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物聯(lián)網應用于食品質量監(jiān)控的自動化和信息化

2014-10-27 23:02郭麗娟
無線互聯(lián)科技 2014年9期
關鍵詞:食品質量物聯(lián)網

郭麗娟

摘 要:時間—溫度指示標簽(TTI)能夠指示時間和溫度的累積效應。而無線射頻識別技術(RFID)是食品物流信息化的重要手段。本文探討將RFID技術與時間—溫度指示標簽(TTI)結合在一起,監(jiān)控物聯(lián)網中的食品質量。

關鍵詞:RFID;TTI;食品質量;物聯(lián)網

食品質量與人民的生活息息相關,在食品流通過程中,隨著環(huán)境溫度的變化和儲存時間的延長,食品質量會下降,甚至不宜食用??焖贉蚀_判定食品質量,對保障食品安全具有重大的意義。時間—溫度指示標簽能夠指示時間和溫度的累積效應,預測食品安全風險,顯示食品是否變質。而無線射頻識別技術(RFID)在食品加工生產、跟蹤、溯源、防偽、監(jiān)控和自動化管理等方面得到了廣泛應用。RFID技術與時間—溫度指示標簽能否結合在一起,監(jiān)控物聯(lián)網中的食品質量呢?

1 RFID技術及原理

無線射頻識別技術(Radio Frequency Identification,RFID)是一種應用電磁波頻譜,以非接觸、無視覺、高可靠的方式傳遞特定識別信息的網絡系統(tǒng)。RFID系統(tǒng)主要包括讀寫器和電子標簽,其他部分,如主機、信號發(fā)射機、信號接收機、發(fā)射接收天線等,可根據具體應用情況,有選擇的配備。

電子標簽進人磁場后,如果接收到讀寫器發(fā)出的特殊射頻信號,就能憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產品信息,讀寫器讀取到電子標簽所發(fā)送的信息并解碼后,送至中央信息系統(tǒng)進行數據處理。RFID技術中主要應用在防偽、跟蹤與溯源、物流管理三個方面。

2 TTI技術與原理

2.1 TTI的概念

時間—溫度指示器(Time-Temperature Indicator或Time Temperature Indicator integrator,簡稱TTI)是能夠通過顏色變化或數字顯示受監(jiān)控食品所經歷溫度和時間共同累積效應引起的質量變化,顯示食品是否變質的質量監(jiān)控器,可以對食品整個貨架期中的一些關鍵參數進行監(jiān)控和記錄,指示食品的溫度變化歷程和剩余貨架信息,在現(xiàn)代食品物流與質量監(jiān)管中發(fā)揮了重要作用。TTI的應用越來越廣泛,美軍在快餐口糧食品上已經應用專利“牛眼”標簽。由于快餐口糧保質期在熱區(qū)和寒區(qū)環(huán)境下相差數倍,通過TTI實時跟蹤經歷的溫度一時間,指示其質量變化,能夠顯著提高經濟效益。

2.2 TTI的工作原理

為什么TTI能夠指示食品質量變化呢?這是基于化學反應速率理論—分子碰撞理論,即化學反應速率與溫度的關系符合Arrhenius方程運算:

k=Aexp-Ea/RT(指數式)。

k為速率常數,R為摩爾氣體常量,T為熱力學溫度,Ea為活化能,A為指前因子(也稱頻率因子)。

Arrhenius關系式是反映食品質量與時間、溫度函數關系的數學模型。如經過這種理論模型推算,美快餐口糧(MRE)在16℃恒溫環(huán)境下保質期為12.5年,而40℃環(huán)境下保質期僅2年。

TTI可應用于兩個方面:一是作為倉庫管理的巡回檢測工具,實時監(jiān)控食品質量。二是作為食品包裝箱上的保質期標簽。每個包裝箱上的TTI是一個活性的貨架期智能標簽,有助于快速準確判定箱內食品是否適宜食用,對保障食品安全具有十分重要的意義。

3 基于RFID技術的TTI

RFID和TTI相結合它能夠在完成物資身份識別的同時,對物資所處環(huán)境溫度進行測量和記錄,判斷物資在物聯(lián)網中的溫度是否超出允許范圍,以此實現(xiàn)質量全過程可追溯。

基于RFID技術的TTI主要由芯片和天線組成,可定時檢測溫度、接收和傳送數據。核心是含有IC芯片的射頻電路和TTI電子傳感器,通過讀取智能標簽中的數據傳送給計算機網絡,從而使管理人員得到商品的質量信息。傳感器與測溫終端之間采用無線通訊GPRS,按預定間隔時間自動連續(xù)發(fā)射監(jiān)測點的溫度數據,發(fā)現(xiàn)異常立即報警。同時,系統(tǒng)具有趨勢分析功能,對溫度數據作長時間記錄,并實時進行分析。對溫度變化呈現(xiàn)逐步升高的監(jiān)測點,可在溫度達到上限之前進行預警,把故障消除在萌芽狀態(tài)。

4 基于RFID技術TTI的應用展望

基于RFID技術TTI的應用一般有兩種模式,一種是在每個物流環(huán)節(jié)一次性上傳時間—溫度數據,分環(huán)節(jié)監(jiān)控物品質量;另一種是通過GPRS實時傳輸數據。目前包含記錄溫度傳感器的RFID標簽已經實現(xiàn)產業(yè)化,價格為15-25美元。而RFID溫度一時間指示標簽單個成本在250美元以上,監(jiān)控最長時間目前只有100天,無法滿足食品監(jiān)控要求,距離產業(yè)化尚有一定距離。隨著技術更新的加快,結合TTI的RFID標簽、解讀器及相應外圍設備價格將會越來越低,而且結合TTI的RFID標簽具有可重復利用的特性,單次使用成本完全可以降到可接受的水平,因此,未來完全能夠實現(xiàn)物聯(lián)網中食品質量監(jiān)控的自動化和信息化。

[參考文獻]

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