冷链传感器的连接技术选择

文/梁于阳

对于冷链来说，笔者是外行。笔者任职的公司秒秒测在2016年被小米投资后开始做TOC的医疗器械，体温计。机缘巧合，秒秒测开始介入用于冷链的无线温度标签。

外行进入一个全新领域，也有好处：没有拘束，全新视角。比如说，在冷链领域，几乎人人都在强调：实时，实时，实时！但笔者不理解，实时设备又贵又费电（维护/实施成本高），对于运输商，好理解，他们要实时控制温度的储运，但对于货主（而不是运输商），几千箱货物在外面流转，货主们真有空去看那些实时报警信息吗？

再比如，在冷链领域，一旦谈及实时，就是GPRS，一旦谈及便宜，就是RFID或USB。但GPRS现在覆盖率在某些运营商那儿是越来越少，而RFID标签是便宜了，但RFID读取器不便宜，为什么不用手机的蓝牙低功耗（简称BLE）技术呢？

这篇文章希望能让内行人有一个新的视角来看待冷链相关的问题。

冷链有其特殊性，如：一些冷冻食品的库房是“库中库”的方式，从内部到外部隔着七八堵厚厚的墙，别说3G、4G信号，连自家的WiFi甚至是433Mhz信号都穿不透。

梁于阳 秒秒测科技（北京）有限公司CEO，秒秒测是小米生态链与复星生态链企业。

很多食品仓库是共用库，也就是说，大家的产品放在共用库房的某个相对固定的区域，货主特想知道自己的那些物品到底温湿度如何，而不是整个大库房的平均温度。

很多车是临时雇来的，他们的温度控制如何，货主不知道，或者是不相信运输单位提供的温度记录。

这时候，选择哪种传输方式的温度探头最为合适呢？我们先对比一下：

5G。为什么我们不推荐时下最热的5G呢？因为：贵，且不成熟。

移动通信的2G时代迈过3G，现在是4G，每一代都是“我速度比上一代技术快了X倍”来引以自豪的。但到了5G，有趣的现象来了：5G里的NBIoT（窄带物联网技术）是一个更慢的子集技术。为什么速度慢了还牛呢？因为：省电！

目前最为桎梏移动电子设备发展的技术是什么？电池技术！你看芯片技术发展多快，那可是遵循摩尔定律的啊：每18～24个月，集成电路上的元器件数目翻一倍以上。但你看电池那蜗牛般的发展速度……，要是按照集成电路的发展速度，我们现在的手机根本无需每天充电。不幸的是，目前我们还生活在“手机一天一充”的世界里，而物联网又来了，所以这种窄带通信就登上了舞台：我要传送的数据本来就不多，能否省些电。

NB-IoT的理想状态是：1颗纽扣电池，距离基站10公里，可以用10年。但现实是：各个大牛实验室传出来的现况都不是那么美好，距离这个“10年10公里”的美好愿望，还挺远的。虽然2018年年底，中国移动的500万片的集采使得其价格降到了20元人民币，但还是贵。医药行业也许用的起，食品行业，再等等NB-IoT的进一步发展吧。

有线技术，稳定。但其实施成本高，如果是那种传统的USB方式的温度记录仪，操作成本也挺高的。当无线技术越来越成熟后（实际上现在已经很成熟了），有线技术会被取代。其道理就宛如当年的手机替代座机一样。

RFID，古老但依然生机勃勃的技术。二战时期就开始用了，20世纪60年代开始商用。现在因为其标签成本低，依然被广泛使用。但因为其读取器体积大，所以至今主流的手机中没有一个是自带RFID的读取器的。这就造成一个问题，RFID技术只能是在封闭商业环境里使用，无法扩展到消费者直接使用。

NFC，是RFID的一个变种，缩短了读取距离（到几厘米），增加了安全性，终于用在手机上了。但目前只有高端的手机才具备这个功能，且市场占有率很高的苹果手机到现在还没有完全开放NFC的使用权限，使得NFC被限制在了金融领域，无法在食品这种广泛流通的领域使用。

蓝牙，这是笔者最喜欢的技术。

原因很简单：手机都有这功能。从2014年开始，手机都支持蓝牙低功耗（BLE）了，这个低功耗，真的是可以1颗纽扣电池使得一片无线温度标签连续工作一年以上的（我正在努力做出超低价格的能连续工作3～5年的无线温度标签）！笔者一直认为，对于食品质量最为关心的不是制造商，不是储运商，也不是商场，而是最终消费者。举个例子：现在的酸奶里都有益生菌，但益生菌超过一定的温度就死了，最终消费者关心的是，我花了近200元买了这一大包酸奶，喝的这益生菌是活的还是死的。肉眼看是看不出来的，这得靠技术手段。如果消费者掏出手机对着酸奶一扫，就能知道这酸奶从出厂到现在是否有过超温，就放心了。这时候的问题就在温度标签的成本了，当无线温度标签成本小于货物最小包装的1%的时候，其品牌方因为产品化的差异，就有积极性上一个带温度档案的冷链食品了。

ZigBee，信号能在几个独立的点之间跳转，自己建立起一张网，这是一个很实用的方式。但其优势在蓝牙进化到5.0后，这个“低功耗自组网（Mesh）“技术就不再那么独一无二了。而且，其实自组网也挺耗电的。我以前幻想用一颗纽扣电池的产品就能实现长达一年的自组网设计，后来发现做不到，耗电量还是太大。另外，主流手机不支持ZigBee，与RFID一样，只能是在封闭商业环境里使用，无法扩展到消费者直接使用。

Wi-Fi，更适合的是看网站，看视频这些大流量的东西，用在食品行业的传感器上（摄像头除外），有大炮打蚊子的感觉。曾经“低功耗WiFi”曾经火过一阵子，但我们可以搜一下网上的信息，能提供这个芯片的，没有几家。没有充分竞争的芯片行业，是问题比较大的。

对于冷库/大仓库，可以采用LoRa技术，这是实时传送的。如果对于运输状态需要实时监控，可以插着电用2G/4G，5G可以再等等。

LoRa/433, 一个小科普：蓝牙、ZigBee这些都是2.4Ghz的信号，他们的好处是：天线小（小到豆子那么小）但绕开障碍物的能力弱。而433Mhz这类的技术，其天线会比较长，但绕障碍、穿墙能力强。可以这么理解：频率越高、波长越短，相当于腿越短。而频率低，波长长，就等于腿很长，很容易跨越障碍物。所以，在动不动就几堵厚墙的冷库情况下，我们对于传感器的无线技术最好就选择433这种技术了。LoRa是这类技术中比较厉害的：容错率高，距离远。所以，对于冷库一类的应用，或者是大面积库房，首选LoRa技术。

2G/4G, 一开始我们说到了5G是还没有成熟，3G现在被4G取代。而市场上很多传感器是基于2G的GPRS上来实现的（很多人把GPS与GPRS弄混，前者是定位的技术，后者是传输的技术）。而随着5G的到来，中国大陆的运营商策略是：中国移动依然会保持2G/GPRS的网络，但中国联通与中国电信会把2G/GPRS拆了，给5G用。但，这种蜂窝网设备总是很耗电的，如果不能插着电用，那么还是别选它的好，否则设备激活率不高——人们总是忘记充电，尤其这只是一个传感器，而不是自己的手机的时候。

总结一下上述技术，对于“每个产品自带温度档案”的场景，数量比较少的冰柜的监控，可以采用传感器用蓝牙低功耗技术。对于冷库/大仓库，可以采用LoRa技术，这是实时传送的。如果对于运输状态需要实时监控，可以插着电用2G/4G，5G可以再等等。