糧食倉(cāng)儲(chǔ)的RFID技術(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究

高俊峰 劉彬斌

摘 要：在中國(guó)糧食倉(cāng)儲(chǔ)仍存在一定的環(huán)境因素的影響，其發(fā)展?fàn)顩r也存在一定的問(wèn)題。我們通過(guò)對(duì)RFID監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)用能力進(jìn)行試驗(yàn)以及分析結(jié)果。經(jīng)過(guò)對(duì)RFID監(jiān)測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析研究，指出在糧食倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程中存在的問(wèn)題，糧食倉(cāng)儲(chǔ)面臨的機(jī)會(huì)與威脅，分析出需要改進(jìn)的地方，從而加強(qiáng)RFID監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用性。

關(guān)鍵詞：糧食倉(cāng)儲(chǔ);RFID監(jiān)測(cè)技術(shù);優(yōu)勢(shì);發(fā)展前景

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.30.101

關(guān)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和民生的根本問(wèn)題是農(nóng)村，農(nóng)業(yè)和農(nóng)民問(wèn)題。黨的十九大報(bào)告初次提出：實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略。明確堅(jiān)持農(nóng)村農(nóng)業(yè)優(yōu)先發(fā)展，并指出“確保國(guó)家糧食安全，把中國(guó)人的飯碗放在手中”處理超過(guò)十億人口的問(wèn)題始終是我們黨治理的重中之重。

1 糧倉(cāng)監(jiān)控系統(tǒng)的原理

大多數(shù)RS-485有線連接等數(shù)據(jù)通信方法都應(yīng)用于傳統(tǒng)的糧倉(cāng)監(jiān)控系統(tǒng)中。但是，在實(shí)際工作中，倉(cāng)庫(kù)中數(shù)百個(gè)溫度測(cè)量裝置的連接將使整個(gè)倉(cāng)庫(kù)成為類似蜘蛛網(wǎng)絡(luò)的連接網(wǎng)絡(luò)。異常錯(cuò)綜復(fù)雜。在每次運(yùn)糧，送糧，儲(chǔ)糧后都要花大批的人力和物力來(lái)從新擺置，同時(shí)也極易構(gòu)成設(shè)施的損壞。此外該系統(tǒng)不僅抗干擾差，而且連線繁多，最重要的是當(dāng)擴(kuò)展時(shí)既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，擴(kuò)展及其困難;有時(shí)即使小節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題，也會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)甚至崩潰，這對(duì)糧倉(cāng)的監(jiān)控和管理非常不利。

然而，REID食品倉(cāng)庫(kù)基于2.4 G長(zhǎng)距離射頻技術(shù)，這是一個(gè)設(shè)計(jì)合理且完美的“倉(cāng)庫(kù)食品監(jiān)管系統(tǒng)”治療計(jì)劃。最終完成多個(gè)倉(cāng)庫(kù)的統(tǒng)一管理（如圖1）。

在倉(cāng)庫(kù)的糧食里面安置我們特制的電子信息標(biāo)簽，并且在糧倉(cāng)里面也安放這種特制標(biāo)簽，以及相應(yīng)的讀卡設(shè)備。標(biāo)簽將立即轉(zhuǎn)換信息，并將快速收集有關(guān)倉(cāng)庫(kù)中食物狀況的重要信息，如谷物溫度和濕度，倉(cāng)庫(kù)溫度和濕度等。無(wú)線模式連續(xù)發(fā)送信息，以便信息標(biāo)簽附近的讀卡器可以接收信息。然后把接收到的數(shù)據(jù)傳到監(jiān)控倉(cāng)庫(kù)的主機(jī)。假定倉(cāng)庫(kù)或者糧食的溫濕度不在正常的情況范圍之內(nèi)，主機(jī)就會(huì)立即將數(shù)據(jù)（如詳細(xì)溫濕度的數(shù)據(jù)，具體位置，相應(yīng)的解決方式等）通過(guò) LAN傳送給主機(jī)服務(wù)器，并通過(guò)使用人員既定設(shè)置的方式輸出多種報(bào)警信息，這樣，提醒倉(cāng)庫(kù)管理員執(zhí)行相應(yīng)的操作以完成倉(cāng)庫(kù)管理（如圖2）。

2 糧食倉(cāng)儲(chǔ)發(fā)展的現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

2.1 糧食倉(cāng)儲(chǔ)發(fā)展現(xiàn)狀

基于黨和政府對(duì)于民生的足夠重視，我們從糧食為落腳點(diǎn)，對(duì)于一些糧食產(chǎn)區(qū)進(jìn)行了一系列探訪，發(fā)現(xiàn)如今的糧食產(chǎn)量已然不是如今糧食產(chǎn)業(yè)的核心要點(diǎn)。隨著時(shí)代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，食品產(chǎn)能過(guò)剩已成為當(dāng)今社會(huì)面臨的一個(gè)重大問(wèn)題。基于這個(gè)背景我們聯(lián)結(jié)現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)，以及如今正如雨后春筍般茁壯成長(zhǎng)的 RFID技術(shù)（即射頻識(shí)別又稱無(wú)線射頻識(shí)別，它是一種基于通信識(shí)別的現(xiàn)代通信技術(shù)，可以識(shí)別特定目標(biāo)，通過(guò)無(wú)線電信號(hào)讀寫(xiě)相干數(shù)據(jù)。不需要識(shí)別系統(tǒng)和特定目標(biāo)之間的機(jī)械或光學(xué)接觸）。對(duì)糧食倉(cāng)儲(chǔ)進(jìn)行科學(xué)而合理的提升改進(jìn)，我們基于以上的現(xiàn)實(shí)情況和高新技術(shù)，開(kāi)發(fā)出一種新型的 RFID糧食倉(cāng)儲(chǔ)， RFID糧食倉(cāng)儲(chǔ)是一款基于科學(xué)儲(chǔ)糧的現(xiàn)代化先進(jìn)系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的糧食監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的糧倉(cāng)與控制中心大多采用RS-485技術(shù)，通過(guò)一定的數(shù)據(jù)有效傳送至檢測(cè)人員那里，然后結(jié)合多組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，形成一定的數(shù)據(jù)網(wǎng)體系，對(duì)人力與物力的大量消耗，不僅加大了成本的耗用。對(duì)設(shè)施設(shè)備的多次使用，也容易縮短設(shè)施的使用性。而且該系統(tǒng)也有若干缺點(diǎn)：它的抗干擾能力極差，數(shù)據(jù)連接也極為繁瑣，有時(shí)候一個(gè)細(xì)小的差錯(cuò)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)情況，會(huì)使得監(jiān)測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。

2.2 RFID技術(shù)存在問(wèn)題

（1）超高頻技術(shù)不完善，制約應(yīng)用發(fā)展。

在技術(shù)上還存在著系統(tǒng)集成穩(wěn)定性差以及一些目前還無(wú)法解決的技術(shù)方面不足的問(wèn)題。目前在系統(tǒng)集成方面，令人遺憾的是，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有哪家公司是專業(yè)級(jí)的、高水平的.綜上所述，無(wú)源超高頻電子標(biāo)簽應(yīng)用的解決方案還不足以讓人信服。此外應(yīng)用系統(tǒng)的穩(wěn)定性不高，常會(huì)出現(xiàn)一些小毛病，產(chǎn)品讀寫(xiě)性能穩(wěn)定性不高，在復(fù)雜環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)讀取不出來(lái)數(shù)據(jù)或是讀取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率變低等瑣碎的小問(wèn)題。雖然目前還不足以引起使用者的反感，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，嚴(yán)重影響了終端用戶的使用體驗(yàn)，不利于之后的推廣和普及。

（2）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

無(wú)源超高頻電子標(biāo)簽的標(biāo)準(zhǔn)的缺席一直是制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大原因，雖然國(guó)際上有制定相關(guān)協(xié)議，但很難把它作為我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)頒布和實(shí)施，因?yàn)槠渲猩婕岸囗?xiàng)外國(guó)專利，在我國(guó)實(shí)施起來(lái)難度系數(shù)較大。這種情況一日不處理好，便將一日是RFID標(biāo)簽產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用的發(fā)展的障礙！

（3）超高頻成本瓶頸，制約市場(chǎng)發(fā)展。

近兩年來(lái)，盡管無(wú)源超高頻電子標(biāo)簽價(jià)格下降很快，但是其價(jià)格對(duì)于一般老百姓來(lái)說(shuō)仍是太過(guò)昂貴，僅以芯片、讀寫(xiě)器、電子標(biāo)簽、系統(tǒng)維護(hù)等整體成本來(lái)說(shuō)便是不菲的一筆花費(fèi)，所以權(quán)衡之下不會(huì)購(gòu)買(mǎi)。而項(xiàng)目成本是一向是最終用戶權(quán)衡項(xiàng)目投資收益的重要指標(biāo)。所以，高額的成本，往往會(huì)使大多投資者望而卻步，產(chǎn)業(yè)缺少資金來(lái)源自然發(fā)展緩慢，這也是個(gè)讓人頭疼的難題。

3 RFID糧食倉(cāng)儲(chǔ)的設(shè)計(jì)思路

3.1 糧食倉(cāng)儲(chǔ)的影響因素

在食物儲(chǔ)存期間，各種因素的變化，包括環(huán)境，氣候和通風(fēng)條件，可能導(dǎo)致糧倉(cāng)內(nèi)溫度或濕度的異常變化。這種變化很可能導(dǎo)致食物腐爛或被害蟲(chóng)襲擊。此外，糧倉(cāng)中谷物的儲(chǔ)存質(zhì)量將受到糧倉(cāng)中氣體，微生物和其他害蟲(chóng)的影響。為了為糧食倉(cāng)庫(kù)提供正常的溫度和濕度環(huán)境，必須控制倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的溫度和倉(cāng)庫(kù)中糧食的溫度和濕度。因此，我們?cè)诂F(xiàn)在通信技術(shù)的基礎(chǔ)上構(gòu)想了一種基于RFID遠(yuǎn)距離射頻技術(shù)的解決方案。該系統(tǒng)不僅安全穩(wěn)定，而且操作簡(jiǎn)單，只要有特殊的溫濕度標(biāo)簽和相應(yīng)的讀卡器，倉(cāng)庫(kù)中只需要少量的輸電線路。數(shù)據(jù)傳輸只要經(jīng)過(guò)無(wú)線便能夠?qū)崿F(xiàn)。

3.2 設(shè)計(jì)基本思路

由于經(jīng)濟(jì)危機(jī)的逐漸緩解和科技創(chuàng)新領(lǐng)域的飛速發(fā)展及一些其他有利因素的推動(dòng)，自2010年以來(lái)，全球RFID市場(chǎng)發(fā)展呈持續(xù)上升趨勢(shì)，預(yù)計(jì)在2019年，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到500多億美元不只是想象。與此同時(shí)，RFID所涉及應(yīng)用的領(lǐng)域?qū)⒃絹?lái)越廣，越來(lái)越多的人對(duì)其未來(lái)發(fā)展持看好的態(tài)度。國(guó)家方面，也為RFID市場(chǎng)的發(fā)展創(chuàng)造積極的政策氛圍。

為此，我們構(gòu)想了一種基于2.4G通過(guò)遠(yuǎn)程控制與監(jiān)測(cè)的“倉(cāng)庫(kù)糧食監(jiān)管系統(tǒng)”解決方案，這樣也提高了監(jiān)控與管理的效率。通過(guò)一定的實(shí)時(shí)監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析，這樣也大大提高了糧食倉(cāng)庫(kù)管理的有效性，更佳充分證實(shí)了這項(xiàng)技術(shù)在此領(lǐng)域的有效使用性。監(jiān)控倉(cāng)庫(kù)的主機(jī)會(huì)不間斷地接收到附近的讀卡器所讀取的標(biāo)簽通過(guò)無(wú)線方式發(fā)出的即時(shí)采集的各項(xiàng)倉(cāng)庫(kù)糧食情況，例如溫度，濕度等，以便使用人員及時(shí)了解和管理倉(cāng)庫(kù)。一旦出現(xiàn)異常情況，倉(cāng)庫(kù)的管理員將會(huì)收到系統(tǒng)經(jīng)過(guò)計(jì)算而發(fā)出的用來(lái)提醒做出相應(yīng)的操作的警報(bào)，以此實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)的即時(shí)管理。

3.3 RFID技術(shù)工作原理

RFID技術(shù)的基本工作原理其實(shí)很簡(jiǎn)單：在一定的磁場(chǎng)內(nèi)，讀卡器通過(guò)解讀感應(yīng)到的電流，獲取存儲(chǔ)在標(biāo)簽芯片中的信息，送至中心控制系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理。

3.3.1 RFID的系統(tǒng)功能

動(dòng)態(tài)記錄功能：每隔一分鐘采集它的數(shù)據(jù)并記錄所測(cè)溫度、濕度等參數(shù)的情況，通過(guò)圖表對(duì)比，數(shù)據(jù)整理來(lái)實(shí)時(shí)反映和記錄監(jiān)測(cè)信息。

（1）超限報(bào)警功能。

在數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，它的溫度、濕度會(huì)上下浮動(dòng)，可以一些警報(bào)器來(lái)提醒工作人員，如：聲音報(bào)警、電話振鈴報(bào)警、可設(shè)置短消息群發(fā)，并且系統(tǒng)可以無(wú)時(shí)無(wú)刻通知不同的值班人員具體情況。

（2）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能。

不僅實(shí)時(shí)顯示房間的各項(xiàng)參數(shù)的曲線變化，還可以同時(shí)顯示多個(gè)不同房間的環(huán)境參數(shù)曲線，能夠方便工作人員進(jìn)行比對(duì)。通過(guò)這些參數(shù)數(shù)據(jù)、圖標(biāo)分析、數(shù)據(jù)報(bào)表等一系列的數(shù)據(jù)都能充分反映出溫濕度的變化趨勢(shì)。

（3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。

數(shù)據(jù)采集和記錄都會(huì)傳送到計(jì)算機(jī)上，然后按照要求記錄各個(gè)倉(cāng)庫(kù)溫、溫濕度變化曲線以及作出分析報(bào)告;可以自動(dòng)保存以及備份。

3.3.2 重要貨物溫濕度監(jiān)控操作

為了可以充分了解糧食的溫濕度情況，我們可以通過(guò)下面的具體做法如下：

（1）通過(guò)在托盤(pán)上固定一個(gè)能夠傳送溫濕度的物品。

（2） 控制間隔時(shí)間，實(shí)時(shí)監(jiān)控其溫濕度的變化。

（3） 將托盤(pán)的信息寫(xiě)入記錄本上中。

（4）通過(guò)所測(cè)試出來(lái)的溫濕度與同一空間的周?chē)h(huán)境的溫濕度進(jìn)行對(duì)比參照，然后計(jì)算產(chǎn)品的溫濕度。

3.3.3 溫濕度監(jiān)控的優(yōu)勢(shì)

為了提高糧食的品質(zhì)與質(zhì)量問(wèn)題，工作人員可以24小時(shí)內(nèi)隨時(shí)監(jiān)測(cè)到糧食的溫濕度。這樣不僅能夠使采集的數(shù)據(jù)更為精確外，還能夠提高工作人員的管理效率，也在一定程度上減輕了管理人員緊缺的狀況。產(chǎn)品通過(guò)小、快、強(qiáng)的設(shè)備功能，提高了糧食倉(cāng)儲(chǔ)的質(zhì)量問(wèn)題，也便于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫濕度。

3.3.4 RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)是新時(shí)代具有戰(zhàn)略性的新興產(chǎn)業(yè)之一，但是也深受其他行業(yè)的沖擊，為了能夠從根本上推動(dòng)了中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，我們將RFID技術(shù)投入物聯(lián)網(wǎng)，拓展了物聯(lián)網(wǎng)全方位的發(fā)展，這也有助于物聯(lián)網(wǎng)躋身于世界。

3.3.5 RFID技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

在RFID技術(shù)面向世界時(shí)，但是其也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，在當(dāng)今企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手的狀況下，是否能夠在世界市場(chǎng)上占據(jù)它的首要地位。隨著市場(chǎng)的擴(kuò)大，業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)也日益激烈，因此，國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的RFID企業(yè)對(duì)行業(yè)市場(chǎng)的研究時(shí)不可待，尤其是對(duì)行業(yè)的發(fā)展前景與是否在一定程度上能夠滿足消費(fèi)者的需要的研究。

數(shù)據(jù)顯示，截至2010年， RFID標(biāo)簽的全球生產(chǎn)數(shù)量達(dá)到330億，是2005年產(chǎn)量的25倍多，RFID在未來(lái)幾年的應(yīng)用方向會(huì)隨著產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的不同而差異顯著。自1991年至今，已在使用RFID標(biāo)簽的汽車(chē)已經(jīng)超過(guò)一萬(wàn)五千臺(tái)。而據(jù)推測(cè)，日后，供應(yīng)鏈管理物流領(lǐng)域，糧食倉(cāng)儲(chǔ)等半自動(dòng)管理領(lǐng)域?qū)⒊蔀镽FID大顯神威的主場(chǎng)。與此同時(shí)如果再能夠通過(guò)科技創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)RFID標(biāo)簽的批量化生產(chǎn)，做到價(jià)格的大幅度下跌，普及也就指日可待了。

4 結(jié)論

通過(guò)上文對(duì)RFID糧食倉(cāng)儲(chǔ)的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)特長(zhǎng)以及未來(lái)發(fā)展前途的分析可以發(fā)現(xiàn)目前中國(guó)無(wú)源超高頻市場(chǎng)還屬于幼苗期，不論是在核心技術(shù)方面，還是商業(yè)模式方面，都有待進(jìn)一步發(fā)展和壯大。希望可以針對(duì)目前技術(shù)的不足和存在問(wèn)題來(lái)制定解決方案，只有這樣才能夠真正迎來(lái)中國(guó)RFID無(wú)源超高頻市場(chǎng)發(fā)展的春天。

參考文獻(xiàn)

[1]張會(huì)民.中央儲(chǔ)備糧承儲(chǔ)企業(yè)安全現(xiàn)狀分析與管理對(duì)策研究[J].糧食流通技術(shù)，2006，（01）：28-30.

[2]吳英.淺議發(fā)展糧食生產(chǎn)確保糧食安全[J].新農(nóng)民，2012，（07）：50-53.

[3]儲(chǔ)雪儉.倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)分析研究[J].物流技術(shù)，2006，（06）：32-36.

[4]董彥龍.我國(guó)倉(cāng)儲(chǔ)物流現(xiàn)狀及其優(yōu)化[J].商業(yè)經(jīng)濟(jì)，2006，（16）：15-16.

[5]陳賽賽，王力，胡育銘，等.智能化糧庫(kù)建設(shè)與應(yīng)用現(xiàn)狀[J].糧油食品科技，2016，（02）：28-32.

[6]李浩杰，丁建武，付鵬程，等.智能化糧庫(kù)建設(shè)及應(yīng)用思考[J].糧油倉(cāng)儲(chǔ)科技通訊，2016，（01）：1-5.