CN102682318B - 一种用于监测存放装置状态的rfid传感标签系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于监测存放装置状态的RFID传感标签系统，包括RFID传感标签、传感标签接收机和计算机，所述RFID传感标签包括磁感传感器、用于发送和/或接收无线信号的射频芯片、微控制单元及为电路提供供电的电源，所述磁感传感器、射频芯片和电源分别与微控制单元相连接，所述存放装置上与磁感传感器对应的打开位置涂有磁性材料或嵌入磁铁。本发明可实现对存放装置存放状态的实时监控，由于采用了磁感传感器对存放装置的状态进行检测，因此本发明的RFID传感标签可重复使用，不仅十分环保，而且可以更轻松地做到实时监控，本发明的使用限制少，其应用范围十分广泛，适用于各种存放环境及各种存放装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于监测存放装置状态的RFID传感标签系统，尤其指一种应用于安防、物流运输、机密文件保管领域，基于有源RFID技术的RFID传感标签系统。
背景技术
随着电子标签和传感器技术的发展，电子标签不仅可以附着在待识别物品上作为待识别物品的电子标记，还可以结合传感器作为一种监测物品存放装置状态的工具，例如利用电子标签加温度传感器来监控存放食品冰柜的温度状态或利用电子标签加湿度传感器来监控存放药品仓库的湿度状态。传感标签会将标签上传感器检测到的特殊物理状态变化信号转换为数字信号并通过无线射频技术发出;接收装置接收数据后经过处理实现对物品存放装置状态的监控。
除了对温度和湿度的监控，传感标签亦可以用在存放装置是否被非法打开的监控。举例来说:可以在物流运输箱(柜、盒)或者文件保管柜这类存放装置中放置传感标签记录运输箱(柜、盒)、保管柜被非法打开的时间并实时传输到监控中心实现异常开启报警。
现时针对非法打开的监控，一般都只是采用防窃启电子标签或者结合电子标签和光传感器的传感标签来实现。
防窃启电子标签是加了弱化线的电子标签，使用时需要粘贴在存放装置的开口位置，一旦存放装置被非法打开，电子标签亦会沿弱化线破损，令电子标签无法再正常运作，从而推断相应的存放装置已经被窃启。虽然防窃启的电子标签可以检测到存放装置被非法打开的情况，但不能知道被打开的时间也不能实时监控，而且电子标签最后亦会因为存放装置被正常打开而破损，所以每个电子标签只可以使用一次。而使用光感传感标签虽然可以纪录时间及做到实时监控，但对于处于黑暗状态的非法打开，光感传感标签就发挥不到作用。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可以重复使用传感标签、可以轻松可靠地做到实时监控的RFID传感标签系统。
本发明解决其问题所采用的技术方案是：
一种用于监测存放装置状态的RFID传感标签系统，包括用于检测存放装置状态的RFID传感标签、传感标签接收机和对RFID传感标签进行监控的计算机，所述RFID传感标签设置在存放装置上并与传感标签接收机无线连接，传感标签接收机与计算机相连，所述RFID传感标签包括通过检测磁场值获知存放装置存放状态的磁感传感器、用于发送和/或接收无线信号的射频芯片、微控制单元及为电路供电的电源，所述磁感传感器、射频芯片和电源分别与微控制单元相连接，所述存放装置上与磁感传感器对应的打开位置涂有磁性材料或嵌入磁铁。
所述RFID传感标签在原有的RFID标签上增加了一组磁感传感器，存放装置对应磁感传感器的打开位置上需要涂上一层磁性材料或嵌入磁铁，所述磁感传感器通过检测磁场的强弱获知存放装置的存放状态，当安装RFID传感标签后，存放装置处于正常的关闭状态，磁性材料或磁铁与磁感传感器形成固有的距离及固定的磁场值，当存放装置被打开，磁性材料或磁铁与磁感传感器的距离同时会被拉远而导致磁感传感器所检测到的磁场值减弱，RFID传感标签根据这一原理通过检测存放装置的磁场而推断存放装置是否被非法打开，当磁场值减弱到一定阀值时，即判断RFID传感标签所处的存放装置结构发生变化或已经被非法打开，此时微控制单元记录当前事件发生时间及状态信息，并通过射频芯片向附近的传感标签接收机发送报警信号。
其中传感标签接收机与计算机有线或无线连接，一方面传感标签接收机接收来自RFID传感标签的信息，另一方面接收来自计算机的控制指令并发送给指定的一个或多个RFID传感标签。
所述计算机内安装有RFID传感标签的系统应用软件，该应用软件接收所有来自RFID传感标签的存放装置状态信息并在管理界面上实时显示并保存到数据库中；计算机通过RFID传感标签系统应用软件向RFID传感标签发送控制指令。管理人员可通过RFID传感标签系统应用软件实时监控存放装置的状态，并通过该软件发送指令给某一或某些或所有的RFID传感标签。
进一步，所述RFID传感标签还包括用于存储状态检测数据的外部存储器，所述外部存储器与微控制单元相连接。外部存储器用于增加RFID传感标签的储存容量，使其能记录更加详细的状态信息。
进一步，所述RFID传感标签检测到存放装置被打开后，RFID传感标签记录当前的存放状态信息并向传感标签接收机发送相关报警信息，若检测到RFID传感标签所处环境内没有传感标签接收机，则将报警信息保存在RFID传感标签的内部，RFID传感标签检测到传感标签接收机时，将所保存的报警信息主动发送至传感标签接收机，并通过传感标签接收机传输报警信息至计算机进行报警显示。该设置让RFID传感标签在没有传感标签接收机的状态下仍然能够工作，确保存放装置的存放状态可以传输至计算机中，其安全性和实用性更好。
其中上述的报警信息可保存至微控制单元的内置存储模块或外部储存器中。
进一步，设置好后的RFID传感标签自动进入睡眠状态，在检测到存放装置被打开或到达预设的返回操作时间才进入操作状态。当设置好RFID传感标签后，RFID传感标签上的微控制单元、射频芯片及指示灯进入睡眠状态，而磁感传感器则处于操作状态，当磁感传感器检测到存放装置被打开后或到达到预设的返回操作时间时，唤醒微控制单元、射频芯片及指示灯进行相应的操作，该设计可降低RFID传感标签的用电量，使其使用的时间更加持久。
进一步，所述RFID传感标签还包括用于通过检测光线强度获知存放装置存放状态的光感传感器，所述光感传感器与微控制单元相连接。配合光感传感器可进一步增强RFID传感标签状态检测的准确性和有效性。
进一步，所述RFID传感标签还包括用于检测温度的温感传感器，所述温感传感器与微控制单元相连接。通过温感传感器对存放装置所述位置的温度进行检测能获得更加全面的存放状态信息。
进一步，所述RFID传感标签还包括用于检测湿度的湿感传感器，所述湿感传感器与微控制单元相连接。通过湿感传感器对存放装置所述位置的湿度进行检测能获得更加全面的存放状态信息。
可选地，所述RFID传感标签还可以结合其他传感器实现对存放装置作更多方面的监测。
进一步，所述RFID传感标签还包括用于检测电源电量的电量检测电路，所述电量检测电路分别与电源和微控制单元相连。通过电量检测电路RFID传感标签可向计算机发送RFID传感标签的剩余电量信息。
进一步，所述RFID传感标签还包括供用户进行操作的按键及指示灯，所述按键及指示灯与微控制单元相连。按键及指示灯可供工作人员对RFID传感标签进行相关操作，如开启、关闭RFID传感标签等。
RFID传感标签向计算机所发送的信息内容包括但不限于RFID传感标签的标签号、日期时间、检测结果及电源状态等，让管理人员可以清楚得知某个存放装置在某段时间发生过非法打开的情况及RFID传感标签余下的电量。计算机向RFID传感标签发送的指令除了一般的开始检测、停止检测及提取RFID传感标签标签信息外，还包括但不限于为了减低RFID传感标签耗电量而设置的微控制单元、射频芯片睡眠指令及方便管理人员在众多RFID传感标签中寻找某RFID传感标签的寻找指令。
本发明的有益效果是：本发明采用的一种用于监测存放装置状态的RFID传感标签系统，可实现对存放装置存放状态的实时监控，并可自动记录相关状态信息，在没有传感标签接收机的状态下也可正常使用，而且由于采用了磁感传感器对存放装置的状态进行检测，因此本发明的RFID传感标签可重复使用，不仅十分环保，而且可以更轻松地做到实时监控，本发明的使用限制少，其应用范围十分广泛，适用于各种存放环境及各种存放装置。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
图1是本发明RFID传感标签的安装位置示意图。
图2是本发明RFID传感标签的电路原理框图。
图3是本发明RFID传感标签系统的系统原理框图。
图4是本发明RFID传感标签系统的工作流程图。
具体实施方式
参照图1和图3所示，本发明的一种用于监测存放装置状态的RFID传感标签系统，包括用于检测存放装置4状态的RFID传感标签1、传感标签接收机2和对RFID传感标签1进行监控的计算机3，所述RFID传感标签1设置在存放装置4上并与传感标签接收机2无线连接，传感标签接收机2与计算机3有线或无线连接。
参照图2所示，所述RFID传感标签1包括通过检测磁场值获知存放装置4存放状态的磁感传感器11、用于发送和/或接收无线信号的射频芯片12、微控制单元13及为电路供电的电源14，所述磁感传感器11通过通用输入输出接口与微控制单元13相连接，射频芯片12通过串行外设接口与微控制单元13相连，微控制单元13还接有用于提供时钟信息的晶振电路18，所述存放装置4上与磁感传感器11对应的打开位置涂有磁性材料或嵌入磁铁。
上述存放装置4包括但不限于箱、盒、柜甚至房间等闭合存放装置4。
所述RFID传感标签1在原有的RFID标签上增加了一组磁感传感器11，磁感传感器11通过检测磁场的强弱获知存放装置4的存放状态，当安装RFID传感标签1后，存放装置4处于正常的关闭状态，磁性材料或磁铁与磁感传感器11形成固有的距离及固定的磁场值，当存放装置4被打开，磁性材料或磁铁与磁感传感器11的距离同时会被拉远而导致磁感传感器11所检测到的磁场值减弱，RFID传感标签1根据这一原理通过检测存放装置4的磁场而推断存放装置4是否被非法打开；当磁场值减弱到一定阀值时，即判断RFID传感标签1所处的存放装置4结构发生变化或已经被非法打开，此时微控制单元13记录当前事件发生时间及状态信息，并通过射频芯片12向附近的传感标签接收机2发送报警信号。
一方面传感标签接收机2接收来自RFID传感标签1的信息，另一方面接收来自计算机3的控制指令并发送给指定的一个或多个RFID传感标签1。其中计算机3内安装有RFID传感标签1的系统应用软件，该应用软件接收所有来自RFID传感标签1的存放装置4状态信息并在管理界面上实时显示并保存到数据库中；计算机3通过RFID传感标签1系统应用软件向RFID传感标签1发送控制指令。管理人员可通过RFID传感标签1系统应用软件实时监控存放装置4的状态，并通过该软件发送指令给某一或某些或所有的RFID传感标签1。
参照图1所示RFID传感标签1的安装实施例，RFID传感标签1放置及固定在箱或盒等的存放装置4内，所述存放装置4上与磁感传感器11对应的打开位置41涂有磁性材料或嵌入磁铁，存放装置4合上后，涂有磁性材料或嵌入磁铁的打开位置41对应遮挡磁感传感器11，磁感传感器11检测当前位置上的磁场值。
进一步，所述RFID传感标签1还包括用于存储状态检测数据的外部存储器17，所述外部存储器17与微控制单元13相连接。外部存储器17连接至微控制单元13的IIC接口，外部存储器17用于增加RFID传感标签1的储存容量，使其能记录更加详细的状态信息。
进一步，所述RFID传感标签1还包括用于通过检测光线强度获知存放装置4存放状态的光感传感器15，所述光感传感器15与微控制单元13相连接。配合光感传感器15可进一步增强RFID传感标签1状态检测的准确性和有效性。
进一步，所述RFID传感标签1还包括用于检测温度的温感传感器19，所述温感传感器19与微控制单元13相连接。通过温感传感器19对存放装置4所述位置的温度进行检测能获得更加全面的存放状态信息。
进一步，所述RFID传感标签1还包括用于检测湿度的湿感传感器10，所述湿感传感器10与微控制单元13相连接。通过湿感传感器10对存放装置4所述位置的湿度进行检测能获得更加全面的存放状态信息。
所述RFID传感标签1还可以结合其他传感器实现对存放装置4作更多方面的监测。
进一步，所述RFID传感标签1还包括供用户进行操作的按键及指示灯，所述按键及指示灯与微控制单元13相连。按键及指示灯可供工作人员对RFID传感标签1进行相关操作，如开启、关闭RFID传感标签1等。
进一步，所述RFID传感标签1还包括用于检测电源14电量的电量检测电路16，所述电量检测电路16分别与电源14和微控制单元13相连。通过电量检测电路16RFID传感标签1可向计算机3发送RFID传感标签1的剩余电量信息，
RFID传感标签1向计算机3所发送的信息内容包括但不限于RFID传感标签1的标签号、日期时间、检测结果及电源14状态等，让管理人员可以清楚得知某个存放装置4在某段时间发生过非法打开的情况及RFID传感标签1余下的电量。计算机3向RFID传感标签1发送的指令除了一般的开始检测、停止检测及提取RFID传感标签1标签信息外，还包括但不限于为了减低RFID传感标签1耗电量而设置的微控制单元13、射频芯片12睡眠指令及方便管理人员在众多RFID传感标签1中寻找某RFID传感标签1的寻找指令。
参照图4所示，RFID传感标签1系统的工作流程如下：管理人员通过计算机3或手动开启RFID传感标签1，RFID传感标签1上的微控制单元13、射频芯片12及指示灯等进入操作状态。将RFID传感标签1固定在已涂有磁性材料或嵌入磁铁的存放装置4内并将存放装置4封闭妥当，然后通过计算机3及传感标签接收机2对RFID传感标签1发送指令，该指令包括但不限于清除传感标签接收机2的历史记录、关闭指示灯、开启磁感传感器11、指示微控制单元13和射频芯片12进入睡眠状态及设定微控制单元13和射频芯片12的返回操作时间。
执行相关指令后，RFID传感标签1进入睡眠状态但磁感传感器11仍然会实时检测存放装置4的磁场值，当磁场减弱到一定阀值时，磁感传感器11会唤醒处于睡眠的微控制单元13和射频芯片12，微控制单元13和射频芯片12自动从睡眠状态切换到操作状态。微控制单元13会记录非法打开的信息以及当前事件发生时间存入外部储存器中，射频芯片12则同时发送报警信息及相关记录，当所处环境有传感标签接收机2时便可实时收到报警信息及显示在计算机3的操作界面上，当无传感标签接收机2时，RFID传感标签1会等待检测到有传感标签接收机2时再将所有记录主动发送。微控制单元13和射频芯片12完成该次非法打开事故的处理后，会自动从操作状态转换到睡眠状态直至磁感传感器11再次检测到存放装置4被非法打开事故或达到预先设定微控制单元13及射频芯片12的返回操作时间。
本发明利用RFID传感标签1、传感标签接收机2及计算机3组成的系统再结合如图2所示RFID传感标签1安装方式以实现对存放装置4的实时检测，从而实现对放置在当中的物品安全状态的检测。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于监测存放装置状态的RFID传感标签系统，包括用于检测存放装置（4）状态的RFID传感标签（1）、传感标签接收机（2）和对RFID传感标签（1）进行监控的计算机（3），所述RFID传感标签（1）设置在存放装置（4）上并与传感标签接收机（2）无线连接，传感标签接收机（2）与计算机（3）相连，其特征在于：所述RFID传感标签（1）包括通过检测磁场值获知存放装置（4）存放状态的磁感传感器（11）、用于发送和/或接收无线信号的射频芯片（12）、微控制单元（13）及为电路供电的电源（14），所述磁感传感器（11）、射频芯片（12）和电源（14）分别与微控制单元（13）相连接，所述存放装置（4）上与磁感传感器（11）对应的打开位置涂有磁性材料或嵌入磁铁，一方面传感标签接收机（2）接收来自RFID传感标签（1）的信息，另一方面接收来自计算机（3）的控制指令并发送给指定的一个或多个RFID传感标签（1），所述RFID传感标签（1）检测到存放装置（4）被打开后，RFID传感标签（1）记录当前的存放状态信息并向传感标签接收机（2）发送相关报警信息，若检测到RFID传感标签（1）所处环境内没有传感标签接收机（2），则将报警信息保存在RFID传感标签（1）的内部，RFID传感标签（1）检测到传感标签接收机（2）时，将所保存的报警信息主动发送至传感标签接收机（2），并通过传感标签接收机（2）传输报警信息至计算机（3）进行报警显示。
2.根据权利要求1所述的一种用于监测存放装置状态的RFID传感标签系统，所述RFID传感标签（1）还包括用于存储状态检测数据的外部存储器（17），所述外部存储器（17）与微控制单元（13）相连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于监测存放装置状态的RFID传感标签系统，其特征在于：设置好后的RFID传感标签（1）自动进入睡眠状态，在检测到存放装置（4）被打开或到达预设的返回操作时间才进入操作状态。
4.根据权利要求1所述的一种用于监测存放装置状态的RFID传感标签系统，其特征在于：所述计算机（3）内安装有RFID传感标签（1）的系统应用软件，该应用软件接收所有来自RFID传感标签（1）的存放装置（4）状态信息并在管理界面上实时显示并保存到数据库中；计算机（3）通过RFID传感标签（1）系统应用软件向RFID传感标签（1）发送控制指令。
5.根据权利要求1所述的一种用于监测存放装置状态的RFID传感标签系统，其特征在于：所述RFID传感标签（1）还包括用于通过检测光线强度获知存放装置（4）存放状态的光感传感器（15），所述光感传感器（15）与微控制单元（13）相连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于监测存放装置状态的RFID传感标签系统，其特征在于：所述RFID传感标签（1）还包括用于检测温度的温感传感器（19），所述温感传感器（19）与微控制单元（13）相连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于监测存放装置状态的RFID传感标签系统，其特征在于：所述RFID传感标签（1）还包括用于检测湿度的湿感传感器（10），所述湿感传感器（10）与微控制单元（13）相连接。
8.根据权利要求1所述的一种用于监测存放装置状态的RFID传感标签系统，其特征在于：所述RFID传感标签（1）还包括用于检测电源（14）电量的电量检测电路（16），所述电量检测电路（16）分别与电源（14）和微控制单元（13）相连。
9.根据权利要求1所述的一种用于监测存放装置状态的RFID传感标签系统，其特征在于：所述RFID传感标签（1）还包括供用户进行操作的按键及指示灯，所述按键及指示灯与微控制单元（13）相连。
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| CN102682318A (zh) | 2012-09-19 |
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