1.引言

我國(guó)有(yǒu)近(jìn)13億人(rén•₩β↔)口，食品安全是(shì)近(jìn)幾年(nián)來(‍§☆lái)具有(yǒu)持續挑戰性的(de)✔εσ問(wèn)題和(hé)社會(huì)熱(rè)點，并且随著↓£‍≠(zhe)中國(guó)經濟的(de)高(gāo)速發展，消費(f♥←±èi)者對(duì)食品的(de)質量提出了(le)更∏↕¶高(gāo)的(de)要(yào)求。人(rén)們不(bù)僅要(yào)求食品能(néng€≈)夠安全食用(yòng)， 還(hái)要(yào)求食品的(de)感官特性基本不(≤π₽bù)變[4]，但(dàn)無論是(shì)植物(wù)性食品、動物(wù)性食品還(hái)是(λΩ£shì)人(rén)造食品，其水(shuǐ)分(fēn)活度、總酸度、營養 ₹物(wù)質、自(zì)然微(wēi)生(shēng)物(wù)群、酶和(hé)生(☆✘shēng)化(huà)底物(wù)及防腐劑等因素，在從(cón ≥₽™g)原材料的(de)摘取、加工(gōng)、物(wùΩ↕)流、倉儲、銷售等環節中，都(dōu)會(huì)受外(wài)界§€≥​溫度、濕度、光(guāng)照(zhào)§Ω♠‌及環境中微(wēi)生(shēng)物(wù)群與包裝氣體(tǐ)組成等的(de)影(yǐng)響λ←<•，而不(bù)斷地(dì)發生(shēng)σ∑物(wù)理(lǐ)、化(huà)學、微(wēi)生(π∑shēng)物(wù)上(shàng)的(de)變化( ₩huà)，以一(yī)定的(de)速度和(hé)方式喪失其原有(yǒu)品®π€質。

2.傳統貨架期指示器(qì)存在的(de)問(wènα☆)題

傳統的(de)簡單設定食品保質期及基于條"♣™λ碼的(de)食品安全管理(lǐ)模式無法滿足更深入細緻與高(gāo)效食品σ®>♥安全管理(lǐ)的(de)目的(de)。目前傳統的(de)食品保存與管理(lǐ✘≤®≤)方法存在如(rú)下(xià)問(wèn)題：

(1)傳統保質期是(shì)通(tōng∞γ‍∑)過在實驗室內(nèi)對(duì)少(shǎo)¥↕量食品樣品進行(xíng)加速實驗、常溫保存實驗或通(tōng≠§✔σ)路(lù)實驗等驗證手段來(lái)确定，而事(shì)實上(shàng'↕)，在流通(tōng)過程中食品品質不(bù)僅與每個(gè)食品個(gè)體(tǐ)≠₹‌≤初始狀态有(yǒu)關，同時(shí)也(yě)與所處流通(t♠±∏ōng)的(de)環境密切相(xiàng)關。γ☆≈×評價食品的(de)實際品質不(bù)僅需要(yào)₹☆← 了(le)解食品個(gè)體(tǐ)的(d€∑φe)初始狀态，還(hái)需要(yào)對(duì)食品個(gè)體(tǐ)進行(xí‌€ng)實時(shí)監測、跟蹤其在運輸、 $¥•儲藏和(hé)分(fēn)銷環節中的(de)溫度、濕度、光(guā•γ ☆ng)照(zhào)、氧氣含量等及諸多(du>γō)不(bù)可(kě)預見(jiàn)的(de)影££₩(yǐng)響因素。因此，食品安全狀态評估比傳統質保期的(de)确定更加複雜(zá•≠₽♠)、需要(yào)在更大(dà)的(de)時(shí)間(jiān)與空(kōng)間(jiān∑↔✘§)範圍內(nèi)由具有(yǒu)數(shù)據采集與✘∞智能(néng)性标簽的(de)參與，帶來(lái)諸如(rú)信息交互、運‍ε營成本等問(wèn)題。

(2)使用(yòng)傳統的(de)時(shí)間(£‌jiān)-溫度指示器(qì)評價食品個(gè)體(tǐ)品質方法雖然應用(yòng)範圍廣泛(如‌σ(rú)常用(yòng)于乳制(zhì)品、冷(lěng)凍肉和(hé)冷(↕☆♠lěng)凍水(shuǐ)果等冷(lěng)藏、冷(lěn<φg)凍食品)，具有(yǒu)使用(yòng)方便、易于觀察等優點，但(dàn)此類産品是(sh≠πì)一(yī)次性使用(yòng)，不(bù)能(néng)記錄食品流通(t¥λōng)過程中環境參數(shù)的(de)曆史變化(huà)情況，信息的(de)獲取依賴于§ 人(rén)工(gōng)觀察，不(bù)利于信息管理(lǐ)自(zì)動化'∏(huà)與效率的(de)提高(gāo)。生(shēng)化(∑π•huà)式時(shí)間(jiān)-溫度指示器(qì)必須使用(↔™♣‌yòng)在有(yǒu)溫度-時(shí)間(ji$εān)曆史影(yǐng)響的(de)食品上(shàng)，使用(yòng)前還(hái)ε >必須知(zhī)道(dào)食品的(de)活化(huà)←§能(néng)，以選擇合适的(de)指示§>§器(qì)與其動力學參數(shù)進行(xíng)匹配，且成本與可(kě)靠§→€∑性也(yě)限制(zhì)了(le)其使用(yòng)。

(3)現(xiàn)在食品的(de)信息标識主要(yào)是(shì)↓≠利用(yòng)條形碼技(jì)術(shù)。從(cóng)當今企業↕↓ε§(yè)和(hé)食品流通(tōng)的(de)現(xiàn)狀來(lái₹€↔)看(kàn)，采用(yòng)條形碼技(jì)術(shù)進行(xíng)信息标識是(s>‌hì)具有(yǒu)成本低(dī)、易于操作(zu±ε↔‌ò)、易于制(zhì)作(zuò)等優點，但(dàn)是(shì)條形碼技(jì)≈♥§術(shù)自(zì)身(shēn)存在一(yī)些(xiē)缺陷，不(bδ♣‌‌ù)能(néng)夠滿足發展的(de)需要(y∞÷≤♣ào)，例如(rú)條形碼存儲信息少(shǎo);在實際的(d♠→↓σe)操作(zuò)過程中掃描儀隻能(néng)在近(jìn)距離(lí)下(xià)才能(nén™∏g)對(duì)其讀(dú)取;在讀(dú☆©×)取條形碼時(shí)，經常會(huì)有(yǒu)貨物(wù)粘貼條形碼位置的(de)不(bù)ε$同和(hé)貨物(wù)包裝的(de)不(bù)規→∑↕ε則等問(wèn)題，使得(de)操作(zuò)員(yuán)在對£β(duì)貨物(wù)進行(xíng)掃描時(shí)需φ↓♠要(yào)花(huā)大(dà)量時(sβ↔"↕hí)間(jiān)來(lái)尋找掃描條形碼的(de)精确位置;有(y&&φ£ǒu)時(shí)還(hái)會(huìΩ™)發生(shēng)漏掃描情況。條形碼技(jì)術(shù)不(bù)能(¶€‍δnéng)夠滿足高(gāo)精度快(kuài)速識别的(dΩ e)要(yào)求，并且其存儲的(de)信息一(yī)旦寫入就(jiù)不(bù)可(₽Ω®kě)以對(duì)其存儲的(de)內(nèi)容♥<∞‍進行(xíng)修改，也(yě)不(bù)能(néng)夠重複使用(y→↓φ←òng)，降低(dī)了(le)條形碼的(de)使用(yòng)率，最主₩₩σ≈要(yào)的(de)缺點是(shì)不(bù)能(néng)對(duì)↕↕$↔食品進行(xíng)實時(shí)的(de)監測，這(zh÷σσè)些(xiē)都(dōu)制(zhì)約著(zhe)食品企業(yè)的(de)發展。

3.RFID貨架期指示器(qì)的(de)優點

RFID貨架期指示器(qì)由RFID讀(dú)寫器(qì)和(★↑hé)RFID微(wēi)粒構成。RFID技(jì)術(shù)作(zuò)•$為(wèi)一(yī)種快(kuài)速、實時(shí)、準确采集與處理(lǐ)信息的(d'≥e)高(gāo)新技(jì)術(shù)，通(tōng)過對(duì)實體(tǐ§γ₩)對(duì)象的(de)唯一(yī)有(yǒu)效标志(zhì)♥©σ¶，其可(kě)廣泛用(yòng)于生(shēng)産、零售、物(±$βwù)流、交通(tōng)等各個(gè)行(xíng)業(yè)。RFID貨架期指示器(qì)優↕✘βα點有(yǒu)：

(1)不(bù)需要(yào)光(guāng)學可(kě)視(sh λ£ì)、非接觸完成識别工(gōng)作(zuò)。在冷(lěng)鏈物(wù)流γ↑中，需要(yào)對(duì)大(dà)量食品進行(xíng)識别，利用(y→ òng)RFID技(jì)術(shù)解決了(l"£♦☆e)條形碼技(jì)術(shù)識别速度慢(màn)、識别操作(zuò)複雜(zá)等缺點&≠™，提高(gāo)了(le)效率。

(2)工(gōng)作(zuò)時(shí)無須人(rén)工(gōng)幹預、不£>£(bù)易損壞，減少(shǎo)了(le)由于人(♥<α'rén)為(wèi)原因産生(shēng)的(de÷¥✘')出錯(cuò)概率。由于條形碼識别操作(zuò)過程中容易磨損，使得£π©∑(de)食品質量不(bù)能(néng)得(€★λΩde)到(dào)有(yǒu)效的(de)标識，而RFID貨架期指示器(qì)不(bù)•'←需要(yào)人(rén)工(gōng)對(duì)食品進行(xíng)幹預，σ↕通(tōng)過讀(dú)取微(wēi)粒的(de)數(€↑ shù)據來(lái)掌握食品的(de)質量。

(3)可(kě)遠(yuǎn)距離(lí)識别運動物(wù)體(tǐ)，提高(gāo)↕≤∏♣了(le)傳統貨物(wù)在分(fēn)揀登記信息時(shí)候的(d↕δ₹e)處理(lǐ)速度。RFID貨架期指示器(qì)不(bù)需要(yào)人(‍‌>​rén)工(gōng)操作(zuò)近(  jìn)距離(lí)地(dì)讀(dú)取食品環境與質量信息，通(tōng)過射頻(pín)技'φ(jì)術(shù)，可(kě)以遠(yuǎn)₩ 距離(lí)完成通(tōng)信，提高(gāo)了(le)登•★記食品質量信息的(de)速度。

(4)能(néng)夠對(duì)食品進行(xíng)實時↓₩ ✘(shí)監測、評估與預測。傳統技(jì)術(shù)不≠€ ♦(bù)能(néng)根據當前環境的(de)變化(huà₩ ¶)而實時(shí)地(dì)監測、評估與預測食品的(de♣ ✔)質量，這(zhè)使得(de)食品在冷(lěng)鏈物(wù)流過程中的(de)質↔±✘量不(bù)能(néng)被實時(shí)的(€βde)反映，而RFID貨架期指示器(qì)通(tōnπ♣₩₩g)過采集食品的(de)一(yī)些(xiē)質量信息，能(néng)夠實時(shí)地(d ♠‌₽ì)監測食品的(de)質量。

4.RFID貨架期指示器(qì)亟需解決的(de)問(wèn)題

在冷(lěng)藏運輸過程中，射頻(pín)裝置運行(xíng)與典型的(de)行(xín≥♦& g)業(yè)環境下(xià)：首先裝置工(gōng)作(zuò)于低(dī)溫、潮♠✔×濕、機(jī)械振動、沖擊和(hé)大(dà)βε範圍金(jīn)屬幹擾、電(diàn)磁β¶幹擾等惡劣環境下(xià);其次射頻(pín)裝置要(yào)求的(de)識​≠别距離(lí)遠(yuǎn)，能(néng)夠達到(dào)多(duō)目φ‌÷​标快(kuài)速識别;最後要(yào)×♥γφ具有(yǒu)低(dī)功耗、存儲容量大(dà)、使用(yòng)壽命長§ ™(cháng)等特點。因此，對(duì)RFID貨架期指示器(qì)的(de)性能(néng)提出λ☆≤更高(gāo)的(de)要(yào)求，主要(yào)表¶" 現(xiàn)在：

(1)應具有(yǒu)低(dī)功耗特性。在冷(lěng)鏈物(wù)流過•Ω程中，RFID貨架期指示器(qì)需要(yào)長(cháng)時(shí♣♦•)間(jiān)、實時(shí)監測食品的(de)質量，能(néng)量消耗較大(dà)，其主₩★要(yào)是(shì)采用(yòng)電(diàn)池供電(diàn)的(de)方式，而電(d¶$✘ iàn)池的(de)容量是(shì)有(yǒu)一(yī)定限度的(de)，不≈<(bù)能(néng)無限制(zhì)供電(diàn)，因此，這(zhè)就(÷∞'jiù)對(duì)微(wēi)粒的(de)功耗提出了(le)較高(gāo)的(d™₽>e)要(yào)求。

(2)應具有(yǒu)抗幹擾能(néng)力，數(shù)據λ✘通(tōng)信的(de)保密性。食品在運輸過程中，由₹¶于外(wài)界信号會(huì)幹擾RFIα§D讀(dú)寫器(qì)與RFID微(wēi)粒的(de)通(tōng)信，這(zhè)就(≤®<‍jiù)要(yào)求RFID貨架期指示器(qì)能(néng)夠具有(yǒu)較強的(δ' de)抗幹擾能(néng)量和(hé)數(shù)據通(tōng)信的(©Ω✘de)保密性。

(3)要(yào)求系統具有(yǒu)較高(gāo)的(de)穩定性和(hé)可Ω£↓←(kě)靠性。RFID貨架期指示器(qì)需要(yào)具有(yǒu)較強的(de)穩定₽→©性與可(kě)靠性，才能(néng)實現(xiàn)對(×π♠€duì)食品實時(shí)監測的(de)目标。

(4)能(néng)識别多(duō)個(gè)移動RFID微(wēi)粒。→÷Ω在食品源、中轉站(zhàn)、目的(de)地(dì)，RFID讀(dú)寫器≈‍♣(qì)需要(yào)讀(dú)取多(duō)個(gè¶‍≈)移動的(de)RFID微(wēi)粒，讀(dú)取的(de)過程中由于信息的(de)不(b×φλù)斷碰撞和(hé)智能(néng)RFID微(wēiαγ→)粒的(de)移動，會(huì)産生(shēng)RFID微(wēi)粒被漏讀‌✘↑±(dú)的(de)問(wèn)題及功耗問(wèn)題。

5.展望

為(wèi)了(le)實現(xiàn)RFID貨架期指示器(qì)能(€↑néng)夠被較好(hǎo)地(dì)應用(yòng​✘§€)于食品冷(lěng)鏈物(wù)流中，需要(yào)通(tōng)過對(duì)RFID★×貨架期指示器(qì)的(de)功耗和(hé)多(duō)個(gè)移動RFID微(wēi♥'¥©)粒的(de)防碰撞問(wèn)題進行(xíng)了(le)研究。論文( Ω✔wén)需要(yào)在以下(xià)幾個(gè)方面展開(kāi)研究：

(1)需要(yào)提出時(shí)間(jiān)序•→↑≤列電(diàn)源管理(lǐ)算(suàn)法

冷(lěng)鏈物(wù)流具有(yǒu)較強的(de)行(xíng&• )業(yè)特殊性，RFID貨架期指示器(qì)∏✘©需要(yào)在這(zhè)一(yī)過→α ★程中實時(shí)監測食品的(de)存儲環境與質量信息，并需要(yào∞©≤≈)對(duì)數(shù)據進行(xíng)計(j÷εì)算(suàn)和(hé)存儲，其能(néng)量消耗較大₹β≤↕(dà)。現(xiàn)有(yǒu)的(de)電(diàn±πλ)源管理(lǐ)技(jì)術(shù)一(yī)般都(dōu)是(shì)☆π≈↑将以前的(de)狀态綜合來(lái)預測将來(lái)&​的(de)工(gōng)作(zuò)狀态，不(b♣↓ù)能(néng)有(yǒu)效應用(yòng)在冷(lěng)鏈物(wù)流中。±™本文(wén)提出了(le)時(shí)間(jiān)序列電(diàn)源管理(lǐ)算(suà♣β≠n)法，該算(suàn)法根據劃分(fēn)的(de)運行(xíng)模式對(duì) •∑€智能(néng)RFID微(wēi)粒進行(xíng)管理(lǐ)，優‍₹化(huà)了(le)微(wēi)粒的(de)•↑‌&功耗與性能(néng)之間(jiān)的(de)平衡。

(2)需要(yào)提出智能(néng)自(zì)适應幀時(shí)隙ALOHA防碰撞算(su÷≈ ↕àn)法

傳統的(de)防碰撞算(suàn)法一(y←★¥÷ī)般都(dōu)是(shì)針對(duì)于靜(jìng✘ ™♣)止的(de)應答(dá)器(qì)與讀(dú)寫器(q↔✔≠ì)而設計(jì)，而在冷(lěng)鏈物(w→φγ≥ù)流過程中，智能(néng)RFID讀(dú)寫器(qì)需要(®©yào)讀(dú)取多(duō)個(gè)移動的(de)智能(néng)​♥RFID微(wēi)粒。針對(duì)這(zhè)一(yī)情況，論文(wπ™én)分(fēn)析了(le)冷(lěng)鏈物(wù)流環境下(xià)RFID貨架→λπ"期指示器(qì)在射頻(pín)通(tōng)信時(sh♠≤í)存在的(de)三種情況，并總結了(le)這(zhè)三₽ ♦♥種情況共同存在的(de)問(wèn)題：一(yī)些(xiē)"∑$微(wēi)粒将離(lí)開(kāi)穩定通(tōng)ε 信範圍;而一(yī)些(xiē)新的(de)微(wēi)粒将進β↑​∞入穩定通(tōng)信範圍。針對(duì)這(zhè)一(yī)問(wèn)題存在三個(€★™gè)技(jì)術(shù)難點需要(yào)解決，論文(wén)通(tōng)過對(duì"∑)智能(néng)RFID微(wēi)粒數(shù)量的(de)估計(j∏♠π₹ì)，提出了(le)智能(néng)自(zì)适應幀時(shí)隙ALOHA防碰™‍撞算(suàn)法，算(suàn)法的(de)設計(jì)思路(lù)主要© (yào)是(shì)減少(shǎo)多(duō)個(gè)移動微(wēi)粒之間(ji∏Ω∞ān)的(de)信息碰撞，并減少(shǎo)微(wēi)粒的(d∑₩e)射頻(pín)通(tōng)信時(shí)間(jiān)，以此達到(dào)≥ '¥降低(dī)功耗的(de)目标。

(3)需要(yào)設計(jì)低(dī)功‌≈耗的(de)RFID貨架期指示器(qì)↕ ♣

在上(shàng)述兩項技(jì)術(shù)的(de)研究基礎上(shàng)，設計(j≠∏¥↔ì)低(dī)功耗的(de)RFID貨架期指示器(qì)。