射频识别传感标签和基于射频识别传感标签的监测方法技术

本发明专利技术涉及射频识别技术领域，提供了一种射频识别传感标签和基于射频识别传感标签的监测方法，通过采用由多根子铁氧体磁棒构成的聚集式铁氧体磁棒来替代现有的无源低频

【技术实现步骤摘要】
射频识别传感标签和基于射频识别传感标签的监测方法


[0001]本专利技术涉及射频识别
，尤其涉及一种射频识别传感标签和基于射频识别传感标签的监测方法
。

技术介绍

[0002]作为电力系统最重要的基础设施，地下线缆已成为保障城市正常运转的生命线
。
由于可能存在的地下线缆通道图纸资料的遗失
、
更新不及时等问题，线缆路径寻踪给配网运维带来较大困难
。
目前，市面上一种常见的方法是采用射频识别
(Radio Frequency Identification
，
RFID)
技术实现地下线缆的探测
。
与此同时，由于长期深埋地下，线缆受环境影响显著，一旦产生故障，对城市的电力供应影响巨大
。
然而，传统的地下线缆
RFID
探测方法缺乏线缆及环境的状态感知能力，探测信息仅限于
RFID
电子标签记录的线缆信息，无法进行地下线缆的事故预警
。
[0003]无源
RFID
传感技术的出现为地下线缆及环境综合监测提供了一种新的解决思路
。
目前，主要有两种方式，一是通过将超高频
(UHF)RFID
电子标签与传感器集成，二是利用声表面波射频识别
(SAW
‑
RFID)
标签的自带传感器属性
。
然而，由于地下水泥
、
土壤等带来的
RFID
射频信号损耗随工作频率的升高而增大，这使得超高频
RFID
技术无法适用于地下环境
。
此外，
SAW
‑
RFID
标签的天线加工难度较大，使得其制作成本较高，不利于该技术在地下线缆综合监测的大幅推广
。
将低频
(LF)RFID
标签与传感器集成应用于地下线缆综合监测具有信号损耗小
、
结构简单
、
成本低等优点
。
[0004]然而为了增加地下无源低频
RFID
的探测距离，聚集式铁氧体天线需要使用大尺寸的铁氧体磁棒，导致传感标签的重量大且开模定制成本高，因此，亟需一种用于地下线缆状态监测的新型低频无源
RFID
传感标签
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种射频识别传感标签和基于射频识别传感标签的监测方法，用以解决现有技术中无源低频
RFID
传感标签采用大尺寸铁氧体磁棒，导致天线重量大且定值成本高的缺陷，实现传感标签的轻量化和低成本
。
[0006]本专利技术提供一种射频识别传感标签，包括传感标签电路和与所述传感标签电路连接的聚集式铁氧体天线，所述聚集式铁氧体天线包括聚集式铁氧体磁棒和线圈天线；所述线圈天线安装于所述聚集式铁氧体磁棒外侧并缠绕所述聚集式铁氧体磁棒，所述线圈天线的导线两端分别与所述传感标签电路连接；所述聚集式铁氧体磁棒包括多根子铁氧体磁棒，每根所述子铁氧体磁棒的表面均与相邻的所述子铁氧体磁棒的表面接触
。
[0007]根据本专利技术提供的一种射频识别传感标签，多根所述子铁氧体磁棒的圆心在同一个圆上，所述聚集式铁氧体磁棒的中心处为多根所述子铁氧体磁棒围成的通孔，通孔的两端分别延伸至述聚集式铁氧体磁棒的两端
。
[0008]根据本专利技术提供的一种射频识别传感标签，所述传感标签电路包括微处理器
、
充
电电路
、
数据接收电路
、
数据上传电路和数据测量电路；所述充电电路分别与所述微处理器和所述数据测量电路连接，所述微处理器分别与所述数据接收电路
、
数据上传电路和数据测量电路连接；所述充电电路用于为所述传感标签电路充电；所述数据接收电路用于接收外部设备发送的控制指令的载波信号，并将所述载波信号输入所述微处理器；所述数据上传电路用于传输所述微处理器处理的数据；所述数据测量电路用于监测外部环境；所述微处理器用于获取并处理来自于所述数据接收电路和所述数据测量电路的数据，以及执行控制指令
。
[0009]根据本专利技术提供的一种射频识别传感标签，所述充电电路包括第一整流管
、
第一电阻
、
第一电容
、
低压差线性稳压器和第二电容；所述第一整流管的正极为电压输入端，与所述线圈天线，负极与所述低压差线性稳压器的输入端连接；所述第一电阻和所述第一电容的一端均与所述第一整流管的负极连接，另一端均接地；所述第二电容的一端与所述低压差线性稳压器的输出端连接，另一端接地；所述低压差线性稳压器的输出端与所述微处理器的电源引脚和所述数据测量电路连接
。
[0010]根据本专利技术提供的一种射频识别传感标签，所述数据接收电路包括第二整流管
、
第二电阻和第三电容；所述第二整流管的正极为电压输入端，与所述线圈天线连接，负极与所述微处理器的第一引脚连接；所述第二电阻和所述第三电容的一端均与所述第二整流管的负极连接，另一端均接地
。
[0011]根据本专利技术提供的一种射频识别传感标签，所述数据上传电路包括第四电容和第五电容；所述第四电容和所述第五电容的一端分别与所述微处理器的第二引脚和第三引脚连接，所述第四电容和所述第五电容的另一端分别与所述线圈天线的两端连接；
。
[0012]根据本专利技术提供的一种射频识别传感标签，所述数据测量电路包括传感器和第三电阻；所述第三电阻的一端与所述充电电路连接，另一端与所述传感器连接；所述传感器与所述微处理器的任一空闲的输入
/
输出引脚连接
。
[0013]根据本专利技术提供的一种射频识别传感标签，所述聚集式铁氧体磁棒中的每根所述子铁氧体磁棒均呈圆柱状或者棱柱状
。
[0014]根据本专利技术提供的一种射频识别传感标签，所述线圈天线安装于所述聚集式铁氧体磁棒外侧的中间位置；所述线圈天线的匝数
N
根据所述线圈天线的固定电感值
Lf
计算得到：
[0015][0016]其中，
μ
ee
和
l
f
分别为所述聚集式铁氧体磁棒的有效磁导率和长度，
n
和
r2分别为所述子铁氧体磁棒的数量和半径
。
[0017]本专利技术还提供一种基于射频识别传感标签的监测方法，应用于上述任一种射频识别传感标签，所述射频识别传感标签的传感标签电路包括微处理器
、
充电电路
、
数据接收电路
、
数据上传电路和数据测量电路，所述充电电路包括第一整流管
、
第一电阻
、
第一电容
、
低压差线性稳压器和第二电容，所述数据接收电路包括第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种射频识别传感标签，包括传感标签电路和与所述传感标签电路连接的聚集式铁氧体天线，其特征在于，所述聚集式铁氧体天线包括聚集式铁氧体磁棒和线圈天线；所述线圈天线安装于所述聚集式铁氧体磁棒外侧并缠绕所述聚集式铁氧体磁棒，所述线圈天线的导线两端分别与所述传感标签电路连接；所述聚集式铁氧体磁棒包括多根子铁氧体磁棒，每根所述子铁氧体磁棒的表面均与相邻的所述子铁氧体磁棒的表面接触
。2.
根据权利要求1所述的射频识别传感标签，其特征在于，多根所述子铁氧体磁棒的圆心在同一个圆上，所述聚集式铁氧体磁棒的中心处为多根所述子铁氧体磁棒围成的通孔，通孔的两端分别延伸至述聚集式铁氧体磁棒的两端
。3.
根据权利要求1所述的射频识别传感标签，其特征在于，所述传感标签电路包括微处理器
、
充电电路
、
数据接收电路
、
数据上传电路和数据测量电路；所述充电电路分别与所述微处理器和所述数据测量电路连接，所述微处理器分别与所述数据接收电路
、
数据上传电路和数据测量电路连接；所述充电电路用于为所述传感标签电路充电；所述数据接收电路用于接收外部设备发送的控制指令的载波信号，并将所述载波信号输入所述微处理器；所述数据上传电路用于传输所述微处理器处理的数据；所述数据测量电路用于监测外部环境；所述微处理器用于获取并处理来自于所述数据接收电路和所述数据测量电路的数据，以及执行控制指令
。4.
根据权利要求3所述的射频识别传感标签，其特征在于，所述充电电路包括第一整流管
、
第一电阻
、
第一电容
、
低压差线性稳压器和第二电容；所述第一整流管的正极为电压输入端，与所述线圈天线连接，负极与所述低压差线性稳压器的输入端连接；所述第一电阻和所述第一电容的一端均与所述第一整流管的负极连接，另一端均接地；所述第二电容的一端与所述低压差线性稳压器的输出端连接，另一端接地；所述低压差线性稳压器的输出端与所述微处理器的电源引脚和所述数据测量电路连接
。5.
根据权利要求3所述的射频识别传感标签，其特征在于，所述数据接收电路包括第二整流管
、
第二电阻和第三电容；所述第二整流管的正极为电压输入端，与所述线圈天线连接，负极与所述微处理器的第一引脚连接；所述第二电阻和所述第三电容的一端均与所述第二整流管的负极连接，另一端均接地
。6.
根据权利要求3所述的射频识别传感标签，其特征在于，所述数据上传电路包括第四电容和第五电容；所述第四电容和所述第五电容的一端分别与所述微处理器的第二引脚和第三引脚连接，所述第四电容和所述第五电容的另一端分别与所述线圈天线的两端连接
。7.
根据权利要求3所述的射频识别传感标签，其特征在于，所述数据测...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恩康，刘如强，王光新，李传世，杨龙，徐晟航，胡成伟，刘真，张书亭，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：