一种集成pm2.5空气质量检测传感器的rfid车牌的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型提供一种集成PM2.5空气质量检测传感器的RFID车牌，涉及到空气质量检测、RFID通信，属于电子测量技术领域。
【背景技术】
[0002]伴随着我国经济的高速发展，空气质量问题变得日益严重。从去年开始，我国华北、黄淮、江淮、江南等中东部地区持续出现雾霾天气，引起人们对可吸入颗粒物PM2.5强烈关注。然而，国内对PM2.5浓度的检测还停留在比较初级的阶段。在获取PM2.5的浓度的方式上仅能通过城市中安装的固定检测点检测当地PM2.5的浓度。在PM2.5浓度的信息发布上也仅仅是发布城市统一的一个PM2.5浓度，信息相对不够准确而且有很大的延时性。检测城市不同区域的PM2.5实时浓度以及通过对PM2.5的检测来追踪污染源，并对污染源实施合理的治理手段是改善空气质量的必然途径。从北京等地区实施的单双号限行后空气质量的明显改善表明汽车尾气中的可吸入固体颗粒是造成PM2.5浓度超标的重要原因之一。
[0003]现在对汽车尾气的检测只能通过在汽车定期车检时进行抽查，主要关注于汽车尾气中的污染物包含CO、HC化合物、NOx, C02、S02等在汽车尾气中的含量的问题。并没有把对PM2.5浓度的检测列入相关指标中。而且这种方法不仅不能够反映汽车在运行状态中的真实情况，检测结果误差很大。
[0004]本实用新型提出的基于QCM传感器和QCM信号处理芯片的汽车尾气检测法能够通过损失很小检测精度的代价将检测传感器做到毫米级别的厚度，同时将使用QCM法的PM2.5传感器模块与低功耗、小体积的有源RFID标签集成到汽车车牌中去。能够实现对每辆汽车的汽车尾气中的PM2.5含量进行实时检测，并通过具有RFID信息收集能力的接收终端将每辆汽车的汽车尾气中的PM2.5含量信息和超标情况进行汇总，实现对超标排放的汽车进行定位和追踪。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型主要针对汽车尾气中PM2.5含量进行检测和超标排放汽车进行追踪的问题，提出一种集成PM2.5空气质量检测传感器的智能RFID车牌。智能车牌可安装在汽车尾部车牌位置，通过在汽车车牌中集成采用QCM法设计的PM2.5传感器模块实时检测汽车尾气的PM2.5颗粒分子的数据，通过低功耗处理器获取PM2.5传感器上汽车尾气中PM2.5颗粒分子的浓度数据，将超标次数以及超标含量保存在自身的存储器中。在汽车经过具有RFID接收能力的终端时，通过RFID射频天线将汽车的超标排放次数和超标含量数值发送到RFID接收终端。通过接收终端的联网能力对汽车尾气中PM2.5浓度信息实现对超标排放的汽车进行定位和追踪。
[0006]本实用新型的目的通过以下的技术方案实现:
[0007]1.一种采用QCM (石英晶体微天平)方法设计的PM2.5传感器监测模块101。石英晶体微天平方法是一种非常灵敏的质量检测方法，其测量精度可达纳克级，比灵敏度在微克级的电子微天平高100倍，理论上可以测到的质量变化相当于单分子层或原子层的几分之一。石英晶体微天平利用了石英晶体谐振器的压电特性，将石英晶振电极表面质量变化转化为石英晶体振荡电路输出电信号的频率变化。本模块包含QCM电极102部分和传感器信号处理芯片103。QCM电极能够根据PM2.5的浓度产生不同的频率波动。QCM传感器信号处理芯片能够根据QCM电极的频率波动在经过标定后分析出PM2.5颗粒的浓度信息，并将这些数据传送的低功耗处理器MCU104中去。QCM电极102与QCM传感器信号处理芯片103体积都可做到毫米级别，能够集成到汽车车牌内部与汽车车牌成为一体。
[0008]2.一种集成在车牌上的RFID射频天线105与能够处理RFID信号的低功耗MCU104。RFID射频天线为高频天线，主要集成在车牌表面与RFID接收器106进行通信。具有RFID信号处理能力的低功耗MCU104能够集成到汽车车牌内部。低功耗MCU104具有PM2.5传感器监测模块101的连接接口，能够与PM2.5传感器监测模块101通信，保存车牌信息与PM2.5浓度和超标排量的数据。当汽车经过RFID接收器106时，具有RFID信号处理能力的低功耗MCU104能够将上述信息发送到RFID接收器106。
[0009]3.一种集成在汽车车牌中的纸质电池107。薄纸电池是由德国弗劳恩霍弗电子纳米系统研究所首先研制成功，这种“薄纸”电池每个重量不足I克，厚度不到I毫米，因此实际应用中可嵌入贺卡等用电量很小的小型载体中使用。除了体积上的巨大优势，这种电池与传统电池相比还具有制造成本较低、不含汞，对环境无污染等优势。这种电池的电压为
1.5伏，可通过几个电池串联获得更高的电压。在本实用新型中将2片纸质电池集成到汽车车牌中构成3伏的电压输出，为RFID射频部分、低功耗MCU104和QCM传感器信号处理芯片103供电。根据电池时间曲线和系统功耗，2片纸质电池大概可支持2年时间。
[0010]【附图说明】:
[0011]图1，功能框图
[0012]图2，流程图
[0013]【具体实施方式】:
[0014]集成PM2.5空气质量检测传感器的智能RFID车牌的芯片初始态均处在休眠状态，需要对智能车牌做一次性激活。激活后的智能车牌可安装在汽车的后排车牌安装位置。智能车牌按照图2中的信息处理流程对汽车尾气中PM2.5浓度进行检测。同时由于智能车牌采用RFID射频技术，需要和具有RFID读取能力的接收端(如充电粧)配合使用，以便能够对汽车单车尾气中PM2.5浓度以及对超标排放情况进行检测。
[0015]智能车牌中的检测信息处理流程为:
[0016]1.智能车牌中的QCM电极102对汽车尾气进行检测，将PM2.5颗粒的不同浓度转换为不同的频率振动信号。达到PM2.5检测的目的。
[0017]2.QCM传感器信号处理芯片103每隔几秒将QCM电极102的振动信号在经过标定后转换为对应的电信号，并将数据发送给低功耗处理器MCU104。
[0018]3.低功耗处理器MCU104根据QCM电信号数据对PM2.5浓度根据标准进行标定(轻度污染100-150 ;中度污染150-200 ;重度污染200-300)，然后低功耗处理器MCU104将浓度值和车牌信息对应保存。并时刻检查RFID天线105是否检测到RFID接收器106信号。
[0019]4.当汽车经过具有RFID接收器的设备时，低功耗处理器MCU104将浓度值和车牌信息通过RFID天线105发送给RFID接收器106。
[0020]5.RFID接收器具有联网能力，能够将车牌信息与对应的PM2.5浓度值的信息传送到云端控制软件。
[0021]6.云端控制软件可根据得到的信息分析出每辆汽车的PM2.5排放情况以及超量排放情况。
【主权项】
1.一种集成PM2.5空气质量检测传感器的RFID车牌，包含车牌部分，RFID射频天线和低功耗处理器部分，PM2.5传感器模块部分，纸电池部分，其特征在于通过低功耗处理器获取PM2.5传感器模块上汽车尾气中PM2.5浓度，通过RFID射频天线将PM2.5浓度传输到具有RFID接收能力的终端。2.如权利要求1所述的一种集成PM2.5空气质量检测传感器的RFID车牌，其特征在于:采用QCM (石英晶体微天平)方法设计的PM2.5传感器监测模块，本模块包含QCM电极部分和传感器信号处理芯片。3.如权利要求1所述的一种集成PM2.5空气质量检测传感器的RFID车牌，其特征在于:包含RFID射频天线和能够处理RFID信号的低功耗处理器部分；采用有源RFID射频设计，并将RFID射频天线集成到汽车车牌中，具有处理RFID信号的低功耗处理器能够处理RFID信号并将数据通过天线发送到RFID接收器。4.如权利要求1所述的一种集成PM2.5空气质量检测传感器的RFID车牌，其特征在于:采用低功耗设计，采用纸电池供电，将RFID射频天线、PM2.5传感器模块、低功耗处理器部分全部低功耗设计，采用纸电池对智能RFID车牌供电，不需要频繁更换电池和对电池进行充电。
【专利摘要】本实用新型为一种集成PM2.5空气质量检测传感器的RFID车牌。主要解决了测量汽车单车尾气中PM2.5含量以及对超标排放的汽车进行定位和追踪的问题。该智能车牌包含常规的车牌部分和集成在车牌上的电子电路部分，包含了PM2.5传感器、RFID射频天线、低功耗处理器和纸片电池。智能车牌可安装在汽车尾部车牌位置，通过低功耗处理器获取PM2.5传感器上汽车尾气中PM2.5浓度信息，通过RFID射频天线将PM2.5浓度信息和汽车牌照信息传输到具有RFID接收能力的终端（如充电桩）。从而可根据具有联网能力的充电桩上采集的汽车尾气中PM2.5浓度的信息对超标排放的汽车进行定位和追踪。全部电子电路采用低功耗设计，可采用纸片电池进行供电。
【IPC分类】G01N15/06, B60R13/10, G06K7/00
【公开号】CN204775044
【申请号】CN201520196897
【发明人】杨天顺, 马晨阳
【申请人】上海仪电(集团)有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年4月2日