专利名称：传感射频识别和通用分组无线业务的运输监测系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种传感射频识别和通用分组无线业务的运输监测系统及方法。
背景技术：
射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)技术，是一种非接触式的 自动识别技术，每个RFID标签都有一个唯一的标识(ID)信息，RFID阅读器 通过射频的方式读器标签的ID信息。RFID标签由于是通过射频来读取，具有 可工作于恶劣的环境、读取速度快、 一次可读取的标签数目多、读取距离远等 诸多优点。因此，RFID技术广泛应用于物流和交通管理上。通用分组无线业务(Geneml Packet Radio Service, GPRS)技术，是一种以全 球移动通信系统(Global System for Mobile Communications ， GSM)为基础的 数据传输技术，能够实现移动终端的无线数据传输业务。GPRS和以往连续在频 道传输的方式不同，是以封包式来传输，按流量计费，因此，与GSM相比，具 有更合理的价格。此外，GPRS具有更高的传输速率，更快的建立连接速度，时 刻保持在线。这些特点使得GPRS技术适合于移动终端的数据传输。普通的RFID物流系统只能采用RFID标签对物品进行标识，并在固定的位 置放置RFID阅读器来对货物进行读取， 一方面不能对物品的环境参数进行传 感，另一方面也无法对运输途中的货物进行监控。而基于传感RFID技术和GPRS 技术的运输监测系统则可以对物品在整个运输途中的环境参数都能进行监控， 全面保障对环境参数敏感的货物运输的质量和安全。 发明内容本发明的目的是提供一种传感射频识别和通用分组无线业务的运输监测系 统及方法。传感射频识别技术和通用分组无线业务技术的运输监测系统中的车载射频 识别阅读器经射频与传感射频识别标签相连接，车载射频识别阅读器经通用分 组无线业务无线通信与数据中心相连接，车载射频识别阅读器包括依次相连接 的阅读器天线、射频识别阅读器、通用分组无线业务无线通信模块和无线通信 天线。所述的传感射频识别标签的内部模块连接关系为第一控制器分别与传感器、 第一存储器、第一控制器外围电路、电源模块与第一射频模块相连接，第一射频模块与第一射频模块外围电路、匹配网络相连接，匹配网络与标签天线相连 接。所述的射频识别阅读器的内部模块连接关系为第二控制器与第二控制器外 围电路、第二存储器、输入模块、显示模块与第二射频模块相连接，第二射频 模块与第二射频模块外围电路、功率放大模块和滤波放大模块相连接，定向耦 合器与功率放大模块、滤波放大模块相连接。所述的数据中心的内部模块的连接关系为数据中心服务器与网络通信主机、 数据库服务器和多个监控终端相连接，数据库服务器与网络通信主机相连接。传感射频识别技术和通用分组无线业务技术的运输监测方法中的传感射频 识别标签通过内部传感器采集运输货物传感信息并存储于传感射频识别标签内 部，车载射频识别阅读器通过射频识别的方法读取传感射频标识标签内部存储 的标识信息和传感信息，车载射频识别阅读器将读取的射频识别标识信息和传 感信息通过通用分组无线业务的方式发送到数据中心，数据中心对数据进行显 示、记录和报警，传感射频识别标签和车载射频识别阅读器通过内部的存储器 对数据进行双重缓存，获得完整的运输全过程监测数据。所述的双重缓存方法为传感射频识别标签在采集到传感信息后，暂时将传 感数据存储在内部存储空间中，当车载阅读器读取传感射频识别标签时再将传 感信息与标识一起通过射频发送给车载射频识别阅读器，发送成功则将传感数 据从内部存储空间删除，车载射频识别阅读器在读到传感射频识别标签的标识 信息及其传感信息后，暂时将传感射频识别标签的标识信息及其传感信息存储 在内部存储空间中，再将传感射频识别标签的标识信息及其传感信息通过通用 分组无线业务发送给数据中心，发送成功则将传感射频识别标签的标识信息及 其传感信息从内部存储空间删除。本发明提出了一种传感射频识别和通用分组无线业务的运输监测系统及方 法，其有益效果是不但可以对运输货物进行跟踪和管理，还能实时监测货物在 运输途中的环境参数，并将运输全程的环境参数保存于数据中心，供监控人员 和最终客户查询，从而保障类似于食品、医药等对环境参数敏感的物品的质量 和安全。
图1是传感射频识别和通用分组无线业务的运输监测系统结构示意图； 图2是本发明的传感射频识别标签的结构示意图； 图3是本发明的车载射频识别阅读器的结构示意图；图4是本发明的数据中心的结构示意图； 图5是本发明的数据中心软件功能模块示意图； 图6是本发明的传感射频识别标签的工作流程示意图； 图7是本发明的车载射频识别阅读器的工作流程示意图。
具体实施方式
以下结合一种具体的实施方案和附图对本发明做详细的说明。该方案采用 2.4G有源射频识别技术来实现传感射频识别标签，传感射频识别标签采集的环 境参数为温度参数。如图1所示，传感射频识别技术和通用分组无线业务技术的运输监测系统 中的车载射频识别阅读器经射频与传感射频识别标签相连接，车载射频识别阅 读器经通用分组无线业务无线通信与数据中心相连接，车载射频识别阅读器包 括依次相连接的阅读器天线、射频识别阅读器、通用分组无线业务无线通信模 块和无线通信天线。传感射频识别标签贴于货物包装上，随货物一起置于运输 车内，该传感射频识别标签不但可以对该货物进行标识，还能采集货物的环境 参数。每辆运输车内都有一个或多个车载射频识别阅读器，车载射频识别阅读 器通过射频的方式读取传感射频识别标签的标识信息和传感信息，车载射频识 别阅读器通过通用分组无线业务无线通信与数据中心建立连接并将传感射频识 别标签的标识信息和传感信息发送给数据中心，数据中心通过数据中心软件实 现对数据的显示、记录和分析，并对超越安全范围的货物进行报警。如图2所示，传感射频识别标签的内部模块连接关系为第一控制器分别与 传感器、第一存储器、第一控制器外围电路、电池与第一射频模块相连接，第 一射频模块与第一射频外围电路、匹配网络相连接，匹配网络与标签天线相连 接。在该传感射频识别标签中，采用纽扣电池CR2032作为电源模块，采用16 位低功耗单片机MSP430F2012作为第一控制器，采用25LC640作为第一存储器, 采用温度传感芯片DS18B20作为传感器，采用NORDIC公司的ISM射频芯片 nRF24L01作为第一射频模块。为使该传感射频识别标签小型化，选用贴片封装 的芯片和器件，设计小型化的PCB板，采用小型化的标签天线。同时，采用低 功耗的器件和程序设计方法，以延长标签的使用寿命。如图3所示，射频识别阅读器的内部模块连接关系为第二控制器与第二控 制器外围电路、第二存储器、输入模块、显示模块与第二射频模块相连接，第 二射频模块与第二射频模块外围电路、功率放大模块和滤波放大模块相连接， 定向耦合器与功率放大模块、滤波放大模块相连接。第二控制器采用高性能单片机MSP430F149，第二存储器采用25LC640,输入模块采用4个非自锁的按键， 显示模块采用RT1602C， GPRS无线通信模块采用深圳宏电公司的H7710，第二 射频模块采用和标签相同的射频芯片nRF24L01，功率放大模块、滤波放大模块 和定向耦合器集成于射频芯片内部，阅读器天线采用微带天线阵列。如图4所示，数据中心的内部模块的连接关系为数据中心服务器与网络通 信主机、数据库服务器和多个监控终端相连接，数据库服务器与网络通信主机 相连接。网络通信主机实现与网络进行通信，数据库服务器实现数据的存储和 查询，数据中心服务器实现数据的解析与处理等，并向各监控终端提供查询、 显示等服务。数据中心监控软件系统功能模块如图5所示，监控软件通过通信 接口程序与互联网通信，监控软件能够完成所有传感RFID标签ID信息和传感 信息的显示、记录和报警。监控软件由通信控制模块、参数设置模块、状态显 示和报警模块、实时曲线显示模块、历史曲线模块和数据库査询模块组成。通 信控制模块通过控制通信接口程序实现相应服务的开启和关闭，使得各RFID阅 读器终端的GPRS模块能连接到网络通信主机。参数设置模块允许监控人员对 RFID阅读器和RFID标签进行参数设置以及预警值的设置。通信接口程序接收 的数据首先进行数据接收处理和正确校验，并对数据源发送反馈包。根据数据 的处理结果将通信的状态显示于状态显示与报警模块。校验正确的数据可直接 供实时曲线显示模块使用来绘制实时参数曲线或保存于数据库中，供历史温度 曲线显示模块和数据库查询模块使用。网络通信接口程序由网络通信主机实现， 数据库由数据库服务器提供，监控软件功能由数据中心服务器向各监控终端提 供，监控人员在监控终端进行操作。传感射频识别技术和通用分组无线业务技术的运输监测方法中的传感射频 识别标签通过内部传感器采集运输货物传感信息并存储于传感射频识别标签内 部，车载射频识别阅读器通过射频识别的方法读取传感射频标识标签内部存储 的标识信息和传感信息，车载射频识别阅读器将读取的射频识别标识信息和传 感信息通过通用分组无线业务的方式发送到数据中心，数据中心对数据进行显 示、记录和报警，传感射频识别标签和车载射频识别阅读器通过内部的存储器 对数据进行双重缓存，获得完整的运输全过程监测数据。所述的双重缓存方法为传感射频识别标签在采集到传感信息后，暂时将 传感数据存储在内部存储空间中，再将传感信息与标识信息一起通过射频发送 给车载射频识别阅读器，发送成功则将传感数据从内部存储空间删除，车载射 频识别阅读器在读到传感射频识别标签的标识信息及其传感信息后，暂时将传感射频识别标签的标识信息及其传感信息存储在内部存储空间中，再将传感射 频识别标签的标识信息及其传感信息通过通用分组无线业务发送给数据中心， 发送成功则将传感射频识别标签的标识信息及其传感信息从内部存储空间删 除。双重缓存方法保证了运输过程中传感射频识别标签在不能被车载射频识别 阅读器正常读取和车载射频识别阅读器不能正常与数据中心通信的情况下数据的完整性。传感射频识别标签的工作流程如图6所示，当传感射频识别标签被 车载阅读器的读取信号激活后则采集货物的温度参数并存储于传感射频识别标 签内部的存储器上，然后根据存储器上存储数据的先后顺序发送传感射频识别 标签的标识信息和传感信息，发送成功则将数据从存储器上删除，然后进入休 眠状态，发送失败则直接进入休眠状态。车载射频识别阅读器的工作流程如图7 所示，车载射频识别阅读器根据设定的时间间隔定时读取运输车内传感射频识 别标签的标识信息和传感信息并存储于车载射频识别阅读器内部的存储器上， 然后根据存储器上存储数据的先后顺序通过通用分组无线业务无线通信发送给 数据中心，发送成功则将数据从存储器上删除。上述方案只是本发明的一种具体实施方式
，在符合本发明的特征下可以有 多种不同应用方案，但这些应用方案只要符合本发明的特征，都应属于本发明 的权利保护范围。
权利要求
1.一种传感射频识别和通用分组无线业务的运输监测系统，其特征在于，车载射频识别阅读器经射频与传感射频识别标签相连接，车载射频识别阅读器经通用分组无线业务无线通信与数据中心相连接，车载射频识别阅读器包括依次相连接的阅读器天线、射频识别阅读器、通用分组无线业务无线通信模块和无线通信天线。
2. 根据权利要求1所述的一种传感射频识别和通用分组无线业务的运输监 测系统，其特征在于，所述的传感射频识别标签的内部模块连接关系为第一控 制器分别与传感器、第一存储器、第一控制器外围电路、电源模块与第一射频 模块相连接，第一射频模块与第一射频模块外围电路、匹配网络相连接，匹配 网络与标签天线相连接。
3. 根据权利要求1所述的一种传感射频识别和通用分组无线业务的运输监 测系统，其特征在于，所述的射频识别阅读器的内部模块连接关系为第二控制 器与第二控制器外围电路、第二存储器、输入模块、显示模块与第二射频模块 相连接，第二射频模块与第二射频模块外围电路、功率放大模块和滤波放大模 块相连接，定向耦合器与功率放大模块、滤波放大模块相连接。
4. 根据权利要求1所述的一种传感射频识别和通用分组无线业务的运输监 测系统，其特征在于，所述的数据中心的内部模块的连接关系为数据中心服务 器与网络通信主机、数据库服务器和多个监控终端相连接，数据库服务器与网 络通信主机相连接。
5. —种使用如权利要求1所述系统的传感射频识别和通用分组无线业务的 运输监测方法，其特征在于传感射频识别标签通过内部传感器采集运输货物传 感信息并存储于传感射频识别标签内部，车载射频识别阅读器通过射频识别的 方法读取传感射频标识标签内部存储的标识信息和传感信息，车载射频识别阅 读器将读取的射频识别标识信息和传感信息通过通用分组无线业务无线通信发 送到数据中心，数据中心对数据进行显示、记录和报警，传感射频识别标签和 车载射频识别阅读器通过内部的存储器对数据进行双重缓存，获得完整的运输 全过程监测数据。
6. 根据权利要求5所述的一种传感射频识别和通用分组无线业务的运输监 测方法，其特征在于所述的双重缓存方法为传感射频识别标签在采集到传感 信息后，暂时将传感信息存储在内部存储空间中，当车载阅读器读取传感射频识别标签时再将传感信息与标识一起通过射频发送给车载射频识别阅读器，发 送成功则将传感信息从内部存储空间删除，车载射频识别阅读器在读到传感射 频识别标签的标识信息及其传感信息后，暂时将传感射频识别标签的标识信息 及其传感信息存储在内部存储空间中，再将传感射频识别标签的标识信息及其 传感信息通过通用分组无线业务的方式发送给数据中心，发送成功则将传感射 频识别标签的标识信息及其传感信息从内部存储空间删除。
全文摘要
本发明公开了一种传感射频识别和通用分组无线业务的运输监测系统及方法。本系统由传感射频识别标签、车载射频识别阅读器和数据中心组成，传感射频识别标签通过内部传感器采集运输货物传感信息，车载射频识别阅读器通过射频识别的方法读取传感射频标识标签的标识信息和传感信息并通过通用分组无线业务无线通信发送到数据中心，数据中心对数据进行显示、记录和报警，传感射频识别标签和车载射频识别阅读器通过内部的存储器对数据进行双重缓存，获得完整的运输全过程监测数据。本发明的有益效果是不但可以对运输货物进行跟踪和管理，还可以对食品、医药等对环境参数敏感的货物的运输过程进行全程监控，保障其质量和安全。
文档编号G06K7/00GK101216876SQ20081005911
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月14日 优先权日2008年1月14日
发明者周洪亮, 孙群英, 张宏建, 王晓东, 莫凌飞 申请人:浙江大学