一种基于rfid技术的设备自动识别装置及自动识别方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及物联网技术研究领域，尤其涉及一种基于RFID技术的设备自动识别装置及自动识别方法。
【背景技术】
[0002]射频识别(Rad1Frequency Identificat1n，RFID)技术，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。RFID技术最早是在第二次世界大战中用于飞机的敌我目标识别，由于技术和成本原因，并未得到广泛应用。自20世纪60年代起，RFID技术理论开始快速发展，各种RFID技术及应用迅速出现;近年来，随着传感器网络、大规模集成电路、网络通信、信息安全等技术的发展，RFID技术也被广泛应用于铁路车号识别、身份证和票证管理、动物标识、特种设备与危险品管理、公共交通以及生产过程管理等多个领域;同时在军事领域中有一定应用。
[0003]RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、不易损坏等特点，支持快速读写、非可视识另O、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。RFID技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
[0004]在物流应用中，以RFID技术为基础，在各类物资上附加统一的相关信息电子标签，通过读写器自动识别和定位分类，能够建立物资在储、在运和在用状态自动感知与智能控制信息器;从而运输和配送过程中，实现准确的地点、准确的时间向准确的目标提供正确数量的物资，避免管理上造成不必要的混乱、浪费。
[0005]在军事物流系统中还可利用射频识别与卫星定位技术，通过无线传感器网络获取军事物资仓储、运输过程中的实时数据，结合军事物流管理平台，链接军事物流的各个运输环节，可以完成重要物资的定位、寻找、管理和高效作业，实现军事物流中配送到部队的物流运输网络与基于RFID的信息网络的“无缝链接”。
[0006]在现有技术中，常用的无源电子标签在接收到读写器发出的微波信号后，利用读写器发射的电磁波提供能量，但其阅读距离近，工作距离只有不到0.5米;有源电子标签由标签内部电池供电，主动发送数据给读写器，阅读距离很远，但无法控制工作状态，寿命有限。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题就是提供一种可远程控制及自动扫描的基于RFID技术的设备自动识别装置及自动识别方法。
[0008]本发明采用如下技术方案:
一种基于RFID技术的设备自动识别装置，其改进之处在于:所述的装置包括控制器，与控制器电连接的低频激励器、射频接收器和显示终端，以及附着在所需识别设备上的半主动射频电子标签;所述的显示终端用于远程控制、数据处理、扫描结果显示，所述的低频激励器产生可编码的激励信号，用于激励半主动射频电子标签，所述的半主动射频电子标签具有唯一的电子编码，用于标识设备存放状态，在收到激励信号后，发射出存储在标签内部的信息;所述的射频接收器用于读取半主动射频电子标签发射的信号及对信号解码，并送至控制器进行处理;所述的控制器用于控制低频激励器和射频接收器的上电和去电、射频接收器和控制器之间的数据传输。
[0009]进一步的，所述的低频激励器包括发射天线和与之电连接的天线驱动电路，电源为天线和天线驱动电路供电。
[0010]进一步的，所述的发射天线采用圆形线圈形式，作为谐振天线使用，由天线驱动电路产生125KHZ信号，经过谐振电路谐振，天线将谐振信号发射出去，根据控制序列，天线驱动电路可产生不同序列的125KHZ调制信号。
[0011]进一步的，所述的天线驱动电路可调整天线峰值电流，最大1.5 A ;频率可在I OOKHz-150KHz内调整，并可自动调整天线谐振频率。
[0012]进一步的，所述的半主动射频电子标签包括低频耦合接收电路和射频信号发射电路以及为之供电的钮扣电池;所述的低频耦合接收电路包括低频唤醒芯片，以及低频耦合天线和控制低频唤醒芯片唤醒的微处理器，所述的低频耦合天线采用125KHZ电感谐振电路或电容谐振电路进行谐振;所述的射频信号发射电路包括无线发射芯片，该无线发射芯片的发射天线采用印制板天线，其发射频率为2.4GHz，最大峰值电流为1mA，功耗_5dBm;待机模式下工作电流200nA。
[0013]进一步的，所述的射频接收器包括无线收发模块、串口转换模块、微处理器控制模块和线天线;所述的无线收发模块为无线收发芯片，工作于2.4?2.5GHz ISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器;所述的线天线用SMA插座焊接在电路板上，与无线收发芯片外围电路共同组成无线接收电路;所述的微处理器控制模块用于控制无线收发芯片的工作，以及处理接收到的数据、与上位机的通信;所述的串口转换模块，将TTL电平转为RS485串口电平。
[0014]一种基于RFID技术的设备自动识别方法，使用上述的装置，包括如下步骤:
(1)显示终端控制软件控制RFID系统工作，并发出查询指令；
(2)低频激励器产生125KHZ的低频激励信号，激励半主动射频电子标签工作；
(3)半主动射频电子标签具有唯一的编码，仅当接收到正确的激励信号时，将其内部存储的数据发出，未正确收到激励信号时，电子标签处于待机状态；
(4)射频接收器自动识别电子标签发射的地址和数据，将接收的所有数据存储、整理，去除重复的数据，按照协议将数据打包，等待上传给控制器。射频接收器在收到查询命令后，自动将当前所存储的数据上传给控制器；
(5)控制器为低频激励器和射频接收器提供电源，自动控制激励器和接收器上电和去电，当控制器执行开始查询指令时，自动给激励器和接收器上电，扫描电子标签；当控制器执行查询标签指令时，读取当前存储在接收器内的数据；当控制器执行结束查询命令时，自动控制激励器和接收器断电；
(6)显示终端软件根据接收到的编号，查询对应的物质，最后得出扫描结果。
[0015]本发明的有益效果在于:
本发明所公开的基于RFID技术的设备自动识别装置及自动识别方法，可通过非接触式的方法自动识别较多目标;通过使用半主动射频电子标签，极大的提高了电子标签的寿命；可远距离控制激励器和接收器工作以及自动扫描电子标签。
【附图说明】
[0016]图1为本发明实施例1所公开的自动识别装置的工作过程示意图；
图2为本发明实施例1所公开的自动识别装置的低频激励器的工作过程示意图；
图3为本发明实施例1所公开的自动识别装置的低频激励器的天线谐振波形图；
图4为本发明实施例1所公开的自动识别装置的半主动射频电子标签的工作过程示意图；
图5为本发明实施例1所公开的自动识别装置的射频接收器的工作过程示意图；
图6为本发明实施例1所公开的自动识别装置的控制器的工作过程示意图；
图7为本发明实施例1所公开的自动识别装置的工作流程图；
图8为本发明实施例1所公开的自动识别装置的系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018]实施例1，本实施例公开了一种基于RFID技术的设备自动识别装置，如图1所示，其工作流程为:由显示终端提出开始查询指令，激励器产生125KHZ信号，通过低频耦合天线激励半主动射频电子标签，电子标签受到激励后，将存储在内部的标签信息通过射频天线发射，接收器读取标签信息，将标签数据整理，去除重复数据，按照协议打包存储，等待上传数据；显示终端提出查询标签指令，控制器开始读取接收器内存储的数据，并上传给显示终端，显示终端处理数据后，显示扫描结果，同时通知控制器结束查询。具体各系统设计实施如下:
(一)低频激励器
如图2所示，低频激励器包括电源、发射天线、天线驱动电路。
[0019]发射天线采用圆形线圈形式，作为谐振天线使用，由天线驱动电路产生125KHZ信号，经过谐振电路谐振，天线将谐振信号发射出去，根据控制序列，天线驱动电路可产生不同序列的125KHZ调制信号。其调制信号、载波波形及天线谐振发射的激励信号波形如图3所不O
[0020]该天线驱动电路可调整天线峰值电流，最大1.5A;频率可在100KHz-150KHz内调整，并可自动调整天线谐振频率。
[0021](二)半主动射频电子标签
如图4所示，电子标签是系统数据的载体，在其内部可存储代表其身份的数据。本系统采用的半主动电子标签，当接收到正确的激励信号时，将其内部存储的数据发出，未正确收到激励信号时，电子标签处于待机状态。其内部电路主要包括低频耦合接收电路和射频信号发射电路。
[0022]低频耦合接收电路使用了低频唤醒芯片，以及低频耦合天线。低频唤醒芯片可由微处理器控制唤醒功能，具有ImVrms的灵敏度、IuA的待机电流;可接收到很微弱的信号，并且待机功耗很低，适合于长时间工作。
[0023]电子标签用低频耦合的方式接收激励信号，采用125KHZ谐振电路作为天线，由于电子标签的体积有限，难于使用较大体积的天线，因此采用普通电感和电容进行谐振。在待机模式下，低频唤醒芯片接收来自天线的激励信号，当检测到有效的载波时，发出一个唤醒信号到微处理器，同时输出数据，当数据输出结束后，微处理器通过复位信号将低频唤醒芯片复位，低频唤醒芯片返回到待机模式;检测到无效的载波时，低频唤醒芯片直接返回待机模式。
[0024]射频发射电路使用了无线发射芯片，由于体积限制，发射天线采用印制板天线。射频发射电路主要是把存储在内部的数据通过天线发射出去，发射频率