智能化存取冷庫與RFID 無線射頻識別技術(shù)在種子資源中的應(yīng)用①

楊寶麗 吳水清

（深圳市農(nóng)業(yè)科技促進(jìn)中心 廣東深圳 518000）

1 智能化存取冷庫與RFID 電子標(biāo)簽簡介

1.1 庫體

庫體6 面完全采用硬質(zhì)聚氨酯高壓整體發(fā)泡板材建造，庫體內(nèi)面為不銹鋼板（δ≥0.5 mm），中間層保溫板的厚度不小于100 mm。檢修門采用標(biāo)準(zhǔn)平開冷庫門，寬800 mm×高1 800 mm×厚150 mm；樣品存取常用門采用1 扇標(biāo)準(zhǔn)平開門方式，寬370×高300 mm。大物件存取門采用2 對4 扇上下排列標(biāo)準(zhǔn)平開冷庫門（同方向單面開），寬625 ×高680 mm。庫體約78 m3，設(shè)置貨架四排，每排9 列，每列9 層，可放置324 個(gè)樣品框，每個(gè)樣品框長509×寬294× 高100 mm，采用304 不銹鋼制作。

1.2 制冷系統(tǒng)

制冷主機(jī)：配備2 臺(tái)制冷主機(jī)，每臺(tái)功率10 匹；2 ～6 ℃冷庫采用半封閉活塞壓縮機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)化霜；制冷系統(tǒng)2 套獨(dú)立控制，一用一備，定時(shí)輪換，遇故障自動(dòng)切換，一臺(tái)在停機(jī)化霜時(shí)，另外一臺(tái)運(yùn)行。

冷風(fēng)機(jī)：采用吊頂雙側(cè)出風(fēng)式冷風(fēng)機(jī)，冷風(fēng)機(jī)厚度應(yīng)不影響存儲(chǔ)空間為宜，庫內(nèi)不同位置溫度差≤±1 ℃。

制冷劑：使用綠色環(huán)保型R404A 制冷劑。

溫濕度控制與顯示：基于第三代微型可編程控制器FX3U 系列三菱PLC，可以設(shè)定室內(nèi)溫度并實(shí)時(shí)顯示[1]。溫度設(shè)定可分為運(yùn)行區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)、報(bào)警區(qū)，當(dāng)冷庫溫度在運(yùn)行區(qū)內(nèi)時(shí)，僅運(yùn)行機(jī)按設(shè)定溫度自由啟停，備用機(jī)完全待命；當(dāng)溫度到達(dá)危險(xiǎn)設(shè)定溫度時(shí)，一定延時(shí)后會(huì)開啟冷庫內(nèi)所有制冷機(jī)組，等溫度下降到運(yùn)行區(qū)后，才恢復(fù)正常運(yùn)行區(qū)狀態(tài)；當(dāng)所有機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后溫度還在上升，到達(dá)報(bào)警區(qū)設(shè)定溫度時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警。

1.3 智能存取系統(tǒng)

智能存取裝置運(yùn)動(dòng)方式為X、Y、Z 三軸聯(lián)動(dòng)，動(dòng)力采用耐低溫原裝進(jìn)口伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，位置精度≤0.01 mm。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用耐低溫防凍直線滑軌，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量≤0.97，瞬時(shí)最大轉(zhuǎn)距≥7.1 N·m。機(jī)械手臂托架采用雙層滑軌雙向伸縮結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)雙排貨架共用同一存取窗口。

1.4 RFID 電子標(biāo)簽

RFID 系統(tǒng)主要由電子標(biāo)簽、讀寫器、中間件組成。電子標(biāo)簽由芯片與標(biāo)簽天線組成，通過電感偶合或電磁反向散射原理與讀寫器進(jìn)行通信[2]。讀寫器是讀寫標(biāo)簽信息的設(shè)備，作為數(shù)據(jù)采集的終端，讀寫器還需要與中間件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。閱讀器將要發(fā)送的信息，經(jīng)編碼后加載在某一頻率的載波信號上經(jīng)天線向外發(fā)送，進(jìn)入閱讀器工作區(qū)域的電子標(biāo)簽接收此脈沖信號，卡內(nèi)芯片中的有關(guān)電路對此信號進(jìn)行調(diào)制、解碼、解密，然后對命令請求、密碼、權(quán)限等進(jìn)行判斷。若為讀命令，控制邏輯電路則從存儲(chǔ)器中讀取有關(guān)信息，經(jīng)加密、編碼、調(diào)制后通過卡內(nèi)天線再發(fā)送給閱讀器，閱讀器對接收到的信號進(jìn)行解調(diào)、解碼、解密后送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理；若為修改信息的寫命令，有關(guān)控制邏輯引起的內(nèi)部電荷泵提升工作電壓，提供擦寫EEP-ROM 中的內(nèi)容進(jìn)行改寫。在樣品存儲(chǔ)中可以通過RFID 標(biāo)簽記錄種子樣品檢驗(yàn)編號，對應(yīng)在管理軟件中形成樣品名稱、種類、入庫時(shí)間、存放位置、出入庫記錄等相關(guān)信息，滿足動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)管理要求[3]。

2 智能化存取冷庫和RFID 電子標(biāo)簽應(yīng)用的分析與評價(jià)

智能化存取冷庫庫體中放置貨架4 排，每排9列，每列9 層，可放置324 個(gè)樣品框，每個(gè)樣品框大小為長509 mm× 寬294 mm×高 100 mm，極大提高了空間利用率。冷庫內(nèi)的溫度為4 ～6 ℃，通常冷庫內(nèi)外溫差較大，人員進(jìn)入存取模式不僅不利于身體健康，而且勞動(dòng)強(qiáng)度較大；而智能化存取冷庫彌補(bǔ)了傳統(tǒng)存取模式的不足，無需人員進(jìn)入冷庫，人工只需將種子樣品放入存取窗口，利用智能存取系統(tǒng)即可達(dá)到存取樣品的目的。通過讀寫器掃描電子標(biāo)簽，可使樣品信息顯示在電腦顯示屏中，在操作界面點(diǎn)擊“入庫”，可以把存取窗口的樣品存放到指定位置，也可在操作界面找到想要的樣品點(diǎn)擊“出庫”，樣品就會(huì)被送到存取窗口，縮短了查找樣品的時(shí)間、減少了錯(cuò)配率、提高了存取樣品的效率。在樣品存儲(chǔ)中可以通過掃描RFID 電子標(biāo)簽記錄種子樣品檢驗(yàn)編號、樣品名稱、種類、入庫時(shí)間、存放位置、出庫記錄等相關(guān)信息，可以對存取記錄實(shí)時(shí)記錄，達(dá)到動(dòng)態(tài)存取管理要求。然而智能化存取系統(tǒng)和RFID 電子標(biāo)簽在實(shí)際應(yīng)用中還不能實(shí)現(xiàn)定量存取的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，比如最初的樣品量是多少，取出了多少量又收回了多少量，這些是無法實(shí)時(shí)記錄的，智能化存取系統(tǒng)和RFID 無線射頻識別技術(shù)還有很大的開發(fā)潛力。

3 應(yīng)用前景

目前智能化存取冷庫與RFID 電子標(biāo)簽在種子管理方面的應(yīng)用主要在國內(nèi)外大型種子公司普及（例如美國孟山都、法國利瑪格蘭以及國內(nèi)的萬向德農(nóng)、登海種業(yè)等），大型種子公司采用智能化存取和RFID 電子標(biāo)簽對種子的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、貯藏、包裝等各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)施全程監(jiān)控與可追溯[4]。從2000 年底《種子法》頒布至今，種子行業(yè)開始真正進(jìn)入市場化階段。國家取消了對主要作物種子的管制，打破了原國有種子公司一統(tǒng)天下的局面，各類民營種子企業(yè)紛紛成立、外資種子公司進(jìn)入我國，拉開了中國種業(yè)激烈競爭的序幕。目前我國種子市場已成為僅次于美國的第二大種業(yè)市場。因此智能化存取與RFID 電子標(biāo)簽在我國種子資源產(chǎn)銷方面有很大的發(fā)展空間。

智能化存取與RFID 電子標(biāo)簽具有操作簡便、識別工作無須人工干預(yù)、批量遠(yuǎn)距離讀取、對環(huán)境要求低、使用壽命長、數(shù)據(jù)可加密、存儲(chǔ)信息可更改等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合有效的應(yīng)用管理系統(tǒng)，可以幫助相關(guān)管理部門實(shí)現(xiàn)種子從生產(chǎn)源頭到最終消費(fèi)者的監(jiān)控。有效提高種子知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，杜絕假、劣種子進(jìn)入市場，增進(jìn)糧食生產(chǎn)安全，保護(hù)消費(fèi)者利益。因此智能化存取與RFID 電子標(biāo)簽在我國種子資源質(zhì)量監(jiān)督方面也有很大的發(fā)展空間。