近年來(lái)，我國(guó)水果蔬菜業(yè)獲得長(zhǎng)足發(fā)展，果蔬產(chǎn)量已躍居世界首位．由于果蔬產(chǎn)品含水量高，容易腐爛，且國(guó)內(nèi)果蔬保鮮技術(shù)落后，每年因此造成巨大的浪費(fèi)。現(xiàn)階段我國(guó)新鮮果蔬腐爛損耗率很高，水果達(dá)到30%，蔬菜達(dá)到40%～50%，而發(fā)達(dá)國(guó)家損耗率則不到7%。因此，降低果蔬的損耗率是一亟待解決的課題。

　　由于采摘后的果蔬仍然是活的有機(jī)生命體，不斷進(jìn)行新陳代謝，果蔬采后最重要的是保持貯藏運(yùn)輸鏈中果蔬品質(zhì)，降低損失。溫度、濕度是果蔬保鮮中重要的兩個(gè)因素，它們之間互相作用，共同決定果蔬的品質(zhì)。溫度是影響果蔬呼吸強(qiáng)弱的重要因素。溫度升高，則呼吸作用、蒸騰作用、乙烯的產(chǎn)生、后熟老化都會(huì)加快，大分子物質(zhì)的水解使復(fù)簡(jiǎn)比值降低，水分、養(yǎng)分損耗加速、從而導(dǎo)致代謝失調(diào)和生理障礙，這些都將大大降低果蔬的耐儲(chǔ)性和抗病性。濕度對(duì)于果蔬貯藏的影響，主要與果實(shí)失重與病害有關(guān)。濕度過(guò)低，果蔬失水皺縮；濕度過(guò)大，溫度高時(shí)，極易腐爛，不同種類果蔬對(duì)環(huán)境濕度的要求不盡相同。因此，對(duì)果蔬在保鮮儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的溫度、濕度的實(shí)時(shí)采集和記錄不僅可以為維持和改善果蔬儲(chǔ)運(yùn)的保鮮條件提供可靠依據(jù)，而且有助于提高果蔬保鮮物流管理的時(shí)效性和效率，對(duì)于果蔬的儲(chǔ)運(yùn)調(diào)配起著指導(dǎo)作用，對(duì)于提升果蔬保鮮水平，發(fā)展果蔬保鮮物流，大幅度減少經(jīng)濟(jì)損失，有著重要的意義。

　　射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification．RFID)是20世紀(jì)90年代開(kāi)始興起的一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞，并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。與早期的識(shí)別技術(shù)相比，RFID技術(shù)因其特有的非接觸性以及可對(duì)多個(gè)目標(biāo)物體同時(shí)識(shí)別的特性，得到了眾多行業(yè)的青睞。現(xiàn)今，RFID 技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于供應(yīng)鏈管理、門(mén)禁安防、現(xiàn)代物流、礦山礦井跟蹤、生產(chǎn)自動(dòng)化、電子支付等領(lǐng)域，尤其在城市公共交通、停車場(chǎng)管理、鐵路車號(hào)自動(dòng)識(shí)別(ATIS)、高速公路電子收費(fèi)(AVI)、港口集裝箱通關(guān)和第二代公民身份證等方面的應(yīng)用已經(jīng)成熟，被看作是繼互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信兩大技術(shù)大潮之后的又一次技術(shù)大潮。

　　本文提出了基于RFID 的溫濕度保鮮記錄系統(tǒng)，在果蔬儲(chǔ)運(yùn)保鮮中使用RFID卡記錄果蔬在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中所在環(huán)境的溫濕度數(shù)據(jù)。

　　1 射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)

　　RFID系統(tǒng)通常由三部分組成，如圖1所示，分別是RFID讀寫(xiě)器、RFID卡及天線。其工作時(shí)，RFID讀寫(xiě)器通過(guò)天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)RFID卡進(jìn)入該磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，同時(shí)利用此能量發(fā)送出自身編碼等信息，讀寫(xiě)器讀取信息并解碼后獲得卡內(nèi)數(shù)據(jù)；當(dāng)寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，讀寫(xiě)器通過(guò)發(fā)射特定頻率的無(wú)線電波傳送寫(xiě)指令信息和所寫(xiě)數(shù)據(jù)給RFID卡，RFID卡則按照指定的地址把數(shù)據(jù)寫(xiě)入卡中。

圖1 RFID系統(tǒng)組成

Fig．1 RFID system composition

      2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，配以輸入、輸出、控制、傳輸?shù)韧鈬娐方M成。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Fig．2 System structure diagram

      2．1 溫濕度傳感模塊

　　系統(tǒng)的溫度和濕度數(shù)據(jù)采集采用HSU-07A 模塊，即相對(duì)濕度傳感器與溫度電路一體化的產(chǎn)品。HSU-07A 模塊有四個(gè)引腳，按順序分別是電源、濕度輸出、地和溫度輸出，濕度輸出量為模擬電壓信號(hào)，溫度通過(guò)熱敏電阻測(cè)量。

　　2．2 主控制器與數(shù)據(jù)采集

　　系統(tǒng)主控制器采用的是ATMEL公司的單片機(jī)ATmega16，其內(nèi)集成了8通道l0位的A／D 轉(zhuǎn)換器。由HSU．07A溫濕度模塊、ATmegal6以及相關(guān)外圍電路組成了溫濕度測(cè)量系統(tǒng)，如圖3所示，HSU．07A的引腳2為濕度輸出，輸出的模擬電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波后直接送人ATmegal6 的A／D 端VIPA1．HSU．07A的引腳4為溫度輸出，熱敏電阻的分壓值經(jīng)過(guò)放大電路連接到PA2。

圖3 傳感器連接圖

Fig．3 Sensors connecting diagram

      2．3 RFID讀寫(xiě)器與標(biāo)簽

　　RFID 讀寫(xiě)器選用周立功公司的ZLG500模塊，其主要功能是通過(guò)無(wú)線通信讀取RFID卡(即標(biāo)簽)中環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)的記錄位置，通過(guò)同步串行接口(SPI)接收主控制器發(fā)出的寫(xiě)指令和溫濕度數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)寫(xiě)人到RFID卡內(nèi)指定的位置上。RFID卡采用Philips Mifare S50，它是無(wú)源標(biāo)簽，工作頻率為13．56MHz．該卡有8 Kbit存儲(chǔ)容量，并劃分為16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)劃分為4個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)塊。各扇區(qū)的密碼和存取控制都是獨(dú)立的，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定各自的密碼及存取控制。

　　系統(tǒng)的主控制器獲得溫度、濕度信息后，將處理后的溫度、濕度信息通過(guò)SPI接口傳送至RFID讀寫(xiě)器。如圖4所示，ATmegal6與RFID讀寫(xiě)器的連接采用同步串行接口，主控制器為主方式，讀寫(xiě)器為從方式。主控制器與讀寫(xiě)器通信時(shí)，首先進(jìn)行連接，連接后讀出RFID卡中要寫(xiě)人數(shù)據(jù)的地址，然后將寫(xiě)入的溫濕數(shù)據(jù)發(fā)送給讀寫(xiě)器。

圖4 RFID讀寫(xiě)器連接圖

Fig．4 RFID reader／writer connecting diagram

      2．4  系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　實(shí)際系統(tǒng)如圖5所示，由以ATmega16單片機(jī)為主構(gòu)成的系統(tǒng)電路、HSU．07A 溫濕度傳感器、ZLG500 RFID讀寫(xiě)器Philips Mifare S50 RFID卡構(gòu)成。按照預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔，HSU-07采集果蔬所處環(huán)境的溫度和濕度，并通過(guò)RFID讀寫(xiě)器寫(xiě)入RFID卡中。

圖5系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

Fig．5 System implementation

      3 軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件采用C語(yǔ)言編程設(shè)計(jì)，軟件流程圖如圖6所示，主控制器采用中斷方式進(jìn)行工作，每隔一定時(shí)間從傳感器中讀出數(shù)據(jù)，再通過(guò)同步串行接口(SPI)得到RFID 卡中寫(xiě)入數(shù)據(jù)的地址，然后將需要寫(xiě)入的溫濕數(shù)據(jù)發(fā)送給讀寫(xiě)器，寫(xiě)入RFID卡，最后進(jìn)入低功耗狀態(tài)。

圖6 軟件流程圖

Fig．6 Software flowchart

      4 保鮮實(shí)驗(yàn)

　　為了驗(yàn)證本系統(tǒng)的實(shí)用性，選擇香蕉和菠菜作為保鮮對(duì)象，用冰箱模擬保鮮實(shí)驗(yàn)環(huán)境，得到用本系統(tǒng)記錄在低溫環(huán)境下一段時(shí)間內(nèi)的香蕉、菠菜的溫濕度環(huán)境參數(shù)。實(shí)驗(yàn)參數(shù)為：時(shí)間間隔3 min；實(shí)驗(yàn)時(shí)間8 h。

　　將香蕉、菠菜與保鮮系統(tǒng)用塑料袋封好，放入冰箱的冷藏室中，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，用PC機(jī)將RFID卡中數(shù)據(jù)讀出并保存，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖7所示，可以看出溫度在放入冰箱冷藏室后逐漸降低，最后降到7⁰Ｃ，濕度開(kāi)始在80%左右，隨著溫度的降低，濕度有所升高，最后保持在90%左右。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本系統(tǒng)的溫濕傳感器能正確采集數(shù)據(jù)，溫濕度數(shù)據(jù)能正常寫(xiě)入RFID卡中，RFID卡中溫濕數(shù)據(jù)讀取正常。

圖7 保鮮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

Fig．7 Fresh—keeping experiment data

      5 結(jié)語(yǔ)

　　實(shí)現(xiàn)了用于果蔬保鮮的RFID溫濕度記錄系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件流程，并給出了實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)，以此實(shí)現(xiàn)了果蔬保鮮溫濕度的記錄。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行良好，能夠準(zhǔn)確記錄果蔬的溫濕度參數(shù)，可以廣泛地應(yīng)用在果蔬保鮮系統(tǒng)中。