度資訊，有源溫度標籤須和讀取設備配套使用，因此局限於冷鏈運輸過程中，對於車廂貨物溫度的監控，以實現貨物溫度的即時監控。

有源溫度標籤的工作頻段主要有四種：433MHz、915MHz、2.4GHz和5.8GHz。這四種頻段並無明顯的差別，僅在在穿透力上433頻段略勝一籌，最主要的還是成本的差異。由於有源溫度標籤屬於主動發送數據，因此除了功耗、有效辨識距離之外，數據的防碰撞能力，和辨識標籤的最大數量，也是一個重要的性能指標。