CN105278591A - 一种有源rfid温湿度电子标签 - Google Patents

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程顺
朱俊岭
黄卉
李坚
田庆
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Abstract

本发明提供了一种有源RFID温湿度电子标签，包括：CPU芯片；温湿度传感器，所述温湿度传感器与所述CPU芯片相连接；2.4GHz无线模块，所述2.4GHz无线模块与CPU芯片相连接；13.56MHz射频模块，所述13.56MHz射频模块由13.56MHz天线通过射频芯片与CPU芯片相连接；存储模块，所述存储模块与所述CPU芯片相连接；电源模块，所述电源模块与所述CPU芯片相连接。利用无线传输方式与企业或者个人用户进行数据的传输，显示，处理和联网，极大的方便食品药品仓储运输的测量及监控，可以查看产品在整个仓储运输过程中所经历的冷链温湿度情况，最大限度的避免因冷链断链导致的食品药品安全问题。

Description

一种有源RFID温湿度电子标签
技术领域
本发明涉及电子标签技术领域，尤其涉及的是一种有源RFID温湿度电子标签。
背景技术
冷库冷链的仓储运输必须保持所运输商品在一定温度，这些商品不能经历高温，在冷链运输中必须保持不断链。根据国家对食品药品的管理规定，需要对冷库、冷藏运输车辆、冷藏箱、保温箱以及温湿度自动监测系统等进行验证，确认相关设施、设备及系统能符合规定的设计标准和要求，可安全、有效地正常运行和使用，确保冷藏、冷冻药品在储存、运输过程中的药品质量和温湿度监测系统的准确有效性。目前我国的冷库冷链的监管方式还是采用传统的温度计或者有线的仪器仪表进行测量，温度计数量多不便于数据管理，有线仪器仪表需要连接电脑进行数据读取，效率低，限制了测量范围，给检测及监控工作带来很大不便，因而不能保证仓储运输的有效监管。对于政府监管部门和终端用户，无法准确掌握商品在前述的生产流通过程中的冷链经历，无法确保食品药品安全。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种有源RFID温湿度电子标签，旨在解决现有技术中对冷库冷链监管的温度及湿度等数据读取效率低，数据测量范围小的缺陷。
本发明的技术方案如下：
一种有源RFID温湿度电子标签，其中，包括：
CPU芯片；
用于采集温湿度的温湿度传感器，所述温湿度传感器与所述CPU芯片相连接；
用于无线发送或接收数据的2.4GHz无线模块，所述2.4GHz无线模块与所述CPU芯片相连接；
用于无线发送或接收数据的13.56MHz射频模块，所述13.56MHz射频模块通过射频芯片与所述CPU芯片相连接；
用于存储数据的存储模块，所述存储模块与所述CPU芯片相连接；
用于供电的电源模块，所述电源模块与所述CPU芯片相连接。
所述有源RFID温湿度电子标签，其中，还包括：
用于产生时钟信号的时钟电路，所述时钟电路与所述CPU芯片电连接。
所述有源RFID温湿度电子标签，其中，所述电源模块是厚度小于0.40mm的超薄锂锰软包电池。
所述有源RFID温湿度电子标签，其中，所述CPU芯片为型号是nRF51822的SOC芯片。
所述有源RFID温湿度电子标签，其中，所述温湿度传感器通过IIC、SPI或1-WIRE总线与所述CPU芯片电连接。
所述有源RFID温湿度电子标签，其中，所述2.4GHz无线模块为2.4GHz超高频天线，并通过巴伦天线适配器及2.4GHz天线芯片与所述CPU芯片相连接。
所述有源RFID温湿度电子标签，其中，所述13.56MHz射频模块为13.56MHz高频天线，并通过13.56MHz射频芯片TRF7960或CLRC663与所述CPU芯片相连接。
所述有源RFID温湿度电子标签，其中，所述存储模块为集成Flash电路芯片，外接于所述CPU芯片。
所述有源RFID温湿度电子标签，其中，所述时钟电路由16MHz的石英晶振和32.768KHz的石英晶振提供时钟信号。
有益效果：本发明所述的有源RFID温湿度电子标签，可以方便的利用无线传输方式与企业或者个人用户进行数据的传输，显示，处理和联网，极大的方便食品药品仓储运输的测量及监控，可以查看产品在整个仓储运输过程中所经历的冷链温湿度情况，最大限度的避免因冷链断链导致的食品药品安全问题，且体积小，低成本，结构简单，安装测试方便，使用方便，测试数据准确可靠。
附图说明
图1为本发明所述有源RFID温湿度电子标签较佳实施例的结构框图。
具体实施方式
本发明提供一种有源RFID温湿度电子标签，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参见图1，图1是本发明所述有源RFID温湿度电子标签较佳实施例的结构示意图。如图1所示，所述有源RFID温湿度电子标签包括：
CPU芯片1；
用于采集温湿度的温湿度传感器2，所述温湿度传感器2与所述CPU芯片1相连接；
用于无线发送或接收数据的2.4GHz无线模块3，所述2.4GHz无线模块3与所述CPU芯片1相连接；
用于无线发送或接收数据的13.56MHz射频模块4，所述13.56MHz射频模块4通过射频芯片与所述CPU芯片1相连接；
用于存储数据的存储模块5，所述存储模块5与所述CPU芯片1相连接；
用于供电的电源模块6，所述电源模块6与所述CPU芯片1相连接。
进一步地，所述有源RFID温湿度电子标签还包括用于产生时钟信号的时钟电路7，所述时钟电路7与所述CPU芯片1电连接。
较佳的实施例，所述有源RFID温湿度电子标签外形为卡片式，外壳采用塑料外壳进行封装，符合IP67标准，卡片正面有电子标签的终生唯一ID号喷码标记，能方便的进行仓储运输及固定位置安装。
本发明的实施例中，有源RFID温湿度电子标签在初始化时，通过13.56MHz射频读写模块设定标签ID与所测量产品的批次编码，设定数据采集周期，是否储存、初始化时间等信息，然后随产品一起仓储运输，在运输过程中有源RFID温湿度电子标签通过电源模块为整个有源RFID温湿度电子标签供电，温湿度传感器测量仓储内的温湿度，并将产品所经历的最高最低温度及持续时间等信息存储至存储模块。生产及运输产品的企业，可以在仓储运输的每一环节（如生产线冷库出口、运输目的地冷库入口等场所）设置相应的电子标签阅读器，电子标签阅读器通过2.4GHz无线通讯方式与有源RFID温湿度电子标签的无线模块通讯，从而获取有源RFID温湿度电子标签的存储模块内存储的温湿度数据。
其中，所述CPU芯片1为型号是nRF51822的SOC芯片，所述SOC芯片包括32位的ARMCortex-M0型号的CPU，2.4GHz射频收发器，256KB的flash存储器和16KB的RAM存储器。所述SOC芯片支持蓝牙低功耗和2.4GHz超低功耗两种无线通信协议，支持蓝牙4.0的Bluetoothlowenergy协议（低功耗蓝牙协议，即蓝牙4.0版本中支持的蓝牙协议）和2.4GHzultralow-power(2.4GHz超低功耗协议)。由于所述SOC芯片上同时集成了CPU和射频收发器，因此所述SOC芯片故障率低，体积小，且功耗低，有效的延长了所述有源RFID温湿度电子标签的使用寿命。由于所述SOC芯片支持蓝牙4.0的Bluetoothlowenergy协议（该协议符合iBeacon规范，加密方法采用基于密钥的广播加密方法），个人用户不用打开食品药品等产品包装便可通过支持蓝牙Bluetoothlowenergy的手机、平板或者PC机，通过蓝牙Bluetoothlowenergy无线传输协议，根据有源RFID温湿度电子标签在初始化时设定的标签ID，连接上对应ID的有源RFID温湿度电子标签，以便读取及查询数据，追溯产品的冷链经历，最终达到将食品药品冷库冷链仓储运输的全程数据进行测量，保存。
所述温湿度传感器2的型号为sHT21，内置带隙温湿度传感器和-模数转换技术，用于采集温湿度，其通过IIC电路接入所述SOC芯片nRF51822的P0端口。
所述2.4GHz无线模块3用于数据通讯，其支持蓝牙BLE及其他采用2.4GHz通信频率的通信协议，采用基于单品管理的UHF频段射频识别（RFID）技术的空中接口通信技术标准ISO/IEC-18000-4：2005，支持批量电子标签的数据读取，会产生冲突，采用帧时隙ALOHA防冲突算法，其工作频段为2.4GHz，安全性高，识别速度快，能够迅速适应环境的变化，并同时识别远距离电子标签的多标签，从而实现对批量电子标签的数据进行传输及通信。较佳的实施例中，有源RFID温湿度电子标签外形为卡片式，可在产品的包装箱内放置多个有源RFID温湿度电子标签，由于用于数据通讯的所述无线射频收发模块能够同时识别远距离电子标签的多标签，因此生产及运输产品的企业可以通过2.4GHz无线通讯方式批量读取大批电子标签的数据，将整个环节各个商品所经历的高温低温数据读取，方便的进行测量，监控，并可以上传到云端进行永久保存。
所述2.4GHz无线模块3为2.4GHz超高频天线，并通过巴伦天线适配器及2.4GHz天线芯片与所述CPU芯片1相连接，即采用由BAL-NRF01D3和ANT-2.54-CHP构成巴伦天线，并接nRF51822的ANT1、ANT2引脚。具体实施时，由于SOC芯片nRF51822的内部集成了2.4GHz射频收发模块，故只需将2.4GHz无线模块3接入到所述CPU芯片1的对应接口即可。
所述13.56MHz射频模块4为13.56MHz高频天线，并通过13.56Mhz射频芯片TRF7960或CLRC663与所述CPU芯片相连接。具体实施时，13.56MHz天线通过RFIDIC模块与CPU芯片1连接，较佳的实例为通过TRF7960或CLRC663连接到CPU芯片1，故只需将13.56MHz射频模块4接入到所述CPU芯片1的对应接口即可。
所述存储模块5采用AT45DB641E作为扩展Flash电路芯片，外接于nRF51822的P0[12-16]引脚。
所述电源模块6是厚度小于0.40mm的超薄锂锰软包电池，安全性能好，重量轻，体积小。
进一步地，所述时钟电路7由16MHz的石英晶振和32.768KHz的石英晶振提供时钟信号，分别接nRF51822的P0端口和XC1、XC2引脚。
综上所述，本发明提供了一种有源RFID温湿度电子标签，包括：CPU芯片；用于采集温湿度的温度传感器，所述温湿度传感器与所述CPU芯片相连接；用于数据通讯的2.4GHz无线射频收发模块，所述无线射频收发模块与所述CPU芯片相连接；用于无线发送或接收数据的13.56MHz射频模块，所述射频模块由13.56MHz高频天线通过射频芯片TRF7960或CLRC663与所述CPU芯片相连接；用于存储数据的存储模块，所述存储模块与所述CPU芯片相连接；用于供电的电源模块，所述电源模块与所述CPU芯片相连接。所述有源RFID温湿度电子标签外形设置为卡片式，体积小，低成本，结构简单，安装测试方便，可随产品包装箱一起仓储和运输，实时检测并存储环境温湿度。企业可以通过13.56MHz射频模块进行电子标签的初始化设置，可以通过2.4GHz无线通讯方式批量读取大批电子标签的数据，将整个环节各个商品所经历的高温低温数据读取，方便的进行测量，监控，并可以上传到云端进行永久保存；个人用户不用打开食品药品等产品包装便可通过支持蓝牙BLE的手机、平板或者PC机，通过蓝牙BLE无线传输协议连接单个的有源RFID温湿度湿度电子标签，以便读取及查询数据，追溯产品的冷链经历，最终达到将食品药品冷库冷链仓储运输的全程数据进行测量，保存。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种有源RFID温湿度电子标签，其特征在于，包括：
CPU芯片；
用于采集温湿度的温湿度传感器，所述温湿度传感器与所述CPU芯片相连接；
用于无线发送或接收数据的2.4GHz无线模块，所述2.4GHz无线模块与所述CPU芯片相连接；
用于无线发送或接收数据的13.56MHz射频模块，所述13.56MHz射频模块通过射频芯片与所述CPU芯片相连接；
用于存储数据的存储模块，所述存储模块与所述CPU芯片相连接；
用于供电的电源模块，所述电源模块与所述CPU芯片相连接。
2.根据权利要求1所述有源RFID温湿度电子标签，其特征在于，还包括：
用于产生时钟信号的时钟电路，所述时钟电路与所述CPU芯片电连接。
3.根据权利要求1所述有源RFID温湿度电子标签，其特征在于，所述电源模块是厚度小于0.40mm的超薄锂锰软包电池。
4.根据权利要求1所述有源RFID温湿度电子标签，其特征在于，所述CPU芯片为型号是nRF51822的SOC芯片。
5.根据权利要求1所述有源RFID温湿度电子标签，其特征在于，所述温湿度传感器通过IIC、SPI或1-WIRE总线与所述CPU芯片电连接。
6.根据权利要求1所述有源RFID温湿度电子标签，其特征在于，所述2.4GHz无线模块为2.4GHz超高频天线，并通过巴伦天线适配器及2.4GHz天线芯片与所述CPU芯片相连接。
7.根据权利要求1所述有源RFID温湿度电子标签，其特征在于，所述13.56MHz射频模块为13.56MHz高频天线，并通过13.56MHz射频芯片TRF7960或CLRC663与所述CPU芯片相连接。
8.根据权利要求1所述有源RFID温湿度电子标签，其特征在于，所述存储模块为集成Flash电路芯片，外接于所述CPU芯片。
9.根据权利要求2所述有源RFID温湿度电子标签，其特征在于，所述时钟电路由16MHz的石英晶振和32.768KHz的石英晶振提供时钟信号。
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