CN111860752A - 一种具备宽度可调功能的rfid计数通道及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种具备宽度可调功能的RFID计数通道及其工作方法。所述超高频计数通道包括主门通道和副门通道，主门通道和副门通道包含一组RFID读写器；两组天线模块、两组红外探头模块、一组电源模块、一组计数显示器、声光报警模块均与所述RFID读写器电连接，所述两组天线模块中的第一组天线模块通过同轴电缆线与RFID读写器的第一射频接口连接，所述两组天线模块中的第二组天线模块通过同轴电缆线与RFID读写器的第二射频接口连接。通过改变RFID读写器的输出功率可以调整通道门内RFID电子标签的读取距离，在实际使用中可根据场景需求改变RFID读写器的输出功率实现两个门体之间宽度可调。

Description

一种具备宽度可调功能的RFID计数通道及其工作方法
技术领域
本发明属于智能识别技术领域，尤其涉及一种具备宽度可调功能的RFID计数通道及其工作方法。
背景技术
RFID(Radio Frequency IDentification)即射频识别，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。通过RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个电子标签，操作快捷方便。RFID系统一般包括电子标签、阅读器和天线。电子标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上以标识目标对象；阅读器读取(有时还可以写入)电子标签的信息，分为手持式或固定式；天线，用于在电子标签和阅读器间传递射频信号。
随着RFID技术不断的发展及应用成熟，RFID电子标签有了一定的应用基础，传统的条码、声磁等已经不能满足购物、借还书、仓储的快速统计、结算、通行等需求，目前市面上应用较为广泛的RFID通道门大都采用声磁及高频RFID技术，但是这些高频读写器天线与标签的通信采用线圈近场耦合方式，该方式难以实现三维均匀读取标签易导致漏读现象，而超高频读写器与标签通信大都采用反向散射方式，通过特殊天线设计较易实现三维无盲点读取。
申请号为CN201611043862.8的中国发明专利申请提出一种基于超高频RFID技术的仓储物流门系统，包括RFID标签、RFID读写器、RFID天线、单片机、光电开关、后台服务器及显示屏；所述RFID标签嵌于货箱表面；RFID天线与RFID读写器连接，RFID天线对称设于物流门两侧的竖直门框；所述RFID读写器通过串口连接单片机；所述单片机通过GPIO接口与光电开关连接，所述光电开关设置于RFID天线下方；所述单片机还通过网络连接后台服务器，所述后台服务器连接显示屏；所述显示屏设置于物流门一侧的墙体。本发明能够进行RFID标签的批量扫描，在进出库的同时完成扫描，货物正常通过物流门时，即可实时采集到所有货物的信息，无需停下等待。
但一些实际应用中，超高频RFID通道门面临一个严峻问题，物品还未进入实用报警区域就被误读误报，比如，当图书馆在通道门附近设置图书架时，放置于书架上的书本RFID标签会被通道门的天线误读导致误判。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种具备宽度可调功能的超高频RFID计数通道及其工作方法。所述超高频计数通道包括主门通道和副门通道，主门通道和副门通道包含一组RFID读写器；两组天线模块、两组红外探头模块、一组电源模块、一组计数显示器、声光报警模块均与所述RFID读写器电连接，所述两组天线模块中的第一组天线模块通过同轴电缆线与RFID读写器的第一射频接口连接，所述两组天线模块中的第二组天线模块通过同轴电缆线与RFID读写器的第二射频接口连接。通过改变RFID读写器的输出功率可以调整通道门内RFID电子标签的读取距离，在实际使用中可根据场景需求改变RFID读写器的输出功率实现两个门体之间宽度可调；同时，经过所述主门通道和副门通道的RFID电子标签的读取距离范围基于所述RFID读写器的射频输出功率的范围改变实现可调节。
具体来说，本申请的技术方案整体上概括如下：
在本发明的第一个方面，提供一种具备宽度可调功能的超高频RFID计数通道，所述超高频计数通道包括主门通道和副门通道，所述主门通道和副门通道均包含一组RFID读写器、两组天线模块、两组红外探头模块、一组电源模块、一组计数显示器、声光报警模块；
所述电源模块、红外探头模块、计数显示器、声光报警模块均与所述RFID读写器电连接，所述两组天线模块中的第一组天线模块通过同轴电缆线与RFID读写器的第一射频接口连接，所述两组天线模块中的第二组天线模块通过同轴电缆线与RFID读写器的第二射频接口连接；
所述RFID读写器为射频输出功率可调范围为10dbm～30dbm的超高频读写器；
所述两组天线模块按照预设间距上下固定于主门通道和副门通道各自门体的金属板上；
作为本发明的创新之处之一，所述天线模块使用窄波束圆极化天线。该天线输入端引入后平均功分两路分别进入两个水平距离为1/2波长的阵列，每个阵列由四组互成90°的PIFA辐射阵子组成。该天线能转换出水平波瓣角不大于30°、宽轴比、宽带宽、圆极化的电磁波。
所述两组红外探头模块分别置于主门通道和副门通道两侧，红外探头发出两路红外光线，一旦光线被遮挡红外探头发出触发信号至RFID读写器，RFID读写器根据光线被遮挡的顺序判断人员进出，并更新计数显示器上的人员进出数量及在馆人数；
所述声光报警模块用于提供异常情况下的声光报警信号，一旦有进入通道门的电子标签被激活，电子标签通过反向调制将自身的固定编码返回所述RFID读写器，如果电子标签的编码为非法编码，RFID读写器控制声光报警模块发出声音及光线警示信号。
作为本发明的创新之处，所述超高频计数通道包括主门通道和副门通道，所述主门通道和副门通道的宽度基于所述RFID读写器的射频输出功率的范围改变实现可调节；经过所述主门通道和副门通道的RFID电子标签的读取距离范围基于所述RFID读写器的射频输出功率的范围改变实现可调节。
作为本发明的再一个创新之处，所述超高频计数通道包括主门通道和副门通道，主门同步接口通过连接线与所述多扇副门同步接口相连，实现对副门的同步及控制。
所述同步接口为RS485形式，主门和每扇副门通过两个同步接口连接，每扇副门分配一同步地址码，主门与副门每次数据交互时均带有地址码作为副门识别标志。
在本发明的第二个方面，提供所述的一种具备宽度可调功能的超高频RFID计数通道的工作方法，该工作方法主要包括：
所述两组天线模块依序接收所述RFID读写器的轮询信号；
接收到轮询信号的天线模块处于工作状态，而未接收到轮询信号的天线模块处于非工作状态；
所述RFID读写器通过处于工作状态的天线模块对外辐射电磁波，一旦有进入通道门的电子标签被激活，电子标签通过反向调制将自身的固定编码返回RFID读写器，如果电子标签的编码为非法编码，RFID读写器控制声光报警模块发出声音及光线警示信号。
一旦光线被遮挡，则红外探头发出触发信号至RFID读写器，RFID读写器根据光线被遮挡的顺序判断人员进出，并更新计数显示器上的人员进出数量及在馆人数。
在上述方法中，主门可控制副门的独立工作或并联工作，保证各扇门之间互不干扰，同时主门可汇总副门返回的数据信息。
本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的一种具备宽度可调功能的超高频RFID计数通道的模块架构图；
图2是图1所述系统同步接口电路连接的原理图；
图3是利用图1所述系统进行主副门同步通信的一个实施例；
图4是图1-3所述系统的工作方法流程图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述。
参照图1是本发明一个实施例的一种具备宽度可调功能的超高频RFID计数通道的模块架构图。
图1中所述超高频计数通道包括主门通道和副门通道，所述主门通道和副门通道均包含一组RFID读写器、两组天线模块、两组红外探头模块、一组电源模块、一组计数显示器、声光报警模块。
所述电源模块、红外探头模块、计数显示器、声光报警模块均与所述RFID读写器电连接，所述两组天线模块中的第一组天线模块通过第一同轴电缆线与RFID读写器的第一射频接口连接，所述两组天线模块中的第二组天线模块通过第二同轴电缆线与RFID读写器的第二射频接口连接。
优选的，所述第一同轴电缆线和第二同轴电缆线可以为同一根同轴电缆线。
图1中，所述RFID读写器为射频输出功率可调范围为10dbm～30dbm的超高频读写器；
所述两组天线模块按照预设间距上下固定于主门通道和副门通道各自门体的金属板上；所述天线模块使用窄波束圆极化天线。
该窄波束圆极化天线输入端引入后平均功分两路分别进入两个水平距离为1/2波长的阵列，每个阵列由四组互成90°的PIFA辐射阵子组成。该天线能转换出水平波瓣角不大于30°、宽轴比、宽带宽、圆极化的电磁波。
更具体的，所述窄波束圆极化天线包括绝缘介质板、馈电网络、金属底板、同轴线和八个金属辐射阵子；
馈电网络具有一个输入端和八个输出端，包括第一级功分电路、第二级电路移相电路；其中，在输入端焊接同轴线；八个输出端分别与八个金属辐射阵子连接；第一级功分电路包括50欧姆延长阻抗线与70.7欧姆四分之一波长阻抗变换线组成；第二级电路移相电路包括共面波导线以及两级一分四的功分电路，其中输入端接至第一级功分电路后分成两路等幅信号进入第二级移相电路后分成八个输出端。
所述两组红外探头模块分别置于主门通道和副门通道两侧，红外探头发出两路红外光线，一旦光线被遮挡红外探头发出触发信号至RFID读写器，RFID读写器根据光线被遮挡的顺序判断人员进出，并更新计数显示器上的人员进出数量及在馆人数；
所述声光报警模块用于提供异常情况下的声光报警信号，一旦有进入通道门的电子标签被激活，电子标签通过反向调制将自身的固定编码返回所述RFID读写器，如果电子标签的编码为非法编码，RFID读写器控制声光报警模块发出声音及光线警示信号。
在图1基础上，参见图2，所述超高频计数通道包括主门通道和副门通道，所述主门通道和副门通道的宽度基于所述RFID读写器的射频输出功率的范围改变实现可调节；经过所述主门通道和副门通道的RFID电子标签的读取距离范围基于所述RFID读写器的射频输出功率的范围改变实现可调节。
具体的，RFID读写器的射频输出功率可调范围为10dbm～30dbm，通过改变RFID读写器的输出功率可以调整通道门内RFID电子标签的读取距离，在实际使用中可根据场景需求改变RFID读写器的输出功率实现两个门体之间宽度可调的。
结合图1-2，所述超高频计数通道包括主门通道和多扇副门通道。主门同步接口通过连接线与所述多扇副门同步接口相连，实现对副门的同步及控制。
所述同步接口为RS485形式，主门和每扇副门通过两个同步接口连接，每扇副门分配一同步地址码，主门与副门每次数据交互时均带有地址码作为副门识别标志。
在上述实施例中，RFID通道门的门体有主门和副门之分，主门同步接口通过连接线与多扇副门同步接口相连，实现对副门的同步及控制，同步接口为RS485形式，主门和每路副门有两个同步接口，每路副门分配一同步地址码，主门与副门每次数据交互时均带有地址码作为副门识别标志，主门可控制副门的独立工作或并联工作，保证各扇门之间互不干扰，同时主门可汇总副门返回的数据信息。
在图1-3基础上，参见图4，是图1-3中具备宽度可调功能的超高频RFID计数通道的工作方法，所述方法包括：
所述两组天线模块依序接收所述RFID读写器的轮询信号；
接收到轮询信号的天线模块处于工作状态，而未接收到轮询信号的天线模块处于非工作状态；
所述RFID读写器通过处于工作状态的天线模块对外辐射电磁波，一旦有进入通道门的电子标签被激活，电子标签通过反向调制将自身的固定编码返回RFID读写器，如果电子标签的编码为非法编码，RFID读写器控制声光报警模块发出声音及光线警示信号。
一旦光线被遮挡，则红外探头发出触发信号至RFID读写器，RFID读写器根据光线被遮挡的顺序判断人员进出，并更新计数显示器上的人员进出数量及在馆人数。
作为示例，在上述实施例中，电源模块对外接至市电，转换出+12V直流电通过电源线提供电源至RFID读写器，RFID读写器通过信号线及电源线与红外接头、计数显示器、声光报警模块相连，以实现供电及通信；两组天线按照一定间距上下固定于门体金属板上，以保证通道门内无盲区，RFID读写器轮询依次使两组天线处于工作状态，保证每一时刻只有一组天线模块工作避免射频信号相互干扰，RFID读写器通过天线对外辐射电磁波，一旦有进入通道门的电子标签被激活，电子标签通过反向调制将自身的固定编码返回RFID读写器，如果电子标签的编码为非法编码，RFID读写器控制声光报警模块发出声音及光线警示信号。两组红外探头分别置于通道门两侧，均包含发射和接收管，红外探头发出两路红外光线，一旦光线被遮挡红外探头发出触发信号至RFID读写器，RFID读写器根据光线被遮挡的顺序判断人员进出，并更新计数显示器上的人员进出数量及在馆人数。
本发明的通道门在RFID功能上支持人流、物品出入流量统计，实现的方法在通道门两端合适的位置各放置一路IR对射探头，一旦人员或物品通过通道门可触发IR探头，根据两路探头的触发先后顺序可识别人员的进出方向。
经过客户允许的数据采集及统计分析计算，可以实现消费习惯，包括时间，消费种类，图书借阅习惯等大数据统计分析，并且超高频RFID电子标签具有32位的访问密码，可以保证数据的安全可靠。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种具备宽度可调功能的超高频RFID计数通道，所述超高频计数通道包括主门通道和副门通道，所述主门通道和副门通道均包含一组RFID读写器、两组天线模块、两组红外探头模块、一组电源模块、一组计数显示器、声光报警模块；
其特征在于：
所述电源模块、红外探头模块、计数显示器、声光报警模块均与所述RFID读写器电连接，所述两组天线模块中的第一组天线模块通过同轴电缆线与RFID读写器的第一射频接口连接，所述两组天线模块中的第二组天线模块通过同轴电缆线与RFID读写器的第二射频接口连接；
所述RFID读写器为射频输出功率可调范围为10dbm～30dbm的超高频读写器；
所述两组天线模块按照预设间距上下固定于主门通道和副门通道各自门体的金属板上；
所述两组红外探头模块分别置于主门通道和副门通道两侧，红外探头发出两路红外光线，一旦光线被遮挡红外探头发出触发信号至RFID读写器，RFID读写器根据光线被遮挡的顺序判断人员进出，并更新计数显示器上的人员进出数量及在馆人数；
所述声光报警模块用于提供异常情况下的声光报警信号，一旦有进入通道门的电子标签被激活，电子标签通过反向调制将自身的固定编码返回所述RFID读写器，如果电子标签的编码为非法编码，RFID读写器控制声光报警模块发出声音及光线警示信号。
2.如权利要求1所述的一种具备宽度可调功能的超高频RFID计数通道，其特征在于：
所述超高频计数通道包括主门通道和副门通道，所述主门通道和副门通道的宽度基于所述RFID读写器的射频输出功率的范围改变实现可调节。
3.如权利要求1所述的一种具备宽度可调功能的超高频RFID计数通道，其特征在于：
所述超高频计数通道包括主门通道和副门通道，经过所述主门通道和副门通道的RFID电子标签的读取距离范围基于所述RFID读写器的射频输出功率的范围改变实现可调节。
4.如权利要求1所述的一种具备宽度可调功能的超高频RFID计数通道，其特征在于：
所述电源模块对外接至市电，转换出+12V直流电通过电源线提供电源至所述RFID读写器，所述RFID读写器通过信号线及电源线与红外探头、计数显示器、声光报警模块相连，以实现供电及通信。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种具备宽度可调功能的超高频RFID计数通道，其特征在于：
所述超高频计数通道包括主门通道和多扇副门通道。
6.如权利要求5所述的一种具备宽度可调功能的超高频RFID计数通道，其特征在于：
所述超高频计数通道包括主门通道和副门通道，主门同步接口通过连接线与所述多扇副门同步接口相连，实现对副门的同步及控制。
7.如权利要求6所述的一种具备宽度可调功能的超高频RFID计数通道，其特征在于：
所述同步接口为RS485形式，主门和每扇副门通过两个同步接口连接，每扇副门分配一同步地址码，主门与副门每次数据交互时均带有地址码作为副门识别标志。
8.如权利要求1-7任一项所述的一种具备宽度可调功能的超高频RFID计数通道的工作方法，其特征在于，
所述方法包括：
所述两组天线模块依序接收所述RFID读写器的轮询信号；
接收到轮询信号的天线模块处于工作状态，而未接收到轮询信号的天线模块处于非工作状态；
所述RFID读写器通过处于工作状态的天线模块对外辐射电磁波，一旦有进入通道门的电子标签被激活，电子标签通过反向调制将自身的固定编码返回RFID读写器，如果电子标签的编码为非法编码，RFID读写器控制声光报警模块发出声音及光线警示信号。
9.如权利要求8所述的工作方法，其特征在于：
一旦光线被遮挡，则红外探头发出触发信号至RFID读写器，RFID读写器根据光线被遮挡的顺序判断人员进出，并更新计数显示器上的人员进出数量及在馆人数。
10.如权利要求8所述的工作方法，其特征在于：
主门可控制副门的独立工作或并联工作，保证各扇门之间互不干扰，同时主门可汇总副门返回的数据信息。
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