CN104794522A - 为rfid组件供应能量的设备和方法 - Google Patents

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Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU
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Abstract

一种用于为RFID组件供应能量的设备包括天线和能量存储装置。能量存储装置存储由交变电磁场在第一时间间隔期间感应到天线中的能量。此外，在交变电磁场在后续的第二时间间隔期间感应的能量不足以供应RFID组件的情况下，能量存储装置在所述后续的第二时间间隔期间为RFID组件供应能量以保持所述RFID组件的功能性。

Description

为RFID组件供应能量的设备和方法
本申请是申请日为2010年4月29日的中国专利申请No.201080029395.8(“为RFID组件供应能量的设备和方法”)的分案申请。
技术领域
根据本发明的实施例涉及射频识别(RFID)系统，具体涉及一种为RFID组件供应能量的设备和方法以及一种检测被测量的设备和方法。
背景技术
射频/高频识别系统的应用领域涉及例如用于通过RFID技术或应答器技术来识别物体和活体的系统。另一应用领域包括例如通过RFID技术对诸如传感器数据之类的数据的无线读取。
已知多种用于通过RFID技术来无线传输(传感器)数据的系统。例如，存在可以捕获外部传感器的模拟数据的应答器IC(集成电路)。在使用RFID读取器时可以经由RFID标准协议来读出所述传感器数据。具体地，如果系统要在指定的时刻获取(fetch)传感器数据，则这需要外部电压源(例如，电池)。如果没有使用外部电压源，则只有当RFID在能够为系统供应能量的范围内的那些时刻才能建立和/或读出传感器数据。一些可用的系统展现出预定义的集成传感器(例如，仅温度)。此外，在许多系统中，要连接的传感器的数目是有限的(例如，至多3个)。此外，在多数系统中，只能采用那些反馈模拟测量值的传感器。然后在系统(应答器系统)内将所述模拟值转换成数字数据。
因此，在已知的系统中，经常需要使用诸如电池之类的外部电压源。此外，系统的传感器输入的数目有限，例如，限制为一个传感器。外部传感器的连接限于特定类型的连接，例如，纯模拟传感器输入信号或仅SPI(串行外围接口)。此外，仅可以在存在RFID读取器时确定传感器数据，这是因为所述读取器使交变磁场作为能量源对系统可用。此外，已有的系统通常被规定为仅一个传感器类型(例如，温度)。
发明内容
本发明的目的是提供一种为RFID组件(射频识别组件)供应能量的设备和方法，所述设备和方法启用RFID组件的操作，所述RFID组件至少在有限的时间段上是自给的。
通过权利要求1、2、19或20所述的设备或者通过权利要求21或22所述的方法实现了该目的。
根据本发明的实施例提供了一种用于为RFID组件供应能量的设备，包括天线和能量存储装置。能量存储装置被配置为存储由交变电磁场在第一时间间隔期间感应到天线中的能量。此外，能量存储装置被配置为在交变电磁场在后续的第二时间间隔期间感应的能量不足以供应RFID组件的情况下，在所述后续的第二时间间隔期间为RFID组件供应能量以保持所述RFID组件的功能性。
根据本发明的实施例的核心思想在于，存储感应到天线中的能量。然后，在不存在具有足够能量密度的交变电磁场感应足够的能量来供应RFID组件时的任意后续时间点，使用所存储的能量来供应RFID组件。以这种方式，例如当附近没有读取器能利用该读取器的交变电磁场供应RFID组件时，RFID组件也可以操作。因此，可以实现RFID组件的自给操作。
根据本发明的若干实施例涉及一种用于检测被测量或要测量的量的设备。该设备包括RIFD组件、天线、能量存储装置和数据检测模块。能量存储装置被配置为存储由交变电磁场在第一时间间隔期间感应到天线中的能量。此外，能量存储装置被配置为在交变电磁场在后续的第二时间间隔期间感应的能量不足以供应RFID组件的情况下，在所述后续的第二时间间隔期间为RFID组件供应能量以保持所述RFID组件的功能性。数据检测模块被配置为在第二时间间隔期间检测被测量，以及被配置为将所述被测量提供至RFID组件以用于存储或向接收机发送。所述能量存储装置被配置为在被测量的检测期间为数据检测模块供应能量。
根据本发明的一些实施例包括能量管理装置，能量管理装置被配置为确定能量存储装置的能量状态参数，以及被配置为将所述能量状态参数提供给RFID组件以用于存储或向接收机发送。
附图说明
下面参考附图，更详细地说明根据本发明的实施例。
图1a、1b示出了用于为RFID组件供应能量的设备的框图；
图2示出了用于检测被测量的设备的框图；
图3示出了RFID传感器系统的示意图；
图4示出了RFID传感器系统的架构的示意图；
图5示出了RFID传感器系统的子区(subarea)的框图；
图6示出了用于为RFID传感器系统供应能量的设备的框图；
图7示出了RFID传感器系统的子区的框图；
图8示出了RFID传感器系统的应用的示意图；
图9示出了为RFID组件供应能量的方法的流程图；
图10示出了检测被测量的方法的流程图。
在本申请中，有时使用相同的参考数字来表示具有相同或类似功能特性的对象和功能单元。
具体实施方式
图1a和1b示出了根据本发明实施例的用于为RFID组件102供应能量的设备100的框图。设备100包括天线110和能量存储装置120。天线110连接至能量存储装置120。能量存储装置120存储由交变电磁场在第一时间间隔期间感应到天线110中的能量。此外，能量存储装置120在交变电磁场在后续的第二时间间隔期间感应的能量不足以供应RFID组件102的情况下，在所述后续的第二时间间隔期间为RFID组件102供应能量以保持RFID组件102的功能性。
能量存储装置120可以连接至RIFD组件102以供应RFID组件102。
例如，如图1a所示，RFID组件102可以具有其自己的天线104，以由读取器或接收机来供应能量，从而接收数据和/或向接收机或读取器发送数据。备选地，例如图1b所示，RFID组件102可以出于能量供应的目的连接至设备100的天线110，从而由读取器或接收机来供应能量，以接收数据和/或向接收机或读取器发送数据。
换言之，系统可以包括另外的天线104，可以向所述另外的天线104中感应能量以直接供应RFID组件102，并且在第二时间间隔期间向所述另外的天线104中感应的能量不足以确保RFID组件的能量供应。
交变电磁场例如既涉及交变磁场又涉及电磁波，所述交变磁场用于例如具有负载调制的RFID组件，所述电磁波用于例如基于后向散射的RFID组件。换言之，交变电磁场涉及用于以非接触的方式将能量感应或耦合到RFID组件中的任何形式的电磁场。
利用能量存储装置120，即使没有诸如读取器之类的装置位于足够靠近RFID组件102的位置以产生足够强的交变电磁场来以感应或电磁的方式供应RFID组件，也可以保持RFID组件102的功能性。功能性的保持可以涉及例如紧随在供应终止时刻之后的时间间隔，其中，交变电磁场的能量密度降至供应阈值以下，在所述供应阈值处，不再感应足够的用于供应RFID组件102的能量。然而重要的是，功能性的保持涉及在供应终止时刻之后的任何时间点处开始的时间间隔。这样，可以使RFID组件102在任何时刻开始操作，而与是否存在读取器或交变电磁场的其他源无关。例如，还可以以恒定的或随机的时间间隔来实现使RFID组件102开始操作。换言之，第一时间间隔和第二时间间隔可以彼此接续，或者第一时间间隔和第二时间间隔之间可以具有时间段。
这样，例如不仅可以确保在交变电磁场不再足以供应RFID组件102的时间点可靠地终止已经开始了的操作，然而重要的是也可以在该时间点或后续的时间点执行其他操作或功能。
由于RFID组件102的功能性的维持，可以使RFID组件102保持待机状态，并且可以根据需要以及在需要时使RFID组件102开始操作，而与是否存在足够强的交变电磁场无关。例如，可以保持待机状态一段时间，这段时间可以是几秒钟、几分钟、几小时或者甚至几天，取决于能量存储装置的类型和大小。
例如能量存储装置120可以被实现为电容器或蓄电池(accumulator)等等。可以根据应用的需要来调整能量存储装置120的类型和尺寸。
例如，如图1a所示，RFID组件102也称作RFID标签、RFID模块或RFID电路，可以是传统RFID组件，RFID组件102不包括用于连接设备100以提供能量供应的专用接口。在这种情况下，用于提供能量供应的设备100可以被设计为连接至RFID组件102以及RFID组件102的天线。换言之，用于提供能量供应的设备100可以使用RFID组件102的天线连接，如以上已经描述的，RFID组件102还使用设备100的天线110来提供能量供应，或者RFID组件102包括其自己的天线104。备选地，如图1b所示，RFID组件102可以包括其自己的接口，经由该接口可以供应RFID组件102，并且用于提供能量供应的设备100可以与该接口相连。
图2示出了根据本发明实施例的用于检测被测量的设备200的框图。设备200包括RFID组件102、天线110、能量存储装置120和数据检测模块210。天线110连接至能量存储装置120，能量存储装置120连接至RFID组件102和数据检测模块210，数据检测模块210连接至RFID组件102。
能量存储装置120存储由交变电磁场在第一时间间隔期间感应到天线110中的能量。此外，能量存储装置120在交变电磁场在后续的第二时间间隔期间感应的能量不足以供应RFID组件102的情况下，在所述后续的第二时间间隔期间为RFID组件102供应能量以保持RFID组件102的功能性。数据检测模块210在第二时间间隔期间检测被测量，并将被测量提供至RFID组件102，以用于存储或向接收机发送。能量存储装置120在被测量的检测期间为数据检测模块210供应能量。
如图1a中已经描述并且在图2中也示出的，RFID组件102可以具有其自己的天线104(如图1b中已经描述的)，可以使用能量存储装置120的天线110来接收数据、发送数据，或者在给定足够强的交变电磁场的情况下被供能。
由于由能量存储装置120来为RFID组件102和数据检测模块210供应能量，所以被测量可以由数据检测模块210来检测并且被提供至RFID组件102，即使没有读取器或交变电磁场的其他源提供具有足够能量密度的交变电磁场来确保能量供应。这样，检测到的任何被测量可以例如由RFID组件102来存储并且由读取器在后续的时间点读出。
数据检测模块210例如可以包括一个或多个传感器，例如，用于温度、湿度、压力或加速度的传感器、麦克风、图像传感器和/或定时器。
第一时间间隔中交变电磁场的能量密度可以比第二时间间隔中交变电磁场的能量密度高。然而不需要一定如此，因为具有更低能量密度的交变场尽管不足以供应RFID组件102但是可以足以对能量存储装置120充电。
根据本发明的一些实施例涉及一种设备，包括能量管理装置。能量管理装置可以确定能量存储装置的能量状态参数，并将所述能量状态参数提供至RFID组件以用于存储或向接收机发送。能量状态参数可以是例如能量存储装置的充电电压或充电电流(例如，如果能量存储装置是电容器，则是电极之间的电压)或者反映能量存储装置内的电荷状态和/或剩余能量的任何其他常量。例如，该值或得自于该值的任何变量可以被发送至读取器或者由读取器读出，以这种方式，例如可以确定一旦读取器被移除则RFID组件或整个设备(例如，RFID组件、数据检测模块、能量管理装置)能够自给地操作多久。
例如，能量管理装置可以经由天线接口为RFID组件供应能量。换言之，能量管理装置可以仿真由读取器经由RFID组件的天线对RFID组件的能量供应。为此，RFID组件的天线接口可以连接至RFID组件的和能量管理装置的天线。因此，可以由读取器或者能量管理装置和与能量管理装置相连的能量存储装置来为RFID模块供应能量。
此外，能量管理装置可以被配置为监测和控制RFID组件的供应，以及例如激活由能量存储装置实施的供应。此外，能量管理装置可以执行DC/DC转换以提供恒定电压并尽可能多地使用来自能量存储装置的能量。
在已知的系统中，上级处理系统(例如，读取器、或者主机系统或与主机系统相连的主计算机)并不知道系统的能量状态，即，并不知道传感器系统仍然能够操作多久。上述能量管理装置解决了这一问题。
根据本发明的一些实施例涉及一种设备，包括控制模块。控制模块可以控制RFID组件内数据的存储。例如，数据检测模块的由控制模块检测到的被测量可以存储在RFID组件内。为此，控制模块可以直接连接至RFID组件的天线(或者，如果用于提供能量供应的设备的天线被RFID组件使用，则连接至所述用于提供能量供应的设备的天线)，从而经由天线接口触发RFID组件(与RFID组件通信)。换言之，控制模块可以经由RFID组件的天线接口仿真读取器，从而将数据写入RFID组件的存储器。为此，RFID组件的天线接口可以连接至RFID组件和控制模块的天线。因此，RFID模块可以由读取器或控制模块来触发。为此，控制模块可以使用与读取器相同的协议和/或与读取器相同的(频率)调制。
此外，控制模块可以产生载波信号，例如以基于所产生的载波信号，在RFID组件的天线接口处，将能量存储装置或能量管理装置提供的用于供应RFID组件的能量提供给RFID组件。这样，控制模块可以将来自能量存储装置的能量供应给RFID模块，就如同读取器在附近一样。对于仅具有用于能量供应用途的天线接口的RFID组件，因此可以经由高频载波来耦合入能量。可以由控制模块(或直接由能量管理装置)来执行载波产生。对于具有附加供应连接(例如以连接电池)的RFID组件，还可以将能量管理装置的电压直接连接至RFID组件。
控制模块可以被分离以及集成到能量管理装置中，例如，数据检测模块可以已被合并到RFID组件中(例如，具有集成传感器的应答器)。
图3示出了根据本发明实施例的包括RFID传感器系统200的总体系统300的示意图。总体系统300包括：RFID传感器系统200，包括天线110和数据检测模块210；RFID读取器310，包括天线312和主机系统320。信息流从RFID传感器系统200流向RFID读取器310，从RFID读取器310流向主机系统320。RFID读取器310可以连接至主机系统320，并且RFID读取器310可以经由交变电磁场与RFID传感器系统交换数据。此外，经由交变场，RFID读取器310可以为RFID传感器系统200供应能量并且可以对RFID传感器200的能量存储装置充电。
换言之，用于检测和发送(传感器)数据的整个系统的构思包括若干单元。
以暂时自发的方式，RFID传感器系统200可以捕获(传感器)数据并将所述数据(内部地)写入一个或多个传统标准化RFID组件或RFID应答器的可以通过RFID技术来读出的存储器。
例如，RFID读取器310指定一般可用的标准RFID读取器，所述标准RFID读取器可以无线地读出RFID应答器200(RFID传感器系统)中存储的传感器数据。
主机系统320例如是指一种系统，该系统在RFID读取器之后被采用，并且进一步处理RFID读取器的数据(具体地，传感器数据)并传递该数据。PC或服务器(并非本发明的主题)可以用作主机系统的示例。
图3中的信息流示出了传感器数据从RFID传感器系统200至评估主机系统320的路径的示例。
在这一点上应当稍微更详细地说明RFID传感器系统的架构。为此，图4示出了根据本发明实施例的RFID传感器系统400的架构的示意图。RFID系统400包括RFID组件102、天线110、能量存储装置120、数据检测模块210、能量管理装置410和控制模块420。RFID组件102连接至天线110、能量管理装置410和控制模块420，能量存储装置120连接至能量管理装置410，能量管理装置410连接至控制模块420和数据检测模块210，数据检测模块210还连接至控制模块420。天线110经由能量管理装置410连接至能量存储装置120并且可以用于对能量存储装置120充电。此外，如果在天线110的位置存在足够强的交变电磁场，则可以经由天线110来为整个RFID传感器系统400供应能量。数据检测模块210可以检测一个或多个被测量402。
数据检测模块210可以将已经检测到的被测量402提供至RFID组件102，例如直接提供或经由控制模块420来提供。为此，控制模块420可以仿真例如读取器，从而将被测量或处理后的被测量存储到RFID组件102中。
RFID传感器系统400包括至少一个天线110和至少一个RFID标签IC或RFID组件102。整体来看，天线110和RFID标签IC 102的组合可以形成以这种形式在任何地方都可用的传统标准RFID应答器。RFID应答器例如从RFID读取器的所产生的能量场中获得用于操作传统RFID应答器的能量，即，RFID应答器不需要附加的能量源。
在该示例中，例如通过利用由控制模块、能量管理装置、能量存储装置和/或数据检测模块(例如，传感器)构成的组件将当前组合(由天线和RFID标签构成的组件)扩展成RFID传感器系统，得到新的特征。这种架构的一个优点是，例如，使用了传统标准RFID应答器，所述传统标准RFID应答器可以由传统标准RFID读取器读出，并且由于所提出的利用若干组件(控制模块、能量管理装置、能量存储装置和数据检测模块，或者传感器)的扩展，所述传统标准RFID应答器使得可以实现更大范围的应用。
通常，传统标准RFID应答器仅可以由RFID读取器(无线)读取和写入，即，在很多情况下，只有已写入应答器或RFID组件的先前数据才可以被再次读出。例如，在后勤学中可以存在对RFID应答器的频繁使用。
上述构思可以扩展，例如，通过合并由控制模块、数据检测模块、能量管理装置和/或能量存储装置构成的组件，使用传统标准RFID应答器。因此，与已知的构思相比，可以获得若干新的功能和优点。
例如，可以自动从至少一个数据检测模块(例如，湿度传感器和时钟时间)检测数据。此外，在不使用诸如电池等外部能量源的情况下，RFID传感器系统至少暂时自发操作，这是因为RFID传感器系统由RFID读取器或其他能量源来供电。此外，例如，可以设置获取数据检测单元的数据的时刻。例如，每小时获取一次气压，每分钟获取一次温度。当采用传统RFID标签IC或标准RFID组件时，可以使用传统RFID读取器来实现数据的读出(来自于数据检测模块或来自于传感器)。此外，灵活使用诸如传感器等不同的数据检测模块，这些数据检测模块所使用的接口(模拟的、数字的(例如SPI))不同于控制模块的接口。例如，可以实现对温度传感器数据(模拟数据)、时钟时间(数字的，SPI)和气压(数字的，I2C)的同时捕获。此外，RFID读取器可以查询(poll)RFID传感器系统的能量状态，例如以确定RFID传感器系统的自发操作的(剩余)持续时间。
图5示出了根据本发明实施例的RFID传感器系统500的框图。RFID传感器系统500包括天线模块510、能量管理装置410、能量存储装置120、RFID组件或RFID标签102、控制模块420、数据检测模块210、以及可选的时间监测装置520。天线模块520连接至能量管理装置410、RFID组件102和控制模块420，能量管理装置410连接至能量存储装置120和可选的时间监测装置520，控制模块连接至RFID组件102、可选的时间监测装置520和数据检测模块210。天线模块510包括1至n个天线(如参考数字104和110所示)，这1至n个天线可以与能量管理装置410和能量存储装置120和/或与RFID组件102、控制模块420和数据检测模块210相关联。数据检测模块210包括1至n个传感器430，并且可以检测一个或多个物理或化学被测量402。
此外，在图5中标记了两个子区502、504。子区1实质上包括RFID传感器系统的能量供应，子区2包括控制模块和数据检测模块(传感器)以及RFID组件102等。
换言之，子区1包括例如系统的暂时操作原理，即，来自于充电操作(来自于RFID读取器或其他源的周围能量场)的能量的中间存储器，以及用于RFID传感器系统的暂时独立操作的能量的提供。
例如，子区2包括依据信息相关技术的RFID传感器系统的架构。这涉及来自于检测单元的数据或传感器数据的数据流及其存储，例如存储到系统的一个或多个传统标准化RFID标签中。
可选地，RFID传感器系统500可以包括时间监测装置520。时间监测装置520可以确定例如要检测一个或多个被测量402的一个或多个时间点。为此，时间监测装置520连接至能量管理装置410和/或控制模块420。例如，能量管理装置410可以务必确保：永久性地直接利用来自于交变电磁场的能量为时间监测装置520供应能量，或在交变电磁场的能量密度不足的情况下利用来自于能量存储装置的能量为时间监测装置520供应能量。如果达到要检测被测量402的时间点，则时间监测装置520可以例如通过发送至能量管理装置410和/或发送至控制模块420的信号来激活利用能量存储装置120对RFID传感器系统的能量供应，以及激活由数据检测模块210的传感器430对被测量402的检测。时间监测装置520可以是控制模块420的一部分、能量管理装置410的一部分、或者可以是单独的单元，如图5所示。
基于图5，图6更详细地示出了用于为RFID传感器系统500供应能量的子区502(子区1)。图中示出了具有1至n个天线的天线模块510、多个能量存储装置120(1至m个)，以及示出了电压修整和/或电压倍增装置610、能量监测装置620、以及具有一个或多个DC/DC转换器632(直流转换器)和一个或多个电压输出634(输出电压1到k)的电压源装置630。电压修整/电压倍增装置610、能量监测装置620和电压源装置630可以是能量管理装置410的一部分。天线模块510连接至电压修整/电压倍增装置610，电压修整/电压倍增装置610例如经由一个或多个开关612连接至所述一个或多个能量存储装置120，所述一个或多个开关612可以由能量监测装置620来控制，所述一个或多个能量存储装置120连接至电压源装置630。
换言之，在RFID传感器系统的子区502(子区1)，该示例中的问题是系统的能量供应，其中所述系统暂时地以独立的方式操作，使得RFID传感器系统可以在限定的时间段内(取决于应用)正确地操作。
在该示例中，可以将“能量供应”子区粗略地分为两个部分。第一部分包括一个或多个天线(1...n)，经由所述一个或多个天线可以为系统供应能量或充电。第二部分可以被描述为能量管理装置和能量存储装置。组件“能量管理装置”和“能量存储装置”包括多种功能块和/或模块。
利用电压修整/电压倍增装置610，可以对经由所述一个或多个天线馈入的电流进行修整，使得系统具有可用的直流电压。在这种情况下，还可以附加地使用电压倍增电路。例如，通过针对每个能量存储装置使用专用的电压转换器(DC/DC转换器)，可以提高效率。能量监测装置620可以永久性地监测系统内可用的功率。另一方面，模块620可以调节组件“能量存储装置120”(能量存储装置1...m)，另一方面，可以在该模块620中提供能量状态数据(能量状态参数)以存储在RFID标签内(可以借助于控制模块输入到标签/RFID组件中)，所述RFID标签然后可以将RFID传感器系统的能量状态传送至读取器。能量存储装置120可以包括至少一个或多个能量存储装置1至m，所述一个或多个能量存储装置1至m可以根据系统的能量状态而接通或关断。可以如能量存储装置的数目一样根据应用来实现能量存储装置120的尺寸设置。模块“能量监测”620可以执行对独立能量存储装置120的接通和关断。包括多个能量存储装置的构思可以便于使系统开始操作从而使系统更快速地进入待机模式，因为在开始时，可以先充电相对小的能量存储装置。一个或多个电压源630可以凭借已有的能量存储装置120，并且可以例如针对整个系统产生一个或多个恒定的输出电压1...k。可以以不同方式来实现一个或多个输出电压的产生。例如，为了提高对能量存储装置内能量的使用效率，可以采用非常高效的DC/DC转换器632，所述DC/DC转换器632可以从例如小于100mV的低输入电压产生限定的(通常是更高的)工作电压(例如，3.3V)。例如，可以整体上针对所有能量存储装置采用一个DC/DC转换器，或者对每个独立的能量存储装置采用单独的DC/DC转换器。这种方式的优点可以在于，从各个能量存储装置获得更高的能量产生。DC/DC电压转换器可以具有较高的效率因子。例如，从能量存储装置中的在1.8V到5.5V范围内的电压产生3.3V的恒定系统电压。对于小于1.8V范围内的电压，例如可以采用第二DC/DC转换器，所述第二DC/DC转换器可以在从小于100mV到1.8V的输入电压下产生3.3V的恒定输出电压。这可以用于有效地使用能量存储装置。恒定的系统电压对于例如来自于子区2的组件(数据检测模块、RFID组件等等)的操作来说是重要的。
由于上述用于为RFID传感器系统供应能量的模块的交互，RFID传感器系统可以例如在限定的时间段内以正确的方式独立地操作。
同样按照图5，图7示出了子区504(子区2)，子区504包括控制模块和数据检测模块(传感器)等等。图中示出了具有1到n个天线104的天线模块510、一个或多个RFID组件102、控制模块420以及数据检测模块210，数据检测模块210具有用于检测一个或多个物理或化学被测量402的1至m个传感器430。天线模块510的1至n个天线104可以与图6的1至n个天线相同，或者是除了图6所示天线以外的其他天线。数据检测模块210或每个独立的传感器430连接至控制模块420，控制模块420连接至所述一个或多个RFID组件102以及可选地连接至所述1至n个天线或天线模块510，RFID组件102连接至所述1至n个天线或天线模块510。例如，每个RFID组件102可以具有其自己的天线104。
换言之，RFID传感器系统的该子区(子区2)与关注于信息相关技术等方面的方法有关。有待解决的问题在于，例如，如何在(传感器)数据通过例如借助于RFID读取器的读出而到达上级主机系统之前，对捕获的数据进行查询、可能地预处理并存储在中间存储器中。
在该子区中，例如，控制模块可以一方面使能在不使用RFID读取器和/或RFID空中接口的情况下对传统的RFID标签IC进行写入和读取，即，可以同时进行对数据的调制(至RFID标签IC的数据)和解调(来自于RFID标签IC的数据)。另一方面，控制模块可以对所连接的数据检测单元的数据执行捕获和/或处理。
数据检测模块可以包括RFID传感器系统的所有数据检测单元(例如传感器)1...m。基本上，可以采用任何可用的传感器。在这种情况下，术语传感器例如用于表示在特定的时间点输出至少一个值(例如，模拟的、时间连续的、时间离散的或数字的)的任何系统。传感器的电压源可以有由子区1(能量供应)来提供。控制模块可以从一个或多个所连接的数据检测模块(例如，传感器)接收一个或多个值。可以在控制模块中对接收到的值进行处理，所述处理包括例如对模拟传感器值的模数转换或者对数字值的捕获。此外，该模块可以控制所连接的RFID标签(IC)1...k，即，控制模块可以用于将数据检测单元的(处理后的)数据存储到RFID标签的数据存储器中。还可以经由控制模块将对RFID传感器系统的能量状态加以描述的数据写入一个或多个RFID标签IC中。如果例如由于可用的(传感器)数据的量过大而导致RFID标签的存储器不充足，则控制模块可以接管暂时中间存储器的功能。一旦RFID标签被RFID读取器读出，就可以使所述中间存储器为空，和/或可以将数据写入RFID标签IC。因此，方法例如在不包括空中接口的情况下将来自数据检测单元的数据(暂时)存储到传统RFID标签IC中(写入传统RFID标签IC并通过更新的读出来验证)。RFID标签或RFID组件可以至少是传统RFID标签(和/或IC)。所述RFID标签表示例如控制模块和/或来自数据检测模块的数据与RFID读取器之间的连接。基本上，可以例如经由控制模块将任何值存储到RFID标签中。经由与RFID标签相连的天线，可以实现与RFID读取器的通信，从而实现(通过读取器)对值的读出和/或改变。天线模块包括至少一个天线。这些天线可以与RFID标签(IC)一起表示功能RFID应答器。RFID读取器可以例如借助于所述天线以无线的方式来读出RFID标签IC。因此，可以将数据检测模块的所确定的(传感器)数据无线转移到上级系统。原理上，为每个RFID标签IC提供一个天线，然而也可以例如在采用相同传输原理的情况下针对多个RFID标签IC仅使用一个天线。
图8示出了根据本发明实施例的RFID传感器系统400的应用800的示意图。
图中示出了包括RFID传感器系统400的应用的示例方案。将RFID传感器系统400铸到液体地板整平层中，以确定整平层随时间的湿度和温度。从中可以得出与整平层的正确干燥阶段有关的结果。在该示例中，采用电感操作RFID传输方法(例如，负载调制/交变电磁场)。在这种配置下，RFID传感器系统400自身包括天线110和RFID标签IC 102以及包括温度和湿度传感器210、两个能量存储装置120(电容器)、能量管理装置410和控制模块420。以下将在不包括空中接口的情况下，针对RFID传感器系统400的暂时独立操作，以及针对应答器IC 102内的数据的存储，描述该方案的示例进程。
RFID读取器310读取RFID传感器系统的RFID应答器中存储的(先前测量时间段的)传感器数据。
此外，RFID读取器可以(通过读出RFID传感器系统的RFID应答器)确定RFID传感器系统的电荷状态(有多少能量仍然可用)。
如果读取器确定RFID传感器系统具有足够的可用能量来执行分配给该RFID传感器系统的任务，则可以移除读取器和/或可以关断由读取器产生的(能量)场。如果发现在RFID传感器系统内存在的能量不够，则读取器可以继续产生场(能量场)以对RFID传感器系统充电。将馈入的能量场存储在RFID传感器系统中。通过采用电荷控制，可以将能量贮存器的当前状态写入RFID传感器系统的RFID应答器中。读取器可以读出所述能量状态参数并确定是否进一步对能量存储装置充电。
在能量充足的情况下，读取器可以发起RFID传感器系统(数据检测)的启动。数据检测的启动同样可以在例如达到特定能量阈值的情况下被自动触发。RFID传感器系统现在可以独立地操作(而不用任何外部能量供应)。在预定义的时间点，可以对传感器数据(本文中是温度和湿度)进行查询、可能地预处理和暂时存储。在RFID应答器内直接实现存储，或者在RFID应答器对于所有传感器数据不具有足够的存储空间的情况下采用的算术单元(控制模块的一部分)的中间存储装置内实现存储。
根据对传感器数据以及所使用的传感器的当前消耗进行查询的频率，RFID传感器系统的能量存储装置将相应地更快或更慢地变空。
随后，可以由读取器再次读出RFID传感器系统。
根据本发明的一些实施例涉及用于为RFID供应能量的设备。设备包括天线、能量存储装置和能量管理装置。能量存储装置存储由交变电磁场在第一时间间隔期间感应到天线中的能量。此外，能量存储装置在交变电磁场在后续的第二时间间隔期间感应的或耦合入的能量不足以供应RFID组件的情况下，在所述后续的第二时间间隔期间为RFID组件供应能量以保持所述RFID组件的功能性。能量管理装置确定能量存储装置的能量状态参数，并将所述能量状态参数提供至RFID组件以用于存储或向接收机发送。
根据本发明的一些实施例涉及一种用于提供RFID组件的能量状态信息的RFID读取器。接收机包括：能量状态信息提供器，被配置为基于RFID组件接收到的能量状态参数来提供RFID组件的能量状态信息。
图9示出了根据本发明实施例的为RFID组件供应能量的方法900的流程图。方法900包括存储910能量并将所存储的能量供应920给RFID组件。这包括存储910由交变电磁场在第一时间间隔期间感应到天线中的能量。为了保持RFID组件的功能性，如果交变电磁场在后续的第二时间间隔期间感应的或耦合入的能量不足以供应RFID组件，则在所述后续的第二时间间隔期间为RFID组件供应存储的能量。
根据本发明的一些实施例涉及一种暂时以独立方式工作的应答器，或者换言之，涉及用于对应答器系统(RFID组件)的能量的暂时独立提供进行能量管理以及用于在不包括空中接口的情况下将(传感器)数据例如存储到传统RFID应答器IC的方法和设备。
上述构思涉及例如用于感应地或电磁地对应答器系统充电的方法和设备，或者如目前为止指定的，涉及一种RFID传感器系统，从而使得能够实现一个或多个数据检测单元(例如传感器)的暂时独立确定性操作以及利用RFID技术对所捕获的数据(例如传感器数据)的传输。
上述方法和设备(RFID传感器系统)例如使得能够在不使用外部能量源的情况下，在限定的时间段上以特定于应用的方式实现一个或多个数据检测单元(例如传感器)的能量独立操作。
在使用RFID应答器(RFID组件)时，利用RFID技术将(传感器)数据无线地发送至上级系统(例如，RFID读取器和/或与RFID读取器相连的主机系统)。原则上，传感器的连接类型，或者更一般地数据检测单元的连接类型是开放的，即，可以集成所有可能的传输协议。基本上，对传感器或数据检测单元的类型和数目也没有限制。
因此，不必须使用外部能量源，即，电池不会有变化，因此可以在困难的或无法达到的位置使用(例如，铸到整平层中)。
可以使使用惯用的标准RFID标签(包括标准协议)向标准RFID读取器发送数据成为可能。
基本上，可以集成任何种类的传感器和/或数据检测类型。
原则上，对于传感器和/或数据检测单元的任何特定数目没有限制。
基本上对传感器的连接类型没有约束。
可以以确定性的方式独立地针对每个数据检测单元来指定测量时间。
可以以特定于应用的方式来限定系统以暂时独立的方式操作的时间段。此外，系统使得可以提供新的服务，从而为新应用领域的出现形成了基础。
在根据本发明的一些实施例中，用于检测和发送(传感器)数据的整个系统的构思包括若干单元。
RFID传感器系统以暂时独立的方式捕获(传感器)数据，并将所述数据(内部地)写入一个或多个传统标准化RFID应答器的可以利用RFID技术来读出的存储器。
RFID读取器可以是指一般可用的标准RFID读取器，可以无线地读出RFID应答器(RFID传感器系统)中存储的传感器数据。
主机系统可以是指在RFID读取器之后使用的系统，可以进一步处理并转发RFID读取器的数据，具体地是传感器数据。PC或服务器可以被描述为主机系统的示例。
一般地，应当指出的是，根据情况，本发明的方案还可以以软件来实现。可以在数字存储介质上，具体地在磁盘或CD上实现这种实现方式，所述磁盘或CD具有电可读控制信号，所述电可读控制信号与可编程计算机系统协作，使得执行相应的方法。一般地，本发明还涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品具有存储在机器可读载体上的程序代码，所述程序代码用于在计算机程序产品在计算机上运行时执行本发明的方法。换言之，本发明因此可以被实现为具有程序代码的计算机程序，所述程序代码用于在计算机程序在计算机上运行时执行所述方法。

Claims (1)

1.一种用于提供RFID组件(102)的能量状态信息的RFID读取器(310)，包括：能量状态信息提供器，被配置为基于RFID组件(102)接收到的能量状态参数来提供RFID组件(102)的能量状态信息。
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