郭麗娟

摘 要：時間—溫度指示標(biāo)簽（TTI）能夠指示時間和溫度的累積效應(yīng)。而無線射頻識別技術(shù)（RFID）是食品物流信息化的重要手段。本文探討將RFID技術(shù)與時間—溫度指示標(biāo)簽（TTI）結(jié)合在一起，監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)中的食品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：RFID；TTI；食品質(zhì)量；物聯(lián)網(wǎng)

食品質(zhì)量與人民的生活息息相關(guān)，在食品流通過程中，隨著環(huán)境溫度的變化和儲存時間的延長，食品質(zhì)量會下降，甚至不宜食用。快速準(zhǔn)確判定食品質(zhì)量，對保障食品安全具有重大的意義。時間—溫度指示標(biāo)簽?zāi)軌蛑甘緯r間和溫度的累積效應(yīng)，預(yù)測食品安全風(fēng)險，顯示食品是否變質(zhì)。而無線射頻識別技術(shù)（RFID）在食品加工生產(chǎn)、跟蹤、溯源、防偽、監(jiān)控和自動化管理等方面得到了廣泛應(yīng)用。RFID技術(shù)與時間—溫度指示標(biāo)簽?zāi)芊窠Y(jié)合在一起，監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)中的食品質(zhì)量呢？

1 RFID技術(shù)及原理

無線射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）是一種應(yīng)用電磁波頻譜，以非接觸、無視覺、高可靠的方式傳遞特定識別信息的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。RFID系統(tǒng)主要包括讀寫器和電子標(biāo)簽，其他部分，如主機(jī)、信號發(fā)射機(jī)、信號接收機(jī)、發(fā)射接收天線等，可根據(jù)具體應(yīng)用情況，有選擇的配備。

電子標(biāo)簽進(jìn)人磁場后，如果接收到讀寫器發(fā)出的特殊射頻信號，就能憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，讀寫器讀取到電子標(biāo)簽所發(fā)送的信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。RFID技術(shù)中主要應(yīng)用在防偽、跟蹤與溯源、物流管理三個方面。

2 TTI技術(shù)與原理

2.1 TTI的概念

時間—溫度指示器（Time-Temperature Indicator或Time Temperature Indicator integrator，簡稱TTI）是能夠通過顏色變化或數(shù)字顯示受監(jiān)控食品所經(jīng)歷溫度和時間共同累積效應(yīng)引起的質(zhì)量變化，顯示食品是否變質(zhì)的質(zhì)量監(jiān)控器，可以對食品整個貨架期中的一些關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和記錄，指示食品的溫度變化歷程和剩余貨架信息，在現(xiàn)代食品物流與質(zhì)量監(jiān)管中發(fā)揮了重要作用。TTI的應(yīng)用越來越廣泛，美軍在快餐口糧食品上已經(jīng)應(yīng)用專利“牛眼”標(biāo)簽。由于快餐口糧保質(zhì)期在熱區(qū)和寒區(qū)環(huán)境下相差數(shù)倍，通過TTI實(shí)時跟蹤經(jīng)歷的溫度一時間，指示其質(zhì)量變化，能夠顯著提高經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 TTI的工作原理

為什么TTI能夠指示食品質(zhì)量變化呢？這是基于化學(xué)反應(yīng)速率理論—分子碰撞理論，即化學(xué)反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系符合Arrhenius方程運(yùn)算：

k=Aexp-Ea/RT（指數(shù)式）。

k為速率常數(shù)，R為摩爾氣體常量，T為熱力學(xué)溫度，Ea為活化能，A為指前因子（也稱頻率因子）。

Arrhenius關(guān)系式是反映食品質(zhì)量與時間、溫度函數(shù)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。如經(jīng)過這種理論模型推算，美快餐口糧（MRE）在16℃恒溫環(huán)境下保質(zhì)期為12.5年，而40℃環(huán)境下保質(zhì)期僅2年。

TTI可應(yīng)用于兩個方面：一是作為倉庫管理的巡回檢測工具，實(shí)時監(jiān)控食品質(zhì)量。二是作為食品包裝箱上的保質(zhì)期標(biāo)簽。每個包裝箱上的TTI是一個活性的貨架期智能標(biāo)簽，有助于快速準(zhǔn)確判定箱內(nèi)食品是否適宜食用，對保障食品安全具有十分重要的意義。

3 基于RFID技術(shù)的TTI

RFID和TTI相結(jié)合它能夠在完成物資身份識別的同時，對物資所處環(huán)境溫度進(jìn)行測量和記錄，判斷物資在物聯(lián)網(wǎng)中的溫度是否超出允許范圍，以此實(shí)現(xiàn)質(zhì)量全過程可追溯。

基于RFID技術(shù)的TTI主要由芯片和天線組成，可定時檢測溫度、接收和傳送數(shù)據(jù)。核心是含有IC芯片的射頻電路和TTI電子傳感器，通過讀取智能標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)傳送給計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，從而使管理人員得到商品的質(zhì)量信息。傳感器與測溫終端之間采用無線通訊GPRS，按預(yù)定間隔時間自動連續(xù)發(fā)射監(jiān)測點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常立即報警。同時，系統(tǒng)具有趨勢分析功能，對溫度數(shù)據(jù)作長時間記錄，并實(shí)時進(jìn)行分析。對溫度變化呈現(xiàn)逐步升高的監(jiān)測點(diǎn)，可在溫度達(dá)到上限之前進(jìn)行預(yù)警，把故障消除在萌芽狀態(tài)。

4 基于RFID技術(shù)TTI的應(yīng)用展望

基于RFID技術(shù)TTI的應(yīng)用一般有兩種模式，一種是在每個物流環(huán)節(jié)一次性上傳時間—溫度數(shù)據(jù)，分環(huán)節(jié)監(jiān)控物品質(zhì)量；另一種是通過GPRS實(shí)時傳輸數(shù)據(jù)。目前包含記錄溫度傳感器的RFID標(biāo)簽已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，價格為15-25美元。而RFID溫度一時間指示標(biāo)簽單個成本在250美元以上，監(jiān)控最長時間目前只有100天，無法滿足食品監(jiān)控要求，距離產(chǎn)業(yè)化尚有一定距離。隨著技術(shù)更新的加快，結(jié)合TTI的RFID標(biāo)簽、解讀器及相應(yīng)外圍設(shè)備價格將會越來越低，而且結(jié)合TTI的RFID標(biāo)簽具有可重復(fù)利用的特性，單次使用成本完全可以降到可接受的水平，因此，未來完全能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中食品質(zhì)量監(jiān)控的自動化和信息化。

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