RFID技術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，其實保證疫苗質量還有一個重要因素就是：保證冷鏈的正常運轉。

冷鏈是指為保證疫苗從疫苗生產(chǎn)企業(yè)到接種單位運轉過程中的質量而裝備的儲存、運輸冷藏設施、設備。冷鏈設備、設施包括冷鏈車、疫苗運輸工具、冷庫、冰箱、疫苗冷藏箱、疫苗冷藏包、冰排及安置設備的房屋等。

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

RFID技術起源于英國，應用于第二次世界大戰(zhàn)中辨別敵我飛機身份，20世紀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%的公司應用RFID技術，應用分布在身份證件和門禁控制、供應鏈和庫存跟蹤、汽車收費、防盜、生產(chǎn)控制、資產(chǎn)管理等。由此可見，在國外發(fā)達國家，運用RFID技術，已經(jīng)成為趨勢。

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

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

圖1溫度標簽、讀寫器與應用

1.冷鏈運輸?shù)默F(xiàn)狀介紹

美國、日本及西歐國家的食品冷鏈運輸率達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達到700億元人民幣，占食品生產(chǎn)總值的20%之多。這種浪費主要是由于缺少冷鏈運輸體系，導致一些食品在運輸過程中因無法長期保鮮被丟棄造成的。對于藥品而言，溫度偏離將導致藥品質量的劣化，甚至發(fā)生毒性變異；多肽、蛋白類藥品凍結會使效價降低，影響療效，疫苗凍結活性喪失，甚至產(chǎn)生有害毒素。

對于冷鏈運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，即每臺運輸車輛放一臺或者多臺溫度記錄儀來測量并記錄運輸過程中的溫度，當貨物達到運輸目的地后，將溫度記錄儀與電腦通過有線連接的方式將數(shù)據(jù)導入計算機，再進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，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才能導出數(shù)據(jù)等缺點，無法滿足現(xiàn)代冷鏈運輸行業(yè)溫度監(jiān)控的要求。

除了溫度外，冷鏈運輸行業(yè)還面臨一個責任區(qū)分問題，有一位冷鏈運輸?shù)呢撠熑嗽?jīng)發(fā)出這樣的感慨“我們企業(yè)的冷藏運輸和冷藏庫都按照食品達標溫度控制，但從供應商那里接貨的時候，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)供應商沒有把貨物按照相應的溫度來操作，遇到這個情況，我們會把貨物重新冷凍，然后運輸?shù)礁鱾€門店，但一旦在門店出現(xiàn)問題，客戶就把責任轉嫁到我們頭上?！倍硪环矫?，對于一些責任心不強的企業(yè)，為了節(jié)省費用，在客戶裝入貨物的時候打開冷機，運輸過程中覺的差不多了則就關掉制冷設備，快到目的地時再打開冷機，不能做到全程開機，當貨物交付時，貨物雖然表面凍的不錯，實際上已經(jīng)變質了。所以責任區(qū)分問題也是一個急需解決的一個問題，即當產(chǎn)品到達接收方出現(xiàn)產(chǎn)品質量不符合要求時，必須判斷出是否是由于貨物運輸溫度不符合要求導致的。正是出于這樣的擔心，目前國內一些大的醫(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輸企業(yè)，顯然這樣做付出的成本是昂貴的。

2.溫度標簽在冷鏈運輸過程中的應用

RFID作為一種新興的自動非接觸性識別技術在國內外已經(jīng)得到了迅速的發(fā)展［1］，將RFID技術引入物流應用領域的研究成為熱點。設計開發(fā)基于RFID技術的煙草物流分揀系統(tǒng)，實現(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］；等一系列應用，以上應用僅僅是把RFID作為一種標識，用來識別產(chǎn)品，而對于現(xiàn)代冷鏈運輸行業(yè)，不但要關心其產(chǎn)品的標識，更關心與之相關的溫度值。而溫度標簽因同時具備數(shù)字標識和溫度信息，可以滿足冷鏈運輸溫度監(jiān)控的要求。

2.1可用于事后追溯的半有源RFID溫度標簽

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

半有源的溫度標簽主要有兩種類型分別是符合ISO/IEC15693標準的高頻溫度標簽「如圖2所示」和符合ISO/IEC18000標準的超高頻溫度標簽。二者主要的區(qū)別體現(xiàn)在穿透力和識別距離上，高頻溫度標簽的穿透力較強，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）的運輸，其缺點是識別距離比較短，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，「如圖3所示」而對于超高頻的標簽來說，其識別的距離大大增加，但其穿透性又弱于高頻標簽。

圖313.56M半有源大功率讀卡器

半有源溫度標簽的使用流程如下：在產(chǎn)品出庫時，根據(jù)貨物運輸?shù)男枰?，將溫度標簽設置好溫度標簽的啟動時間和采集間隔周期，將溫度標簽放到貨物運輸箱內交付貨運方；貨物出庫完畢，溫度標簽在達到的指定的時間后，會自動啟動溫度記錄功能，以預設的采集周期不間斷的記錄環(huán)境溫度值；在貨物中轉過程中，通過手持終端讀取貨箱RFID標簽的信息和溫度，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標簽信息方便、快速、準確的分揀貨物的同時驗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)同步導入數(shù)據(jù)庫，整個物流過程中實現(xiàn)了全程的溫度記錄，確保了產(chǎn)品品質。

應用流程如圖4所示：

2.2可用于大量貨物實時溫度采集的有源RFID溫度標簽

半有源溫度標簽具有溫度記錄的功能，類似于黑匣子，主要用于事后責任認定，對于運輸過程中的實時溫度報警，則可采用有源溫度標簽。有源溫度標簽可以實時測量環(huán)境溫度值，并將數(shù)據(jù)主動發(fā)送給接收設備，因此對于異常的情況能快速做出反應，以提醒司機采取措施，避免損失。讀取設備可實現(xiàn)大量溫度標簽的實時溫度同時讀取，通過讀卡器內置的SD卡實現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄功能，通過GSM模塊實現(xiàn)短信實時溫度報警，此外接收設備本身具備網(wǎng)關功能還可以實現(xiàn)遠程監(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，有源溫度標簽須和讀取設備配套使用，因此局限于冷鏈運輸過程中對于車廂貨物溫度的監(jiān)控，以實現(xiàn)貨物溫度的實時監(jiān)控。

有源溫度標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簽的最大數(shù)量也是一個重要的性能指標。

3.結論

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

補充

現(xiàn)如今，除了RFID技術之外，NFC也在冷鏈領域有了一些發(fā)展。關于RFID和NFC，再做一些詳細介紹：

RFID

非接觸式射頻識別（RFID）本質上也是一種無線通信技術，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簽，從而實現(xiàn)對物體的管理。

RFID技術廣泛應用于倉儲物流中，用于對貨物進行跟蹤

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

RFID系統(tǒng)由讀寫器與標簽組成

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動電路工作，標簽的可識別距離不會變化。主動RFID系統(tǒng)一般指有源的RFID標簽，其可識別距離會隨著電量的減少而降低。

采用RFID技術的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標簽

RFID標簽由集成電路（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信號進行調制和解調，另外還需要從讀寫器發(fā)出的信號中收集能量驅動自身工作。

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標簽中存著什么？

RFID標簽中存儲的數(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碼的結構由EPCglobalTagDataStandard標準定義，這個標準是一個公開標準，可以從EPCglobalInc網(wǎng)站上面免費下載。

NFC技術

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

NFC技術是由RFID技術演變而來，除了通信協(xié)議，NFC標準還規(guī)定了數(shù)據(jù)交換格式。在NFC單一芯片上結合了感應式讀卡器、感應式卡片和點對點的功能，能在短距離內與兼容設備進行識別和數(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這種應用場景，就要求識別距離比較長。長距離RFID的識別距離可達幾十米甚至上百米。

（3）應用場景

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、運輸、倉儲都廣泛使用了RFID技術來跟蹤貨物。

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

來源：NFC日報