在物聯網日漸發展成熟的今天
網購生鮮已經非常方便
其背后是成熟的冷鏈運輸產業
冷鏈運輸
旨在不間斷地保持貨物在安全的溫度范圍內
直到產品到達消費者手中
國家和國際法規
規定了儲存和運輸的合適溫度區間
這些溫度區間往往取決于貨物的特性
例如,大多數對溫度敏感的醫療產品必須保存在2-8°C,鮮魚保存在0-4°C或-18-15°C(如果冷凍);肉類在-25°C或更低的溫度,香蕉等水果在12-16°C之間。 一旦外界因素譬如包裝失敗、人為錯誤、設備故障和各國不統一的冷卻標準等因素,都會導致冷鏈失效。 運輸或儲存超過了最高允許溫度從而使得產品變質,導致最終消費者無法使用,不僅影響人體健康也大大地增加了經濟損失。
因此為了冷鏈的質量和安全,對低成本和易于使用的溫度傳感器的需求越來越大,特別是能夠跟蹤冷鏈以改善管理并且能識別故障的傳感器。
目前用于溫度監測和識別冷鏈故障的傳感器有熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTD)和熱電偶等。
這些溫度傳感器可以耦合或集成在一個數據記錄器中進行連續監測。但如果暴露在潮濕、電壓噪聲或嚴寒的環境中,熱電偶可能不準確。另外熱電阻也是昂貴的,很少用于冷鏈物流。所以通常采用具有良好準確度,體積小的熱敏電阻,但熱敏電阻容易被濕度干擾。
因此近年來人們考慮研究傳感型RFID電子標簽,不僅可以測量溫度,同時加強冷鏈管理系統對數據的獲取能力。
射頻識別(RFID)可以在不直接接觸容器的情況下進行溫度監測,可以實時跟蹤從生產到銷售的制冷狀態。 而其中無源標簽則由閱讀器發出的外部電磁場供電,無需電池,所以成本低、壽命長以及長效性,是產品追蹤的首選。 但常規RFID電子標簽沒有溫度監控的功能,利用摻銅離子液體的電路可與傳統無源RFID電子標簽相結合,作為冷鏈溫度監測器。 其工作原理是利用離子液體對濕度變化不敏感,但對溫度敏感的特性。一旦溫度超過離子液體的熔點,它就不可逆轉地改變其狀態。 而這個溫度則是產品運輸過程中設定的溫度閾值。如下圖所示,其調整的閾值溫度為8°C1。 離子液體是由陰陽離子組成、在較低溫度下呈液態的離子化合物。 它具有許多獨特的物理化學性質,比如不揮發、液程寬、電導率高、熱穩定性好、熱容量大、電化學窗口寬、局部結構有序、容易回收和循環利用等優點。 同時,離子液體具有可設計性,可通過引入相應官能團使離子液體具有特定的功能,或者調整陰陽離子的搭配調節其性質。以銅離子液體為例,我們可以利用摻雜物的濃度來改變銅離子液體的熔點,利用高溫后液體的融化造成RFID天線的短路來監測溫度的變化。 對于一個成功的物流平臺來說,實施有效的冷鏈監測系統對于溫度敏感型產品是至關重要的。 這種改進的RFID標簽不僅用于冷鏈運輸過程中的出入庫管理,而且通過標簽封裝,避免環境濕度的干擾和防止銅離子對產品的污染,保證了其傳感功能,可協助冷鏈物流獲得最佳的儲存和運輸。