一種基于rfid技術的設備自動識別裝置及自動識別方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及物聯網技術研究領域，尤其涉及一種基于RFID技術的設備自動識別裝置及自動識別方法。
【背景技術】
[0002]射頻識別(Rad1Frequency Identificat1n，RFID)技術，是一種利用射頻通信實現的非接觸式自動識別技術。RFID技術最早是在第二次世界大戰(zhàn)中用于飛機的敵我目標識別，由于技術和成本原因，并未得到廣泛應用。自20世紀60年代起，RFID技術理論開始快速發(fā)展，各種RFID技術及應用迅速出現;近年來，隨著傳感器網絡、大規(guī)模集成電路、網絡通信、信息安全等技術的發(fā)展，RFID技術也被廣泛應用于鐵路車號識別、身份證和票證管理、動物標識、特種設備與危險品管理、公共交通以及生產過程管理等多個領域;同時在軍事領域中有一定應用。
[0003]RFID標簽具有體積小、容量大、壽命長、不易損壞等特點，支持快速讀寫、非可視識另O、移動識別、多目標識別、定位及長期跟蹤管理。RFID技術與互聯網、通訊等技術相結合，可實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。
[0004]在物流應用中，以RFID技術為基礎，在各類物資上附加統一的相關信息電子標簽，通過讀寫器自動識別和定位分類，能夠建立物資在儲、在運和在用狀態(tài)自動感知與智能控制信息器;從而運輸和配送過程中，實現準確的地點、準確的時間向準確的目標提供正確數量的物資，避免管理上造成不必要的混亂、浪費。
[0005]在軍事物流系統中還可利用射頻識別與衛(wèi)星定位技術，通過無線傳感器網絡獲取軍事物資倉儲、運輸過程中的實時數據，結合軍事物流管理平臺，鏈接軍事物流的各個運輸環(huán)節(jié)，可以完成重要物資的定位、尋找、管理和高效作業(yè)，實現軍事物流中配送到部隊的物流運輸網絡與基于RFID的信息網絡的“無縫鏈接”。
[0006]在現有技術中，常用的無源電子標簽在接收到讀寫器發(fā)出的微波信號后，利用讀寫器發(fā)射的電磁波提供能量，但其閱讀距離近，工作距離只有不到0.5米;有源電子標簽由標簽內部電池供電，主動發(fā)送數據給讀寫器，閱讀距離很遠，但無法控制工作狀態(tài)，壽命有限。
【發(fā)明內容】
[0007]本發(fā)明所要解決的技術問題就是提供一種可遠程控制及自動掃描的基于RFID技術的設備自動識別裝置及自動識別方法。
[0008]本發(fā)明采用如下技術方案:
一種基于RFID技術的設備自動識別裝置，其改進之處在于:所述的裝置包括控制器，與控制器電連接的低頻激勵器、射頻接收器和顯示終端，以及附著在所需識別設備上的半主動射頻電子標簽;所述的顯示終端用于遠程控制、數據處理、掃描結果顯示，所述的低頻激勵器產生可編碼的激勵信號，用于激勵半主動射頻電子標簽，所述的半主動射頻電子標簽具有唯一的電子編碼，用于標識設備存放狀態(tài)，在收到激勵信號后，發(fā)射出存儲在標簽內部的信息;所述的射頻接收器用于讀取半主動射頻電子標簽發(fā)射的信號及對信號解碼，并送至控制器進行處理;所述的控制器用于控制低頻激勵器和射頻接收器的上電和去電、射頻接收器和控制器之間的數據傳輸。
[0009]進一步的，所述的低頻激勵器包括發(fā)射天線和與之電連接的天線驅動電路，電源為天線和天線驅動電路供電。
[0010]進一步的，所述的發(fā)射天線采用圓形線圈形式，作為諧振天線使用，由天線驅動電路產生125KHZ信號，經過諧振電路諧振，天線將諧振信號發(fā)射出去，根據控制序列，天線驅動電路可產生不同序列的125KHZ調制信號。
[0011]進一步的，所述的天線驅動電路可調整天線峰值電流，最大1.5 A ;頻率可在I OOKHz-150KHz內調整，并可自動調整天線諧振頻率。
[0012]進一步的，所述的半主動射頻電子標簽包括低頻耦合接收電路和射頻信號發(fā)射電路以及為之供電的鈕扣電池;所述的低頻耦合接收電路包括低頻喚醒芯片，以及低頻耦合天線和控制低頻喚醒芯片喚醒的微處理器，所述的低頻耦合天線采用125KHZ電感諧振電路或電容諧振電路進行諧振;所述的射頻信號發(fā)射電路包括無線發(fā)射芯片，該無線發(fā)射芯片的發(fā)射天線采用印制板天線，其發(fā)射頻率為2.4GHz，最大峰值電流為1mA，功耗_5dBm;待機模式下工作電流200nA。
[0013]進一步的，所述的射頻接收器包括無線收發(fā)模塊、串口轉換模塊、微處理器控制模塊和線天線;所述的無線收發(fā)模塊為無線收發(fā)芯片，工作于2.4?2.5GHz ISM頻段，芯片內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器;所述的線天線用SMA插座焊接在電路板上，與無線收發(fā)芯片外圍電路共同組成無線接收電路;所述的微處理器控制模塊用于控制無線收發(fā)芯片的工作，以及處理接收到的數據、與上位機的通信;所述的串口轉換模塊，將TTL電平轉為RS485串口電平。
[0014]一種基于RFID技術的設備自動識別方法，使用上述的裝置，包括如下步驟:
(1)顯示終端控制軟件控制RFID系統工作，并發(fā)出查詢指令；
(2)低頻激勵器產生125KHZ的低頻激勵信號，激勵半主動射頻電子標簽工作；
(3)半主動射頻電子標簽具有唯一的編碼，僅當接收到正確的激勵信號時，將其內部存儲的數據發(fā)出，未正確收到激勵信號時，電子標簽處于待機狀態(tài)；
(4)射頻接收器自動識別電子標簽發(fā)射的地址和數據，將接收的所有數據存儲、整理，去除重復的數據，按照協議將數據打包，等待上傳給控制器。射頻接收器在收到查詢命令后，自動將當前所存儲的數據上傳給控制器；
(5)控制器為低頻激勵器和射頻接收器提供電源，自動控制激勵器和接收器上電和去電，當控制器執(zhí)行開始查詢指令時，自動給激勵器和接收器上電，掃描電子標簽；當控制器執(zhí)行查詢標簽指令時，讀取當前存儲在接收器內的數據；當控制器執(zhí)行結束查詢命令時，自動控制激勵器和接收器斷電；
(6)顯示終端軟件根據接收到的編號，查詢對應的物質，最后得出掃描結果。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于:
本發(fā)明所公開的基于RFID技術的設備自動識別裝置及自動識別方法，可通過非接觸式的方法自動識別較多目標;通過使用半主動射頻電子標簽，極大的提高了電子標簽的壽命；可遠距離控制激勵器和接收器工作以及自動掃描電子標簽。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例1所公開的自動識別裝置的工作過程示意圖；
圖2為本發(fā)明實施例1所公開的自動識別裝置的低頻激勵器的工作過程示意圖；
圖3為本發(fā)明實施例1所公開的自動識別裝置的低頻激勵器的天線諧振波形圖；
圖4為本發(fā)明實施例1所公開的自動識別裝置的半主動射頻電子標簽的工作過程示意圖；
圖5為本發(fā)明實施例1所公開的自動識別裝置的射頻接收器的工作過程示意圖；
圖6為本發(fā)明實施例1所公開的自動識別裝置的控制器的工作過程示意圖；
圖7為本發(fā)明實施例1所公開的自動識別裝置的工作流程圖；
圖8為本發(fā)明實施例1所公開的自動識別裝置的系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018]實施例1，本實施例公開了一種基于RFID技術的設備自動識別裝置，如圖1所示，其工作流程為:由顯示終端提出開始查詢指令，激勵器產生125KHZ信號，通過低頻耦合天線激勵半主動射頻電子標簽，電子標簽受到激勵后，將存儲在內部的標簽信息通過射頻天線發(fā)射，接收器讀取標簽信息，將標簽數據整理，去除重復數據，按照協議打包存儲，等待上傳數據；顯示終端提出查詢標簽指令，控制器開始讀取接收器內存儲的數據，并上傳給顯示終端，顯示終端處理數據后，顯示掃描結果，同時通知控制器結束查詢。具體各系統設計實施如下:
(一)低頻激勵器
如圖2所示，低頻激勵器包括電源、發(fā)射天線、天線驅動電路。
[0019]發(fā)射天線采用圓形線圈形式，作為諧振天線使用，由天線驅動電路產生125KHZ信號，經過諧振電路諧振，天線將諧振信號發(fā)射出去，根據控制序列，天線驅動電路可產生不同序列的125KHZ調制信號。其調制信號、載波波形及天線諧振發(fā)射的激勵信號波形如圖3所不O
[0020]該天線驅動電路可調整天線峰值電流，最大1.5A;頻率可在100KHz-150KHz內調整，并可自動調整天線諧振頻率。
[0021](二)半主動射頻電子標簽
如圖4所示，電子標簽是系統數據的載體，在其內部可存儲代表其身份的數據。本系統采用的半主動電子標簽，當接收到正確的激勵信號時，將其內部存儲的數據發(fā)出，未正確收到激勵信號時，電子標簽處于待機狀態(tài)。其內部電路主要包括低頻耦合接收電路和射頻信號發(fā)射電路。
[0022]低頻耦合接收電路使用了低頻喚醒芯片，以及低頻耦合天線。低頻喚醒芯片可由微處理器控制喚醒功能，具有ImVrms的靈敏度、IuA的待機電流;可接收到很微弱的信號，并且待機功耗很低，適合于長時間工作。
[0023]電子標簽用低頻耦合的方式接收激勵信號，采用125KHZ諧振電路作為天線，由于電子標簽的體積有限，難于使用較大體積的天線，因此采用普通電感和電容進行諧振。在待機模式下，低頻喚醒芯片接收來自天線的激勵信號，當檢測到有效的載波時，發(fā)出一個喚醒信號到微處理器，同時輸出數據，當數據輸出結束后，微處理器通過復位信號將低頻喚醒芯片復位，低頻喚醒芯片返回到待機模式;檢測到無效的載波時，低頻喚醒芯片直接返回待機模式。
[0024]射頻發(fā)射電路使用了無線發(fā)射芯片，由于體積限制，發(fā)射天線采用印制板天線。射頻發(fā)射電路主要是把存儲在內部的數據通過天線發(fā)射出去，發(fā)射頻率