CN101923659B - 有机太阳能电子标签及其系统 - Google Patents
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Abstract
一种有机太阳能电子标签，包括：电子标签模块，其中，电子标签模块包括无线信号传输部分、内部控制单元和存储器，无线信号传输部分和存储器分别与内部控制单元连通，其特征在于：还包括有机太阳能供电模块，其包括有机太阳能电池片、蓄能模块和电能控制器，其中，有机太阳能电池片和蓄能模块分别与电能控制器连接，而电能控制器同时与电子标签模块中的内部控制单元连通。本发明的有机太阳能电子标签不需要外接电源或充电设备，支持远距离读取，轻薄防雨防晒，体积小重量轻，易于封装和固定，通过供电控制提高了电能转换效率，广泛适用于各种环境下的物品管理和运输。
Description
技术领域
本发明涉及电子标签技术，更具体的，涉及一种有机太阳能电子标签及其系统。
背景技术
电子标签(RFID)技术又称为射频识别或者射频标签技术。电子标签系统通常包括电子标签和阅读器，每个电子标签具有唯一的电子编码，附着在物体上用于标识目标对象，能起到标识识别、物品跟踪、信息采集的作用。标签与阅读器之间通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的。电子标签技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、数据可加密、数据存储容量大、存储信息更改自如等优点，可以广泛应用于诸如工业自动化、物流仓储自动化、商业自动化等众多领域，利用电子标签，每一件物品都可以被准确地跟踪和标记管理，基于电子标签的现代物流信息管理系统能为客户带来诸多的利益，包括实时数据的采集、安全的数据存取通道、离线状态下就可以获得所有产品信息等。
根据标签供电情况不同，电子标签又可细分为无源电子标签和无源电子标签。无源电子标签又叫被动标签，没有内装电池，在阅读器的读出范围之外时电子标签处于无源状态，在阅读器的读出范围之内时，无源电子标签从阅读器发出的射频能量中提取其工作所需的电源。无源电子标签的优点是成本很低和使用寿命长，但是其缺点是读取距离受到限制，一般限于1-30mm，而且不能适用于高速运动物体。
有源电子标签又叫主动标签，其自身带有电池供电，因此读/写距离较远(约在100米-1500米)，支持对高速运动物品标签的读取，因此适用范围和性能比无源电子标签要强很多。但是，也由于标签带有供电电池，其体积和重量较大，生产成本高，防水性能差，需要经常更换电池，故难以耐久使用。因此，目前实际应用的电子标签系统中采用有源电子标签的仅占10％左右。
太阳能供电是可再生能源技术的一个重要方面。上个世纪开始，相继诞生了第一代晶体硅太阳能电池和第二代薄膜电池，然而由于制造工艺复杂和设备昂贵、材料紧张，是太阳能电池成本居高不下，难以广泛被大众接受。近年来，第三代有机柔性太阳能电池片日益走进我们的生活，其以有机高分子为原材料，生产工艺以印刷为主，所以产能更高且成本更低，属于零排放技术，对环境无任何危害，而且具有重量轻、有柔性、薄卷可任意剪裁、透明颜色多样等优点。在供电性能上，黄昏、早晨乃至阴雨天气下都可以发电。因此，第三代的有机太阳能电池具有优越的机械和电性能，适合多种用途，成本低廉，具有非常广泛的应用空间。
发明内容
为了弥补现有技术中有源电子标签体积和重量大、成本高、电池耐久性差的不足，本发明提供了一种采用太阳能电源为电子标签供电，轻薄、防雨防晒、体积小、重量轻、易于封装和固定有机太阳能电子标签及其系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种有机太阳能电子标签，包括电子标签模块，其中，电子标签模块包括无线信号传输部分、内部控制单元和存储器，无线信号传输部分和存储器分别与内部控制单元连通，其特征在于：还包括有机太阳能供电模块，其包括有机太阳能电池片、蓄能模块和电能控制器，其中，有机太阳能电池片和蓄能模块分别与电能控制器连接，而电能控制器同时与电子标签模块中的内部控制单元连通。
其中电子标签模块，用于存储并向阅读器无线传输信息，其内部控制单元将存储器存储的信息通过所述的无线信号传输部分传输给阅读器；而上述的有机太阳能电池片将太阳能转化为电能，将电能储存于蓄电模块中或直接向所述电子标签模块供电，而电能控制器则用于管理充电和放电，监控并保护蓄能模块，避免其过充和过放。
优选的，所述电子标签模块还包括显示部分，显示部分与内部控制单元和电能控制器分别连接，其用于显示物品信息。
优选的，所述电子标签模块还包括GPS定位系统，GPS定位系统与内部控制单元和电能控制器分别连接，定位系统用于监控物品位置。
优选的，所述电子标签模块还包括传感器和报警器，所述传感器和报警器分别与内部控制单元连通，其中所述传感器用于传感物品的温度和/或湿度信息，当温度或湿度信息超出标准时，所述报警器进行报警，报警信息可通过显示部分显示出来。
一种有机太阳能电子标签，包括电子标签模块，电子标签模块包括无线信号传输部分、内部控制单元和存储器，无线信号传输部分和存储器分别与内部控制单元连通，其特征在于，还包括外壳、封装在外壳中的有机太阳能供电模块、电路板和基材，以及伸出外壳固定在基材背部的固定部，有机太阳能供电模块包括有机太阳能电池片、蓄能模块和电能控制器，有机太阳能电池片、蓄能模块和电路板通过封装胶密封固定在基材的表面，而电能控制器和电子标签模块则设置在电路板上，其中，有机太阳能电池片和蓄能模块分别与电能控制器连接，而电能控制器则同时与电子标签模块中的内部控制单元连通。
上述的有机太阳能电池片，用于光能到电能的转换，电能控制器用于管理充电和放电，监控并保护蓄能电池，避免其过充和过放，而电子标签模块则用于存储并向阅读器无线传输信息。
优选的，
有机太阳能电池片、蓄能模块和电路板可以按矩阵印刷在基材上。
所述的外壳为透光外壳，其材料为透明材质，有机太阳能电池片的受光面外露。
优选的，所述电路板上设置传感器，所述传感器单独突出于电路板，并通过外壳上设置的缺口露出外壳，且所述的传感器与电子标签模块中的内部控制单元连通，传感器用于传感物品的温度和/或湿度信息。
在有机太阳能电池片的上部还设置有显示部分，所述的显示部分与上述的电能控制器和内部控制单元分别连接。
一种电子标签系统，该系统包括阅读器和上述的有机太阳能电子标签。
本发明的有益效果是：本发明结合了有源电子标签和有机太阳能电源二者的优点，支持远距离读取，不需要外接电源或充电设备，轻薄、防雨防晒、体积小、重量轻、易于封装和固定，通过供电控制提高了电能转换效率，广泛适用于各种环境下的物品管理和运输。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明一实施例的电路结构示意图；
图2是本发明一实施例组装结构示意图；
图3是本发明所述的电子标签的基板结构示意图。
图中主要附图标记含义为：
10、电子标签模块 20、有机太阳能供电模块 30、显示部分
40、GPS定位系统 50、传感器 60、报警器
101、无线信号传输部分 102、内部控制单元 103、存储器
201、有机太阳能电池片 202、电能控制器 203、蓄能模块
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及说明书附图对本发明作进一步详细的说明。
本发明的有机太阳能电子标签系统由阅读器和有机太阳能电子标签组成。其中，阅读器(未示出)的结构和功能与现有技术中的有源电子标签管理系统中使用的阅读器相同，为了简明在此不再加以赘述。
所述有机太阳能电子标签利用有机太阳能电池片将太阳能转化为电能，为蓄能模块充电，进而为电子标签的内部电路结构、显示部分、报警器、GPS定位系统提供能量。当进行检测时，为了读取电子标签内部的物品标识等信息，阅读器发出读取信号，并由阅读器的天线向空间某一区域发出表示该读取信号的一定频率的电磁波，所述有机太阳能电子标签接收电磁波，并从中解调出读取信号的指令，电子标签内部的逻辑控制电路接收该指令，读取并发送内部存储的信息，从而达到对物品的识别作用。
图1是本发明一实施例的电路结构示意图。
该有机太阳能电子标签内保存着产品编号等统一的物品标识信息，将该标签固定在物品上或者置于物品内部，通过阅读器远程无线读取该标签内的标识信息，并将标识信息联网录入物品管理系统，就可以在物品的生产、仓储、运输、销售等环节中实时监控物品位置和状态，方便对物品的信息管理和查询。
如图1所示：有机太阳能电子标签包括电子标签模块10和有机太阳能供电模块20。其中：
电子标签模块10用于存储并向阅读器无线传输信息，该模块具体包括无线信号传输部分101、内部控制单元102及存储器103，为了节省电能，通常电子标签模块10处于休眠状态，当所述无线信号传输部分101通过内部的天线检测到阅读器发出的上述电磁波形式的读取信号后，无线信号传输部分101从电磁波中解调出读取信号的指令，传送给所述内部控制单元102，所述内部控制单元102响应该读取信号解除休眠，并从存储器103中读取存储的信息，通过无线信号传输部分101向阅读器无线传输电子标签存储的信息。
有机太阳能供电模块20通过有机太阳能电池片201将太阳能转化为电能，为电子标签模块10供电，有机太阳能电池片201采用被称为第三代太阳能电池的有机高分子光电转换材料制造，具有柔性、轻便、可发电环境宽松、成本低廉的优点，适合大范围地应用于电子标签，有机太阳能电池片201产生的电能经由电能控制器202充入用于存储电能的蓄能模块203。针对现有的太阳能电池转换效率偏低，供电不稳定的问题，本发明由电能控制器202管理对蓄能模块203充电和放电，其检测太阳能电池片201的最大输出功率，提高充电的效率，并且监控蓄能模块203的电压，在蓄能模块203电压接近峰值时采用脉冲涓流充电方式，保护蓄能模块203避免其过充和过放，经由电能控制器202，有机太阳能供电模块20为电子标签模块10提供电能。
如图1所示，有机太阳能电子标签还包括显示部分30，显示部分30与上述的电能控制器202和内部控制单元102分别连接，且其可以是LED显示器或者液晶显示器，用于显示电子标签存储的物品标识信息，或者是物品的位置、温度、湿度等状态信息。有机太阳能电子标签还包括GPS定位系统40，GPS定位系统40也与上述的电能控制器202和内部控制单元102分别连接，其用于在运输过程中监控物品位置，也方便在物品丢失后失主查找物品，而对于需要在特殊环境下保存的物品，例如在长途海鲜运输过程中，保鲜温度非常重要，可以在有机太阳能电子标签中设置传感器50，用于传感物品所处环境的温度和/或湿度信息，传感器50与内部控制单元102连接，这时，有机太阳能电子标签还相应设置有报警器60，其也与内部控制单元102连接，当温度或湿度信息超出标准时，信息传输到内部控制单元102，内部控制单元102控制报警器60进行报警。或者由显示部分30在当温度或湿度信息超出标准时显示报警。
图2是本发明一实施例组装结构示意图。
有机太阳能电子标签，包括电子标签模块，电子标签模块包括无线信号传输部分、内部控制单元和存储器，无线信号传输部分和存储器分别与内部控制单元连通，其特征在于，还包括外壳、封装在外壳中的有机太阳能供电模块、电路板和基材，以及伸出外壳固定在基材背部的固定部，有机太阳能供电模块包括有机太阳能电池片、蓄能模块和电能控制器，有机太阳能电池片、蓄能模块和电路板通过封装胶密封固定在基材的表面，而电能控制器和电子标签模块则设置在电路板上，其中，有机太阳能电池片和蓄能模块分别与电能控制器连接，而电能控制器则同时与电子标签模块中的内部控制单元连通。
其中，有机太阳能电池片201位于本发明的最外层以便接收阳光，进行光能到电能的转换，如图2所示，有机太阳能电池片201是一个轻薄的薄层结构，非常利于节约空间，其上部的显示部分30用于显示物品信息。
上述的固定部a，位于电路板b的背面，用于在物品上固定标签，该固定部a可以采用不干胶、挂钩、磁铁或其它惯用的固定方式。
如图2，所述有机太阳能电池片201、电路板b和固定部a的长度和宽度一致，同透光的外壳c一体封装，外壳c可以采用透明材质，或者如图2所示在其正面具有透光材质构成的窗口区域，以便阳光可以射入有机太阳能电池片201，通过一体封装，使电子标签达到防雨、耐晒，延长其使用寿命。
优选地，如图2所示：所述电路板b上还设置有传感器50，用于传感物品的温度和/或湿度信息，所述传感器50单独突出于电路板b，并通过外壳c上设置的缺口露出外壳c，以便更准确地对外界环境参数传感，且所述的传感器50与电子标签模块10中的内部控制单元102连通。
图3是本发明所述的电子标签的基板结构示意图。
如图3所示：在生产时，也可以将蓄能模块203，电能控制器202，电子标签模块10，电路板b等按照矩阵排列方式印刷在一块基板上，再整版用密封胶进行密封封装，然后进行单板切割，再在表面贴上有机太阳能电池片201和显示部分30，加上外包装。
本发明的有机太阳能电子标签结合了有源电子标签和有机太阳能电源二者的优点，轻薄、防雨防晒、体积小、重量轻，易于封装和固定；不需要外接电源或充电设备，通过供电控制提高了电能转换效率；节约成本，适用广泛，能起到识别物品、信息显示、GPS定位、预防报警等多种作用，与阅读器相配合，有效地适用于仓储、物流、特殊货品运输等方面的信息管理系统。
Claims (4)
1.一种有机太阳能电子标签，包括电子标签模块，电子标签模块包括无线信号传输部分、内部控制单元和存储器，无线信号传输部分和存储器分别与内部控制单元连通，其特征在于，还包括采用透光材质构成窗口区域或者整体采用透明材质制成的外壳、封装在外壳中的有机太阳能供电模块、电路板和基材，以及伸出外壳固定在基材背部的固定部，有机太阳能供电模块包括蓄能模块、向蓄能模块充电的有机太阳能电池片和用于检测太阳能电池片最大输出功率、管理蓄能模块充电放电并监控蓄能模块电压值的电能控制器，有机太阳能电池片、蓄能模块和电路板通过封装胶密封固定在基材的表面，而电能控制器和电子标签模块则设置在电路板上，其中，有机太阳能电池片和蓄能模块分别与电能控制器连接，而电能控制器则同时与电子标签模块中的内部控制单元连通。
2.根据权利要求1所述的有机太阳能电子标签，其特征在于：所述电路板上还设置有传感器，所述传感器单独突出于电路板，并通过外壳上设置的缺口露出外壳，且所述的传感器与电子标签模块中的内部控制单元连通。
3.根据权利要求1或2所述的有机太阳能电子标签，其特征在于：在有机太阳能电池片的上部还设置有显示部分，所述的显示部分与上述的电能控制器和内部控制单元分别连接。
4.一种有机太阳能电子标签系统，该系统包括阅读器，其特征在于，还包括上述权1-3中任意一项权利要求所述的有机太阳能电子标签。
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