本申请涉及射频识别标签、跌落式熔断器及其监测系统，具体而言，涉及无源型射频识别标签、具有无源型射频识别标签的跌落式熔断器装置以及对跌落式熔断器装置的运行状态进行监测的熔断器监测系统。
背景技术：
随着智能电网建设的不断发展，更多种类的电力设备需要提升自动化监控水平。为此，对高压线路中广泛应用的跌落式熔断器的在线监测技术提出了更高的要求。例如，中国发明专利申请No.201310580098.8披露了一种利用无线重力传感器作为核心部件来实现跌落式熔断器的在线监测技术。在该发明专利申请中，因为无线重力传感器采用内置电池供电，所以系统需按照休眠+重力变化触发上传数据的低功耗模式运行。然而，接收/监控终端不会去判断无线重力传感器的工作状态，即使无线重力传感器损坏，接收/监控终端也可能不会有效报警，因此有待提高其运行可靠性。
RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)技术是一种非接触式的自动识别技术，它可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触，RFID系统主要包括：RFID标签、RFID读写器。RFID标签的存储区主要包括：TID(Tag Identifier，标签识别号，每个TID编码全球唯一)编码和用户数据两部分电子信息，数据格式采用国际统一的协议传输，大范围应用在物流管理、票、卡等领域，用来识别目标物或持有人的身份：唯一TID编码，达到安全认证、目的物的跟踪与统计。
中国发明专利申请No.201410658852.X披露了一种半有源非接触式RFID传感器，可实现温度、姿态和重力加速度的数据采集。该RFID传感器以及其它类似的非接触式RFID标签类技术大多采用无源超高频RFID标签+温度传感器+电池的半有源式RFID标签作为远距离无线传感器。因为这样的RFID传感器必须内置有电池，所以RFID标签的有效使用寿命受到内置电池寿命的限制且使其结构复杂和制造成本增加。因此，这样的RFID传感器不适合应用于智能电网中的设备上。
技术实现要素：
本申请要解决的技术问题是为跌落式熔断器运行状态的高精度在线监测提供一种无源型RFID标签，并且提供一种具有无源型RFID标签的跌落式熔断器装置以及对跌落式熔断器装置的运行状态进行监测的熔断器监测系统。
为解决上述问题，根据本申请的一个方面，提供一种无源型RFID标签，其包括：第一回路，包括具有两个端子的第一RFID芯片、第一天线和第一重力转换开关，第一RFID芯片的一个端子、第一天线、第一重力转换开关和第一RFID芯片的另一个端子串联连接；以及第二回路，包括具有两个端子的第二RFID芯片、第二天线和第二重力转换开关，第二RFID芯片的一个端子、第二天线、第二重力转换开关和第二RFID芯片的另一个端子串联连接，其中，当无源型RFID标签的方位处于第一位置时，第一重力转换开关导通且第二重力转换开关截止；当无源型RFID标签的方位处于第二位置时，第一重力转换开关截止且第二重力转换开关导通。
根据本申请的实施例，第一重力转换开关和第二重力转换开关的每一个可为无源型单级开关，例如，水银开关或滚珠开关。
根据本申请的实施例，无源型RFID标签还可包括方向指示标记。
根据本申请的实施例，第一RFID芯片和第二RFID芯片的每一个可包括相同的TID编码和不同的用户数据。
根据本申请的实施例，该无源型RFID标签包括在其表面上印刷的二维码，二维码可通过RFID芯片的TID编码转换而生成。
根据本申请的另一个方面，提供一种无源型RFID标签，其包括具有两个端子的第一RFID芯片、第一重力转换开关、具有两个端子的第二RFID芯片、第二重力转换开关、以及天线，其中第一RFID芯片的一个端子、天线、第一重力转换开关和第一RFID芯片的另一个端子串联连接而形成第一回路，其中第二RFID芯片的一个端子、天线、第二重力转换开关和第二RFID芯片的另一个端子串联连接而形成第二回路，其中，当无源RFID标签的方位处于第一位置时，第一重力转换开关导通且第二重力转换开关截止；当无源RFID标签的方位处于第二位置时，第一重力转换开关截止且第二重力转换开关导通。
根据本申请的另一个方面，提供一种跌落式熔断器装置，其包括：绝缘底座，用于固定在电力系统的支撑构件上；第一支架，与绝缘底座的上端固定连接且用于电连接到上游电路；第二支架，与绝缘底座的下端固定连接且用于电连接到下游电路；以及熔管，其下端与第二支架可枢转连接和电连接，其上端与第一支架可离合连接和电连接，熔管还包括在其外壁表面上的RFID标签，其中RFID标签包括如上所述任何一项的无源型RFID标签。
根据本申请的实施例，熔管的下端与第二支架的可枢转连接可包括铰链连接。
根据本申请的实施例，当第一RFID芯片和第二RFID芯片的每一个包括相同的TID编码和不同的用户数据时，不同的用户数据可表示熔管上的无源型RFID标签的两个方位：跌落式熔断器装置导通方位和截止方位。
根据本申请的实施例，无源型RFID标签通过粘合剂粘贴在熔管的外侧壁上。
根据本申请的再一个方面，提供一种熔断器监测系统，其包括：高压熔断器组，包括A、B、C三相高压熔断器，A、B、C三相高压熔断器的每一个包括如上所述任一项的跌落式熔断器装置；读写器，用于从A、B、C三相高压熔断器的熔管上的无源型RFID标签读取数据或给其写入数据；控制器，用于控制读写器的读取或写入；以及监控后台，通过有线或无线网络与控制器连接，并且通过程序控制或人工操作控制控制器的动作。
根据本申请的实施例，控制器可包括电源装置。
根据本申请的实施例，读写器和控制器可形成单一组件，且安装在A、B、C三相高压熔断器附近，二者之间的距离在读写器的读写范围内。
根据本申请的实施例，读写器通过无线射频信道与RFID标签通信，并且按照一定的时间间隔发出含有读卡指令的射频信号。
根据本申请的实施例，控制器接收且处理来自读写器的数据，处理过的数据内容包括：A相高压熔断器的导通/截止状态量、B相高压熔断器的导通/截止状态量和C相高压熔断器的导通/截止状态量，并且将处理过的数据发送到监控后台。
根据本申请实施例的无源型RFID标签、跌落式熔断器装置及其监视系统可实现如下有益效果。
根据本申请实施例的无源型RFID标签包括具有第一RFID芯片、第一天线和第一重力转换开关的第一回路以及具有第二RFID芯片、第二天线和第二重力转换开关的第二回路。当无源型RFID标签的方位处于第一位置时，第一重力转换开关导通且第二重力转换开关截止；当无源型RFID标签的方位处于第二位置时，第一重力转换开关截止且第二重力转换开关导通。也就是说，无源型RFID标签的第一回路和第二回路的导通与截止取决于其方位变化。在无源型RFID标签从第一位置到第二位置的变化过程中，利用重力切换第一重力转换开关和第二重力转换开关的导通和截止，而不需要电源来切换，从而具有无源的性质。正因为如此，其使用寿命不再依赖于诸如电池的电源的寿命。在这样的无源型RFID标签应用于跌落式熔断器及其监测系统的情况下，当熔管处于闭合位置时，第一重力转换开关导通，第一RFID芯片、第一天线和第一重力转换开关形成闭合的回路，通过读写器可检测到来自第一天线的第一RFID芯片的用户数据，表明跌落式熔断器装置在正常运行之中。此时，第二重力转换开关截止，第二RFID芯片、第二天线和第二重力转换开关不能形成回路，读写器检测不到第二RFID芯片的用户数据。相反，当熔管处于跌落位置时，第一重力转换开关截止，第一RFID芯片、第一天线和第一重力转换开关不能形成闭合的回路，读写器检测不到第一RFID芯片的用户数据。此时，第二重力转换开关导通，第二RFID芯片、第二天线和第二重力转换开关形成回路，通过读写器可检测到来自第二天线的第二RFID芯片的用户数据，表明跌落式熔断器装置处于跌落状态。跌落式熔断器装置的熔管利用重力从第一位置翻转到第二位置，同时，第一重力转换开关随着熔管运动利用重力从导通转换为截止，而第二重力转换开关随着熔管运动利用重力从截止转换为导通。因此，根据本申请实施例的跌落式熔断器装置的熔断操作(熔管翻转)以及其上的RFID标签的信号转换(第一回路和第二回路的导通与截止)均利用重力实现无源操作。因为第一RFID芯片和第二RFID芯片的每一个都具有相同的TID编码和不同用户数据，所以检测跌落式熔断器运行状态的结果非常准确，大大地提高了其运行可靠性。因为RFID标签是无源的，所以其使用寿命不受电池类电源寿命的影响，大大提高了其使用寿命。RFID标签的体积小，因此可容易地固定到熔管的外壁上。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本申请的一些实施例，而非对本申请的限制。
图1是根据本申请实施例的无源型RFID标签在一个方位上的示意图。
图2是图1的无源型RFID标签在另一个方位上的示意图。
图3是根据本申请实施例的跌落式熔断器装置处于运行(闭合)状态的示意图。
图4是根据本申请实施例的跌落式熔断器装置处于跌落(断路)状态的示意图。
图5是根据本申请实施例的跌落式熔断器装置监测系统的框图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。
下面，将详细描述本申请的实施例。
图1是根据本申请实施例的无源型RFID标签在一个方位上的示意图，而图2是图1的无源型RFID标签在另一个方位上的示意图。
如图1所示，根据本申请的一个方面，提供一种无源型RFID标签100。无源型RFID标签100可包括第一回路110和第二回路120。但本申请不限于此，而是无源型RFID标签100也可根据需要而包括除了第一回路110和第二回路120外的第三个或更多个回路。
第一回路110例如可包括具有两个端子的第一RFID芯片111、第一天线112和第一重力转换开关113。第一RFID芯片111的一个端子in1、第一天线112、第一重力转换开关113和第一RFID芯片111的另一个端子in2串联连接。
第二回路120例如可包括具有两个端子的第二RFID芯片121、第二天线122和第二重力转换开关123。第二RFID芯片121的一个端子in1、第二天线122、第二重力转换开关123和第二RFID芯片121的另一个端子in1串联连接。
在图1所示的无源型RFID标签100中，第一回路110位于第二回路120的上方。下面参见图2，图2所示的无源型RFID标签100是将图1所示的无源型RFID标签100倒置的方位。
当无源型RFID标签100的方位处于第一位置时，第一重力转换开关113导通且第二重力转换开关123截止。然而，当无源型RFID标签100的方位处于第二位置时，第一重力转换开关113截止且第二重力转换开关123导通。如本领域技术人员所知，相反的设置也是可能的，例如，当无源型RFID标签100的方位处于第一位置时，第一重力转换开关113截止且第二重力转换开关123导通。然而，当无源型RFID标签100的方位处于第二位置时，第一重力转换开关113导通且第二重力转换开关123截止。另外，如上所述的第一位置和第二位置仅为图中示出和文字说明的便利而定义的，但是第一位置和第二位置都可相对于图中所示方位倾斜一定的角度，例如倾斜30度至45度。
根据本申请的实施例，第一重力转换开关113和第二重力转换开关123的每一个可为无源型单级开关。就是说，第一重力转换开关113和第二重力转换开关123的每一个都可以以重力为动力源，随着自身方位的变化在重力的作用下导通或截止。当第一重力转换开关113导通时，第二重力转换开关123截止。反之，当第一重力转换开关113截止时，第二重力转换开关123导通。因此，第一重力转换开关113和第二重力转换开关123形成重力方向互锁。例如，第一重力转换开关113和第二重力转换开关123可为水银开关或滚珠开关，并且可彼此倒置设置。
根据本申请的实施例，无源型RFID标签100还可包括方向指示标记130。方向指示标记130主要作为制造过程中的定位基准和安装过程中的安装标记。
根据本申请的实施例，第一RFID芯片111和第二RFID芯片121的每一个可包括相同的TID编码和不同的用户数据。但本申请不限于此，而是第一RFID芯片111和第二RFID芯片121的每一个也可包括不相同的TID编码和不同的用户数据。但是，当第一RFID芯片111和第二RFID芯片121的每一个包括相同的TID编码和不同的用户数据时，可使其识别系统得到大大简化。
根据本申请的实施例，无源型RFID标签100可包括在其表面上印刷的二维码140(参见图5)。二维码140可通过RFID芯片的TID编码转换而生成。因为第一RFID芯片111和第二RFID芯片121的每一个包括相同的TID编码，所以无源型RFID标签100具有唯一的二维码。
根据本申请的另一个方面，提供一种无源型RFID标签100，其包括具有两个端子的第一RFID芯片111、第一重力转换开关113、具有两个端子的第二RFID芯片121、第二重力转换开关123、以及天线，其中第一RFID芯片111的一个端子、天线、第一重力转换开关113和第一RFID芯片111的另一个端子串联连接而形成第一回路110，其中第二RFID芯片121的一个端子、天线、第二重力转换开关123和第二RFID芯片121的另一个端子串联连接而形成第二回路120，其中，当无源RFID标签的方位处于第一位置时，第一重力转换开关导通且第二重力转换开关截止；当无源RFID标签的方位处于第二位置时，第一重力转换开关截止且第二重力转换开关导通。这里描述的无源型RFID标签100与此前描述的无源型RFID标签100的区别在于，这里描述的无源型RFID标签100的第一回路110和第二回路120共享一个天线，而此前描述的无源型RFID标签100的第一回路110和第二回路120分别包括第一天线112和第二天线122。在第一回路110和第二回路120共享一个天线的情况下，可减少元件数量，但是相应地增加电路连接上的复杂性。本领域技术人员可根据实际需要进行选择。
图3是根据本申请实施例的跌落式熔断器装置处于运行(闭合)状态的示意图，而图4是根据本申请实施例的跌落式熔断器装置处于跌落(断路)状态的示意图。
根据本申请的另一个方面，提供一种跌落式熔断器装置200。跌落式熔断器装置200包括绝缘底座210、第一支架220、第二支架230和熔管240。
绝缘底座210可用于固定在电力系统的支撑构件上。例如，绝缘底座210可为绝缘子。
第一支架220与绝缘底座210的上端固定连接且用于电连接到上游电路。也就是说，第一支架220与绝缘底座210是固定连接的，同时，其上的电极部分可与上游电路电连接。
第二支架230与绝缘底座210的下端固定连接且用于电连接到下游电路。也就是说，第二支架230与绝缘底座210是固定连接的，同时，其上的电极部分可与下游电路电连接。
熔管240的下端与第二支架230可枢转连接和电连接，并且其上端与第一支架220可离合连接和电连接。熔管240还包括在其外壁表面上的RFID标签，并且该RFID标签包括如上所述的无源型RFID标签100。
根据本申请的实施例，熔管240的下端与第二支架230的可枢转连接可包括铰链连接。但本申请不限于此，而是熔管240的下端与第二支架230可为任何的可枢转连接，例如柔性连接和弹性连接等。熔管240的上端与第一支架220的可离合连接和电连接可采用传统的跌落式熔断器的连接方式。
根据本申请的实施例，当第一RFID芯片111和第二RFID芯片121的每一个包括相同的TID编码且具有不同的用户数据时，不同的用户数据可表示熔管240上的无源型RFID标签100的两个方位：跌落式熔断器装置200导通方位及其截止方位。
根据本申请的实施例，无源型RFID标签100通过粘合剂粘贴在熔管240的外侧壁上。如图3和4所示，图3示出了跌落式熔断器装置200处于运行状态的位置，也就是无源型RFID标签100的第一位置；图4示出了跌落式熔断器装置200处于跌落状态的位置，也就是无源型RFID标签100的第二位置。可见无源型RFID标签100在第一位置上相对于竖直方向具有一定的夹角，而其在第二位置上处于竖直方向上，即从第一位置到第二位置关于第二支架230旋转了一定的角度。图4示出的无源型RFID标签100的第二位置不限于在竖直方向上，而是也可相对于竖直方向具有一定的角度，例如，在预定的第二位置上给其设定一定的限位构件。
再者，本申请的上下文中所说的跌落式熔断器装置200中的“跌落”是业内的通常称呼，是指熔管240相对于第二支架230的翻转动作之意，而不是在重力的作用下向下掉落之意。
图5是根据本申请实施例的跌落式熔断器装置监测系统的框图。
如图5所示，根据本申请的再一个方面，提供一种熔断器监测系统。熔断器监测系统包括高压熔断器组300、读写器400、控制器500和监控后台600。
高压熔断器组300包括A、B、C三相高压熔断器，A、B、C三相高压熔断器的每一个可包括如上所述的跌落式熔断器装置200。
读写器400用于从A、B、C三相高压熔断器的熔管240上的无源型RFID标签100读取数据或给其写入数据。
控制器500用于控制读写器400的读取或写入。
监控后台600通过有线或无线网络与控制器500连接，并且通过程序控制或人工操作控制控制器500的动作。
根据本申请的实施例，控制器500可包括电源装置，并且该电源装置可为来自电网的交流或直流电源，也可是光伏电池或充电电池或干电池。
如图3和4所示，根据本申请的实施例，读写器400和控制器500可形成单一组件，且安装在A、B、C三相高压熔断器附近，二者之间的距离在读写器400的读写范围内。图3和图4所示的跌落式熔断器装置200、读写器400和控制器500都固定在一个电线杆上。但本申请不限于此，而是如本领域技术人员所知，跌落式熔断器装置200、读写器400和控制器500可能固定在电力系统的任何支撑构件上。
根据本申请的实施例，读写器400通过无线射频信道与RFID标签通信，并且按照一定的时间间隔发出含有读卡指令的射频信号。
根据本申请的实施例，控制器500接收且处理来自读写器400的数据，处理过的数据内容包括：A相高压熔断器的导通/截止状态量、B相高压熔断器的导通/截止状态量和C相高压熔断器的导通/截止状态量，并且将处理过的数据发送到监控后台600。
根据本申请实施例的无源型RFID标签、跌落式熔断器装置及其监视系统可实现如下有益效果。
根据本申请实施例的无源型RFID标签包括具有第一RFID芯片、第一天线和第一重力转换开关的第一回路以及具有第二RFID芯片、第二天线和第二重力转换开关的第二回路。当无源型RFID标签的方位处于第一位置时，第一重力转换开关导通且第二重力转换开关截止；当无源型RFID标签的方位处于第二位置时，第一重力转换开关截止且第二重力转换开关导通。也就是说，无源型RFID标签的第一回路和第二回路的导通与截止取决于其方位变化。在无源型RFID标签从第一位置到第二位置的变化过程中，利用重力切换第一重力转换开关和第二重力转换开关的导通和截止，而不需要电源来切换，从而具有无源的性质。正因为如此，其使用寿命不再依赖于诸如电池的电源的寿命。在这样的无源型RFID标签应用于跌落式熔断器及其监测系统的情况下，当熔管处于闭合位置时，第一重力转换开关导通，第一RFID芯片、第一天线和第一重力转换开关形成闭合的回路，通过读写器可检测到来自第一天线的第一RFID芯片的用户数据，表明跌落式熔断器装置在正常运行之中。此时，第二重力转换开关截止，第二RFID芯片、第二天线和第二重力转换开关不能形成回路，读写器检测不到第二RFID芯片的用户数据。相反，当熔管处于跌落位置时，第一重力转换开关截止，第一RFID芯片、第一天线和第一重力转换开关不能形成闭合的回路，读写器检测不到第一RFID芯片的用户数据。此时，第二重力转换开关导通，第二RFID芯片、第二天线和第二重力转换开关形成回路，通过读写器可检测到来自第二天线的第二RFID芯片的用户数据，表明跌落式熔断器装置处于跌落状态。跌落式熔断器装置的熔管利用重力从第一位置翻转到第二位置，同时，第一重力转换开关随着熔管运动利用重力从导通转换为截止，而第二重力转换开关随着熔管运动利用重力从截止转换为导通。因此，根据本申请实施例的跌落式熔断器装置的熔断操作(熔管翻转)以及其上的RFID标签的信号转换(第一回路和第二回路的导通与截止)均利用重力实现无源操作。因为第一RFID芯片和第二RFID芯片的每一个都具有唯一的TID编码和用户数据，所以检测跌落式熔断器运行状态的结果非常准确，大大地提高了其运行可靠性。因为RFID标签是无源的，所以其使用寿命不受电池类电源寿命的影响，大大提高了其使用寿命。RFID标签的体积小，因此可容易地固定到熔管的外壁上。
以上仅是本申请的示范性实施方式，而非用于限制本申请的保护范围，本申请的保护范围由所附的权利要求确定。