一種智能數據記錄標籤的製作方法

2023-07-05 08:17:56 1

專利名稱：一種智能數據記錄標籤的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種標籤式的記錄裝置，特別涉及ー種封裝簡易、啟停方式新穎、啟用前無須人工設置、運行中將採集到數據以特定的文件格式存儲在自身的文件系統中，並且符合食品、醫藥行業相關管理規範和標準的智能數據記錄標籤。
背景技術：
在食品藥品等溫度敏感行業中，原材料的生產配送和銷售環節都要特別注意保持溫度的一致性以保證產品的品質穩定，在有許多先進的製冷保暖設備支持下的溫度敏感行業的物流和倉儲系統中，由於溫度溼度出現不允許的變化波動而導致的產品質量事故時有發生，給行業帶來了很大的經濟損失。再者，溫度敏感行業的物流系統中有很多的利益相關者，一旦發生上述的產品質量事故，責任難以界定，究其原因，很大程度上都是因為物流系統運行過程中由於溫度監控不力造成的。正是基於這點，電子溫度記錄儀器作為第三方監測者，得到了廣泛的應用。目前已經有很多種類型的電子溫度記錄儀器面市，它們普遍的特點是體積較大、使用不便、設置和操作步驟煩瑣、數據讀取不穩定易丟失以及價格昂貴。尤其是在使用前的設置比較複雜，不夠傻瓜化，導致一定的誤操作和客戶效率的損失。而且很多電子溫度記錄儀器都是採用串行ロ進行數據傳輸，有的甚至還在利用並行ロ進行數據傳輸，存在數據下載速率低，傳輸不穩定等缺點。現在流行的電子溫度記錄儀器價格昂貴，給客戶的成本預算造成很大的壓力。同樣的，在其他對於溼度、壓力、振動、傾斜角度等敏感的行業中，同樣不具有ー種小體積、使用方便、具有人性化的操作步驟設計的記錄儀。
發明內容本實用新型的目的是根據上述現有技術的不足之處，提供ー種智能數據記錄標籤，該記錄標籤通過固化在核心處理器中的程序固件可以在自身的硬體資源內部建立ー個獨立的文件系統，將採集到的溫度數據以.pdf、, txt和.XlS等等現有的主流數據文件格式或者自有的數據文件格式保存在自身的文件系統中，通過基於USB通信協議的數據收發接ロ連至PC的作業系統時，文件系統中的數據文件能被自動識別並可被自由複製和保存，但因其採用適當的加密保護技術而不能被篡改，例如RC4或者AES等等。也可以和安裝在計算機上的專用上位機軟體進行通信，將其數據下載到計算機並進行歸檔管理、保存和分析，專用上位機軟體在某些領域內需要遵從行業的特殊要求，例如在歐美的醫藥領域，這類有關電子數據記錄和電子籤名的軟體需要符合21 CFR PART 11的要求。智能數據記錄標籤並且採用了光照，電容式電阻式感應觸摸或者機械按鈕等方式來啟動運行，用食品級塑料 套封袋直接包覆PCB板的方式而形成一個獨立的產品，使用簡單，外形輕薄。本實用新型目的實現由以下技術方案完成—種智能數據記錄標籤，包括核心功能電子線路板，其特徵在於所述核心功能電子線路板上設有傳感器，被設定為採集周邊環境狀態的數據；數據存儲器，用於存儲所述傳感器所採集的數據；實時時鐘電路，賦予所述採集數據以時間戳；數據收發接ロ，用幹與外界裝置交換信息；被編程的微處理器，耦合有所述的傳感器、數據存儲器、實時時鐘電路及數據收發接ロ ；啟停標記電路，用於觸發標籤開始採集數據，停止數據採集或者標記運行過程中的時間和溫度。所述傳感器為溼度傳感器、壓カ傳感器、氣體傳感器、振動傳感器、角度傳感器或溫度傳感器中的至少ー種。所述核心功能電子線路板的數據收發接ロ為ー插裝部件。所述插裝部件的形狀為USB接ロ形狀，所述插裝部件上製作有符合USB接ロ電氣規範的通信線路。所述微處理器中至少有ー程序模塊，所述程序模塊為可以把所記錄的數據轉化成可被計算機作業系統自動識別和兼容的文件系統的程序模塊。所述核心功能電子線路板表面粘附有ー層不乾膠層。在粘附有ー層不乾膠的所述核心功能電子線路板外包覆有塑料薄膜套封袋。本實用新型的優點是體積小、成本低、包裝堅固可靠，便於攜帶、運輸，設置與操作簡便，啟動便捷，能更精準的記錄溫度數據，工作可靠性好。

附圖I是核心功能線路板示意圖；附圖2是不乾膠層的展開示意圖；附圖3是套封用的小袋子示意圖；附圖4是智能數據標籤和PC連接示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖通過實施例對本實用新型特徵及其它相關特徵作進ー步詳細說明，以便於同行業技術人員的理解如圖1-4所示，標號1-13分別表示核心功能線路板I、核心微處理器2、指示用LED元器件3、電路接ロ 4、電源電路5、啟停標記電路6、基於USB通信協議的數據收發接ロ7、不乾膠層8、基礎信息區9、狀態顯示區10 ;套封小袋子11 ； PC 11、PC上的USB端ロ 12、符合特殊規範的數據記錄報告管理平臺軟體13。參見圖1，本實施例的核心功能線路板I採用印刷線路板(PCB)，並採用表面組裝技術(SMT)エ藝製作。在本實施例中，所述核心功能電子線路板I上含有核心微處理器2、溫度檢測單元、記錄溫度數據的存儲單元、實時時鐘電路、數據收發接ロ、指示各種運行狀態用的LED元件，以及用以接收人為滑動或者觸摸，接受環境光照等條件觸發核心微處理器執行開始記錄、停止記錄或者標記當前溫度和時間等動作。其中，核心功能線路板I上的電源電路5中，電源採用市場上常見的各種型號和大小的紐扣電池或者體積輕薄的印刷電池。核心微處理器2採用市場上現成的而且品質穩定的小型的各類單片機，實現對其他部件的控制。核心功能電子線路板上含有溫度傳感器，溫度傳感器採用市場上現成的而且品質穩定的各類數位化溫度傳感器、RTD、NTC或者PTC等，負責採集環境溫度，模擬式的溫度傳感器經過信號調理以及模數轉換後並發送給核心微處理器2處理。由溫度傳感器採集到的環境溫度數據和實時時鐘電路提供的時間戳經過核心微處理器2的處理後發送給數據存儲器予以存儲，數據存儲器採用市場上現成的而且品質穩定的各類EEPROM或者FLASH，存儲空間大小視需要記錄的溫度數據量多少而定。核心微處理器2通過數據收發接ロ獲取外部設備給予的絕對時間，並將此絕對時間和實時時鐘電路進行同步，同步後的實時時鐘電路開始記數並自增，在核心處理器記錄溫度數據的同時，給此溫度數據打上時間戳。核心功能線路板I上還設置了啟停標記電路6，此電路用以接受電容電阻感應觸摸、光照或者機械按鈕等啟停標記條件或者柔性線路板(FPC)啟動條的啟動信號,啟停標記電路接受此信號後，將觸發核心微處理器2執行開始記錄、停止記錄或者標記當前溫度和 時間等動作。柔性線路板啟動條以PE等阻燃材料為基礎，在其上面製作ー些特殊的電路，設計成特定的外型和尺寸，啟動條上還有開ロ，以便撕毀，撕毀後產生ー種特殊的狀態，告知核心功能線路板2上的啟動電路以啟動標籤進入工作狀態。核心功能線路板2上設置了一個基於USB通信協議的數據收發接ロ 7，數據收發接ロ 7基於USB通信協議，按照USB接ロ機械特性和電氣規範的要求，將製作核心功能電子線路板的PCB板設計成符合USB接ロ機械特性的特定形狀，並採用覆銅技術在USB接ロ形狀部件上製作USB接ロ符合電氣規範的通信線路，因此，無須藉助任何現成的USB連接器或者接插件即可進行通信，其主要功能是用於接受外圍設備的設置信息和發送智能溫度標籤所記錄的溫度數據，設置信息包括與智能溫度標籤所實現的功能相關的所有參數，例如採樣頻率，記錄間隔，記錄周期，報警溫度上下限，延時啟動，延時報警，產品Serial No,產品Model No等等信息,核心微處理器根據數據收發接ロ獲取的上述信息來調整智能溫度標籤的相應功能，以實現智能溫度標籤的靈活配置。核心功能線路板上還包含了指示用的LED元件,該指示元件用於指示啟動開始、溫度超限、報警超時或正常運行狀態等各種事件和信息。核心微處理器2是具有對溫度傳感器的測量準確度進行自我校準功能的核心微處理器，即固化了自行設計的包含有自我校準算法的程序軟體。自我校準程序可以通過數據收發接ロ接受外部設備的命令後自動運行，在含有自我校準算法的程序軟體自動運行以前，將電子溫度記錄裝置放置在ー個已知的溫度場環境中，程序運行後會得出溫度傳感器採集的數據和此溫度場的真實溫度值的偏差量，核心微處理器會保存這個偏差，以便在後續的測量和記錄工作中修正獲取的環境溫度數據，由此改善智能溫度標籤的測溫的準確度。製作核心功能線路板I所需的PCB板設計成特定的幾何形狀和布線結構，按照USB接ロ機械特性和電氣規範的要求，將製作核心功能電子線路板的PCB板設計成符合USB接ロ機械特性的特定形狀，本實施例中我們將PCB板按照標準USB接ロ Type A內芯幾何尺寸的要求設計，PCB板採用2. 4mm基材,也可按照Mini A、Mini B、Micro A或者Micro B幾何尺寸的要求設計，並採用覆銅技術在USB接ロ形狀部件上製作USB接ロ符合電氣規範的通信線路，因此，無須藉助任何現成的USB連接器或者接插件即可進行通信，完成記錄任務後，將基於USB通信協議的數據收發接ロ 7直接插至PC的USB端ロ，無須藉助任何上位機軟體，複製其內部自動生成的數據文件即可。在外觀包裝上，將不乾膠層8直接粘貼於核心功能線路板I正反兩面的方式，不乾膠層8表面可以定製印刷各種信息，包括產品序列號、產品型號、條形碼、公司信息和ー些修飾圖文，其尺寸視核心功能線路板的尺寸大小而定。再在外層採用食品級塑料材質定製的套封小袋子11套封，以起到防水防塵的作用，材料均須符合各應用行業的行業規範，推薦採用PET材質。在不乾膠層8表面ー些特定的位置可印製特定的信息，例如封裝時，對照核心功能線路板ILED指示元件的焊接位置，在不乾膠層8表面的相應位置印製特定的信息以提示LED指示元件的直觀意義。成品的智能溫度標籤在現場使用的時候，將其放入專為其設計的背膠袋，背膠袋裡再放置定製的信息單，信息單上設計的信息表單包含可由操作人員自行填寫的智能溫度標籤工作的起止時間、目標運輸工具的號牌、目標貨物的內容以及各種修飾圖文等等信息。然後再將整個背膠袋粘貼於目標貨物即可。也可直接將智能溫度標籤以貼、捆、綁或系的方式附著於目標貨物。信息單上設計特定的區域用於粘貼智能溫度標籤，粘貼的介質採用可移除膠貼(Glue Dot)，它是ー種預成型的、可雙面粘貼的透明膠點，適用的材質包括紙、布、木、海棉、水松、玻璃、膠、金屬物料、塑料、聚苯こ烯泡沫塑料等的許多材料，它的特點是顏色透明、即開即用、無痕移位和不傷表面。本實施例產品採用電容電阻觸摸感應焊盤、光敏傳感器、柔性線路板啟動條、機械式鍋仔片或者按鈕等傳感器或者機械開關用於接受用戶指令和動作，以觸發記錄標籤啟動、停止或者標記等等動作。標記動作主要作用是在記錄標籤在運行過程中，如果有特殊事件發生，例如環境溫度由於可知的原因而異常，客戶可以通過預定的操作來使記錄標籤記錄事件發生的時間和溫度，以便後期分析時剔除無效數據。含有的自我校準算法的軟體程序，可以讓儀器在出廠、使用和回收後均可進行自我校準，修正了現存的數字溫度傳感器的固有測量誤差，改善各個數字溫度傳感器由於生產批次不同而出現的測量不一致性，極大的提高了智能溫度標籤的測量準確度。本實施例產品的各個工作參數可以預先配置，不需要客戶在使用現場自己設置，省去了由於客戶自行設置帶來的不便和設置參數的人為錯誤。產品外觀封裝極其精簡輕便，先用印有各種信息的不乾膠層粘貼於PCB板的正反兩面，然後再用各種材質的小袋子套封，既達到防水防塵的效果，又可以使智能溫度標籤的體積大大縮減。在現場使用的時候，填好信息単，撕毀啟動條，粘貼撕落的標籤唯一性標識於目標貨物，再將標籤放入背膠袋，然後再將背膠袋粘貼於目標貨物即可。在完成任務後，撕毀包覆在外面的套封小袋子，並將其插至PC的USB端ロ，無須任何上位機或，複製其智能溫度標籤內部自動生成的數據文件即可，或者利用數據記錄報告管理平臺軟體，下載內部數據到PC的資料庫，進行數據的比對，歸檔，籤名等分析和管理。標籤外觀精美，可回收或者一次性使用，操作簡便，工作方式新穎。本實施例在製作時是將PCB設計成特定的幾何形狀和布線結構，以構成核心功能線路板I，將含有自我校準算法的軟體程序用燒錄器經電路接ロ 4寫至核心微處理器2，再將電池焊接至核心功能線路板的電源電路5，此處的電池可以使普通的鋰電池或者印刷電池。完成之後負責接受用戶啟動指令或動作的傳感器，例如電容電阻觸摸感應焊盤、光敏傳感器、柔性線路板啟動條、機械式鍋仔片或者按鈕啟停標記電路接ロ 6，再利用自製的連接線將基於USB通信協議的數據收發接ロ 7和PC的USB端ロ相連，啟動自我校準程序，進行校準，再對智能溫度標籤的工作參數進行預設置。參見圖2，為本實施例的不乾膠層8，印製狀態顯示區9與核心功能線路板I的指示用LED元器件3吻合，在基礎信息區10印製相應的圖文信息，例如產品Serial No、產品Model No、商標等，再將不乾膠層沿中線直接粘貼於核心功能線路板I的正反兩面。參見圖3，將粘貼好不乾膠層8的核心功能線路板I放入套封小袋子11，再將採用熱封技術將其封嚴，以達到防水防塵的效果，用於製作套封小袋子11的材質為食品級塑料薄膜，例如PET，PP, LDPE等等，這些材質即使在嚴苛的環境條件中，依然可以保證良好穩定的化學和物理性能，不會因為環境條件的變化而溶出有害物質 汙染被監測的目標。至此，智能數據記錄標籤硬體部分製作完成，只要在啟動電路5上施加特殊的動作或條件即可啟動標籤進入工作，例如在標籤特殊部位的人為滑動或者觸摸，接受環境光照等等條件，並將標籤平整的黏貼於監測目標點，記錄工作就開始進行。參見圖4，目標貨物運達目的地後，取出一次性智能溫度標籤，除去套封小袋子11，由此便將基於USB通信協議的數據收發接ロ 7裸露在外，然後將基於USB通信協議的數據收發接ロ 7直接插至PC 11的USB端ロ 12，等待智能溫度標籤將採集到的溫度數據進過加密並轉化成.pdf、, txt和.xls等等格式的數據文件並保存在自身的文件系統中後，會在PC的作業系統中生成一個標識當前的智能溫度標籤文件系統的唯一盤符，打開這個文件系統複製其中的數據文件並粘貼到適當的路徑即可，各種文件格式可以利用相應的第三方軟體程序來打開瀏覽，例如.pdf格式的數據文件可以用Adobe系統公司Adobe Reader軟體來打開並瀏覽，· xls格式的文件可以由microsoft公司的Excel軟體來打開並瀏覽等等，也可利用溫度數據記錄報告平臺管理軟體13 (Tempcentre)打開瀏覽，並利用此平臺實現對報告的權限分類、備份、數據提取和分析以及上傳至中心伺服器等等操作。本實施例中以溫度傳感器為例，詳細介紹本實用新型中記錄標籤各個部件的相互連接及作用關係。但是本領域技術人員應當認識到，本實用新型的法律範圍應當由本實用新型的權利要求書的言辭來限定，上述實施例中的詳細描述應當被解釋為僅起到示例性的作用，並不是描述每一可能的實施例。實施例中的溫度傳感器可以被壓カ傳感器、溼度傳感器、流量傳感器、振動傳感器、角度傳感器等等其他類型的傳感器替代，而不影響其他結構功能的實現；同樣的，也可以採用多個不同種的傳感器與核心微處理器組成星形拓撲結構的方式，來實現對於周邊環境多種狀態參數的採集。
權利要求1.ー種智能數據記錄標籤，包括核心功能電子線路板，其特徵在於所述核心功能電子線路板上設有傳感器，被設定為採集周邊環境狀態的數據；數據存儲器，用於存儲所述傳感器所採集的數據；實時時鐘電路，賦予所述採集數據以時間戳；數據收發接ロ，用幹與外界裝置交換信息；被編程的微處理器，耦合有所述的傳感器、數據存儲器、實時時鐘電路及數據收發接ロ ；啟停標記電路，用於觸發標籤開始採集數據，停止數據採集或者標記運行過程中的時間和溫度。
2.根據權利要求I所述的ー種智能數據記錄標籤，其特徵在於所述傳感器為溼度傳感器、壓カ傳感器、氣體傳感器、振動傳感器、角度傳感器或溫度傳感器中的至少ー種。
3.根據權利要求I所述的ー種智能數據記錄標籤，其特徵在於所述核心功能電子線路板的數據收發接ロ為ー插裝部件。
4.根據權利要求3所述的ー種智能數據記錄標籤，其特徵在於所述插裝部件的形狀為USB接ロ形狀，所述插裝部件上製作有符合USB接ロ電氣規範的通信線路。
5.根據權利要求I所述ー種智能數據記錄標籤，其特徵在於所述核心功能電子線路板表面粘附有ー層不乾膠層。
6.根據權利要求5所述ー種智能數據記錄標籤，其特徵在於在粘附有ー層不乾膠的所述核心功能電子線路板外包覆有塑料薄膜套封袋。
專利摘要本實用新型涉及一種智能數據記錄標籤，該標籤包括核心功能電子線路板和包覆該線路板的包裝薄膜套封袋，所述核心功能電子線路板上設有傳感器，被設定為採集周邊環境狀態的數據；數據存儲器，用於存儲所述傳感器所採集數據；實時時鐘電路，賦予所述採集數據以時間戳；數據收發接口，用於與外界裝置交換信息；被編程的微處理器，耦合有所述的傳感器、數據存儲器、實時時鐘電路及數據收發接口；啟動電路，用於使所述傳感器開始採集數據；停止電路，用於使所述傳感器停止採集數據。本實用新型的優點是體積小、成本低、防護等級高，整體外觀輕薄可靠，便於攜帶、運輸，設置與操作簡便，啟動便捷，能更精準的記錄環境狀態數據，工作可靠性高。
文檔編號G06K19/077GK202453933SQ20122002297
公開日2012年9月26日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者王瑤, 王銳, 黃央輝, 黃建義 申請人:上海騰森電子科技有限公司