RFID技術(shù)如何避免問題疫苗的再次出現(xiàn)

前段時間被疫苗事件刷屏了，其實(shí)保證疫苗質(zhì)量還有一個重要因素就是：保證冷鏈的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

冷鏈?zhǔn)侵笧楸ＷC疫苗從疫苗生產(chǎn)企業(yè)到接種單位運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的質(zhì)量而裝備的儲存、運(yùn)輸冷藏設(shè)施、設(shè)備。冷鏈設(shè)備、設(shè)施包括冷鏈車、疫苗運(yùn)輸工具、冷庫、冰箱、疫苗冷藏箱、疫苗冷藏包、冰排及安置設(shè)備的房屋等。

疫苗的運(yùn)輸和儲存都有溫度的要求，據(jù)專家介紹，除了脊髓灰質(zhì)炎減毒活疫苗要求在-20℃下避光保存，運(yùn)輸過程可在冷藏條件下進(jìn)行，其他疫苗均要求是2℃~8℃避光保存和運(yùn)輸。

RFID技術(shù)起源于英國，應(yīng)用于第二次世界大戰(zhàn)中辨別敵我飛機(jī)身份，20世紀(jì)60年代開始商用。美國國防部規(guī)定2005年1月1日以后，所有軍需物資都要使用RFID標(biāo)簽；美國食品與藥品管理局（FDA）建議制藥商從2006年起利用RFID跟蹤常造假的藥品。2010年，歐盟有3%的公司應(yīng)用RFID技術(shù)，應(yīng)用分布在身份證件和門禁控制、供應(yīng)鏈和庫存跟蹤、汽車收費(fèi)、防盜、生產(chǎn)控制、資產(chǎn)管理等。由此可見，在國外發(fā)達(dá)國家，運(yùn)用RFID技術(shù)，已經(jīng)成為趨勢。

RFID標(biāo)簽根據(jù)其能量獲取方式，可以分為三類：第一類是無源標(biāo)簽，標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收讀卡器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，這類標(biāo)簽通常具有數(shù)字標(biāo)識和有限的幾個存儲單元，屬于被動標(biāo)簽；第二類是半有源標(biāo)簽，這類標(biāo)簽的射頻電路同樣借助于感應(yīng)電流來提供能量，其它部分電路則是靠內(nèi)置的電池提供能量，因此也屬于被動標(biāo)簽的一種；第三類是有源標(biāo)簽，這類標(biāo)簽的內(nèi)置電池為整個電路提供能量，主動將數(shù)據(jù)發(fā)送給接收設(shè)備，屬于主動標(biāo)簽；后兩類標(biāo)簽在除了具備數(shù)字標(biāo)識外，還具有其它的關(guān)鍵信息，例如溫度信息，并且該信息的存儲量比較大。

RFID溫度標(biāo)簽將數(shù)字標(biāo)識與溫度測量緊密結(jié)合在一起的一種標(biāo)簽，在通過數(shù)字標(biāo)識完成物資身份識別的同時又對其所處的環(huán)境進(jìn)行測量和記錄。本文就RFID溫度標(biāo)簽在現(xiàn)代冷鏈運(yùn)輸領(lǐng)域做了一些深入的探討。

圖1溫度標(biāo)簽、讀寫器與應(yīng)用

1.冷鏈運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)狀介紹

美國、日本及西歐國家的食品冷鏈運(yùn)輸率達(dá)80%～90%，東歐國家約50%，而我國只有10%左右。據(jù)了解，去年我國因丟棄腐爛食品造成的浪費(fèi)達(dá)到700億元人民幣，占食品生產(chǎn)總值的20%之多。這種浪費(fèi)主要是由于缺少冷鏈運(yùn)輸體系，導(dǎo)致一些食品在運(yùn)輸過程中因無法長期保鮮被丟棄造成的。對于藥品而言，溫度偏離將導(dǎo)致藥品質(zhì)量的劣化，甚至發(fā)生毒性變異；多肽、蛋白類藥品凍結(jié)會使效價降低，影響療效，疫苗凍結(jié)活性喪失，甚至產(chǎn)生有害毒素。

對于冷鏈運(yùn)輸我們必須掌握其溫度情況，傳統(tǒng)的監(jiān)控方式則是采用溫度記錄儀來測量并記錄整個的車廂的溫度，即每臺運(yùn)輸車輛放一臺或者多臺溫度記錄儀來測量并記錄運(yùn)輸過程中的溫度，當(dāng)貨物達(dá)到運(yùn)輸目的地后，將溫度記錄儀與電腦通過有線連接的方式將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，例如找出最大值、最小值以及曲線趨勢等。傳統(tǒng)的溫度記錄儀有價格昂貴、體積龐大、無法對單個箱體進(jìn)行測溫、無法自動識別產(chǎn)品信息以及需要有線連接和人工干預(yù)才能導(dǎo)出數(shù)據(jù)等缺點(diǎn)，無法滿足現(xiàn)代冷鏈運(yùn)輸行業(yè)溫度監(jiān)控的要求。

除了溫度外，冷鏈運(yùn)輸行業(yè)還面臨一個責(zé)任區(qū)分問題，有一位冷鏈運(yùn)輸?shù)呢?fù)責(zé)人曾經(jīng)發(fā)出這樣的感慨“我們企業(yè)的冷藏運(yùn)輸和冷藏庫都按照食品達(dá)標(biāo)溫度控制，但從供應(yīng)商那里接貨的時候，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)供應(yīng)商沒有把貨物按照相應(yīng)的溫度來操作，遇到這個情況，我們會把貨物重新冷凍，然后運(yùn)輸?shù)礁鱾€門店，但一旦在門店出現(xiàn)問題，客戶就把責(zé)任轉(zhuǎn)嫁到我們頭上。”而另一方面，對于一些責(zé)任心不強(qiáng)的企業(yè)，為了節(jié)省費(fèi)用，在客戶裝入貨物的時候打開冷機(jī)，運(yùn)輸過程中覺的差不多了則就關(guān)掉制冷設(shè)備，快到目的地時再打開冷機(jī)，不能做到全程開機(jī)，當(dāng)貨物交付時，貨物雖然表面凍的不錯，實(shí)際上已經(jīng)變質(zhì)了。所以責(zé)任區(qū)分問題也是一個急需解決的一個問題，即當(dāng)產(chǎn)品到達(dá)接收方出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量不符合要求時，必須判斷出是否是由于貨物運(yùn)輸溫度不符合要求導(dǎo)致的。正是出于這樣的擔(dān)心，目前國內(nèi)一些大的醫(yī)藥公司，寧可花大價錢高成本來自建物流也不愿意采用第三方的冷鏈運(yùn)輸企業(yè)，顯然這樣做付出的成本是昂貴的。

2.溫度標(biāo)簽在冷鏈運(yùn)輸過程中的應(yīng)用

RFID作為一種新興的自動非接觸性識別技術(shù)在國內(nèi)外已經(jīng)得到了迅速的發(fā)展［1］，將RFID技術(shù)引入物流應(yīng)用領(lǐng)域的研究成為熱點(diǎn)。設(shè)計(jì)開發(fā)基于RFID技術(shù)的煙草物流分揀系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了煙品自動化分揀作業(yè)；基于汽車制造企業(yè)物流跟蹤系統(tǒng)的需求分析，提出了基于RFID的物流跟蹤管理系統(tǒng)［4］；等一系列應(yīng)用，以上應(yīng)用僅僅是把RFID作為一種標(biāo)識，用來識別產(chǎn)品，而對于現(xiàn)代冷鏈運(yùn)輸行業(yè)，不但要關(guān)心其產(chǎn)品的標(biāo)識，更關(guān)心與之相關(guān)的溫度值。而溫度標(biāo)簽因同時具備數(shù)字標(biāo)識和溫度信息，可以滿足冷鏈運(yùn)輸溫度監(jiān)控的要求。

2.1可用于事后追溯的半有源RFID溫度標(biāo)簽

半有源溫度標(biāo)簽通過內(nèi)置電池為溫度采集和存儲提供能量，可獨(dú)立完成溫度的采集和存儲，當(dāng)進(jìn)入到讀卡器有效識別范圍內(nèi)，通過讀卡器的激勵來獲取能量從而完成數(shù)據(jù)交換，這種溫度標(biāo)簽具有極低的消耗電流。

半有源的溫度標(biāo)簽主要有兩種類型分別是符合ISO/IEC15693標(biāo)準(zhǔn)的高頻溫度標(biāo)簽「如圖2所示」和符合ISO/IEC18000標(biāo)準(zhǔn)的超高頻溫度標(biāo)簽。二者主要的區(qū)別體現(xiàn)在穿透力和識別距離上，高頻溫度標(biāo)簽的穿透力較強(qiáng)，適用于范圍比較廣泛，可同時適用于液態(tài)貨物（如血液制品）和固態(tài)貨物（如速凍食品）的運(yùn)輸，其缺點(diǎn)是識別距離比較短，即便是借助于大功率的讀卡器其有效識別的距離也通常保持在1米范圍之內(nèi)，「如圖3所示」而對于超高頻的標(biāo)簽來說，其識別的距離大大增加，但其穿透性又弱于高頻標(biāo)簽。

圖313.56M半有源大功率讀卡器

半有源溫度標(biāo)簽的使用流程如下：在產(chǎn)品出庫時，根據(jù)貨物運(yùn)輸?shù)男枰?，將溫度?biāo)簽設(shè)置好溫度標(biāo)簽的啟動時間和采集間隔周期，將溫度標(biāo)簽放到貨物運(yùn)輸箱內(nèi)交付貨運(yùn)方；貨物出庫完畢，溫度標(biāo)簽在達(dá)到的指定的時間后，會自動啟動溫度記錄功能，以預(yù)設(shè)的采集周期不間斷的記錄環(huán)境溫度值；在貨物中轉(zhuǎn)過程中，通過手持終端讀取貨箱RFID標(biāo)簽的信息和溫度，以保證貨物的有效性；在產(chǎn)品的入庫，可由手持終端或者大功率固定式讀卡器根據(jù)RFID標(biāo)簽信息方便、快速、準(zhǔn)確的分揀貨物的同時驗(yàn)證其溫度是否符合其存儲溫度，直接拒收不合格產(chǎn)品，滿足存儲溫度要求的貨物在入庫的同時，會把溫度數(shù)據(jù)同步導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，整個物流過程中實(shí)現(xiàn)了全程的溫度記錄，確保了產(chǎn)品品質(zhì)。

應(yīng)用流程如圖4所示：

2.2可用于大量貨物實(shí)時溫度采集的有源RFID溫度標(biāo)簽

半有源溫度標(biāo)簽具有溫度記錄的功能，類似于黑匣子，主要用于事后責(zé)任認(rèn)定，對于運(yùn)輸過程中的實(shí)時溫度報(bào)警，則可采用有源溫度標(biāo)簽。有源溫度標(biāo)簽可以實(shí)時測量環(huán)境溫度值，并將數(shù)據(jù)主動發(fā)送給接收設(shè)備，因此對于異常的情況能快速做出反應(yīng)，以提醒司機(jī)采取措施，避免損失。讀取設(shè)備可實(shí)現(xiàn)大量溫度標(biāo)簽的實(shí)時溫度同時讀取，通過讀卡器內(nèi)置的SD卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄功能，通過GSM模塊實(shí)現(xiàn)短信實(shí)時溫度報(bào)警，此外接收設(shè)備本身具備網(wǎng)關(guān)功能還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，通過聯(lián)網(wǎng)功能將數(shù)據(jù)直接存儲到數(shù)據(jù)中心，終端客戶也可以通過Web網(wǎng)頁及時查看產(chǎn)品溫度信息，有源溫度標(biāo)簽須和讀取設(shè)備配套使用，因此局限于冷鏈運(yùn)輸過程中對于車廂貨物溫度的監(jiān)控，以實(shí)現(xiàn)貨物溫度的實(shí)時監(jiān)控。

有源溫度標(biāo)簽的工作頻段主要有四種：433MHz、915MHz、2.4GHz和5.8GHz.這四種頻段并無明顯的差別，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。由于有源溫度標(biāo)簽屬于主動發(fā)送數(shù)據(jù)，因此除了功耗、有效識別距離之外，數(shù)據(jù)的防碰撞能力和識別標(biāo)簽的最大數(shù)量也是一個重要的性能指標(biāo)。

3.結(jié)論

半有源溫度標(biāo)簽和有源溫度標(biāo)簽是兩款互補(bǔ)性很強(qiáng)的兩款產(chǎn)品，半有源溫度標(biāo)簽可以采集并記錄運(yùn)輸貨物環(huán)境溫度值，可脫離于讀卡器獨(dú)立運(yùn)行，可用于記錄貨物在生產(chǎn)、貯藏運(yùn)輸、銷售，到消費(fèi)前的各個環(huán)節(jié)的環(huán)境溫度，實(shí)現(xiàn)全程的溫度溯源，因此可以有效區(qū)分事故責(zé)任問題，可同時適用于貨物的運(yùn)輸方和委托方；有源溫度標(biāo)簽由于其實(shí)時性、大量標(biāo)簽同時讀取以及良好擴(kuò)展性等特點(diǎn)較適合于冷鏈車輛溫度監(jiān)控，對于貨物的運(yùn)輸方則傾向于選擇此類產(chǎn)品。通過二者相結(jié)合，我們希望能有效提高冷鏈運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量，進(jìn)而保證貨物的品質(zhì)。

補(bǔ)充

現(xiàn)如今，除了RFID技術(shù)之外，NFC也在冷鏈領(lǐng)域有了一些發(fā)展。關(guān)于RFID和NFC，再做一些詳細(xì)介紹：

RFID

非接觸式射頻識別（RFID）本質(zhì)上也是一種無線通信技術(shù)，也是通過無線電磁波來傳送數(shù)據(jù)。不過和一般的通信技術(shù)不一樣的是它的用途，不是打電話，或者發(fā)短信，RFID主要用來識別和跟蹤物體上綁定的標(biāo)簽，從而實(shí)現(xiàn)對物體的管理。

RFID技術(shù)廣泛應(yīng)用于倉儲物流中，用于對貨物進(jìn)行跟蹤

RFID系統(tǒng)使用標(biāo)簽（Tag）來識別物體。除了標(biāo)簽，RFID系統(tǒng)還有一個雙向無線收發(fā)機(jī)，被稱為讀寫器（Interrogator/Reader），向標(biāo)簽發(fā)送信號，并讀取標(biāo)簽的反饋。

RFID系統(tǒng)由讀寫器與標(biāo)簽組成

RFID分為被動式RFID與主動式RFID。被動RFID一般是指不帶電池的無源RFID，其完全依賴于接收電磁波來驅(qū)動電路工作，標(biāo)簽的可識別距離不會變化。主動RFID系統(tǒng)一般指有源的RFID標(biāo)簽，其可識別距離會隨著電量的減少而降低。

采用RFID技術(shù)的ETC系統(tǒng)讓通行更加方便

主動RFID一般識別距離都比較長，比如高速公路自動收費(fèi)站以及自動停車場的ETC系統(tǒng)，一般都采用工作于2.4GHz的主動RFID。不過ETC標(biāo)簽中有一個電池，要是電池沒電，就需要更換電池才可以工作。

RFID標(biāo)簽

RFID標(biāo)簽由集成電路（IC:IntegratedCircuit）和天線兩個部分組成：

IC用來存儲和處理數(shù)據(jù)，對RF信號進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)，另外還需要從讀寫器發(fā)出的信號中收集能量驅(qū)動自身工作。

天線的作用就是發(fā)射和接收無線信號。

EPC碼格式，EPC碼可能逐漸會取代傳統(tǒng)的UPC碼，即商品條碼

RFID標(biāo)簽中存著什么？

RFID標(biāo)簽中存儲的數(shù)據(jù)格式一般是EPC（ElectronicProductCode）碼。EPC碼可以識別世界上所有的物體。EPC碼的結(jié)構(gòu)由EPCglobalTagDataStandard標(biāo)準(zhǔn)定義，這個標(biāo)準(zhǔn)是一個公開標(biāo)準(zhǔn)，可以從EPCglobalInc網(wǎng)站上面免費(fèi)下載。

NFC技術(shù)

說完RFID，再來說說近場通信（NFC:NearFieldCommunication）。NFC是目前手機(jī)非常常見的一個通信接口。可以讓智能設(shè)備通過相互靠近的方式來交換數(shù)據(jù)。NFC設(shè)備也可以與一個無源的NFC標(biāo)簽之間進(jìn)行通信，這個通信方式就和RFID是一樣的。

NFC技術(shù)是由RFID技術(shù)演變而來，除了通信協(xié)議，NFC標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了數(shù)據(jù)交換格式。在NFC單一芯片上結(jié)合了感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點(diǎn)對點(diǎn)的功能，能在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備進(jìn)行識別和數(shù)據(jù)交換。

NFC與RFID的區(qū)別

（1）工作頻段

NFC可以理解為RFID技術(shù)的一個子集，使用的是13.56MHz頻段，而RFID還包括其他頻段。

RFID的工作頻段有很多，低頻段有125KHz，高頻段有13.56MHz，超高頻段有433.92MHz、915MHz，還有微波頻段的2.45GHz等。

（2）通信距離

NFC被稱為近場通信，通信距離確實(shí)非常近，不超過0.1m。

RFID種類很多，可識別距離也不一樣。像RFID門禁卡，識別距離和NFC差不多。但對于ETC這種應(yīng)用場景，就要求識別距離比較長。長距離RFID的識別距離可達(dá)幾十米甚至上百米。

（3）應(yīng)用場景

RFID無論主動還是被動，主要工作還是用于對物體的識別，物流、運(yùn)輸、倉儲都廣泛使用了RFID技術(shù)來跟蹤貨物。

NFC芯片的集成度更高，包括了讀卡器與標(biāo)簽于一體。另外NFC的雙向通信能力得到了加強(qiáng)。也就是說，NFC不僅可以當(dāng)做標(biāo)簽來做識別，還可以作為一種雙向通信方式用于數(shù)據(jù)交換。目前NFC最常用于支付領(lǐng)域。

來源：NFC日報(bào)