物聯(lián)網(wǎng)(IoT)中的冷鏈如何發(fā)揮重大作用

你曾經(jīng)在家中收到過一箱裝有價格昂貴，且對溫度十分敏感的處方藥嗎？如果包裝箱被打開了，物品溫度上升，而你不十分確切地知道溫度有多高，也不知道暴露在這個溫度下有多長時間，你該怎么辦呢？嗯，我家就遇到過這種情況，確定藥品是否還能夠使用可不是一件讓人高興的事情。

在這篇博文中，我將討論一個物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 工業(yè)應(yīng)用，其中涉及制造工藝、封裝和運輸易變質(zhì)貨物—這被稱為“冷鏈”—以及一個被稱為數(shù)據(jù)記錄器的簡單、低成本解決方案將如何在我的解決方案中發(fā)揮重大作用。

作為資產(chǎn)跟蹤的一種形式，冷鏈管理需要確保產(chǎn)品從制造或種植，直到被使用或消費過程中保持恒定溫度的所有方法。以下只是其中涉及的某些行業(yè)：

• 食品。
• 零售。
• 醫(yī)療（醫(yī)院—器官移植、血漿）。
• 醫(yī)藥。
• 運輸（空運、海運、陸運、鐵路）。
• 倉儲。

圖1是食品冷鏈管理過程的一個流程圖，其中的溫度計符號代表一個有可能需要溫度監(jiān)視的步驟。

圖1：食品冷鏈管理過程流程圖

在冷鏈的每一個步驟中知道和記錄貨物的溫度能夠使整個過程中的每一個參與方都負起責任。幸運的是，管理部門正在創(chuàng)建相關(guān)的法律法規(guī)來確保這方面的責任與義務(wù)。其中一個例子就是美國的食品與藥物管理局 (FDA) 食品安全現(xiàn)代化法案 (FSMA)，這是一部于2011年通過的法律，旨在通過將工作重點從應(yīng)對污染到防止污染來確保食品供應(yīng)的安全性。正是由于這部法律，持續(xù)監(jiān)視和記錄或報告實時數(shù)據(jù)的溫度設(shè)備的使用將變得越來越廣泛。雖然溫度跟蹤設(shè)備目前用于大型貨物運輸，不過，隨著這些法律法規(guī)變得越來越普遍，你最終會發(fā)現(xiàn)這樣的監(jiān)視將直接應(yīng)用于運輸托盤，甚至應(yīng)用于托盤內(nèi)的多個位置。

溫度跟蹤設(shè)備包括溫度指示器和數(shù)據(jù)記錄器。溫度指示器是單事件溫度短途指示器。通常情況下，它們是一次性的，并且至少分為兩類：基于化學制品的，或電子的。數(shù)據(jù)記錄器是更加復(fù)雜的解決方案，這是因為它們被設(shè)計成在運輸貨物的溫度處于預(yù)期溫度窗口之外時發(fā)出一個警報。它們也可以記錄其它參數(shù)，諸如濕度、光照和震動。數(shù)據(jù)記錄器可以以實線連接（如持續(xù)監(jiān)視多個位置的冷藏卡車）或者無線（近場通信 [NFC]、Bluetooth? low energy [BLE]、ZigBee、Wi-Fi、蜂窩、衛(wèi)星）方式提供。

我們最近在大量的溫度感測產(chǎn)品組合中增加了一位新成員，即TMP107溫度傳感器集成電路 (IC)，它在-20°C至 +70°C的溫度范圍內(nèi)特有±0.4°C的準確度。它在單條通信線路上可以實現(xiàn)32個器件菊花鏈實現(xiàn)方式，這也使得工程師能夠在系統(tǒng)中的多個位置上監(jiān)視溫度，而無需其它解決方案中的所有額外電纜連接。為了幫助工程師將他們的數(shù)據(jù)記錄應(yīng)用盡快地投入使用，TI已經(jīng)開發(fā)出一個用于資產(chǎn)跟蹤和冷鏈數(shù)據(jù)記錄的參考設(shè)計。在這個參考設(shè)計中，電池的使用壽命在5年以上，并且具有一個用于配置和回讀的NFC接口。將在今年年底推向市場的硬件設(shè)計將數(shù)個TI感測IC，以及一個全新的NFC器件和超低功耗微控制器 (MCU) 組合在一起。為了盡可能實現(xiàn)最大靈活性，此參考設(shè)計提供了多個傳感器配置，以監(jiān)視溫度 (TMP112)、環(huán)境光 (OPT3001) 和/或濕度 (HDC1000)。TI的RF430CL331H提供NFC功能，而MSP430FR5969 MCU中具有高達64KB的非易失性FRAM存儲器。圖2是這款設(shè)計的簡單方框圖。

圖2：資產(chǎn)跟蹤和冷鏈數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的方框圖

TMP112是一款美國國家標準與技術(shù)研究院 (NIST) 的可追溯器件。這意味著生產(chǎn)部件相對于NIST可追溯傳感器進行了100%測試，并且通過ISO/IEC 17025認證校準，用NIST可追溯設(shè)備進行了驗證。TI將在近期提供更多具有NIST可追溯性的器件，這將為終端用戶提供測量和相關(guān)不確定性的連續(xù)鏈條，從而使設(shè)計人員能夠跟蹤他們終端產(chǎn)品溫度測量值的準確度等級。隨著政府部門引入進一步的法律法規(guī)，NIST可追溯器件將在全世界范圍內(nèi)變得更加普遍。

我堅信，冷鏈會生根發(fā)芽，并將在這個IoT的全新時代中推動貨物運輸監(jiān)視的需求。通過了解運輸過程中達到的準確溫度，以及貨物處于推薦溫度范圍之外的時間長度，我們的藥劑師將獲得足夠的信息來確定丟棄還是服用這些處方藥。借助冷鏈數(shù)據(jù)記錄，我將能夠知道我所購買的昂貴藥品在整個配送周期中是不是保持在合適的溫度下。

其它資源

• 訂購MP1T07評估模塊 (EVM)。
• 查看具有NFC接口的TI Designs超低功耗多傳感器數(shù)據(jù)記錄器參考設(shè)計。
• 閱讀博文，“扔掉NTC熱敏電阻；使用一個模擬溫度傳感器?！?/li>