CN103593746A - 具有货架寿命预测功能的冷链物流管理装置及方法应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有货架寿命预测功能的冷链物流管理装置及方法应用。装置包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、乙烯传感器、微处理器单元、显示单元、RFID存储单元、RFID读写单元。使用者在产品进入货架前使用任何带有RFID数据格式的手持机向冷链物流管理RFID卡片发送开始记录、温度采集间隔、产品种类、初始货架寿命等信息，随后将冷链物流管理RFID卡片贴附在目标产品上。装置启动后，显示单元显示初始货架寿命。传感器将采集到的数据传输给微处理器单元，结合具体产品种类，根据货架期预测模型计算出剩余货架期，并显示在显示单元上。本发明可实现对食品或农产品的实时剩余货架期直接预测。

Description

具有货架寿命预测功能的冷链物流管理装置及方法应用

技术领域

本发明涉及农产品品质维持与质量安全控制技术，特别是一种具有货架寿命预测功能的冷链物流管理RFID装置及方法应用。 

背景技术

随着经济发展水平和居民收入水平的不断提高，消费者的食品安全意识也日渐增强。越来越多的消费者在购买食品或农产品时会关注生产日期、保质期等信息。事实上，保质期并不是一种科学的提法，食品从加工完成进入物流到消费者手中这整一个过程中并不是所有环节的环境都是一致的，食品本身会发生一系列动态变化，而现有食品包装上的保质期只是一个在特定储存条件下的固定天数，因此传统保质期并不能完全代表实际的食品品质保障，农产品等这一类鲜活食品更是只有凭经验判断剩余储存时间。 

货架期是指产品可以被接受并且满足顾客质量要求的时间长度。食品或农产品由于其本身的特殊属性，是一个多样、复杂、动态系统，当经过一段时间的运输和存放后，它的一种或几种品质属性达到了一种不理想的状态，这种状态下产品已经不适合放在货架上继续销售，即产品到达了该种产品的货架期。因此，食品或农产品的货架期可定义为食品或农产品从新鲜到即将腐败变质而不能满足质量要求的时间长度。 

目前，基于RFID技术的电子标签在国外市场开始少量应用，但是标签所包含的信息量十分有限，通常只有产品基本信息和温度数据，多参数检测和电子标签的融合技术尚未开发成熟。国内目前对于食品的货架期研究大都处在理论和实验研究阶段，实际生产销售中还是采用传统保质期，特别是对于生鲜食品和农产品领域，应用数量和市场巨大，但缺乏相应设备。 

发明内容

本发明公开的一种具有货架寿命预测功能的冷链物流管理装置，可以解决目前技术存在的不足之处，提供方便高效的方法对生鲜农产品的货架期进行预测。 

一种具有货架寿命预测功能的冷链物流管理装置，包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、乙烯传感器、微处理器单元、显示单元、RFID存储单元、RFID读写单元；其中，温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、乙烯传感器、显示单元、RFID存储单元分别和微处理器单元相连，RFID读写单元和RFID存储单元相连。装置采用有源或半有源方式，即采用由电池提供通讯射频能量或采用由天线提供通讯射频能量、电池提供数据采集和记录，同时装置预留有远程监控功能端口，为统一上传数据、远程监控的管理模式提供了便利。 

温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、乙烯传感器在装置启动后，根据监测需要，按照设定的时间间隔采集食品和农产品包装内的存储环境温度、湿度、二氧化碳浓度、乙烯浓度，并将这些数据传送至微处理器单元。 

RFID读写单元可以接收RFID数据格式的指令和信息，包括但不限于开始记录时间、温度数据采集时间间隔、食品和农产品种类、初始货架寿命；同时RFID读写单元也向外发送RFID存储单元中存储的RFID数据格式信息。 

RFID存储单元用于存储食品和生鲜农产品存储过程中的代表性温度信息，包括但不限于最高温度、最低温度、平均温度、异常温度及其持续时间、生鲜农产品种类、剩余货架期。 

显示单元用于显示在售和储存过程中食品和农产品的实时剩余货架期。 

微处理器单元内嵌有食品或农产品储存条件知识构成的数据库，当微处理器单元接收到储存在RFID存储单元上的数据信息时，通过数据库中预存的货架期计算模型，结合初始货架期计算出剩余货架期，并将剩余货架期的数值输出给显示单元进行显示。 

剩余货架期是根据农产品的实时存放的环境数据计算得到的，是动态变化的值，其预测计算流程如下： 

1）程序初始化：当装置开始运行工作时，微处理器单元首先要经过程序初始化处理，包括检测参数初始化和历史数据清空；

2）检测RFID读写单元是否读入新信息：判断读入的新信息是否来自装置以外的手持设备，如果是，则进入步骤3）；如果不是，则直接进入步骤5）；

3）更新待测产品基本信息：读取产品基本信息，包括产品种类、产地信息、初始货架寿命、参数采集时间间隔设置；

4）开始采集参数数据：传感器根据步骤3）设定的时间间隔，开始采集参数数据，包括温度、湿度、二氧化碳、乙烯数据；

5）是否开始记录数据：判断传感器是否已经开始记录参数数据；如果是，则进入步骤6）；如果没有，则返回步骤2）；

6）采样时间判断：如果没有到达设定的采样时间，则返回步骤2）继续等待；如果达到设定的定时采样时间，则进入步骤7）；

7）储存历史数据：将传感器记录的参数数据，包括最高温度、最低温度、平均温度、异常温度及其持续时间保存到RFID存储单元；

8）读取RFID存储单元上的数据：一定时间间隔后，读取当前剩余货架期望值、参数历史数据、产品种类；

9）模型预测：将步骤8）读取到的信息导入数据库的模型公式中，计算出当前环境条件下的剩余货架期；

10）显示剩余货架期：显示单元显示新得到的剩余货架期，返回步骤2）开始新一轮循环。

当食品或农产品完成加工采摘环节，进入物流储运及销售环节时，该装置就可随货物包装开始应用，具体应用流程如下： 

1）超市或农贸市场工作人员在食品或农产品进入货架销售前，使用具有RFID数据格式的手持终端机，向装置发送信息，包括开始记录命令、温度、湿度、二氧化碳、乙烯这些参数采集时间间隔、食品或农产品种类、初始货架寿命；

2）将装置贴附在食品或农产品上，食品或农产品随即进入货架开始销售；

3）初始化程序，装置开始工作，显示单元显示初始货架寿命；

4）温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、乙烯传感器根据监测需要，按照设定的时间间隔采集监测食品和农产品包装内的存储环境温度、湿度、二氧化碳浓度、乙烯浓度，并将数据传送至微处理器单元；

5）微处理器单元通过内嵌的货架期预测模型计算出剩余货架期，并在显示单元上进行显示；

6）工作人员在食品或农产品在货架销售的任何时期，通过显示单元6查看当前剩余货架期，同时使用任何带RFID数据格式的外部手持终端机扫描装置，能获取该食品或农产品在货架销售中的参数历史数据，用于监测销售储存过程中的变化情况和异常发生；

7）工作人员根据显示单元上显示的剩余货架期，及时对在售的商品进行处理。

本发明的有益效果：本系统颠覆了传统食品保质期的概念，赋予了食品农产品品质安全动态变化的货架期。基于RFID技术，可实现对食品或农产品的剩余货架期预测，方便销售人员和消费者对食品农产品的货架寿命有更为直观方便的了解，同时指导销售人员根据产品的剩余货架期及时对产品做出有效的销售措施调整，减少产品因腐烂变质而造成的损失浪费。多参数检测克服了现有电子标签信息包含量单一的缺点，使食品农产品的储存环境得到更真实的反映。同时，装置内嵌数据库，包含全面丰富的食品或农产品品质保持储运条件和货架期预测模型，对不同种类的产品进行更为准确的品质预警，保障食品安全。 

附图说明

附图1是一种具有货架寿命预测功能的冷链物流管理RFID装置的结构示意图。 

图中，温度传感器1、湿度传感器2、二氧化碳传感器3、乙烯传感器4、微处理器单元5、显示单元6、RFID存储单元7、RFID读写单元8。 

具体实施方式

一种具有货架寿命预测功能的冷链物流管理装置，包括温度传感器1、湿度传感器2、二氧化碳传感器3、乙烯传感器4、微处理器单元5、显示单元6、RFID存储单元7、RFID读写单元8；其中，温度传感器1、湿度传感器2、二氧化碳传感器3、乙烯传感器4、显示单元6、RFID存储单元8分别和微处理器单元5相连，RFID读写单元8和RFID存储单元7相连。整个装置采用有源或半有源方式，即采用由电池提供通讯射频能量或采用由天线提供通讯射频能量、电池提供数据采集和记录，同时装置预留有远程监控功能端口，为统一上传数据、远程监控的管理模式提供了便利。 

 当装置启动以后，其工作流程如下： 

1）程序初始化：当所述的装置开始运行工作时，微处理器单元首先要经过程序初始化处理，包括检测参数初始化和历史数据清空；

2）检测RFID读写单元是否读入新信息：判断读入的新信息是否来自装置以外的手持设备，如果是，则进入步骤3）；如果不是，则直接进入步骤5）；

3）更新待测产品基本信息：读取产品基本信息，包括产品种类、产地信息、初始货架寿命、参数采集时间间隔设置；

4）开始采集参数数据：传感器根据步骤3）设定的时间间隔，开始采集参数数据，包括温度、湿度、二氧化碳、乙烯数据；

5）是否开始记录数据：判断传感器是否已经开始记录参数数据；如果是，则进入步骤6）；如果没有，则返回步骤2）；

6）采样时间判断：如果没有到达设定的采样时间，则返回步骤2）继续等待；如果达到设定的定时采样时间，则进入步骤7）；

7）储存历史数据：将传感器记录的参数数据，包括最高温度、最低温度、平均温度、异常温度及其持续时间保存到RFID存储单元；

8）读取RFID存储单元上的数据：一定时间间隔后，读取当前剩余货架期望值、参数历史数据、产品种类；

9）模型预测：将步骤8）读取到的信息导入数据库的模型公式中，计算出当前环境条件下的剩余货架期；

10）显示剩余货架期：显示单元显示新得到的剩余货架期，返回步骤2）开始新一轮循环。

当食品或农产品完成加工采摘环节，进入物流储运及销售环节时，该装置就可随货物包装开始应用，具体应用流程如下： 

1）超市或农贸市场工作人员在食品或农产品进入货架销售前，使用具有RFID数据格式的手持终端机，向所述的装置发送信息，包括开始记录命令、温度、湿度、二氧化碳、乙烯这些参数的采集时间间隔、食品或农产品种类、初始货架寿命；

2）将装置贴附在食品或农产品上，食品或农产品随即进入货架开始销售；

3）初始化程序，装置开始工作，显示单元6显示初始货架寿命；

4）温度传感器1、湿度传感器2、二氧化碳传感器3、乙烯传感器4根据监测需要，按照设定的时间间隔采集监测食品和农产品包装内的存储环境温度、湿度、二氧化碳浓度、乙烯浓度，并将数据传送至微处理器单元5；

5）微处理器单元5通过内嵌的货架期预测模型计算出剩余货架期，并在显示单元6上进行显示；

6）工作人员在食品或农产品在货架销售的任何时期，通过显示单元6查看当前剩余货架期，同时使用任何带RFID数据格式的外部手持终端机扫描装置，能获取该食品或农产品在货架销售中的参数历史数据，用于监测销售储存过程中的变化情况和异常发生；

7）工作人员根据显示单元6上显示的剩余货架期，及时对在售的商品进行处理。

Claims (9)

1.一种具有货架寿命预测功能的冷链物流管理装置，其特征在于，包括温度传感器（1）、湿度传感器(2)、二氧化碳传感器(3)、乙烯传感器（4）、微处理器单元（5）、显示单元（6）、RFID存储单元（7）、RFID读写单元（8）；其中，温度传感器（1）、湿度传感器（2）、二氧化碳传感器（3）、乙烯传感器（4）、显示单元（6）、RFID存储单元（8）分别和微处理器单元（5）相连，RFID读写单元（8）和RFID存储单元（7）相连。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装置采用有源或半有源方式，即采用由电池提供通讯射频能量或采用由天线提供通讯射频能量、电池提供数据采集和记录，预留有远程监控功能端口，为统一上传数据、远程监控的管理模式提供了便利。

3.一种根据权利要求1所述的装置的使用方法，其特征在于，所述的温度传感器（1）、湿度传感器（2）、二氧化碳传感器（3）、乙烯传感器（4）在所述的RFID装置启动后，根据监测需要，按照设定的时间间隔采集监测食品和农产品包装内的存储环境温度、湿度、二氧化碳浓度、乙烯浓度并将这些数据传送至微处理器单元（6）。

4.根据权利要求3所述的使用方法，其特征在于，所述的RFID读写单元（8）可以接收RFID数据格式的指令和信息，包括但不限于开始记录时间、温度数据采集时间间隔、食品和农产品种类、初始货架寿命；同时RFID读写单元（8）也向外发送RFID存储单元（7）中存储的RFID数据格式信息。

5.根据权利要求3所述的使用方法，其特征在于，所述的RFID存储单元（7）用于存储食品和生鲜农产品存储过程中的代表性温度信息，包括但不限于最高温度、最低温度、平均温度、异常温度及其持续时间、生鲜农产品种类、剩余货架期。

6.根据权利要求3所述的使用方法，其特征在于，所述的显示单元（6）用于显示在售和储存过程中食品和农产品的实时剩余货架期。

7.根据权利要求3所述的使用方法，其特征在于，所述的微处理器单元（5）内嵌有食品或农产品储存条件知识构成的数据库，当微处理器单元（5）接收到储存在RFID存储单元（7）上的数据信息时，通过数据库中预存的货架期计算模型，结合初始货架期计算出剩余货架期，并将剩余货架期的数值输出给显示单元进行显示。

8.根据权利要求3所述的使用方法，其特征在于，所述的剩余货架期是根据农产品的实时存放的环境数据计算得到的，是动态变化的值，计算流程如下：

1）程序初始化：所述的装置开始运行工作时，微处理器单元首先要经过程序初始化处理，包括检测参数初始化和历史数据清空；

2）检测RFID读写单元是否读入新信息：判断读入的新信息是否来自装置以外的手持设备，如果是，则进入步骤3）；如果不是，则直接进入步骤5）；

3）更新待测产品基本信息：读取产品基本信息，包括产品种类、产地信息、初始货架寿命、参数采集时间间隔设置；

4）开始采集参数数据：传感器根据步骤3）设定的时间间隔，开始采集数据，包括温度、湿度、二氧化碳、乙烯数据；

5）是否开始记录数据：判断传感器是否已经开始记录参数数据；如果是，则进入步骤6）；如果没有，则返回步骤2）；

6）采样时间判断：如果没有到达设定的采样时间，则返回步骤2）继续等待；如果达到设定的定时采样时间，则进入步骤7）；

7）储存历史数据：将传感器记录的参数数据，包括最高温度、最低温度、平均温度、异常温度及其持续时间保存到RFID存储单元；

8）读取RFID存储单元上的数据：一定时间间隔后，读取当前剩余货架期望值、步骤7）的历史数据、产品种类；

9）模型预测：将步骤8）读取到的信息导入数据库的模型公式中，计算出当前环境条件下的剩余货架期；

10）显示剩余货架期：显示单元显示新得到的剩余货架期，返回步骤2）开始新一轮循环。

9.一种根据权利要求1所述的RFID装置的应用，其特征在于，工作流程如下：

1）超市或农贸市场工作人员在食品或农产品进入货架销售前，使用具有RFID数据格式的手持终端机，向所述的装置发送信息，包括开始记录命令、温度、湿度、二氧化碳、乙烯这些参数的采集时间间隔、食品或农产品种类、初始货架寿命；

2）将装置贴附在食品或农产品上，食品或农产品随即进入货架开始销售；

3）初始化程序，装置开始工作，显示单元（6）显示初始货架寿命；

4）温度传感器（1）、湿度传感器（2）、二氧化碳传感器（3）、乙烯传感器（4）根据监测需要，按照设定的时间间隔采集监测食品和农产品包装内的存储环境温度、湿度、二氧化碳浓度、乙烯浓度，并将数据传送至微处理器单元（5）；

5）微处理器单元（5）处理得到剩余货架期，并在显示单元（6）上进行显示；

6）工作人员在食品或农产品在货架销售的任何时期，通过显示单元（6）查看当前剩余货架期，同时使用任何带RFID数据格式的外部手持终端机扫描装置，能获取该食品或农产品在货架销售中的参数历史数据，用于监测销售储存过程中的变化情况和异常发生；

7）工作人员根据显示单元（6）上显示的剩余货架期，及时对在售的商品进行处理。

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