一種帶環境參數檢測功能的rfid節點標籤及基於該節點標籤的傳感器網絡的製作方法

2023-05-23 22:29:31

專利名稱：一種帶環境參數檢測功能的rfid節點標籤及基於該節點標籤的傳感器網絡的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種RFID節點標籤，具體涉及一種帶環境參數檢測功能的RFID 節點標籤及基於該節點標籤的傳感器網絡。
背景技術：
射頻識別技術(RadioFrequency Identification，縮寫 RFID)是 20 世紀 90 年代 開始興起的一種自動識別技術，射頻識別技術利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電 磁場)實現無接觸信息傳遞並通過所傳遞的信息達到識別的目的。電子標籤是一種非接觸式的自動識別技術，它通過為被識別的物體確定一個電子 編碼，將這個電子編碼寫入電子標籤的存儲器中，並將這個電子標籤固定在將被識別的物 體上。當要對這個物體進行識別時，用與系統連接的讀寫器發出的射頻信號，啟動電子標籤 晶片中的發射裝置，將電子標籤寫入的電子編碼和標識信息發射給讀寫器，讀寫器就可讀 出標識這個物體的電子編碼。讀寫器同時將這個電子編碼傳輸到系統中，根據系統設定的 控制程序，對目標實施監管和控制。當前在冷鏈、醫療、倉庫管理、電力故障檢測等地方都需要對環境參數進行準確的 監測，雖然電子標籤技術已運用於這些場所，但是現在的檢測產品主要集中在中低檔的範 圍內，遠不能適應現代環境監測工作的發展需求。主要表現為(1)有效識別範圍比較小，且不能夠根據應用場合進行有效的調節；(2)防衝突性能低，安全性、可靠性、抗幹擾性不高；(3)成本和功耗比較高，使用壽命低，安裝不方便。這些不良因素在某些場合下會產生嚴重的影響，諸如一些食品、藥品，尤其是疫 苗、生物製品對溫度非常地敏感，一旦溫溼度監測不準確，就會變質，如果沒有人發現，將會 帶來嚴重的後果。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種性能良好、生產成本低、精確度高、超低功耗、安 裝和使用方便的帶環境參數檢測功能的RFID節點標籤，該RFID節點標籤能夠在離開監管 視線的情況下，對環境參數進行準確的記錄。本實用新型的另一目的在於提供一種基於帶環境參數檢測功能的RFID節點標籤 的傳感器網絡，該傳感器網絡能在線實時監控周圍環境參數，從而完成監控區域環境數據 採集。本實用新型的目的可通過以下的技術措施來實現一種帶環境參數檢測功能的RFID節點標籤，包括傳感器、微控制器、無線射頻模 塊和天線，所述微控制器通過通信接口分別與所述無線射頻模塊以及傳感器相連接，並將 所述傳感器採集到的數據發送給所述無線射頻模塊；所述無線射頻模塊與所述天線連接並向外發送無線射頻信號。所述RFID節點標籤還包括有為所述傳感器、微控制器和無線射頻模塊提供電源 的電源模塊。所述電源模塊為高性能電池單元。所述RFID節點標籤還包括有用於存儲初始化數據以及實時監測數據的存儲器。所述存儲器採用循環存儲模式。所述傳感器為定時採集環境參數和定時發送數據的溫溼度傳感器。本實用新型的另一目的可通過以下的技術措施來實現一種基於帶環境參數檢測功能的RFID節點標籤的傳感器網絡，包括RFID節點標 籤、讀寫器、PC終端、集線器、交換機/路由和網際網路，RFID節點標籤作為有源標籤負責採 集溫度數據及轉發其子節點的數據，讀寫器收集RFID節點標籤數據並分別與PC終端、集線 器、交換機/路由連接實現與管理中心的通信。所述讀寫器通過RS232與PC終端連接，所述讀寫器通過RS485與集線器連接，所 述讀寫器通過乙太網與交換機/路由連接。所述讀寫器為固定式讀寫器或者手持式讀寫器。所述RFID節點標籤的外殼設有用於探測環境溫度的透孔。本實用新型具有以下有益效果1、本實用新型可對被控物體的溫溼度進行高精確度的測量，有效的杜絕了因溫度 超標而給物品的存儲和運輸帶來的嚴重影響；2、本實用新型對於環境的適應性強，能夠在-40°C _+80°C溫度範圍內和範圍內正 常工作，同時具有先進的防碰撞技術，可同時識別200個/秒以上標識，有效識別距離達到 20-80m，可以保存16000筆記錄；3、本實用新型的電源可以採用內置長壽命高能電池，能達到3年以上穩定工作的 時間。4、本實用新型結構簡單，成本低，外形小巧，便於安裝，可以廣泛的應用於物流領 域中。
圖1是本實用新型RFID節點標籤的內部結構原理圖；圖2是圖1所示的RFID節點標籤的工作原理圖；圖3是基於圖1所示RFID節點標籤的傳感器網絡的組成結構圖。
具體實施方式
本實用新型基於RFID節點標籤的傳感器網絡可用於禽舍管理中的環境參數的採 集。如圖3所示，該傳感器網絡基於環型拓撲、分布式拓撲的組合方式，由RFID節點標籤、 固定式的讀寫器、PC終端、集線器、交換機/路由及網際網路組成。其中RFID節點標籤作為 有源標籤負責採集溫度數據及轉發其子節點的數據；讀寫器作為匯集節點負責發出各種命 令，收集RFID節點標籤並通過RS232、RS485、乙太網分別與PC終端、集線器、交換機/路由 進行聯網實現與管理中心的通信；其中讀寫器通過RS485和集線器、乙太網、交換機/路由器與網際網路聯接後，管理中心為安裝了客戶端軟體的任何聯網終端；管理中心提供圖形化 的操作環境，負責接收用戶的需求以及數據的顯示、查找及歷史數據的備份等功能。其中固定式的讀寫器也可以採用手持式的讀寫器，例如手持PDA，該手持PDA把 固定式讀寫器和PC終端的管理中心集成了在一起。另外，該網絡中的集線器也可以採用 RS485伺服器。其中RFID節點標籤為有源電子標籤，該RFID節點標籤的結構組成原理如圖1所 示，包括無線射頻模塊、天線、微控制器(MCU)、傳感器、電源模塊。微控制器通過通信接口 分別與無線射頻模塊以及傳感器相連接，電源模塊分別為傳感器、微控制器和無線射頻模 塊提供電源。當電子標籤上電後，首先對無線射頻模塊及傳感器進行初始化，完成射頻芯 片中的射頻收發器的收發地址、收發頻率、發射功率、無線傳輸速率、無線收發模式以及CRC 校驗的長度和有效數據長度等信息的設置，然後微控制器把傳感器定時採集到的數據通過 通信接口發送給無線射頻模塊中的射頻晶片，射頻晶片再通過天線發射模式發送出去。該 電子標籤上設有透孔，方便RFID節點通過該透孔接受並記錄環境溫度參數。如圖2所示的是該RFID節點標籤的工作流程RFID上電初始化後，定時採集環境 參數和定時發送數據，收到應答將做相應的處理，然後進入低功耗工作模式。定時地從睡眠 模式激活，開始採集、傳輸數據，或執行其他來自讀寫器節點的指令。若執行完指令，則節點 再次處於睡眠模式，等待再次喚醒。從而，既能確保數據傳輸的可靠性，又能大大降低了節 點電路的功耗。本實用新型所提供的基於RFID節點標籤的傳感器網絡能在線實時監控禽舍周圍 環境參數，並能將數據通過2. 4G網絡傳輸到採集節點，再通過RS232、RS485、乙太網分別與 PC終端、集線器、交換機/路由進行匯聚，從而完成禽舍監控區域環境數據採集；或者通過 手持PDA直接對數據無線採集、處理。本實用新型的實施方式不限於此，在本實用新型上述基本技術思想前提下，按照 本領域的普通技術知識和慣用手段對本實用新型內容所做出其它多種形式的修改、替換或 變更，均落在本實用新型權利保護範圍之內。
權利要求1.一種帶環境參數檢測功能的RFID節點標籤，其特徵在於包括傳感器、微控制器、無 線射頻模塊和天線，所述微控制器通過通信接口分別與所述無線射頻模塊以及傳感器相連 接，並將所述傳感器採集到的數據發送給所述無線射頻模塊；所述無線射頻模塊與所述天 線連接並向外發送無線射頻信號。
2.根據權利要求1所述帶環境參數檢測功能的RFID節點標籤，其特徵在於還包括有 為所述傳感器、微控制器和無線射頻模塊提供電源的電源模塊。
3.根據權利要求2所述帶環境參數檢測功能的RFID節點標籤，其特徵在於所述電源 模塊為高性能電池單元。
4.根據權利要求2所述帶環境參數檢測功能的RFID節點標籤，其特徵在於還包括有 用於存儲初始化數據以及實時監測數據的存儲器。
5.根據權利要求4所述帶環境參數檢測功能的RFID節點標籤，其特徵在於所述存儲 器採用循環存儲模式。
6.根據權利要求1所述帶環境參數檢測功能的RFID節點標籤，其特徵在於所述傳感 器為定時採集環境參數和定時發送數據的溫溼度傳感器。
7.一種基於權利要求1所述帶環境參數檢測功能的RFID節點標籤的傳感器網絡，其特 徵在於包括RFID節點標籤、讀寫器、PC終端、集線器、交換機/路由和網際網路，RFID節點 標籤作為有源標籤負責採集溫度數據及轉發其子節點的數據，讀寫器收集RFID節點標籤 數據並分別與PC終端、集線器、交換機/路由連接實現與管理中心的通信。
8.根據權利要求7所述的傳感器網絡，其特徵在於所述讀寫器通過RS232與PC終端 連接，所述讀寫器通過RS485與集線器連接，所述讀寫器通過乙太網與交換機/路由連接。
9.根據權利要求7所述的傳感器網絡，其特徵在於所述讀寫器為固定式讀寫器或者 手持式讀寫器。
10.根據權利要求7所述的傳感器網絡，其特徵在於所述RFID節點標籤的外殼設有 用於探測環境溫度的透孔。
專利摘要本實用新型公開了一種帶環境參數檢測功能的RFID節點標籤，包括傳感器、微控制器、無線射頻模塊和天線，所述微控制器通過通信接口分別與所述無線射頻模塊以及傳感器相連接，並將所述傳感器採集到的數據發送給所述無線射頻模塊；所述無線射頻模塊與所述天線連接並向外發送無線射頻信號。該RFID節點標籤是一種性能良好、生產成本低、精確度高、超低功耗、安裝和使用方便的智能型RFID節點標籤，能夠在離開監管視線的情況下，對環境參數進行準確的記錄。本實用新型還公開了一種基於所述帶環境參數檢測功能的RFID節點標籤的傳感器網絡，該傳感器網絡能在線實時監控周圍環境參數，從而完成監控區域環境數據採集。
文檔編號H04W84/18GK201828949SQ20102053829
公開日2011年5月11日 申請日期2010年9月17日 優先權日2010年9月17日
發明者徐業清, 楊林舉, 羅永基, 袁飛, 詹宜巨, 黃江東 申請人:廣州中大百迅信息技術有限公司