CN109492312A - 基于闸门rfid的葡萄糖浓度测试平台及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液体浓度检测技术领域，具体涉及葡萄糖浓度检测领域，特别是引入RFID技术对溶液中的葡萄糖浓度进行预测得到葡萄糖浓度，属于检测技术领域。本发明提出一种基于闸门RFID的葡萄糖浓度测试平台及其测试方法，利用激光测距传感器测量贴附于液体表面标签的识读距离，并通过浓度距离转换公式将其转换成相应的葡萄糖浓度，该方法可实现在线、实时测量葡萄糖浓度，可作为生产过程中葡萄糖度的监控仪器，并且不受溶液波动的影响，稳定性能较好。
Description
技术领域
本发明涉及葡萄糖浓度检测技术领域，特别涉及一种基于闸门RFID的葡萄糖浓度测试平台及其测试方法。
背景技术
目前，当前大多数测量葡萄糖含量的方法采用化学取样法(例如蒸馏或葡萄糖密度)或物理方法(利用阿贝折射计)。然而，在这些常规方法有一些缺点，例如，消耗样品而且费时，测试人员的主观因素大大影响结果的准确性。此外，这些方法不适合在线实时检测。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于闸门RFID的葡萄糖浓度测试平台及其测试方法，可在线、实时测量葡萄糖浓度，不受溶液波动的影响，稳定性能较好。
技术方案：本发明提供了一种基于闸门RFID的葡萄糖浓度测试平台，包括RFID读写器、RFID读写器天线、闸门、激光测距传感器、光学升降台、RFID标签、液体容器、托盘小车、控制计算机、导轨和电机；所述RFID读写器和所述电机均与所述控制计算机相连，所述电机用于驱动所述托盘小车在所述导轨上移动；所述RFID读写器天线和所述4-激光测距传感器均与所述RFID读写器相连，所述RFID读写器天线位于所述闸门的顶端与两侧，所述闸门置于所述导轨的一端，所述激光测距传感器安置在所述光学升降台上，所述闸门位于所述托盘小车与所述光学升降台之间；所述RFID标签贴附于所述液体容器表面，所述液体容器置于所述托盘小车上；所述激光测距传感器发射的光束正对所述RFID标签且与所述闸门所在平面垂直，同时，所述RFID读写器天线的辐射方向正对所述RFID标签。
本发明还提供了一种基于闸门RFID的葡萄糖浓度测试平台的测试方法，包括以下步骤：S1：将配置好的所需浓度的葡萄糖溶液置于所述液体容器中；S2：通过所述控制计算机控制所述电机驱动所述托盘小车由远及近向RFID读写器天线靠近，当所述RFID标签被所述RFID读写器天线检测到并达到所述RFID读写器天线的读取阈值时，所述激光测距传感器测得其与所述RFID标签的距离S，根据RFID标签识读距离计算公式计算出所述RFID读写器天线对所述RFID标签的识读距离R，并将所述识读距离R存储于所述控制计算机中；S3：重新配置不同浓度的葡萄糖溶液，重复以上S1和S2，获得不同浓度的葡萄糖溶液对应的所述识读距离R；S4：利用浓度距离转换公式对S3获得的RFID读写器天线对RFID标签的识读距离R进行建模，得到浓度距离转换公式的参数x和y，构建出浓度距离转换公式；S5：将含有未知葡萄糖浓度的溶液置于所述溶液容器中，测试所述RFID读写器天线对所述RFID标签的识读距离R，根据所述浓度距离转换公式获得所述溶液中的葡萄糖浓度。
进一步地，在所述S2中，所述RFID标签识读距离计算公式为其中，所述Ri为所述RFID标签到所述闸门上第i个所述RFID读写器天线的距离，所述T＝S-L为所述RFID标签到所述闸门的距离，所述S为所述激光测距传感器到所述RFID标签的距离，所述L为所述激光测距传感器到所述闸门的距离，所述Hi为所述激光测距传感器发射的光束与所述闸门所在平面的交点到第i个所述RFID读写器天线的距离。
进一步地，在所述S4中，所述的浓度距离转换公式为Prx·R4＝Ptx(xC+y)，其中，所述R是指所述RFID读写器天线对所述RFID标签的识读距离，所述Ptx是指所述RFID读写器天线的发射功率，所述Prx是指所述RFID读写器天线的读取阈值，所述C是指葡萄糖浓度，所述x,y是待确定的参数。
有益效果：本发明设计了用于测试葡萄糖溶液浓度的检测系统，利用激光测距传感器测量贴附于液体表面标签的识读距离，并通过浓度距离转换公式将其转换成相应的葡萄糖浓度，本发明中的测试平台可在线、实时测量葡萄糖浓度，可作为生产过程中葡萄糖溶液浓度的监控仪器，并且本发明中的测试方法不受葡萄糖溶液波动的影响，稳定性能较好。
附图说明
图1为基于闸门RFID的葡萄糖浓度测试平台的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的介绍。
本实施方式提供了一种基于闸门RFID的葡萄糖浓度测试平台，如图1所示，主要由RFID读写器1、RFID读写器天线2、闸门3、激光测距传感器4、光学升降台5、RFID标签6、液体容器7、托盘小车8、控制计算机9、导轨10和电机11组成；RFID读写器1和电机11均与控制计算机9相连，RFID读写器天线2和激光测距传感器4均与RFID读写器1相连，导轨10水平设置，闸门3置于导轨10的一端，托盘小车8置于导轨10上，液体容器7置于托盘小车8上，RFID标签6贴附于液体容器7表面，托盘小车8能够在控制计算机9的控制下通过电机11驱动在导轨10上移动；RFID读写器天线2位于闸门3的顶端与两侧，激光测距传感器4安置在光学升降台5上，闸门3位于托盘小车8与光学升降台5之间，通过调节光学升降台5可以调节激光测距传感器4发射的光束高度，式该光束正对RFID标签6且与闸门3所在平面垂直，同时，RFID读写器天线2的辐射方向正对RFID标签6。
上述RFID标签6采用超高频电子标签——Impinj H47，RFID读写器1采用ImpinjSpeedway Revolution R420读写器，最大射频输出功率为30dBm，RFID读写器天线2采用LAIRD S9028R30NF超高频天线，中心频率915MHz。
通过上述浓度测试平台测试葡萄糖浓度的方法如下：
S1：将配置好的所需浓度的葡萄糖溶液置于液体容器7中；
S2：通过控制计算机9控制电机11驱动托盘小车8由远及近向RFID读写器天线2靠近，当RFID标签6被RFID读写器天线2检测到并达到RFID读写器天线2的读取阈值时，激光测距传感器4测得其与RFID标签6的距离S，根据RFID标签识读距离计算公式计算出RFID读写器天线2对RFID标签6的识读距离R，并将识读距离R存储于控制计算机9中；
上述公式中，Ri为RFID标签6到闸门3上第i个RFID读写器天线2的距离，S为激光测距传感器4到RFID标签6的距离，S＝3.21m，L为激光测距传感器4到闸门3的距离，L＝1.00m，T＝S-L为RFID标签6到闸门3的距离，T＝S-L＝2.21m，Hi为激光测距传感器4发射的光束与闸门3所在平面的交点到第i个RFID读写器天线2的距离，Hi＝2.00m；则
S3：重新配置不同浓度的葡萄糖溶液，重复以上S1和S2，获得不同浓度的葡萄糖溶液对应的识读距离R，如下表1所示：
表1不同浓度下的RFID读写器天线对RFID标签识读距离
S4：利用浓度距离转换公式Prx·R4＝Ptx(xC+y)对S3获得的所述识读距离R进行建模，公式中R是指RFID读写器天线2对RFID标签6的识读距离，R＝2.97m，Ptx是指RFID读写器天线2的发射功率，Ptx设置为30dBm＝103mW，Prx是指RFID读写器天线2的读取阈值，Prx设置为-60dBm＝10-6mW，C是指葡萄糖浓度，则通过Prx·R4＝Ptx(xC+y)＝10-6·R4＝103(x·C+y)，确定参数x＝-2.5×10-9和y＝1.5×10-7，构建出浓度距离转换公式10-6·R4＝103(-2.5×10-9·C+1.5×10-7)。
S5：将含有未知葡萄糖浓度的溶液置于溶液容器中，测试RFID读写器天线2对RFID标签6的识读距离R＝3.13m，根据S4中的浓度距离转换公式10-6·3.134＝103(-2.5×10-9·C+1.5×10-7)对该溶液中葡萄糖浓度进行预测，获得RFID读写器天线2对RFID标签6的识读距离R＝3.13m时对应的葡萄糖浓度C＝21.61％。
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于闸门RFID的葡萄糖浓度测试平台，其特征在于，包括RFID读写器(1)、RFID读写器天线(2)、闸门(3)、激光测距传感器(4)、光学升降台(5)、RFID标签(6)、液体容器(7)、托盘小车(8)、控制计算机(9)、导轨(10)和电机(11)；所述RFID读写器(1)和所述电机(11)均与所述控制计算机(9)相连，所述电机(11)用于驱动所述托盘小车(8)在所述导轨(10)上移动；所述RFID读写器天线(2)和所述激光测距传感器(4)均与所述RFID读写器(1)相连，所述RFID读写器天线(2)位于所述闸门(3)的顶端与两侧，所述闸门(3)位于所述导轨(10)的一端，所述激光测距传感器(4)安置在所述光学升降台(5)上，所述闸门(3)位于所述托盘小车(8)与所述光学升降台(5)之间；所述RFID标签(6)贴附于所述液体容器(7)表面，所述液体容器(7)置于所述托盘小车(8)上；所述激光测距传感器(4)发射的光束正对所述RFID标签(6)且与所述闸门(3)所在平面垂直，同时，所述RFID读写器天线(2)的辐射方向正对所述RFID标签(6)。
2.一种如权利要求1所示的基于闸门RFID的葡萄糖浓度测试平台的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将配置好的所需浓度的葡萄糖溶液置于所述液体容器(7)中；
S2：通过所述控制计算机(9)控制所述电机(11)驱动所述托盘小车(8)由远及近向RFID读写器天线(2)靠近，当所述RFID标签(6)被所述RFID读写器天线(2)检测到并达到所述RFID读写器天线(2)的读取阈值时，所述激光测距传感器(4)测得其与所述RFID标签(6)的距离S，根据RFID标签识读距离计算公式计算出所述RFID读写器天线(2)对所述RFID标签(6)的识读距离R，并将所述识读距离R存储于所述控制计算机(9)中；
S3：重新配置不同浓度的葡萄糖溶液，重复以上S1和S2，获得不同浓度的葡萄糖溶液对应的所述识读距离R；
S4：利用浓度距离转换公式对S3获得的所述识读距离R进行建模，得到浓度距离转换公式的参数x和y，构建出浓度距离转换公式；
S5：将含有未知葡萄糖浓度的溶液置于所述溶液容器(7)中，测试所述RFID读写器天线(2)对所述RFID标签(6)的识读距离R，根据所述浓度距离转换公式获得所述溶液中的葡萄糖浓度。
3.根据权利要求2所述的基于闸门RFID的葡萄糖浓度测试平台的测试方法，其特征在于，在所述S2中，所述RFID标签识读距离计算公式为其中，所述Ri为所述RFID标签(6)到所述闸门(3)上第i个所述RFID读写器天线(2)的距离，所述T＝S-L为所述RFID标签(6)到所述闸门(3)的距离，所述S为所述激光测距传感器(4)到所述RFID标签(6)的距离，所述L为所述激光测距传感器(4)到所述闸门(3)的距离，所述Hi为所述激光测距传感器(4)发射的光束与所述闸门(3)所在平面的交点到第i个所述RFID读写器天线(2)的距离。
4.根据权利要求2或3所述的基于闸门RFID的葡萄糖浓度测试平台的测试方法，其特征在于，在所述S4中，所述的浓度距离转换公式为Prx·R4＝Ptx(xC+y)，其中，所述R是指所述RFID读写器天线(2)对所述RFID标签(6)的识读距离，所述Ptx是指所述RFID读写器天线(2)的发射功率，所述Prx是指所述RFID读写器天线(2)的读取阈值，所述C是指葡萄糖浓度，所述x,y是待确定的参数。
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| CN113051942A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-06-29 | 南京航空航天大学 | 盐雾环境下uhf-rfid标签识读距离的测量方法 |
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