一種集成pm2.5空氣質量檢測傳感器的rfid車牌的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型提供一種集成PM2.5空氣質量檢測傳感器的RFID車牌，涉及到空氣質量檢測、RFID通信，屬于電子測量技術領域。
【背景技術】
[0002]伴隨著我國經濟的高速發(fā)展，空氣質量問題變得日益嚴重。從去年開始，我國華北、黃淮、江淮、江南等中東部地區(qū)持續(xù)出現霧霾天氣，引起人們對可吸入顆粒物PM2.5強烈關注。然而，國內對PM2.5濃度的檢測還停留在比較初級的階段。在獲取PM2.5的濃度的方式上僅能通過城市中安裝的固定檢測點檢測當地PM2.5的濃度。在PM2.5濃度的信息發(fā)布上也僅僅是發(fā)布城市統(tǒng)一的一個PM2.5濃度，信息相對不夠準確而且有很大的延時性。檢測城市不同區(qū)域的PM2.5實時濃度以及通過對PM2.5的檢測來追蹤污染源，并對污染源實施合理的治理手段是改善空氣質量的必然途徑。從北京等地區(qū)實施的單雙號限行后空氣質量的明顯改善表明汽車尾氣中的可吸入固體顆粒是造成PM2.5濃度超標的重要原因之一。
[0003]現在對汽車尾氣的檢測只能通過在汽車定期車檢時進行抽查，主要關注于汽車尾氣中的污染物包含CO、HC化合物、NOx, C02、S02等在汽車尾氣中的含量的問題。并沒有把對PM2.5濃度的檢測列入相關指標中。而且這種方法不僅不能夠反映汽車在運行狀態(tài)中的真實情況，檢測結果誤差很大。
[0004]本實用新型提出的基于QCM傳感器和QCM信號處理芯片的汽車尾氣檢測法能夠通過損失很小檢測精度的代價將檢測傳感器做到毫米級別的厚度，同時將使用QCM法的PM2.5傳感器模塊與低功耗、小體積的有源RFID標簽集成到汽車車牌中去。能夠實現對每輛汽車的汽車尾氣中的PM2.5含量進行實時檢測，并通過具有RFID信息收集能力的接收終端將每輛汽車的汽車尾氣中的PM2.5含量信息和超標情況進行匯總，實現對超標排放的汽車進行定位和追蹤。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型主要針對汽車尾氣中PM2.5含量進行檢測和超標排放汽車進行追蹤的問題，提出一種集成PM2.5空氣質量檢測傳感器的智能RFID車牌。智能車牌可安裝在汽車尾部車牌位置，通過在汽車車牌中集成采用QCM法設計的PM2.5傳感器模塊實時檢測汽車尾氣的PM2.5顆粒分子的數據，通過低功耗處理器獲取PM2.5傳感器上汽車尾氣中PM2.5顆粒分子的濃度數據，將超標次數以及超標含量保存在自身的存儲器中。在汽車經過具有RFID接收能力的終端時，通過RFID射頻天線將汽車的超標排放次數和超標含量數值發(fā)送到RFID接收終端。通過接收終端的聯(lián)網能力對汽車尾氣中PM2.5濃度信息實現對超標排放的汽車進行定位和追蹤。
[0006]本實用新型的目的通過以下的技術方案實現:
[0007]1.一種采用QCM (石英晶體微天平)方法設計的PM2.5傳感器監(jiān)測模塊101。石英晶體微天平方法是一種非常靈敏的質量檢測方法，其測量精度可達納克級，比靈敏度在微克級的電子微天平高100倍，理論上可以測到的質量變化相當于單分子層或原子層的幾分之一。石英晶體微天平利用了石英晶體諧振器的壓電特性，將石英晶振電極表面質量變化轉化為石英晶體振蕩電路輸出電信號的頻率變化。本模塊包含QCM電極102部分和傳感器信號處理芯片103。QCM電極能夠根據PM2.5的濃度產生不同的頻率波動。QCM傳感器信號處理芯片能夠根據QCM電極的頻率波動在經過標定后分析出PM2.5顆粒的濃度信息，并將這些數據傳送的低功耗處理器MCU104中去。QCM電極102與QCM傳感器信號處理芯片103體積都可做到毫米級別，能夠集成到汽車車牌內部與汽車車牌成為一體。
[0008]2.一種集成在車牌上的RFID射頻天線105與能夠處理RFID信號的低功耗MCU104。RFID射頻天線為高頻天線，主要集成在車牌表面與RFID接收器106進行通信。具有RFID信號處理能力的低功耗MCU104能夠集成到汽車車牌內部。低功耗MCU104具有PM2.5傳感器監(jiān)測模塊101的連接接口，能夠與PM2.5傳感器監(jiān)測模塊101通信，保存車牌信息與PM2.5濃度和超標排量的數據。當汽車經過RFID接收器106時，具有RFID信號處理能力的低功耗MCU104能夠將上述信息發(fā)送到RFID接收器106。
[0009]3.一種集成在汽車車牌中的紙質電池107。薄紙電池是由德國弗勞恩霍弗電子納米系統(tǒng)研究所首先研制成功，這種“薄紙”電池每個重量不足I克，厚度不到I毫米，因此實際應用中可嵌入賀卡等用電量很小的小型載體中使用。除了體積上的巨大優(yōu)勢，這種電池與傳統(tǒng)電池相比還具有制造成本較低、不含汞，對環(huán)境無污染等優(yōu)勢。這種電池的電壓為
1.5伏，可通過幾個電池串聯(lián)獲得更高的電壓。在本實用新型中將2片紙質電池集成到汽車車牌中構成3伏的電壓輸出，為RFID射頻部分、低功耗MCU104和QCM傳感器信號處理芯片103供電。根據電池時間曲線和系統(tǒng)功耗，2片紙質電池大概可支持2年時間。
[0010]【附圖說明】:
[0011]圖1，功能框圖
[0012]圖2，流程圖
[0013]【具體實施方式】:
[0014]集成PM2.5空氣質量檢測傳感器的智能RFID車牌的芯片初始態(tài)均處在休眠狀態(tài)，需要對智能車牌做一次性激活。激活后的智能車牌可安裝在汽車的后排車牌安裝位置。智能車牌按照圖2中的信息處理流程對汽車尾氣中PM2.5濃度進行檢測。同時由于智能車牌采用RFID射頻技術，需要和具有RFID讀取能力的接收端(如充電粧)配合使用，以便能夠對汽車單車尾氣中PM2.5濃度以及對超標排放情況進行檢測。
[0015]智能車牌中的檢測信息處理流程為:
[0016]1.智能車牌中的QCM電極102對汽車尾氣進行檢測，將PM2.5顆粒的不同濃度轉換為不同的頻率振動信號。達到PM2.5檢測的目的。
[0017]2.QCM傳感器信號處理芯片103每隔幾秒將QCM電極102的振動信號在經過標定后轉換為對應的電信號，并將數據發(fā)送給低功耗處理器MCU104。
[0018]3.低功耗處理器MCU104根據QCM電信號數據對PM2.5濃度根據標準進行標定(輕度污染100-150 ;中度污染150-200 ;重度污染200-300)，然后低功耗處理器MCU104將濃度值和車牌信息對應保存。并時刻檢查RFID天線105是否檢測到RFID接收器106信號。
[0019]4.當汽車經過具有RFID接收器的設備時，低功耗處理器MCU104將濃度值和車牌信息通過RFID天線105發(fā)送給RFID接收器106。
[0020]5.RFID接收器具有聯(lián)網能力，能夠將車牌信息與對應的PM2.5濃度值的信息傳送到云端控制軟件。
[0021]6.云端控制軟件可根據得到的信息分析出每輛汽車的PM2.5排放情況以及超量排放情況。
【主權項】
1.一種集成PM2.5空氣質量檢測傳感器的RFID車牌，包含車牌部分，RFID射頻天線和低功耗處理器部分，PM2.5傳感器模塊部分，紙電池部分，其特征在于通過低功耗處理器獲取PM2.5傳感器模塊上汽車尾氣中PM2.5濃度，通過RFID射頻天線將PM2.5濃度傳輸到具有RFID接收能力的終端。2.如權利要求1所述的一種集成PM2.5空氣質量檢測傳感器的RFID車牌，其特征在于:采用QCM (石英晶體微天平)方法設計的PM2.5傳感器監(jiān)測模塊，本模塊包含QCM電極部分和傳感器信號處理芯片。3.如權利要求1所述的一種集成PM2.5空氣質量檢測傳感器的RFID車牌，其特征在于:包含RFID射頻天線和能夠處理RFID信號的低功耗處理器部分；采用有源RFID射頻設計，并將RFID射頻天線集成到汽車車牌中，具有處理RFID信號的低功耗處理器能夠處理RFID信號并將數據通過天線發(fā)送到RFID接收器。4.如權利要求1所述的一種集成PM2.5空氣質量檢測傳感器的RFID車牌，其特征在于:采用低功耗設計，采用紙電池供電，將RFID射頻天線、PM2.5傳感器模塊、低功耗處理器部分全部低功耗設計，采用紙電池對智能RFID車牌供電，不需要頻繁更換電池和對電池進行充電。
【專利摘要】本實用新型為一種集成PM2.5空氣質量檢測傳感器的RFID車牌。主要解決了測量汽車單車尾氣中PM2.5含量以及對超標排放的汽車進行定位和追蹤的問題。該智能車牌包含常規(guī)的車牌部分和集成在車牌上的電子電路部分，包含了PM2.5傳感器、RFID射頻天線、低功耗處理器和紙片電池。智能車牌可安裝在汽車尾部車牌位置，通過低功耗處理器獲取PM2.5傳感器上汽車尾氣中PM2.5濃度信息，通過RFID射頻天線將PM2.5濃度信息和汽車牌照信息傳輸到具有RFID接收能力的終端（如充電樁）。從而可根據具有聯(lián)網能力的充電樁上采集的汽車尾氣中PM2.5濃度的信息對超標排放的汽車進行定位和追蹤。全部電子電路采用低功耗設計，可采用紙片電池進行供電。
【IPC分類】G01N15/06, B60R13/10, G06K7/00
【公開號】CN204775044
【申請?zhí)枴緾N201520196897
【發(fā)明人】楊天順, 馬晨陽
【申請人】上海儀電(集團)有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年4月2日