糧食倉儲的RFID技術(shù)設(shè)計與應(yīng)用研究

高俊峰 劉彬斌

摘 要：在中國糧食倉儲仍存在一定的環(huán)境因素的影響，其發(fā)展狀況也存在一定的問題。我們通過對RFID監(jiān)測技術(shù)的運用能力進行試驗以及分析結(jié)果。經(jīng)過對RFID監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)勢進行分析研究，指出在糧食倉儲過程中存在的問題，糧食倉儲面臨的機會與威脅，分析出需要改進的地方，從而加強RFID監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用性。

關(guān)鍵詞：糧食倉儲;RFID監(jiān)測技術(shù);優(yōu)勢;發(fā)展前景

中圖分類號：TB 文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.30.101

關(guān)于國民經(jīng)濟和民生的根本問題是農(nóng)村，農(nóng)業(yè)和農(nóng)民問題。黨的十九大報告初次提出：實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略。明確堅持農(nóng)村農(nóng)業(yè)優(yōu)先發(fā)展，并指出“確保國家糧食安全，把中國人的飯碗放在手中”處理超過十億人口的問題始終是我們黨治理的重中之重。

1 糧倉監(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)的糧倉監(jiān)控系統(tǒng)中。但是，在實際工作中，倉庫中數(shù)百個溫度測量裝置的連接將使整個倉庫成為類似蜘蛛網(wǎng)絡(luò)的連接網(wǎng)絡(luò)。異常錯綜復雜。在每次運糧，送糧，儲糧后都要花大批的人力和物力來從新擺置，同時也極易構(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，最重要的是當擴展時既費時又費力，擴展及其困難;有時即使小節(jié)點出現(xiàn)問題，也會影響整個系統(tǒng)甚至崩潰，這對糧倉的監(jiān)控和管理非常不利。

然而，REID食品倉庫基于2.4 G長距離射頻技術(shù)，這是一個設(shè)計合理且完美的“倉庫食品監(jiān)管系統(tǒng)”治療計劃。最終完成多個倉庫的統(tǒng)一管理（如圖1）。

在倉庫的糧食里面安置我們特制的電子信息標簽，并且在糧倉里面也安放這種特制標簽，以及相應(yīng)的讀卡設(shè)備。標簽將立即轉(zhuǎn)換信息，并將快速收集有關(guān)倉庫中食物狀況的重要信息，如谷物溫度和濕度，倉庫溫度和濕度等。無線模式連續(xù)發(fā)送信息，以便信息標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)控倉庫的主機。假定倉庫或者糧食的溫濕度不在正常的情況范圍之內(nèi)，主機就會立即將數(shù)據(jù)（如詳細溫濕度的數(shù)據(jù)，具體位置，相應(yīng)的解決方式等）通過 LAN傳送給主機服務(wù)器，并通過使用人員既定設(shè)置的方式輸出多種報警信息，這樣，提醒倉庫管理員執(zhí)行相應(yīng)的操作以完成倉庫管理（如圖2）。

2 糧食倉儲發(fā)展的現(xiàn)狀及存在問題

2.1 糧食倉儲發(fā)展現(xiàn)狀

基于黨和政府對于民生的足夠重視，我們從糧食為落腳點，對于一些糧食產(chǎn)區(qū)進行了一系列探訪，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。隨著時代的發(fā)展，科學技術(shù)的進步，食品產(chǎn)能過剩已成為當今社會面臨的一個重大問題。基于這個背景我們聯(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的 RFID技術(shù)（即射頻識別又稱無線射頻識別，它是一種基于通信識別的現(xiàn)代通信技術(shù)，可以識別特定目標，通過無線電信號讀寫相干數(shù)據(jù)。不需要識別系統(tǒng)和特定目標之間的機械或光學接觸）。對糧食倉儲進行科學而合理的提升改進，我們基于以上的現(xiàn)實情況和高新技術(shù)，開發(fā)出一種新型的 RFID糧食倉儲， RFID糧食倉儲是一款基于科學儲糧的現(xiàn)代化先進系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的糧食監(jiān)測系統(tǒng)的糧倉與控制中心大多采用RS-485技術(shù)，通過一定的數(shù)據(jù)有效傳送至檢測人員那里，然后結(jié)合多組數(shù)據(jù)進行對比分析，形成一定的數(shù)據(jù)網(wǎng)體系，對人力與物力的大量消耗，不僅加大了成本的耗用。對設(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：它的抗干擾能力極差，數(shù)據(jù)連接也極為繁瑣，有時候一個細小的差錯會導致整個系統(tǒng)的監(jiān)測情況，會使得監(jiān)測結(jié)果不準確。

2.2 RFID技術(shù)存在問題

（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法解決的技術(shù)方面不足的問題。目前在系統(tǒng)集成方面，令人遺憾的是，國內(nèi)還沒有哪家公司是專業(yè)級的、高水平的.綜上所述，無源超高頻電子標簽應(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，常會出現(xiàn)一些小毛病，產(chǎn)品讀寫性能穩(wěn)定性不高，在復雜環(huán)境下會出現(xiàn)讀取不出來數(shù)據(jù)或是讀取數(shù)據(jù)的準確率變低等瑣碎的小問題。雖然目前還不足以引起使用者的反感，但從長遠來看，嚴重影響了終端用戶的使用體驗，不利于之后的推廣和普及。

（2）行業(yè)標準不統(tǒng)一，制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

無源超高頻電子標簽的標準的缺席一直是制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大原因，雖然國際上有制定相關(guān)協(xié)議，但很難把它作為我國的標準來頒布和實施，因為其中涉及多項外國專利，在我國實施起來難度系數(shù)較大。這種情況一日不處理好，便將一日是RFID標簽產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用的發(fā)展的障礙！

（3）超高頻成本瓶頸，制約市場發(fā)展。

近兩年來，盡管無源超高頻電子標簽價格下降很快，但是其價格對于一般老百姓來說仍是太過昂貴，僅以芯片、讀寫器、電子標簽、系統(tǒng)維護等整體成本來說便是不菲的一筆花費，所以權(quán)衡之下不會購買。而項目成本是一向是最終用戶權(quán)衡項目投資收益的重要指標。所以，高額的成本，往往會使大多投資者望而卻步，產(chǎn)業(yè)缺少資金來源自然發(fā)展緩慢，這也是個讓人頭疼的難題。

3 RFID糧食倉儲的設(shè)計思路

3.1 糧食倉儲的影響因素

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

3.2 設(shè)計基本思路

由于經(jīng)濟危機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，自2010年以來，全球RFID市場發(fā)展呈持續(xù)上升趨勢，預計在2019年，市場規(guī)模達到500多億美元不只是想象。與此同時，RFID所涉及應(yīng)用的領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V，越來越多的人對其未來發(fā)展持看好的態(tài)度。國家方面，也為RFID市場的發(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通過遠程控制與監(jiān)測的“倉庫糧食監(jiān)管系統(tǒng)”解決方案，這樣也提高了監(jiān)控與管理的效率。通過一定的實時監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析，這樣也大大提高了糧食倉庫管理的有效性，更佳充分證實了這項技術(shù)在此領(lǐng)域的有效使用性。監(jiān)控倉庫的主機會不間斷地接收到附近的讀卡器所讀取的標簽通過無線方式發(fā)出的即時采集的各項倉庫糧食情況，例如溫度，濕度等，以便使用人員及時了解和管理倉庫。一旦出現(xiàn)異常情況，倉庫的管理員將會收到系統(tǒng)經(jīng)過計算而發(fā)出的用來提醒做出相應(yīng)的操作的警報，以此實現(xiàn)倉庫的即時管理。

3.3 RFID技術(shù)工作原理

RFID技術(shù)的基本工作原理其實很簡單：在一定的磁場內(nèi)，讀卡器通過解讀感應(yīng)到的電流，獲取存儲在標簽芯片中的信息，送至中心控制系統(tǒng)進行相關(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

動態(tài)記錄功能：每隔一分鐘采集它的數(shù)據(jù)并記錄所測溫度、濕度等參數(shù)的情況，通過圖表對比，數(shù)據(jù)整理來實時反映和記錄監(jiān)測信息。

（1）超限報警功能。

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

（2）數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能。

不僅實時顯示房間的各項參數(shù)的曲線變化，還可以同時顯示多個不同房間的環(huán)境參數(shù)曲線，能夠方便工作人員進行比對。通過這些參數(shù)數(shù)據(jù)、圖標分析、數(shù)據(jù)報表等一系列的數(shù)據(jù)都能充分反映出溫濕度的變化趨勢。

（3）數(shù)據(jù)存儲功能。

數(shù)據(jù)采集和記錄都會傳送到計算機上，然后按照要求記錄各個倉庫溫、溫濕度變化曲線以及作出分析報告;可以自動保存以及備份。

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，我們可以通過下面的具體做法如下：

（1）通過在托盤上固定一個能夠傳送溫濕度的物品。

（2） 控制間隔時間，實時監(jiān)控其溫濕度的變化。

（3） 將托盤的信息寫入記錄本上中。

（4）通過所測試出來的溫濕度與同一空間的周圍環(huán)境的溫濕度進行對比參照，然后計算產(chǎn)品的溫濕度。

3.3.3 溫濕度監(jiān)控的優(yōu)勢

為了提高糧食的品質(zhì)與質(zhì)量問題，工作人員可以24小時內(nèi)隨時監(jiān)測到糧食的溫濕度。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)品通過小、快、強的設(shè)備功能，提高了糧食倉儲的質(zhì)量問題，也便于實時監(jiān)測溫濕度。

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了中國物聯(lián)網(wǎng)的進一步發(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

在RFID技術(shù)面向世界時，但是其也面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，在當今企業(yè)強強聯(lián)手的狀況下，是否能夠在世界市場上占據(jù)它的首要地位。隨著市場的擴大，業(yè)內(nèi)的競爭也日益激烈，因此，國內(nèi)優(yōu)秀的RFID企業(yè)對行業(yè)市場的研究時不可待，尤其是對行業(yè)的發(fā)展前景與是否在一定程度上能夠滿足消費者的需要的研究。

數(shù)據(jù)顯示，截至2010年， RFID標簽的全球生產(chǎn)數(shù)量達到330億，是2005年產(chǎn)量的25倍多，RFID在未來幾年的應(yīng)用方向會隨著產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的不同而差異顯著。自1991年至今，已在使用RFID標簽的汽車已經(jīng)超過一萬五千臺。而據(jù)推測，日后，供應(yīng)鏈管理物流領(lǐng)域，糧食倉儲等半自動管理領(lǐng)域?qū)⒊蔀镽FID大顯神威的主場。與此同時如果再能夠通過科技創(chuàng)新實現(xiàn)RFID標簽的批量化生產(chǎn)，做到價格的大幅度下跌，普及也就指日可待了。

4 結(jié)論

通過上文對RFID糧食倉儲的技術(shù)優(yōu)點特長以及未來發(fā)展前途的分析可以發(fā)現(xiàn)目前中國無源超高頻市場還屬于幼苗期，不論是在核心技術(shù)方面，還是商業(yè)模式方面，都有待進一步發(fā)展和壯大。希望可以針對目前技術(shù)的不足和存在問題來制定解決方案，只有這樣才能夠真正迎來中國RFID無源超高頻市場發(fā)展的春天。

參考文獻

[1]張會民.中央儲備糧承儲企業(yè)安全現(xiàn)狀分析與管理對策研究[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]儲雪儉.倉庫管理系統(tǒng)分析研究[J].物流技術(shù)，2006，（06）：32-36.

[4]董彥龍.我國倉儲物流現(xiàn)狀及其優(yōu)化[J].商業(yè)經(jīng)濟，2006，（16）：15-16.

[5]陳賽賽，王力，胡育銘，等.智能化糧庫建設(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.智能化糧庫建設(shè)及應(yīng)用思考[J].糧油倉儲科技通訊，2016，（01）：1-5.