智能化存取冷库与RFID 无线射频识别技术在种子资源中的应用①

杨宝丽 吴水清

（深圳市农业科技促进中心 广东深圳 518000）

1 智能化存取冷库与RFID 电子标签简介

1.1 库体

库体6 面完全采用硬质聚氨酯高压整体发泡板材建造，库体内面为不锈钢板（δ≥0.5 mm），中间层保温板的厚度不小于100 mm。检修门采用标准平开冷库门，宽800 mm×高1 800 mm×厚150 mm；样品存取常用门采用1 扇标准平开门方式，宽370×高300 mm。大物件存取门采用2 对4 扇上下排列标准平开冷库门（同方向单面开），宽625 ×高680 mm。库体约78 m³，设置货架四排，每排9 列，每列9 层，可放置324 个样品框，每个样品框长509×宽294× 高100 mm，采用304 不锈钢制作。

1.2 制冷系统

制冷主机：配备2 台制冷主机，每台功率10 匹；2 ～6 ℃冷库采用半封闭活塞压缩机，标准化霜；制冷系统2 套独立控制，一用一备，定时轮换，遇故障自动切换，一台在停机化霜时，另外一台运行。

冷风机：采用吊顶双侧出风式冷风机，冷风机厚度应不影响存储空间为宜，库内不同位置温度差≤±1 ℃。

制冷剂：使用绿色环保型R404A 制冷剂。

温湿度控制与显示：基于第三代微型可编程控制器FX3U 系列三菱PLC，可以设定室内温度并实时显示[1]。温度设定可分为运行区、危险区、报警区，当冷库温度在运行区内时，仅运行机按设定温度自由启停，备用机完全待命；当温度到达危险设定温度时，一定延时后会开启冷库内所有制冷机组，等温度下降到运行区后，才恢复正常运行区状态；当所有机组运行一段时间后温度还在上升，到达报警区设定温度时会发出报警。

1.3 智能存取系统

智能存取装置运动方式为X、Y、Z 三轴联动，动力采用耐低温原装进口伺服电机驱动器驱动，位置精度≤0.01 mm。导向机构采用耐低温防冻直线滑轨，转子转动惯量≤0.97，瞬时最大转距≥7.1 N·m。机械手臂托架采用双层滑轨双向伸缩结构，可实现双排货架共用同一存取窗口。

1.4 RFID 电子标签

RFID 系统主要由电子标签、读写器、中间件组成。电子标签由芯片与标签天线组成，通过电感偶合或电磁反向散射原理与读写器进行通信[2]。读写器是读写标签信息的设备，作为数据采集的终端，读写器还需要与中间件进行数据交换。阅读器将要发送的信息，经编码后加载在某一频率的载波信号上经天线向外发送，进入阅读器工作区域的电子标签接收此脉冲信号，卡内芯片中的有关电路对此信号进行调制、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。若为读命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加密、编码、调制后通过卡内天线再发送给阅读器，阅读器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至中央信息系统进行有关数据处理；若为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起的内部电荷泵提升工作电压，提供擦写EEP-ROM 中的内容进行改写。在样品存储中可以通过RFID 标签记录种子样品检验编号，对应在管理软件中形成样品名称、种类、入库时间、存放位置、出入库记录等相关信息，满足动态存储管理要求[3]。

2 智能化存取冷库和RFID 电子标签应用的分析与评价

智能化存取冷库库体中放置货架4 排，每排9列，每列9 层，可放置324 个样品框，每个样品框大小为长509 mm× 宽294 mm×高 100 mm，极大提高了空间利用率。冷库内的温度为4 ～6 ℃，通常冷库内外温差较大，人员进入存取模式不仅不利于身体健康，而且劳动强度较大；而智能化存取冷库弥补了传统存取模式的不足，无需人员进入冷库，人工只需将种子样品放入存取窗口，利用智能存取系统即可达到存取样品的目的。通过读写器扫描电子标签，可使样品信息显示在电脑显示屏中，在操作界面点击“入库”，可以把存取窗口的样品存放到指定位置，也可在操作界面找到想要的样品点击“出库”，样品就会被送到存取窗口，缩短了查找样品的时间、减少了错配率、提高了存取样品的效率。在样品存储中可以通过扫描RFID 电子标签记录种子样品检验编号、样品名称、种类、入库时间、存放位置、出库记录等相关信息，可以对存取记录实时记录，达到动态存取管理要求。然而智能化存取系统和RFID 电子标签在实际应用中还不能实现定量存取的实时监控功能，比如最初的样品量是多少，取出了多少量又收回了多少量，这些是无法实时记录的，智能化存取系统和RFID 无线射频识别技术还有很大的开发潜力。

3 应用前景

目前智能化存取冷库与RFID 电子标签在种子管理方面的应用主要在国内外大型种子公司普及（例如美国孟山都、法国利玛格兰以及国内的万向德农、登海种业等），大型种子公司采用智能化存取和RFID 电子标签对种子的生产、加工、运输、贮藏、包装等各个环节实施全程监控与可追溯[4]。从2000 年底《种子法》颁布至今，种子行业开始真正进入市场化阶段。国家取消了对主要作物种子的管制，打破了原国有种子公司一统天下的局面，各类民营种子企业纷纷成立、外资种子公司进入我国，拉开了中国种业激烈竞争的序幕。目前我国种子市场已成为仅次于美国的第二大种业市场。因此智能化存取与RFID 电子标签在我国种子资源产销方面有很大的发展空间。

智能化存取与RFID 电子标签具有操作简便、识别工作无须人工干预、批量远距离读取、对环境要求低、使用寿命长、数据可加密、存储信息可更改等优点，结合有效的应用管理系统，可以帮助相关管理部门实现种子从生产源头到最终消费者的监控。有效提高种子知识产权的保护，杜绝假、劣种子进入市场，增进粮食生产安全，保护消费者利益。因此智能化存取与RFID 电子标签在我国种子资源质量监督方面也有很大的发展空间。