专利名称：具有环境信息采集功能的有源rfid标签装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无线射频技术，具体涉及一种具有温湿度环境信息采集功能的有源RFID标签装置。
背景技术：
储运中心的集装箱作业主要是货主将货物运送至储运中心，在出口货物经海关核准放行后，由储运中心进行货物装箱作业。现有技术中集装箱是通过它的惟一标识——箱号被识别的，集装箱交接同样也是以箱号为准。在其运输中信息传递还依赖于传统的方式，对集装箱的识别和监控基本上还处于人工、半人工状态，容易造成数据出错和获取不实时。针对上述问题，人们利用图像识别技术进行箱号的识别，以此达到监管的目的。而采用图像识别方式进行监管则需要用4-5台摄像头同时拍摄，成本较高且识别率仅在80% 左右，在雨雾天气中识别率还要低。同时人们还提出在完成装箱作业的集装箱上加装RFID电子标签，通过RFID识别技术来提升集装箱运输的安全性与运输效率。集装箱RFID电子标签系统使集装箱作为信息流的载体，将信息流和物流融为一体，对集装箱运输的物流和信息流进行实时跟踪，消除集装箱在运输过程中的错箱、漏箱， 提高通关速度，提高运输的安全性、可靠性，全面提升集装箱运输的服务水平。随着各种技术的发展，在集装箱运输过程中的，不仅需要获取其货物信息、运输信息，而且针对一些货物的运输，还需要实时监测货物所处的环境信息，如温度、湿度等，实现集装箱物流全程的“可视化”监控，以保证运输货物的品质安全。目前的集装箱RFID标签并不具有环境信息的监测功能，识读器从标签中读出的仅仅是箱柜的物流和货物的信息，并不能实时获得货物所处的环境信息，无法实现集装箱物流全程“可视化”监控。
实用新型内容本实用新型针对现有集装箱识别和监控技术无法实现集装箱物流全程的“可视化”监控，而提供一种新型的有源RFID标签装置。该装置具有温湿度环境信息采集功能，能够实时获取货物周边环境信息。为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案具有环境信息采集功能的有源RFID标签装置，所述RFID标签装置包括微处理器系统、无线传输单元、环境信息传感器、天线和供电模块，所述微处理器系统与无线传输单元之间采用同步串行总线连接，所述微处理器系统与环境信息传感器相连接，所述供电模块与所述微处理器系统和无线传输单元相接，所述无线传输单元连接所述天线。在本实用新型的一实例中，所述环境信息传感器为温湿度传感器和温度传感器中的一种或两者的组合。[0013]进一步的，所述温度传感器与所述微处理器系统之间采用串行通信的单线制连接。再进一步的，所述温度传感器为DS18B20器件。进一步的，所述温湿度传感器与所述微处理器系统之间采用1 总线连接。再进一步的，所述温湿度传感器采用SHTll器件。在本实用新型的另一实例中，所述微处理器系统采用低功耗微控制器芯片 PIC16F877A。进一步的，所述无线传输单元的信号收发控制芯片采用低功耗射频收发器芯片 CC2500。通过上述方案形成的有源RFID标签装置除了可以进行通常的集装箱物流及货物信息的存储，还可以实时监测物流过程中集装箱货物周边的环境信息。当标签信息被识读器读取时，可将监测到的环境信息一并传递给识读器，通过识读器将该类信息上传给上位监控机。本实用新型相比以往仅仅获取物流及货物信息的状况，其可以更加动态地将集装箱物流过程中货物所处环境的变化状况反映上来，可对环境条件有特殊要求的货物进行及时监测和运输控制。本实用新型的低功耗设计将保证系统具有较长的连续使用时间，而不必频繁更换供电电池。本实用新型的布设使得RFID标签具有在现场获取集装箱货物环境信息的功能， 有助于实现集装箱物流全程“可视化”监控的目标。
以下结合附图和具体实施方式
来进一步说明本实用新型。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。本实用新型针对集装箱物流中对环境信息监测的需求及RFID识读器读取标签信息时的扫描方式和一般通信距离要求，提供一种具有环境信息采集功能的低功耗有源RFID 标签装置。参见图1，该RFID标签装置主要由一块安装在ABS材质的盒子中的电路板构成，该电路板由微处理器系，100、无线传输单元200、温湿度传感器300、天线400和供电模块500 等电路系统构成。微处理器系统100与无线传输单元200之间采用同步串行总线(SPI)连接，微处理器系统100与温湿度传感器300之间采用1 总线连接；无线传输单元200连接天线400， 供电模块500负责对微处理器系统100和无线传输单元200提供工作电源。为了进一步降低装置的功耗，本实用新型采用如下的进一步方案微处理器系统100由Microchip公司生产的低功耗微控制器PIC16F877A及其外
4围分立元器件构成。它是整个标签系统的核心，其功能包括对标签系统所存储信息的管理；与识读器之间的无线通信以及控制传感器单元对环境信息的采集、处理等。微控制器芯片PIC16F877A拥有I容量的片上EEPROM存储空间，可以有效存储集装箱的物流及货物信肩、ο无线传输单元200由美国德州仪器公司生产的低功耗收发器芯片CC2500及其外围分立元器件构成，它通过天线400完成与识读器之间的无线通信。温湿度传感器300由瑞士 knsirion公司生产的SHTll半导体器件及其外围分立元器件构成，它可以同时采集周围环境的温度和湿度信息。本实用新型在上述方案的基础上，还提供一种改进方案在方案的基础上增加一个温度传感器600，或者将上述方案中的温湿度传感器 300用温度传感器600代替，以便针对不同的应用需求。其中温度传感器600与微处理器系统100之间采用串行通信的单线制(One Wire) 连接。温度传感器600由美国达拉斯公司生产的DS18B20半导体器件及其外围分立元器件构成，它可以采集周围环境的温度信息。本实用新型在具体实施时，当系统仅需要监测温度的时候，温湿度传感器单元可缺省，只装配低功耗且成本低的温度传感器即可；当需要温、湿度同时监测的时候，可将温度传感器缺省，仅装配温湿度传感器，这种配置策略可起到降低系统功耗的作用。当在集装箱运输关卡由配套的识读器对集装箱RFID标签进行信息读取的时候， 标签除了将物流信息、货物信息传递给识读器外，还会将当前货物所处的环境信息(温、湿度等)一起传递给识读器，通过识读器将这些信息上传至上位监控机。这种方式有利于对集装箱货物的全面实时监控和系统管理。以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求1.具有环境信息采集功能的有源RFID标签装置，其特征在于，所述RFID标签装置包括微处理器系统、无线传输单元、环境信息传感器、天线和供电模块，所述微处理器系统与无线传输单元之间采用同步串行总线连接，所述微处理器系统与环境信息传感器相连接，所述供电模块与所述微处理器系统和无线传输单元相接，所述无线传输单元连接所述天线。
2.根据权利要求1所述的具有环境信息采集功能的有源RFID标签装置，其特征在于， 所述环境信息传感器为温湿度传感器和温度传感器中的一种或两者的组合。
3.根据权利要求2所述的具有环境信息采集功能的有源RFID标签装置，其特征在于， 所述温度传感器与所述微处理器系统之间采用串行通信的单线制连接。
4.根据权利要求2或3所述的具有环境信息采集功能的有源RFID标签装置，其特征在于，所述温度传感器为DS18B20器件。
5.根据权利要求2所述的具有环境信息采集功能的有源RFID标签装置，其特征在于， 所述温湿度传感器与所述微处理器系统之间采用1 总线连接。
6.根据权利要求2或5所述的具有环境信息采集功能的有源RFID标签装置，其特征在于，所述温湿度传感器采用SHTll器件。
7.根据权利要求1所述的具有环境信息采集功能的有源RFID标签装置，其特征在于， 所述微处理器系统采用低功耗微控制器芯片PIC16F877A。
8.根据权利要求1所述的具有环境信息采集功能的有源RFID标签装置，其特征在于， 所述无线传输单元的信号收发控制芯片采用低功耗射频收发器芯片CC2500。
专利摘要本实用新型公开了一种具有环境信息采集功能的有源RFID标签装置，其包括微处理器系统、无线传输单元、环境信息传感器、天线和供电模块，所述微处理器系统与无线传输单元之间采用同步串行总线连接，所述微处理器系统与环境信息传感器相连接，所述供电模块与所述微处理器系统和无线传输单元相接，所述无线传输单元连接所述天线。通过本实用新型可实现实时获得货物所处的环境信息，对集装箱物流全程进行“可视化”监控的目的。
文档编号G06K19/077GK202013586SQ20112012589
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月26日 优先权日2011年4月26日
发明者卢阳, 张颖, 方敏, 李俊甫, 李凯, 李 杰, 苗全利, 詹冉, 赵晓虎 申请人:上海海事大学