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   如今，物聯(lián)網(wǎng)已成為當前世界新一輪經(jīng)濟和科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點之一，發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)對于促進經(jīng)濟發(fā)展和社會進步具有重要的現(xiàn)實意義。

    物聯(lián)網(wǎng)普遍被分為感知層、傳輸層、智能處理層及應(yīng)用層，其中感知層主要包括傳感器及傳感網(wǎng)絡(luò)，這是物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)，也是整個物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中需求量最大、價值最高的環(huán)節(jié)。

    傳感技術(shù)及產(chǎn)業(yè)有它自身的特點，一是基礎(chǔ)、應(yīng)用兩頭依附。基礎(chǔ)依附是指傳感技術(shù)依附于敏感機理、敏感材料、工藝設(shè)備和檢測技術(shù)四塊基石。敏感機理千差萬別，敏感材料多種多樣，工藝設(shè)備各不相同，檢測技術(shù)大相徑庭，沒有上述四塊基石的支撐，傳感技術(shù)難以為繼。二是技術(shù)、投資兩個密集。傳感技術(shù)是典型的交叉學(xué)科，技術(shù)密集是指傳感器在研制和制造過程中技術(shù)的多樣性、交叉性和綜合性。它是多種高技術(shù)的綜合產(chǎn)物，也是人才密集型產(chǎn)業(yè)。傳感器在一定程度上代表了一個國家的基礎(chǔ)科研能力和產(chǎn)業(yè)能力，它的研發(fā)周期較長，相關(guān)所需如材料制備、加工設(shè)備、封裝、測試設(shè)備等投入較大。因此研究開發(fā)和生產(chǎn)某一種傳感器要求一定的投資強度，尤其是在工程化研究以及建立規(guī)模經(jīng)濟生產(chǎn)線時更要求較大的投資。三是傳感器產(chǎn)品分類和品種繁多，粗略可分為10大類、42小類，近6000多個品種。其應(yīng)用滲透到各個產(chǎn)業(yè)和行業(yè)部門，它的發(fā)展既有各個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動力，又強烈地依賴于各產(chǎn)業(yè)的支撐作用。只有按照市場需求，不斷調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，才能實現(xiàn)傳感器產(chǎn)業(yè)的全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。
  
                      
                                     圖1 多參量傳感器節(jié)點

    1 創(chuàng)新發(fā)展

    昆侖海岸在總結(jié)成長歷程，分析產(chǎn)業(yè)特點的基礎(chǔ)上，制定了抓住機遇、創(chuàng)新發(fā)展、穩(wěn)步前進的一系列措施。

    一是集成創(chuàng)新，更好地為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化服務(wù)；二是原始創(chuàng)新，更好地為冷鏈運輸業(yè)服務(wù)；三是協(xié)同創(chuàng)新，為更好更快地推廣物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)。

    在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)中，已開始使用各種傳感器進行各種參數(shù)的檢測與控制，如精準農(nóng)業(yè)中土壤墑情和肥力監(jiān)測、農(nóng)業(yè)生長狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)施農(nóng)業(yè)中溫室的溫度、濕度、光照、營養(yǎng)液成分的監(jiān)測，現(xiàn)代畜牧業(yè)中飼喂環(huán)境自動監(jiān)測等。中國是一個農(nóng)業(yè)大國，半數(shù)以上的人口還工作和散住在農(nóng)村。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)用的傳感器以趨勢判斷為主，精度要求較低，價格也相對便宜。適合普及推廣。昆侖海岸以最快的速度，將單溫、單濕、單光照、單二氧化碳等傳感器集成在一起，成為多參量傳感器節(jié)點（如圖1所示），迅速推向市場，成為第一家能產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)多參量傳感器節(jié)點和農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)（如圖2所示）的公司。
 
                      
                                圖2 農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)

   物流業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)很早就實實在在落地的行業(yè)之一。冷鏈運輸是指運輸全過程中，無論是裝卸搬運，變更運輸方式、更換包裝等環(huán)節(jié)，都使其運輸?shù)呢浳锸冀K保持一定溫度的運輸。冷鏈運輸方式可以是公路運輸、水路運輸、鐵路運輸、航空運輸，也可以是多種運輸方式組成的綜合運輸方式，冷鏈運輸是冷鏈物流的一個重要環(huán)節(jié)。主要運輸對象有醫(yī)藥品，如疫苗、血液制品，保鮮食品如：速凍食品、肉類、冷飲、蔬菜、水果、水產(chǎn)品等。

   2 RFID溫度標簽

    昆侖海岸是國內(nèi)第一家將RFID射頻技術(shù)與測量溫度的傳感器、記錄溫度的記錄器集于一體，研制出既識別、又測溫、過程全追溯的RFID溫度標簽。并將原始創(chuàng)新成果迅速產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。目前有兩類產(chǎn)品能滿足市場的需要，一類是可用于事后追溯的半有源RFID溫度標簽，另一類是可用于大量貨物實時溫度采集的有源RFID溫度標簽。
 
                  
                               圖3 13.56M半有源溫度標簽以及讀卡器

                 
                    
                                   圖4 3.56M半有源大功率讀卡器

   (1)半有源溫度標

   簽半有源溫度標簽通過內(nèi)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，當進入到讀卡器的有效識別范圍內(nèi)，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/IEC 15693標準的高頻溫度標簽（如圖3所示）和符合ISO/IEC 18000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（如圖4所示），其有效識別的距離也通常保持在1米范圍之內(nèi)，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5 應(yīng)用流程圖

    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瑢囟葮撕炘O(shè)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(nèi)交付貨運方；貨物出庫完畢，溫度標簽在達到指定的時間后，會自動啟動溫度記錄功能，以預(yù)設(shè)的采集周期不間斷的記錄環(huán)境溫度值；在貨物中轉(zhuǎn)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、準確分揀貨物的同時，驗證其溫度是否符合存儲溫度，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(dǎo)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(zhì)。應(yīng)用流程如圖5所示。

    （2） 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(zé)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，如圖6所示。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(shè)備，因此對于異常的情況能快速做出反應(yīng)，以提醒司機采取措施，避免損失。讀取設(shè)備（如圖7所示）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(nèi)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(shè)備本身具備網(wǎng)關(guān)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(shè)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。
      
                  
                                     圖6 有源溫度標簽

                   

                             圖7 有源溫度標簽讀卡器
       
    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。

    目前昆侖海岸正按照“政、產(chǎn)、學(xué)、研、用”相結(jié)合的模式堅持協(xié)同創(chuàng)新，在開發(fā)新型智能傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)上下功夫，在研究成果快速產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)上下功夫，在更好地為用戶服務(wù)上下功夫，以更好更快地開展示范應(yīng)用的實際行動來推動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

   摘自《自動化博覽》2012年第九期