基于有源RFID技術的冷鏈物流溫濕度實時監(jiān)管系統(tǒng)

1、基于有源RFID技術的冷鏈物流溫濕度實時監(jiān)管系統(tǒng)解決方案上海仁微電子科技有限公司Shanghai Rw EleTec Co.Ltd.1. 引言1.1 文檔建設說明 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技術在冷鏈物流運輸管理領域的設計理念、原則、整體規(guī)劃及如何發(fā)揮其巨大作用的并詳細闡述相關物聯(lián)網(wǎng)設備工作原理、安裝位置等信息，以便集成商、工程商、使用方正確認識物聯(lián)網(wǎng)在冷鏈物流領域帶來的革命性變革，樹立物聯(lián)網(wǎng)在冷鏈物流領域正確的認識。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。術語與縮寫解釋術語解釋術語解釋RFID射頻識別一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀

2、寫相關數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學接觸高精度溫濕度傳感標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，特殊編號預存儲于微控制器中，標簽可按設定的采集間隔進行溫濕度數(shù)據(jù)的實時采集全向/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簽主動發(fā)送的數(shù)據(jù)進行實時采集、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)進行顯示，設定溫濕度范圍，超過范圍值進行預警，供決策分析2. 項目背景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、運輸、銷售

3、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(zhì)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)。在冷鏈物流的運輸過程中，溫度應該嚴格的控制在（04），濕度應嚴格控制在8590%。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)點溫濕度，但即使節(jié)點測量溫濕度正常，并不能保證運輸過程中的溫濕度始終正常，而利用RFID技術，可以了解冷鏈物流在運輸過程中是否發(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)模應用的成本優(yōu)勢。   

4、0; 公司根據(jù)此需求推出了基于有源RFID技術的冷鏈物流溫濕度實時監(jiān)管系統(tǒng)。 通過先進的有源RFID技術和無線通訊技術進行結合，對冷鏈物流運輸?shù)漠a(chǎn)品品質(zhì)進行細致地、實時地管理。2.2 系統(tǒng)建設意義1. 在產(chǎn)品冷鏈運輸過程中對溫濕度信息進行實時自動檢測和記錄，有效防范儲運過程中可能發(fā)生的影響產(chǎn)品質(zhì)量安全的各類風險，確保儲存和運輸過程的產(chǎn)品質(zhì)量。2. 對產(chǎn)品溫濕度進行記錄，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時監(jiān)控系統(tǒng)，建立預警機制，設定監(jiān)控溫濕度上下限，超過設定值，進行報警，規(guī)避風險。3. 系統(tǒng)概述3.1 系統(tǒng)設計原則 系統(tǒng)研發(fā)與建設遵循以下原則：

5、注重整體規(guī)劃冷鏈物流溫濕度實時監(jiān)管系統(tǒng)由三部分組成，第一，溫濕度實時監(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簽）第二，冷鏈物流溫濕度實時監(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、PC機、服務器、不間斷電源等）；立足自主研發(fā)系統(tǒng)建設的核心技術采用市場通用的標準2.4G有源微波頻段，公司提供的所有核心設備都擁有完全自主知識產(chǎn)權，2.4G微功耗技術，對冷鏈物流運輸車輛產(chǎn)品進行自動識別和非接觸性溫濕度信息采集處理，把先進的信息技術、數(shù)據(jù)通信技術、電子控制技術及計算機處理技術等有效地綜合運用于冷鏈物流溫濕度實時監(jiān)控管理體系，從而建立起一種大范圍、全方位

6、發(fā)揮作用，并且實時、準確、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、服務設備選型、有源電子標簽功能選型、基礎數(shù)據(jù)采集等方面，均充分考慮后續(xù)功能的實現(xiàn)，兼顧設備的兼容性、系統(tǒng)的擴充性、功能的擴展性和應用的多樣性；強化系統(tǒng)規(guī)范系統(tǒng)開發(fā)和資源建設符合統(tǒng)一的技術規(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)應用技術、數(shù)據(jù)存儲格式、信號傳輸制式、互聯(lián)接口模式等技術指標；發(fā)揮建設效益系統(tǒng)開發(fā)與建設要結合交通區(qū)域現(xiàn)有實際情況，在現(xiàn)有系統(tǒng)基礎上進一步加強交通的管理工作；按照統(tǒng)籌規(guī)劃、邊建邊用、逐步完善的建設思路，充分發(fā)揮建設效益；3.2

7、系統(tǒng)工作原理首先，高精度溫濕度傳感標簽會被加載到集裝箱或目標物品（箱）上，待裝運出發(fā)后，即持續(xù)記錄物品所處環(huán)境的溫濕度。一般有兩種應用模式，一種是在每個中間站點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；另一種是在運輸車輛/船舶上設置GPRS實時傳輸設備，物流管理平臺能夠不間斷實時的對目標物品進行監(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(nèi)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。  

8、60; 該監(jiān)測設備也可以配置GPS模塊，通過GPS和GIS技術，監(jiān)控中心可以對集裝箱車輛進行地理位置定位和調(diào)度。    如果溫濕度變化超出一個預先設定的范圍，比如2030，系統(tǒng)將自動給出預警。如果曲線中間有一段記錄是明顯低于20，此時可以根據(jù)此一時間查詢相應的地點和外在環(huán)境，以便于探究相應的溫濕度變化原因。    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簽，并通過數(shù)據(jù)線傳輸給GPS車載終端設備，同時GPS車載終端設備通過外置天線接收GPS定位衛(wèi)星的定位信息。  

9、60; 在途車輛信息傳輸：GPS車載終端設備在獲得溫濕度信息和GPS定位信息通過GPRS無線網(wǎng)絡發(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，最后傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫服務器。3.3 系統(tǒng)總體設計示意圖3.4 系統(tǒng)功能介紹RFID功能。支持RFID設備在物流過程中的應用，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，對運輸車輛進行實時監(jiān)控。業(yè)務流程同步。應用工作流管理理念，實現(xiàn)內(nèi)部業(yè)務流程的高度協(xié)同。低溫設備管理。支持對低溫設備的日常管理和維護。   溫濕度濕度監(jiān)控。實時監(jiān)控物流過程中影響貨物品質(zhì)的濕度和

10、溫濕度，并設置預警機制。  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。車隊優(yōu)化。提升對運輸車隊的管理和控制。  運輸計劃執(zhí)行管理。全過程的管理運輸計劃的執(zhí)行情況。決策支持。應用統(tǒng)計分析方法，實現(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技術的冷鏈物流溫濕度實時監(jiān)管系統(tǒng)實時檢測和記錄，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。冷鏈物流溫濕度實時監(jiān)控系統(tǒng)自動地對產(chǎn)品儲存運輸過程中的溫濕度環(huán)境進行不間斷監(jiān)測和記錄。系統(tǒng)應當至少每隔1分鐘更新一次測點溫濕度數(shù)據(jù)，儲存

11、過程中至少每隔30分鐘自動記錄一次實時溫濕度數(shù)據(jù)，運輸過程中至少每隔5分鐘自動記錄一次實時溫度數(shù)據(jù)。當監(jiān)測的溫濕度超出規(guī)定范圍時，系統(tǒng)應當至少每隔1分鐘記錄一次實時溫濕度數(shù)據(jù)。當監(jiān)測的溫濕度數(shù)據(jù)達到設定的臨界值或者超出規(guī)定范圍，以及溫濕度傳感標簽內(nèi)電池電壓低于設定值或者系統(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)總體建設規(guī)劃4.1 RFID冷鏈物流溫濕度實時監(jiān)管系統(tǒng)溫濕度標簽會被加載到集裝箱或目標物品（箱）上，待裝運出發(fā)后，即持續(xù)記錄物品所處環(huán)境的溫濕度。一般有兩種應用模式，一種是在每個中間站點或目的 地一次性上傳溫濕度曲線，物流管理平臺整合所有上傳

12、數(shù)據(jù)，分環(huán)節(jié)監(jiān)控物品質(zhì)量；另一種是在運輸車輛/船舶上設置GPRS實時傳輸設備，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(nèi)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。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簽的溫濕度信息，通過GPRS無線網(wǎng)絡實時發(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簽，安裝在需要實時采集溫濕度信息的產(chǎn)品上3) GP

13、RS無線模塊，GPRS模塊把數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡發(fā)送給后臺4.1.2硬件安裝注意事項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簽加裝到產(chǎn)品上，安裝方式可以采用3M膠進行粘貼或者螺絲進行固定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. 硬件設備介紹5.1 RW-R801基站式全向讀寫器產(chǎn)品技術特性識別距離 ： 0 100米半徑識別速度 ： 200 公里 / 小時 識別能力 ： 同時識別500張以上的標簽 識別角度 ： 全向極化方式 ： 垂直極化

14、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 功耗標準 ： 工作功率為毫瓦級通信機制 ： 基于 HDLC 時分多址和同步通信機制抗干擾性 ： 頻道隔離技術，多個設備互不干擾 安 全 性 ： 加密計算與安全認證，防止鏈路偵測接口標準 ： RS232、RS485、Wiegand26、RJ45、TTL、WiFi等可選擴展I/O ： 開關量信號輸入與輸出各2路(可選)電源標準 ： DC 7.512V 5001000mA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

15、15;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簽產(chǎn)品技術特性發(fā)射距離 ： 0 100米采集間隔 ： 1s1800s /次，可設定工作方式 ： RFID或藍牙模式，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0100%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 ： 標配4K，可按需擴充實時時鐘 ： RTC實時時鐘芯片記錄容量 ： 可按需擴展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，多個設備互不干擾 功耗標準 ： 平均工作功率