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加州大学戴维斯分校采用RFID传感器追踪酒厂发酵桶


作者:刘瑜 来源:RFID射频快报 2010-11-26 08:37:17

摘要:加州大学戴维斯分校的教学研究葡萄酒酿酒厂在完成今年秋季的葡萄发酵之后报告称,用于发酵桶上的测量葡萄酒温度和含糖量的一套RFID传感系统既节省了劳动力又提供了葡萄酒发酵过程中的相关数据,这些数据要多于大多数葡萄酒酿造厂收集的数据。

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      加州大学戴维斯分校的教学研究葡萄酒酿酒厂在完成今年秋季的葡萄发酵之后报告称,用于发酵桶上的测量葡萄酒温度和含糖量的一套RFID传感系统既节省了劳动力又提供了葡萄酒发酵过程中的相关数据,这些数据要多于大多数葡萄酒酿造厂收集的数据。加州大学戴维斯分校的一个酿酒方面的化学及生化工程的教授Roger Boulton说,明年,这个酒厂打算在其全部的152个发酵桶里部署这套系统。

      Boulton说,使用这套系统产生的数据,酒厂预计可以进行之前没有可能的测试。葡萄的品种的不同、葡萄生长过程中的环境因素以及葡萄园的位置导致每一颗葡萄也都不同。测试不同品种葡萄属性的唯一方法就是跟踪发酵状态,手动追踪发酵状态在过去是不可能的。使用San Jose公司Cypress Semiconductor提供的RFID传感系统,现在研究人员可以每五分钟获取到葡萄混合酿造的有关信息。

 


加州大学戴维斯分校的新酒厂在发酵桶上安装了RFID传感器 


      新建的葡萄酒厂是专为学生做葡萄酒工程方面的研究设立的。其152个发酵桶的每个桶里都盛有不同的葡萄,酿造出不同的葡萄酒。发酵过程是在葡萄酒生产过程中最初的几个星期里进行的,需要监控混合含糖量和温度。这些内容通常是手工监控,但在大型工厂,如在加州大学戴维斯分校的酒厂,要获得每个桶里含糖量和温度的定期测量需要大量的工作人员。而且用手工的方法需要移开盖子进行测量,这会导致潜在的温度变化、氧化和污染。因为研究人员计划在葡萄品种和种植条件的基础上研究在酿酒过程中的很多不同的因素,酒厂需要经常测量每个桶的发酵过程以此收集数据。

      在设计这个新的酿酒厂时,Boulton找到一套Cypress公司设计的系统,旨在使用RFID跟踪葡萄酒的状态。Cypress公司的工程师团队为Boulton开发了一个解决方案,包括连接到RFID节点上的糖和温度的传感器,传感器数据传输到读写器,集成到插在笔记本电脑上USB端口的一个软件狗上。这样,笔记本电脑接收到据并通过Wi-Fi连接转发到检测和控制仪表板的软件上,软件也由Cypress公司提供。

      这个解决方案在2010年9月正式启用,在酒厂的第一批葡萄丰收的时候跟踪30到50个发酵桶的状况。这套系统包含了用于确定葡萄酒含糖量的Brix传感器。一个20英寸的钢管,包含了Brix和温度传感器,插入桶里,传感器连接到一个安装在桶外的电子模块上。这个模块接收到传感器的测量,显示在一个小屏幕上,并与一个有源 RFID标签共享数据。这个标签连接到插入交流电源插座的电源适配器上。

      每五分钟,RFID标签会发出一个2.4 GHz的信号,其中编入了其唯一的ID号和传感器的数据。这种标签采用了专有的RF空中接口协议,在读写器视线清晰时读取距离高达400米,在大量的钢材和液体环境中读取距离约100米,在这个葡萄酒应用案例里就是如此。

      传输由插入笔记本电脑的RFID阅读器接收,数据转发到运行在加州大学戴维斯分校的服务器的检测和控制仪表板软件上。仪表板显示出每个发酵桶最新的温度和含糖量读数并维护一个历史测量的读数。如果超出阈值范围,软件可以通过电子邮件或者短信发出警报,不过目前,警报只是显示在仪表板上。因此,酒厂的工作人员必须通过互联网远程登录,或查看现场的一个46英寸的视频监控(由Cypress公司提供),监控器插入笔记本电脑并显示实时数据。

       在系统正式启用之前,酒厂询问过Cypress公司流入和流出大楼的水温能否测量。Cypress公司花了两个星期的时间设计了一套RFID传感器的系统,用来测量安装在天花板上的水管里的水温(当有凉水或热水流进流出的时候)。这有助于酒厂监控流进流出大桶的水的温度。流进来的水的不合适的温度可能会影响酒的质量,流出去的水的不合理的温度可能表明其中有个桶有问题。像发酵桶的传感器一样,Cypress公司的水的传感器连接到有源RFID标签上,传输温度数据和唯一的ID号,由中心阅读器阅读。

      Cypress公司的高级应用工程师Archana Yarlagadda说,系统安装最大的挑战是确保阅读器可以在充满钢铁和液体的环境中接收到每个RFID标签的传输。这些桶的广泛的布局需要一个大的读取范围。这个问题得到了解决,在很大程度上,通过调整标签的位置,确保相对于阅读器来说天线能处于最好的位置。

      Yarlagadda说,明年,酒厂打算在其全部的152个桶上都部署这一系统,这可能需要不只一台的中心阅读器了,确保每个标签的信号都能被接收,以防只有一个阅读器的话,可能有的标签与阅读器的距离太远而不能通信。

      Boulton对系统提供的数据很感兴趣,他指出,获取的这些数据比其他同等规模的酒厂获得的数据要多。他说:“大部分酒厂都需要足够多的员工每天几次来衡量温度等。今年我们依靠这套系统取得了阅读的精度和准确度。”

      Boulton 还说:“这套系统节省了大量的劳动力,还确保了更精确的温度追踪。”

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