實時技術出現的時間不長，但在它存在的短暫時間內，已經發生了重大的變化和改進。隨著市場對創新的不斷需求，我們可以看到即將到來的更大事物的潛力。
實時溫度記錄器的歷史
在現代物流世界中，卡車、船舶和集裝箱的實時跟踪隨著全球移動通信系統 (GSM) 網路的國際推廣而變得流行。早期設備在公共網絡中運行。使用 GSM (2G) 網路時，有幾個問題。
• 高電池消耗導致設備體積龐大且電池壽命短
• 漫遊和 SIM 卡處理缺乏標準化
• 航空公司審批缺乏國際標準
因此，這些設備專門用於本地貨運市場或海運市場，將價值從海運集裝箱傳輸到船上的專有天線。最早推出真正的國際實時溫度和位置跟踪記錄器的公司之一是運營飛機機隊的貨運快遞公司。一台設備的價格高於每台設備 1,000 美元——不包括連接和漫遊。
後來的設備使用了 3G/4G 網路，這意味著電池消耗顯著減少。它們由鋰電池供電，電池壽命達到 30 天或更長時間。為了獲得航空公司的批准，它們必須是多傳感器設備，可以監控壓力、加速度和光線等各種參數。使用鋰電池（鈕扣電池除外）在 2017 年成為一個新問題。國際航空運輸協會 (IATA) 發布了一項規定，限制每個處理單元的鋰電池數量，並要求申報貨物中使用的每個數據記錄器傳感器。這是實時溫度記錄器的另一個缺點。
現在，實時數據記錄器提供比以前更長的電池壽命，符合 IATA 標準，跟踪位置，並使用 4G LTE 行動網路和新的 NB-IoT 技術。物聯網 (IoT) 是物理對象的網絡，它通過互聯網與其他系統和設備交換數據。這些“事物”使用傳感器、軟體和其他技術通過網路收集和傳輸數據，而無需人與人或人與計算機的交互。
所有無線技術都是物聯網的一部分嗎？
按照上述定義，設備必須能夠通過網絡傳輸數據而無需人工交互。兩個特徵決定了解決方案是否屬於物聯網的實現程度：
1. 無線技術是基於專有協議還是標準協議？專有協議具有安全優勢，但這意味著需要軟體。
2. 天線網絡是使用私有還是公共天線網絡？與專用網路相比，公共天線網路具有覆蓋範圍更廣的優勢。
通信網路詞彙表
溫度敏感產品的實時跟踪和溫濕度監測是一項快速發展的業務。為了跟上步伐，我們必須了解通信技術和新術語的到來。讓我們從了解當前術語和通信網絡之間的差異開始。
全球定位系統
全球定位系統 (GPS)，最初稱為 NAVSTAR GPS（導航衛星定時和測距 – 全球定位系統），是政府擁有的基於衛星的系統。GPS 總是由兩個元素組成：一個特殊的 GPS 天線，它內置在設備中，以及衛星，它們在世界各地盤旋並發出無線電波。設備內部的 GPS 天線接收範圍內不同衛星的信號，可以計算設備的位置（1-5 m）。GPS 是一個“單向系統”——因此無法與衛星通信或將數據傳回衛星。大多數手機都包含用於確定位置的 GPS 芯片。GPS芯片消耗相當大的能量。因此，它們不適合運行數月的小型貨物跟踪器。
GSM (2G)
全球移動通信系統 (GSM) 是由歐洲電信標準協會 (ETSI) 開發的標準，用於描述移動設備使用的第二代 (2G) 數字蜂窩網絡協議。GSM（或 2G）由天線網絡組成，通常安裝在高速公路沿線和山上的專用天線塔上，也安裝在建築物、橋樑等上。GSM 天線網路是專門為行動電話通信而構建的。功耗很大（電池壽命短）。在許多國家，GSM (2G) 和/或 3G 網路將被關閉，因為它正在被更新的技術所取代。
GSM (3G/4G)
今天，由七個國家電信標準組織組成的全球聯盟第三代合作夥伴計劃 (3GPP) 制定了新標準。它們包括第三代 (3G) 通用移動電信系統 (UMTS) 標準，隨後是第四代 (4G) LTE-Advanced 標準。它們都是移動通信標準，用於描述電信公司提供的天線網路和系統。與 2G 相比，3G/4G 網絡更適合大量數據（用於上網和觀看視頻的智能手機）同時使用更少的電池。
LPWAN/移動物聯網
LPWAN 也稱為“移動物聯網”，是一種安全的、運營商管理的物聯網網路，採用 3GPP 定義的許可頻譜。LTE-M（用於移動應用）和 NB-IoT（用於深度滲透到建築物中）這兩種協議專為低成本、使用低數據速率、需要較長電池壽命以及通常在遠程和硬環境中運行的物聯網應用而設計到達地點。LPWAN 網路不適用於智能手機、SMS 消息、語音通話和互聯網訪問。它們通常與 4G 網路並行推出，並將在未來幾年被數十億通過物聯網通信的設備在各種應用中使用。
LPWAN 技術優勢
成本效益
LPWAN 是許多公司都在投資的國際標準。微芯片製造商不斷開發新平台。電信和網絡公司正在推出具有漫遊合同的國際網絡。競爭和規模經濟正在降低組件和通信/漫遊的成本——與以前的技術相比，成本更低。
低電量
使用 LPWAN 的設備包括兩種協議，均針對各自的目的進行了優化。
• LTE-M 協議針對“移動”應用進行了優化——數據記錄器或跟踪設備，它不斷改變其位置。該協議的主要優勢之一是優化的天線握手，與其他協議相比可降低功耗。
• NB-IoT 針對固定應用進行了優化——倉庫、冰箱或地窖中的數據記錄器。該技術的開發旨在提供擴展的覆蓋範圍——特別是在室內。與傳統的跟踪和實時監控設備相比，這兩種協議都旨在節省能源並延長電池壽命。
設備通常可以針對 LTE-M 或 NB-IoT（取決於應用和國家/地區）進行預編程，或者可以在操作期間在兩種協議之間切換。
GPS的位置精度與三角測量
專用 GPS 芯片為用戶提供定位、導航和計時服務，支持您的汽車導航通過交通並支持您的智能手機應用程序，如果他們需要知道確切的位置。GPS 芯片使用衛星信號確定位置。它們可以提供一米以內的精度。然而，GPS 的缺點是它相對昂貴並且消耗大量電力。
跟踪位置的另一種方法是對可用網絡天線進行蜂窩塔三角測量。根據設備範圍內的天線數量，定位精度可以在 2 公里或 10 米以內。
對跟踪資產的貨運物流公司以及運送高度敏感和有價值貨物的製藥公司進行的研究表明，位置的準確性並不是一個高度相關的因素。
• 利用職位進行早期干預：供應鏈很複雜，通常包括許多不同的步驟和服務提供商。確切地知道貨物的位置（在精確到托盤位置的坐標中）比在正確的地方（例如，芝加哥的 Swisscargo，電話號碼）向正確的員工進行升級流程更重要，因為他們會知道受影響的托盤或容器的確切位置。
• 使用位置對地理圍欄採取行動：最先進的跟踪和實時監控解決方案能夠使用地理圍欄作為觸發器，例如設置開始或停止標誌，或發送通知，如果它留下一個定義的地方。知道產品已到達目的地就足夠了。無需知道卡車卸貨的確切坡道。
• 使用熱圖的位置：由沿相同路線發生的數千個貨物的數十億數據集組成的大數據可用於生成熱圖。例如，哪個機場出現溫度偏差最多？同樣，這不是確切位置的問題。三角測量的近似位置就足夠了。
• 使用保險案例的位置：如果發生重大溫度偏差，產品所有者可能會面臨保險案例。保險案件中的主要問題是發生偏差時誰擁有產品的保管權。這是時間和立場的問題。在大多數情況下，三角位置是可以接受的。
未來技術：串行化是端到端溫度監測的解決方案嗎？
假冒問題在過去幾年中受到了很多關注。自 2019 年 2 月以來，歐盟的偽造藥品指令 (FMD) 將序列化定義為市場授權的先決條件。由於這一舉措，每個單個產品單元必須帶有唯一的序列號，因為標準化條形碼是指附加信息（如批次、生產日期等）。
在上述場景中，單個產品箱被聚合到更高級別的包裝（產品箱 -> 銷售單元 -> 托盤 -> 交貨單元）。每個相應級別都有一個打印的條形碼，並被捕獲在數據庫中。一個中央序列化數據庫——比如 Tracelink，現在可以準確地知道哪些項目屬於哪裡。
Track & Trace 的挑戰
GS1 是一個非營利組織，負責制定和維護全球商業通信標準。他們想要跟踪供應鏈中的聚合單位（例如，銷售單位）以及盒子的確切位置。如果我們將相應的溫度測量值添加到這個全球數據庫中，我們將能夠輕鬆地隨時監控供應鏈中的所有相關信息。
我手中的產品是不是原裝（非仿冒）產品？
我手中的產品是否可以使用（該產品迄今為止所經歷的製冷總時間是否在定義的穩定性預算範圍內）？
問題：在這一點上，供應鏈內 ERP 系統之間接口的實施將是複雜且昂貴的。
解決方案：最終，我們可以採取兩種不同的方法來應對端到端監控挑戰：
• 選項A – 測量和拼圖：監控供應鏈中不同處理單元、托盤和箱子的溫度，並使用數據庫匯總所有信息。
• 選項 B –盒子級別的使用壽命指示器：將電子溫度指示器連接到始終與產品保持在一起的每個產品盒子上，從允許的穩定性預算中計算出冷藏的總時間 (TOR)，並指示產品是否可以使用。
通過允許下載電子指示器並連接到序列化數據庫，我們甚至可以連接兩個世界：
1. 序列化數據庫（例如，Tracelink）知道產品是否是原件。最終，數據庫還知道額外的聚合信息甚至跟踪信息。
2.電子箱級溫度指示器根據其穩定性預算知道產品是否OK。
電子盒級溫度指示器有一個智能手機應用程序，現在可以結合兩種信息：它是否是原始的，以及藥物是否安全。
在不斷變化的臨床供應鏈環境中進行溫度監測的新方法
終極夢想——盒子級實時設備
我們想要一個盒子/套件/小瓶級別的設備，其電池壽命可用於整個生命週期（例如，2 年以上）。我們希望它能夠端到端地測量溫度並管理穩定性預算，並將這些數據無線傳輸到雲數據庫，以便用戶隨時知道它的地理位置。雲數據庫將發送溫度偏差通知，確定誰對偏差負責，通過主動干預防止偏差，在每個交接點自動發布，甚至自動管理醫院/藥房的庫存。
華特迪士尼曾經說過：“如果你能夢想，你就能做到；” 但是，目前在技術上還不可能實現盒子級別的實時設備。儘管移動物聯網網絡發展迅速，但通信芯片以及漫遊成本仍然太不切實際，無法應用於盒子級別。Mobile-IoT 通信芯片仍然需要大量的能量來與附近的公共天線網絡進行通信。如果我們試圖覆蓋 2 年以上的使用壽命，我們將需要一個太大的電池組，無法合理地容納一個小盒子/套件。然而，圍繞網關概念的討論越來越多。因此，較大的單元（例如，盒子）配備了物聯網網關，該網關通過藍牙® 與位於同一盒子中的小瓶上的微型傳感器進行通信。時間會證明這一進步是否有一天會成為現實。
