在物联网日渐发展成熟的今天
网购生鲜已经非常方便
其背后是成熟的冷链运输产业
冷链运输
旨在不间断地保持货物在安全的温度范围内
直到产品到达消费者手中
国家和国际法规
规定了储存和运输的合适温度区间
这些温度区间往往取决于货物的特性
例如,大多数对温度敏感的医疗产品必须保存在2-8°C,鲜鱼保存在0-4°C或-18-15°C(如果冷冻);肉类在-25°C或更低的温度,香蕉等水果在12-16°C之间。 一旦外界因素譬如包装失败、人为错误、设备故障和各国不统一的冷却标准等因素,都会导致冷链失效。 运输或储存超过了最高允许温度从而使得产品变质,导致最终消费者无法使用,不仅影响人体健康也大大地增加了经济损失。
因此为了冷链的质量和安全,对低成本和易于使用的温度传感器的需求越来越大,特别是能够跟踪冷链以改善管理并且能识别故障的传感器。
目前用于温度监测和识别冷链故障的传感器有热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和热电偶等。
这些温度传感器可以耦合或集成在一个数据记录器中进行连续监测。但如果暴露在潮湿、电压噪声或严寒的环境中,热电偶可能不准确。另外热电阻也是昂贵的,很少用于冷链物流。所以通常采用具有良好准确度,体积小的热敏电阻,但热敏电阻容易被湿度干扰。
因此近年来人们考虑研究传感型RFID电子标签,不仅可以测量温度,同时加强冷链管理系统对数据的获取能力。
射频识别(RFID)可以在不直接接触容器的情况下进行温度监测,可以实时跟踪从生产到销售的制冷状态。 而其中无源标签则由阅读器发出的外部电磁场供电,无需电池,所以成本低、寿命长以及长效性,是产品追踪的首选。 但常规RFID电子标签没有温度监控的功能,利用掺铜离子液体的电路可与传统无源RFID电子标签相结合,作为冷链温度监测器。 其工作原理是利用离子液体对湿度变化不敏感,但对温度敏感的特性。一旦温度超过离子液体的熔点,它就不可逆转地改变其状态。 而这个温度则是产品运输过程中设定的温度阈值。如下图所示,其调整的阈值温度为8°C1。 离子液体是由阴阳离子组成、在较低温度下呈液态的离子化合物。 它具有许多独特的物理化学性质,比如不挥发、液程宽、电导率高、热稳定性好、热容量大、电化学窗口宽、局部结构有序、容易回收和循环利用等优点。 同时,离子液体具有可设计性,可通过引入相应官能团使离子液体具有特定的功能,或者调整阴阳离子的搭配调节其性质。以铜离子液体为例,我们可以利用掺杂物的浓度来改变铜离子液体的熔点,利用高温后液体的融化造成RFID天线的短路来监测温度的变化。 对于一个成功的物流平台来说,实施有效的冷链监测系统对于温度敏感型产品是至关重要的。 这种改进的RFID标签不仅用于冷链运输过程中的出入库管理,而且通过标签封装,避免环境湿度的干扰和防止铜离子对产品的污染,保证了其传感功能,可协助冷链物流获得最佳的储存和运输。