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粮食仓储的RFID技术设计与应用研究

范文

高俊峰刘彬斌

摘要：在中国粮食仓储仍存在一定的环境因素的影响，其发展状况也存在一定的问题。我们通过对RFID监测技术的运用能力进行试验以及分析结果。经过对RFID监测技术的优势进行分析研究，指出在粮食仓储过程中存在的问题，粮食仓储面临的机会与威胁，分析出需要改进的地方，从而加强RFID监测技术的应用性。

关键词：粮食仓储;RFID监测技术;优势;发展前景

中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.30.101

关于国民经济和民生的根本问题是农村，农业和农民问题。党的十九大报告初次提出：实施乡村振兴战略。明确坚持农村农业优先发展，并指出“确保国家粮食安全，把中国人的饭碗放在手中”处理超过十亿人口的问题始终是我们党治理的重中之重。

1 粮仓监控系统的原理

大多数RS-485有线连接等数据通信方法都应用于传统的粮仓监控系统中。但是，在实际工作中，仓库中数百个温度测量装置的连接将使整个仓库成为类似蜘蛛网络的连接网络。异常错综复杂。在每次运粮，送粮，储粮后都要花大批的人力和物力来从新摆置，同时也极易构成设施的损坏。此外该系统不仅抗干扰差，而且连线繁多，最重要的是当扩展时既费时又费力，扩展及其困难;有时即使小节点出现问题，也会影响整个系统甚至崩溃，这对粮仓的监控和管理非常不利。

然而，REID食品仓库基于2.4 G长距离射频技术，这是一个设计合理且完美的“仓库食品监管系统”治疗计划。最终完成多个仓库的统一管理（如图1）。

在仓库的粮食里面安置我们特制的电子信息标签，并且在粮仓里面也安放这种特制标签，以及相应的读卡设备。标签将立即转换信息，并将快速收集有关仓库中食物状况的重要信息，如谷物温度和湿度，仓库温度和湿度等。无线模式连续发送信息，以便信息标签附近的读卡器可以接收信息。然后把接收到的数据传到监控仓库的主机。假定仓库或者粮食的温湿度不在正常的情况范围之内，主机就会立即将数据（如详细温湿度的数据，具体位置，相应的解决方式等）通过 LAN传送给主机服务器，并通过使用人员既定设置的方式输出多种报警信息，这样，提醒仓库管理员执行相应的操作以完成仓库管理（如图2）。

2 粮食仓储发展的现状及存在问题

2.1 粮食仓储发展现状

基于党和政府对于民生的足够重视，我们从粮食为落脚点，对于一些粮食产区进行了一系列探访，发现如今的粮食产量已然不是如今粮食产业的核心要点。随着时代的发展，科学技术的进步，食品产能过剩已成为当今社会面临的一个重大问题。基于这个背景我们联结现在的互联网，物联网，以及如今正如雨后春笋般茁壮成长的 RFID技术（即射频识别又称无线射频识别，它是一种基于通信识别的现代通信技术，可以识别特定目标，通过无线电信号读写相干数据。不需要识别系统和特定目标之间的机械或光学接触）。对粮食仓储进行科学而合理的提升改进，我们基于以上的现实情况和高新技术，开发出一种新型的 RFID粮食仓储， RFID粮食仓储是一款基于科学储粮的现代化先进系统。

传统的粮食监测系统的粮仓与控制中心大多采用RS-485技术，通过一定的数据有效传送至检测人员那里，然后结合多组数据进行对比分析，形成一定的数据网体系，对人力与物力的大量消耗，不仅加大了成本的耗用。对设施设备的多次使用，也容易缩短设施的使用性。而且该系统也有若干缺点：它的抗干扰能力极差，数据连接也极为繁琐，有时候一个细小的差错会导致整个系统的监测情况，会使得监测结果不准确。

2.2 RFID技术存在问题

（1）超高频技术不完善，制约应用发展。

在技术上还存在着系统集成稳定性差以及一些目前还无法解决的技术方面不足的问题。目前在系统集成方面，令人遗憾的是，国内还没有哪家公司是专业级的、高水平的.综上所述，无源超高频电子标签应用的解决方案还不足以让人信服。此外应用系统的稳定性不高，常会出现一些小毛病，产品读写性能稳定性不高，在复杂环境下会出现读取不出来数据或是读取数据的准确率变低等琐碎的小问题。虽然目前还不足以引起使用者的反感，但从长远来看，严重影响了终端用户的使用体验，不利于之后的推广和普及。

（2）行业标准不统一，制约产业发展。

无源超高频电子标签的标准的缺席一直是制约产业发展的一大原因，虽然国际上有制定相关协议，但很难把它作为我国的标准来颁布和实施，因为其中涉及多项外国专利，在我国实施起来难度系数较大。这种情况一日不处理好，便将一日是RFID标签产业和应用的发展的障碍！

（3）超高频成本瓶颈，制约市场发展。

近兩年来，尽管无源超高频电子标签价格下降很快，但是其价格对于一般老百姓来说仍是太过昂贵，仅以芯片、读写器、电子标签、系统维护等整体成本来说便是不菲的一笔花费，所以权衡之下不会购买。而项目成本是一向是最终用户权衡项目投资收益的重要指标。所以，高额的成本，往往会使大多投资者望而却步，产业缺少资金来源自然发展缓慢，这也是个让人头疼的难题。

3 RFID粮食仓储的设计思路

3.1 粮食仓储的影响因素

在食物储存期间，各种因素的变化，包括环境，气候和通风条件，可能导致粮仓内温度或湿度的异常变化。这种变化很可能导致食物腐烂或被害虫袭击。此外，粮仓中谷物的储存质量将受到粮仓中气体，微生物和其他害虫的影响。为了为粮食仓库提供正常的温度和湿度环境，必须控制仓库内的温度和仓库中粮食的温度和湿度。因此，我们在现在通信技术的基础上构想了一种基于RFID远距离射频技术的解决方案。该系统不仅安全稳定，而且操作简单，只要有特殊的温湿度标签和相应的读卡器，仓库中只需要少量的输电线路。数据传输只要经过无线便能够实现。

3.2 设计基本思路

由于经济危机的逐渐缓解和科技创新领域的飞速发展及一些其他有利因素的推动，自2010年以来，全球RFID市场发展呈持续上升趋势，预计在2019年，市场规模达到500多亿美元不只是想象。与此同时，RFID所涉及应用的领域将越来越广，越来越多的人对其未来发展持看好的态度。国家方面，也为RFID市场的发展创造积极的政策氛围。

为此，我们构想了一种基于2.4G通过远程控制与监测的“仓库粮食监管系统”解决方案，这样也提高了监控与管理的效率。通过一定的实时监控与数据分析，这样也大大提高了粮食仓库管理的有效性，更佳充分证实了这项技术在此领域的有效使用性。监控仓库的主机会不间断地接收到附近的读卡器所读取的标签通过无线方式发出的即时采集的各项仓库粮食情况，例如温度，湿度等，以便使用人员及时了解和管理仓库。一旦出现异常情况，仓库的管理员将会收到系统经过计算而发出的用来提醒做出相应的操作的警报，以此实现仓库的即时管理。

3.3 RFID技术工作原理

RFID技术的基本工作原理其实很简单：在一定的磁场内，读卡器通过解读感应到的电流，获取存储在标签芯片中的信息，送至中心控制系统进行相关的数据分析和数据处理。

3.3.1 RFID的系统功能

动态记录功能：每隔一分钟采集它的数据并记录所测温度、湿度等参数的情况，通过图表对比，数据整理来实时反映和记录监测信息。

（1）超限报警功能。

在数据出现异常时，它的温度、湿度会上下浮动，可以一些警报器来提醒工作人员，如：声音报警、电话振铃报警、可设置短消息群发，并且系统可以无时无刻通知不同的值班人员具体情况。

（2）数据统计分析功能。

不仅实时显示房间的各项参数的曲线变化，还可以同时显示多个不同房间的环境参数曲线，能够方便工作人员进行比对。通过这些参数数据、图标分析、数据报表等一系列的数据都能充分反映出温湿度的变化趋势。

（3）数据存储功能。

数据采集和记录都会传送到计算机上，然后按照要求记录各个仓库温、温湿度变化曲线以及作出分析报告;可以自动保存以及备份。

3.3.2 重要货物温湿度监控操作

为了可以充分了解粮食的温湿度情况，我们可以通过下面的具体做法如下：

（1）通过在托盘上固定一个能够传送温湿度的物品。

（2）控制间隔时间，实时监控其温湿度的变化。

（3）将托盘的信息写入记录本上中。

（4）通过所测试出来的温湿度与同一空间的周围环境的温湿度进行对比参照，然后计算产品的温湿度。

3.3.3 温湿度监控的优势

为了提高粮食的品质与质量问题，工作人员可以24小时内随时监测到粮食的温湿度。这样不仅能够使采集的数据更为精确外，还能够提高工作人员的管理效率，也在一定程度上减轻了管理人员紧缺的状况。产品通过小、快、强的设备功能，提高了粮食仓储的质量问题，也便于实时监测温湿度。

3.3.4 RFID技术在物联网的应用

物联网是新时代具有战略性的新兴产业之一，但是也深受其他行业的冲击，为了能够从根本上推动了中国物联网的进一步发展，我们将RFID技术投入物联网，拓展了物联网全方位的发展，这也有助于物联网跻身于世界。

3.3.5 RFID技术的发展趋势

在RFID技术面向世界时，但是其也面临着严峻的挑战，在当今企业强强联手的状况下，是否能够在世界市场上占据它的首要地位。随着市场的扩大，业内的竞争也日益激烈，因此，国内优秀的RFID企业对行业市场的研究时不可待，尤其是对行业的发展前景与是否在一定程度上能够满足消费者的需要的研究。

数据显示，截至2010年， RFID标签的全球生产数量达到330亿，是2005年产量的25倍多，RFID在未来几年的应用方向会随着产业领域的不同而差异显著。自1991年至今，已在使用RFID标签的汽车已经超过一万五千台。而据推测，日后，供应链管理物流领域，粮食仓储等半自动管理领域将成为RFID大显神威的主场。与此同时如果再能够通过科技创新实现RFID标签的批量化生产，做到价格的大幅度下跌，普及也就指日可待了。

4 结论

通过上文对RFID粮食仓储的技术优点特长以及未来发展前途的分析可以发现目前中国无源超高頻市场还属于幼苗期，不论是在核心技术方面，还是商业模式方面，都有待进一步发展和壮大。希望可以针对目前技术的不足和存在问题来制定解决方案，只有这样才能够真正迎来中国RFID无源超高频市场发展的春天。

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