CN108595998A - 一种基于无源rfid标签的传感器远程启动控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于无源RFID标签的传感器远程启动控制装置及方法。本发明所述的装置包括数据终端系统、RFID标签、放大器系统和自供电系统；所述数据终端系统用于发射无线射频信号；所述RFID标签与所述数据终端系统无线连接，用于接收所述数据终端系统发射的无线射频信号，并将所述无线射频信号转换为感应电流；所述放大器系统包括三极管及其基极连接的基极电阻、集电极连接的集电极电阻；所述自供电系统用于提供电能。本发明通过RFID标签为三极管提供的基极电流，控制三级管的导通状态，采用三极管连接传感器的供电管理单元和自供电系统，阻断传感器非工作状态的能耗。

Description

一种基于无源RFID标签的传感器远程启动控制装置及方法
技术领域
本发明涉及无源RFID标签和传感器技术领域，具体的说是一种基于无源RFID标签的传感器远程启动控制装置及方法。
背景技术
射频识别(RFID)系统和传感器系统是物联网的重要支撑系统。RFID系统主要应用于目标对象的标识、定位和跟踪等，也具有数据采集和传输的功能。传感器系统应用于负责温度、湿度、光照、运动、压力、应力、失真、位置、流速和气体等各种环境感知和信息采集。由于应用环境的越来越复杂，数据越来越多元，对精度的要求也越来越高，传感器的数量不断增加，对环境监控的周期也越来越长。传感器的能耗和供电问题，成为制约传感器部署和应用的关键问题。
传感器系统一般都采用自备电池进行供电，但电池的寿命是有限的，电池的寿命也是制约传感器使用寿命的关键因素。通常采用更换电池的方式，延长传感器的工作寿命。目前也采用一些其它的能量采集技术，如太阳能电池、热电元件、压电元件等，将光、热、振动等转化为电能，但传感器的成本和体积显著增加。特别是对于地埋、水下和置入感知对象内部的传感器，能量的供给和消耗成为制约关键，一旦电池能量耗尽，就需要重新部署传感器。
在传感器的实际应用工作要求中，有效数据的采集是不连续的，可能期间会间隔若干秒、若干分钟、若干小时，甚至更长时间。而传感器设计的数据采集频率通常高于应用系统的实际数据采集要求。但传感器耗电是持续的，即使传感器处于数据采集间歇期(非工作状态)，传感器仍然需要耗费电池能量，以维持传感器基础部件的等待状态。虽然非工作状态的能耗远低于数据采集和传输状态(工作状态)，但非工作状态持续时间较长长，累积能耗也会占很大的比重。
射频识别技术利用射频信号通过空间耦合(交变电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息实现目标识别和定位。无源RFID标签没有内部供电电源，其内部集成电路通过接收阅读器发出的电磁波，产生电流驱动并满足其工作。所以RFID标签的工作寿命很长，可达几十年之久。通过调整RFID标签内部天线的长度和盘绕方式，以及阅读器发出的射频信号的频率和强度，RFID标签可以获得不同大小和强度的电流，以满足不同应用环境的需要。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种基于无源RFID标签的传感器远程启动控制装置及方法。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于无源RFID标签的传感器远程启动控制装置，包括数据终端系统、RFID标签、放大器系统和自供电系统；
所述数据终端系统用于发射无线射频信号；
所述RFID标签与所述数据终端系统无线连接，用于接收所述数据终端系统发射的无线射频信号，并将所述无线射频信号转换为感应电流；
所述放大器系统包括三极管及其基极连接的基极电阻、集电极连接的集电极电阻；所述三极管的基极连接所述RFID标签，用于接收所述感应电流；集电极电阻的另一端连接基极电阻的另一端和所述自供电系统的输出端；所述三极管的发射极用于连接传感器中的供电管理单元；
所述自供电系统用于提供电能。
所述自供电系统包括电池。
一种基于无源RFID标签的传感器远程启动控制方法，包括以下步骤：
在需要传感器工作时，数据终端系统发射无线射频信号；
RFID标签接收所述无线射频信号，并将所述无线射频信号转换为感应电流；
三极管的基极接收所述感应电流并导通发射极和集电极，使连接在三极管集电极上的自供电系统与连接在三极管发射极上的传感器中的供电管理单元连通；
自供电系统为传感器中的供电管理单元提供电能。
还包括：
在传感器完成数据采集后，数据终端系统撤销无线射频信号；
RFID标签停止产生感应电流；
三极管进入截止状态，传感器中的供电管理单元与自供电系统被阻断，传感器进入非工作状态，不再耗费自供电系统的能量。
本发明具有以下优点及有益效果：
1、本发明采用无源RFID标签对电磁波转换形成的电流，以外部供能方式开启传感器的工作状态，节省传感器非工作状态下的能耗。
2、本发明可以根据应用系统对传感数据的要求，实时调整传感器的工作状态和数据采集频率，控制传感器无效数据采集过程，降低了传感器的能耗，增加了传感器的寿命。
3、本发明通过无源RFID标签为三极管提供的基极电流，控制三级管的导通状态，采用三极管连接传感器的供电管理单元和自供电系统，阻断传感器非工作状态的能耗。
4、本发明通过数据终端系统发送的无线射频信号使RFID标签产生电能，实现传感器系统的远程启动控制；通过RFID标签系统，控制传感器的工作状态，传感器能够根据实际数据采集的需要进行传感数据的采集，减少冗余工作周期。
5、本发明通过RFID标签的标识、定位功能，实现对传感器的标识、定位和跟踪管理。
附图说明
图1为本发明装置的整体结构图；
图2为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，一种基于无源RFID标签的传感器远程启动控制装置，包括数据终端系统、RFID标签、放大器系统和自供电系统；所述数据终端系统用于发射无线射频信号；所述RFID标签与所述数据终端系统无线连接，用于接收所述数据终端系统发射的无线射频信号，并将所述无线射频信号转换为感应电流；所述放大器系统包括三极管及其基极连接的基极电阻、集电极连接的集电极电阻；所述三极管的基极连接所述RFID标签，用于接收所述感应电流；集电极电阻的另一端连接基极电阻的另一端和所述自供电系统的输出端；所述三极管的发射极用于连接传感器中的供电管理单元；所述自供电系统用于提供电能。所述自供电系统包括电池。
如图2所示，本发明所述的方法包括以下步骤：
在需要传感器工作时，数据终端系统发射无线射频信号；
RFID标签接收所述无线射频信号，并将所述无线射频信号转换为感应电流；
三极管的基极接收所述感应电流并导通发射极和集电极，使连接在三极管集电极上的自供电系统与连接在三极管发射极上的传感器中的供电管理单元连通；
自供电系统为传感器中的供电管理单元提供电能。
还包括：在传感器完成数据采集后，数据终端系统撤销无线射频信号；RFID标签停止产生感应电流；三极管进入截止状态，传感器中的供电管理单元与自供电系统被阻断，传感器进入非工作状态，不再耗费自供电系统的能量。
本发明用三极管的集电极(C)和发射极(E)连接传感器的电源或自供电系统和供电管理单元，三极管的基极(B)连接无源RFID标签。传感器的自供电系统通常是电池，供电管理单元负责将电能分配到不通的功能单元。当RFID标签处于非工作状态，没有电流产生，三极管处于截止状态，传感器的自供电系统(电池)与供电管理单元及功能单元被断开，传感器处于非工作状态，不再耗费电池能量。
当RFID标签接收到数据终端系统(阅读器)的无线射频信号时，RFID标签处于工作状态，RFID标签的天线产生感应电流，电流经过三极管的基极，使得三极管的集电极和发射极处于导通状态，传感器的供电管理单元从自供电系统中获取电能，进而对传感器中的各个功能单元进行供电，传感器进入工作状态，完成传感器的数据采集和传送等功能。
完成数据采集后，数据终端系统(阅读器)撤销射频信号，RFID标签无法产生感应电流，三极管进入截止状态，传感器的供电管理单元与自供电系统被阻断，传感器进入非工作状态，不再耗费电池的能量。
同时，三极管、基极电阻(Rb)、集电极电阻(RC)形成放大器系统，使RFID标签在较低电压下完成传感系统的启动，有利于缩短RFID标签储能时间和传感系统启动时间，延伸RFID标签及传感系统与数据终端系统(阅读器)的距离。

Claims (4)

1.一种基于无源RFID标签的传感器远程启动控制装置，其特征在于，包括数据终端系统、RFID标签、放大器系统和自供电系统；
所述数据终端系统用于发射无线射频信号；
所述RFID标签与所述数据终端系统无线连接，用于接收所述数据终端系统发射的无线射频信号，并将所述无线射频信号转换为感应电流；
所述放大器系统包括三极管及其基极连接的基极电阻、集电极连接的集电极电阻；所述三极管的基极连接所述RFID标签，用于接收所述感应电流；集电极电阻的另一端连接基极电阻的另一端和所述自供电系统的输出端；所述三极管的发射极用于连接传感器中的供电管理单元；
所述自供电系统用于提供电能。
2.根据权利要求1所述的一种基于无源RFID标签的传感器远程启动控制装置，其特征在于，所述自供电系统包括电池。
3.一种基于无源RFID标签的传感器远程启动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
在需要传感器工作时，数据终端系统发射无线射频信号；
RFID标签接收所述无线射频信号，并将所述无线射频信号转换为感应电流；
三极管的基极接收所述感应电流并导通发射极和集电极，使连接在三极管集电极上的自供电系统与连接在三极管发射极上的传感器中的供电管理单元连通；
自供电系统为传感器中的供电管理单元提供电能。
4.根据权利要求3所述的一种基于无源RFID标签的传感器远程启动控制方法，其特征在于，还包括：
在传感器完成数据采集后，数据终端系统撤销无线射频信号；
RFID标签停止产生感应电流；
三极管进入截止状态，传感器中的供电管理单元与自供电系统被阻断，传感器进入非工作状态，不再耗费自供电系统的能量。
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