无源射频传感器标签和环境检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于环境检测的无源射频传感器标签，该无源射频传感器标签包括：电路载体单元、第一天线单元、射频能量收集电路单元、能量存储与管理单元、有源标签电路单元、传感器单元和封装保护体，其中，所述电路载体单元承载第一天线单元、射频能量收集电路单元、能量存储与管理单元、有源标签电路单元和用于检测环境参数的传感器单元，所述封装保护体至少覆盖能量存储与管理单元。采用该无源射频传感器标签能够以无源方式实现对环境的检测。本实用新型专利技术还公开了一种包括该无源射频传感器标签的环境检测装置。

Passive Radio Frequency Sensor Label and Environment Detection Device

【技术实现步骤摘要】
无源射频传感器标签和环境检测装置
本技术涉及用于一种射频识别标签，尤其涉及一种用于环境检测的无源射频传感器标签和包括该无源射频传感器标签的环境检测装置。
技术介绍
随着无线通信的高速发展，现代社会环境中，尤其是在大型建筑中，始终充斥着各种频率的无线电通信信号，利用这些无线电信号实现通信以外的功能已经成为可能。另外，随着射频识别(RFID)标签在各种环境下的广泛应用，应用中曝露出一些技术瓶颈问题，其中典型的是无源标签应用场景比较单一功能有限，一般仅用在货物的盘点和近距离身份识别等领域。在部分场景中，需要对特定的设备或者特定的区域进行状态监控，原有的设计方法中使用的带有传感器的检测装置中会使用外接电源或者自备一个电池进行供电。但这样在环境中使用拉电方式的实施复杂，成本较贵，可能留有安全隐患等缺点；而自备电池的方法中，电池总会存在一个使用寿命的问题，一般短则几天长则一两年就要进行维护更换电池或充电，加上环境和设备的一致性对电池寿命影响很大，导致采用电池的设备可靠性难以令人满意，加之维护工作量大是这个方案的明显缺点。在未来的运营中需要持续的支付电费、场地费、线路维护费等，运营成本不容忽视。是否能够有一种无需额外场地、无需或极少维护费用、无需大型工程就能够快捷实施部署的室内环境监测设备，是一个新兴的研究方向。
技术实现思路
为了解决无源标签应用场景有限的问题，本技术对现有射频识别标签的结构进行了改进。本技术针对环境检测的需求，尤其是对室内环境监测的需求，提供了一种用于环境检测的无源射频传感器标签。目标在于以简便、快速、廉价的无源方式来为室内需要被检测的场景或物品提供检测等信息服务。该无源射频传感器标签包括：电路载体单元、第一天线单元、射频能量收集电路单元、能量存储与管理单元、有源标签电路单元、传感器单元和封装保护体，其中，所述电路载体单元承载第一天线单元、射频能量收集电路单元、能量存储与管理单元、有源标签电路单元和用于检测环境参数的传感器单元，所述封装保护体至少覆盖能量存储与管理单元，其中，所述能量存储与管理单元包括射频能量输入端口、第一电源输出端口和第二电源输出端口，所述有源标签电路单元包括第一天线端口、电源输入端口、数据端口，所述传感器单元包括电源输入端口和数据端口，其中，所述能量存储与管理单元的射频能量输入端口与射频能量收集电路单元连接，所述能量存储与管理单元的第一电源输出端口与所述有源标签电路单元的电源输入端口连接，所述能量存储与管理单元的第二电源输出端口与所述传感器单元的电源输入端口连接，所述传感器单元的数据端口与所述有源标签电路单元的数据端口连接，所述有源标签电路单元的第一天线端口与所述第一天线单元连接。作为优选，所述有源标签电路单元还包括能够向所述第一天线单元发出无线电通信信号的无线电信号发生器以及具备操作判别能力的微型处理器，微型处理器在有电能供给时能够根据用户预设进行传感器配置、传感器数据读取、无线电通信控制与信息传输。作为优选，所述封装保护体至少覆盖所述射频能量收集电路单元和所述能量存储与管理单元。作为优选，所述能量存储与管理单元还包括将所述射频能量收集电路单元采集到的射频信号转换为电能并存储所述电能的能量转换存储器。作为优选，所述能量转换存储器包括微型储能电子元件。作为优选，所述能量存储与管理单元还包括电源管理器，所述电源管理器包括判定装置，所述判定装置根据所述射频能量收集电路单元的入射射频信号的能量的大小和无线通信指令自动切换标签工作模式，所述工作模式包括有源标签工作模式、传感器探测模式、射频能量收集待机工作模式和休眠掉电模式。无源射频传感器标签的工作模式通常为采集足够的能量后就自动开始按照预设状态开始自主的探测环境状态并定时发送环境信息数据包。作为优选，在所述有源标签工作模式和传感器探测模式，所述电源管理器通过所述能量存储与管理单元的第一电源输出端口或第二电源输出端口将电源输出到所述有源标签电路单元或传感器单元，以激活有源标签电路单元或传感器单元。作为优选，所述射频能量收集电路单元是宽频天线或特定频率的窄带天线。作为优选，所述射频能量收集电路单元是接触式宽频射频匹配电路。作为优选，所述传感器单元是低功耗传感器，包括温度传感器、湿度传感器、加速度传感、声波传感器、红外接收传感器、应力传感器或磁传感器。本技术提供的用于环境检测的无源射频传感器标签将传感器、射频能量收集与供电装置整合到有源标签上，在无源射频传感器标签上以无源标签的形式实现有源传感器和标签装置的功能。使用过程中，能量存储与管理单元能够将射频能量转换为电能，并对外提供电源，这个电源可以用来驱动有源标签电路单元和传感器单元，用来实现环境监测功能。作为优选的方案，每个无源射频传感器标签有具备唯一识别码，与数据处理装置中保存的初始地位位置信息相对应，能够提供地理位置信息服务。根据本技术的另一方面，提供一种包括上述无源射频传感器标签的环境检测装置，所述无源射频传感器标签布置在需要环境检测场所内，所述环境检测装置还包括数据采集装置和数据处理装置，所述数据采集装置能够与所述无源射频传感器标签通信连接，所述数据采集装置包括用于接收来自所述无源射频传感器标签的无线电通信信号的接收器和将所接收到的无线电通信信号发送到所述数据处理装置的发射器，所述数据处理装置与所述数据采集装置通信连接，以集中数据并综合分析数据。作为优选，所述无线电通信信号是带有无源射频传感器标签的唯一识别号的环境信息数据包，所述无源射频传感器标签的唯一识别号与所述数据处理装置中保存的初始地位位置信息相对应，使得所述数据处理装置能够提供地理位置信息。作为优选，所述数据采集装置包括用来接收无源射频传感器标签发送的环境信息的机电设备。作为优选，所述数据采集装置包括个人手机、工业手持机、机器人或者具备与无源射频传感器标签通信能力的专用设备。根据本技术的环境检测装置提供了支撑无源射频传感器标签发挥功能的配套装置，辅以数据采集装置和数据处理装置，完成数据采集、集中、分析与服务功能，为用户提供可视化信息服务。主要应用场景包括环境或物体的温度或湿度检测，物体的姿态检测，环境中声波检测，环境中特定波长红外线强度检测，被检测物的应力检测、环境磁场状态和变化检测，以及通过标签定时广播识别码判别相对位置的场合中。本技术能够用无源的方式来实现传统有源标签的功能，同时摆脱了传统有源设备对电力线路或电池的依赖，从而不受电池寿命有限的影响，也不受电力线布设需要大型工程建设的困扰，进而产品实现了全生命周期免维护，能够使项目的全生命周期成本大为降低。在本技术采用的无源设计实现传统有源标签功能的方案中，没有采用电池等这种不稳定的储能器件，排除了传统储能元件爆燃、漏液、化学污染的不安全隐患。附图说明图1是根据本技术的无源射频传感器标签的方框图。图2是根据本技术的无源射频传感器标签的结构示意图。图3是根据本技术的环境检测装置的方框图。附图标记列表100.电路载体单元101.射频能量收集电路单元102.第一天线单元103.能量存储与管理单元104.有源标签电路单元105.封装保护体106.传感器单元107.数据处理装置108.数据采集装置109.无源射频传感器标签具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于环境检测的无源射频传感器标签，其特征在于，该无源射频传感器标签包括：电路载体单元、第一天线单元、射频能量收集电路单元、能量存储与管理单元、有源标签电路单元、传感器单元和封装保护体，其中，所述电路载体单元承载第一天线单元、射频能量收集电路单元、能量存储与管理单元、有源标签电路单元和用于检测环境参数的传感器单元，所述封装保护体至少覆盖能量存储与管理单元，其中，所述能量存储与管理单元包括射频能量输入端口、第一电源输出端口和第二电源输出端口，所述有源标签电路单元包括第一天线端口、电源输入端口、数据端口，所述传感器单元包括电源输入端口和数据端口，其中，所述能量存储与管理单元的射频能量输入端口与射频能量收集电路单元连接，所述能量存储与管理单元的第一电源输出端口与所述有源标签电路单元的电源输入端口连接，所述能量存储与管理单元的第二电源输出端口与所述传感器单元的电源输入端口连接，所述传感器单元的数据端口与所述有源标签电路单元的数据端口连接，所述有源标签电路单元的第一天线端口与所述第一天线单元连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于环境检测的无源射频传感器标签，其特征在于，该无源射频传感器标签包括：电路载体单元、第一天线单元、射频能量收集电路单元、能量存储与管理单元、有源标签电路单元、传感器单元和封装保护体，其中，所述电路载体单元承载第一天线单元、射频能量收集电路单元、能量存储与管理单元、有源标签电路单元和用于检测环境参数的传感器单元，所述封装保护体至少覆盖能量存储与管理单元，其中，所述能量存储与管理单元包括射频能量输入端口、第一电源输出端口和第二电源输出端口，所述有源标签电路单元包括第一天线端口、电源输入端口、数据端口，所述传感器单元包括电源输入端口和数据端口，其中，所述能量存储与管理单元的射频能量输入端口与射频能量收集电路单元连接，所述能量存储与管理单元的第一电源输出端口与所述有源标签电路单元的电源输入端口连接，所述能量存储与管理单元的第二电源输出端口与所述传感器单元的电源输入端口连接，所述传感器单元的数据端口与所述有源标签电路单元的数据端口连接，所述有源标签电路单元的第一天线端口与所述第一天线单元连接。2.根据权利要求1所述的无源射频传感器标签，其特征在于，所述有源标签电路单元还包括能够向所述第一天线单元发出无线电通信信号的无线电信号发生器以及具备操作判别能力的微型处理器，微型处理器在有电能供给时能够根据用户预设进行传感器配置、传感器数据读取、无线电通信控制与信息传输。3.根据权利要求1或2所述的无源射频传感器标签，其特征在于，所述封装保护体至少覆盖所述射频能量收集电路单元和所述能量存储与管理单元。4.根据权利要求1或2所述的无源射频传感器标签，其特征在于，所述能量存储与管理单元还包括将所述射频能量收集电路单元采集到的射频信号转换为电能并存储所述电能的能量转换存储器。5.根据权利要求4所述的无源射频传感器标签，其特征在于，所述能量转换存储器包括微型储能电子元件。6.根据权利要求1或2所述的无源射频传感器标签，其特征在于，所述能量存储与管理单元还包括电源管理器，所述电源管理器包括判定装置，所述判定装置根据所述射频能量收集电路单元的入射射频信号的能量的大小和无...

【专利技术属性】
技术研发人员：白煦，
申请(专利权)人：白煦，
类型：新型
国别省市：北京,11