冷鏈傳感器的連接技術(shù)選擇

文/梁于陽

對于冷鏈來說，筆者是外行。筆者任職的公司秒秒測在2016年被小米投資后開始做TOC的醫(yī)療器械，體溫計。機緣巧合，秒秒測開始介入用于冷鏈的無線溫度標簽。

外行進入一個全新領(lǐng)域，也有好處：沒有拘束，全新視角。比如說，在冷鏈領(lǐng)域，幾乎人人都在強調(diào)：實時，實時，實時！但筆者不理解，實時設(shè)備又貴又費電（維護/實施成本高），對于運輸商，好理解，他們要實時控制溫度的儲運，但對于貨主（而不是運輸商），幾千箱貨物在外面流轉(zhuǎn)，貨主們真有空去看那些實時報警信息嗎？

再比如，在冷鏈領(lǐng)域，一旦談及實時，就是GPRS，一旦談及便宜，就是RFID或USB。但GPRS現(xiàn)在覆蓋率在某些運營商那兒是越來越少，而RFID標簽是便宜了，但RFID讀取器不便宜，為什么不用手機的藍牙低功耗（簡稱BLE）技術(shù)呢？

這篇文章希望能讓內(nèi)行人有一個新的視角來看待冷鏈相關(guān)的問題。

冷鏈有其特殊性，如：一些冷凍食品的庫房是“庫中庫”的方式，從內(nèi)部到外部隔著七八堵厚厚的墻，別說3G、4G信號，連自家的WiFi甚至是433Mhz信號都穿不透。

梁于陽 秒秒測科技（北京）有限公司CEO，秒秒測是小米生態(tài)鏈與復(fù)星生態(tài)鏈企業(yè)。

很多食品倉庫是共用庫，也就是說，大家的產(chǎn)品放在共用庫房的某個相對固定的區(qū)域，貨主特想知道自己的那些物品到底溫濕度如何，而不是整個大庫房的平均溫度。

很多車是臨時雇來的，他們的溫度控制如何，貨主不知道，或者是不相信運輸單位提供的溫度記錄。

這時候，選擇哪種傳輸方式的溫度探頭最為合適呢？我們先對比一下：

5G。為什么我們不推薦時下最熱的5G呢？因為：貴，且不成熟。

移動通信的2G時代邁過3G，現(xiàn)在是4G，每一代都是“我速度比上一代技術(shù)快了X倍”來引以自豪的。但到了5G，有趣的現(xiàn)象來了：5G里的NBIoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)）是一個更慢的子集技術(shù)。為什么速度慢了還牛呢？因為：省電！

目前最為桎梏移動電子設(shè)備發(fā)展的技術(shù)是什么？電池技術(shù)！你看芯片技術(shù)發(fā)展多快，那可是遵循摩爾定律的?。好?8～24個月，集成電路上的元器件數(shù)目翻一倍以上。但你看電池那蝸牛般的發(fā)展速度……，要是按照集成電路的發(fā)展速度，我們現(xiàn)在的手機根本無需每天充電。不幸的是，目前我們還生活在“手機一天一充”的世界里，而物聯(lián)網(wǎng)又來了，所以這種窄帶通信就登上了舞臺：我要傳送的數(shù)據(jù)本來就不多，能否省些電。

NB-IoT的理想狀態(tài)是：1顆紐扣電池，距離基站10公里，可以用10年。但現(xiàn)實是：各個大牛實驗室傳出來的現(xiàn)況都不是那么美好，距離這個“10年10公里”的美好愿望，還挺遠的。雖然2018年年底，中國移動的500萬片的集采使得其價格降到了20元人民幣，但還是貴。醫(yī)藥行業(yè)也許用的起，食品行業(yè)，再等等NB-IoT的進一步發(fā)展吧。

有線技術(shù)，穩(wěn)定。但其實施成本高，如果是那種傳統(tǒng)的USB方式的溫度記錄儀，操作成本也挺高的。當無線技術(shù)越來越成熟后（實際上現(xiàn)在已經(jīng)很成熟了），有線技術(shù)會被取代。其道理就宛如當年的手機替代座機一樣。

RFID，古老但依然生機勃勃的技術(shù)。二戰(zhàn)時期就開始用了，20世紀60年代開始商用?，F(xiàn)在因為其標簽成本低，依然被廣泛使用。但因為其讀取器體積大，所以至今主流的手機中沒有一個是自帶RFID的讀取器的。這就造成一個問題，RFID技術(shù)只能是在封閉商業(yè)環(huán)境里使用，無法擴展到消費者直接使用。

NFC，是RFID的一個變種，縮短了讀取距離（到幾厘米），增加了安全性，終于用在手機上了。但目前只有高端的手機才具備這個功能，且市場占有率很高的蘋果手機到現(xiàn)在還沒有完全開放NFC的使用權(quán)限，使得NFC被限制在了金融領(lǐng)域，無法在食品這種廣泛流通的領(lǐng)域使用。

藍牙，這是筆者最喜歡的技術(shù)。

原因很簡單：手機都有這功能。從2014年開始，手機都支持藍牙低功耗（BLE）了，這個低功耗，真的是可以1顆紐扣電池使得一片無線溫度標簽連續(xù)工作一年以上的（我正在努力做出超低價格的能連續(xù)工作3～5年的無線溫度標簽）！筆者一直認為，對于食品質(zhì)量最為關(guān)心的不是制造商，不是儲運商，也不是商場，而是最終消費者。舉個例子：現(xiàn)在的酸奶里都有益生菌，但益生菌超過一定的溫度就死了，最終消費者關(guān)心的是，我花了近200元買了這一大包酸奶，喝的這益生菌是活的還是死的。肉眼看是看不出來的，這得靠技術(shù)手段。如果消費者掏出手機對著酸奶一掃，就能知道這酸奶從出廠到現(xiàn)在是否有過超溫，就放心了。這時候的問題就在溫度標簽的成本了，當無線溫度標簽成本小于貨物最小包裝的1%的時候，其品牌方因為產(chǎn)品化的差異，就有積極性上一個帶溫度檔案的冷鏈食品了。

ZigBee，信號能在幾個獨立的點之間跳轉(zhuǎn)，自己建立起一張網(wǎng)，這是一個很實用的方式。但其優(yōu)勢在藍牙進化到5.0后，這個“低功耗自組網(wǎng)（Mesh）“技術(shù)就不再那么獨一無二了。而且，其實自組網(wǎng)也挺耗電的。我以前幻想用一顆紐扣電池的產(chǎn)品就能實現(xiàn)長達一年的自組網(wǎng)設(shè)計，后來發(fā)現(xiàn)做不到，耗電量還是太大。另外，主流手機不支持ZigBee，與RFID一樣，只能是在封閉商業(yè)環(huán)境里使用，無法擴展到消費者直接使用。

Wi-Fi，更適合的是看網(wǎng)站，看視頻這些大流量的東西，用在食品行業(yè)的傳感器上（攝像頭除外），有大炮打蚊子的感覺。曾經(jīng)“低功耗WiFi”曾經(jīng)火過一陣子，但我們可以搜一下網(wǎng)上的信息，能提供這個芯片的，沒有幾家。沒有充分競爭的芯片行業(yè)，是問題比較大的。

對于冷庫/大倉庫，可以采用LoRa技術(shù)，這是實時傳送的。如果對于運輸狀態(tài)需要實時監(jiān)控，可以插著電用2G/4G，5G可以再等等。

LoRa/433, 一個小科普：藍牙、ZigBee這些都是2.4Ghz的信號，他們的好處是：天線?。ㄐ〉蕉棺幽敲葱。┑@開障礙物的能力弱。而433Mhz這類的技術(shù)，其天線會比較長，但繞障礙、穿墻能力強?？梢赃@么理解：頻率越高、波長越短，相當于腿越短。而頻率低，波長長，就等于腿很長，很容易跨越障礙物。所以，在動不動就幾堵厚墻的冷庫情況下，我們對于傳感器的無線技術(shù)最好就選擇433這種技術(shù)了。LoRa是這類技術(shù)中比較厲害的：容錯率高，距離遠。所以，對于冷庫一類的應(yīng)用，或者是大面積庫房，首選LoRa技術(shù)。

2G/4G, 一開始我們說到了5G是還沒有成熟，3G現(xiàn)在被4G取代。而市場上很多傳感器是基于2G的GPRS上來實現(xiàn)的（很多人把GPS與GPRS弄混，前者是定位的技術(shù)，后者是傳輸?shù)募夹g(shù)）。而隨著5G的到來，中國大陸的運營商策略是：中國移動依然會保持2G/GPRS的網(wǎng)絡(luò)，但中國聯(lián)通與中國電信會把2G/GPRS拆了，給5G用。但，這種蜂窩網(wǎng)設(shè)備總是很耗電的，如果不能插著電用，那么還是別選它的好，否則設(shè)備激活率不高——人們總是忘記充電，尤其這只是一個傳感器，而不是自己的手機的時候。

總結(jié)一下上述技術(shù)，對于“每個產(chǎn)品自帶溫度檔案”的場景，數(shù)量比較少的冰柜的監(jiān)控，可以采用傳感器用藍牙低功耗技術(shù)。對于冷庫/大倉庫，可以采用LoRa技術(shù)，這是實時傳送的。如果對于運輸狀態(tài)需要實時監(jiān)控，可以插著電用2G/4G，5G可以再等等。