CN115221991A - 具有支持射频识别(rfid)的传感器的管道 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于感测管道内介质的物理性质的系统、方法以及射频识别模块，该系统包括射频识别(RFID)读取器，该读取器被布置成以至少一个射频发射电磁信号。RFID标签接收所述至少一个射频并将接收到的射频转换为给RFID标签供电的电能。所包括的电连接到RFID标签的传感器接收来自RFID标签的电能并且给传感器供电以获得介质的至少一种物理性质的测量数据并将测量数据发射到RFID标签。RFID标签使用所述至少一个射频将测量数据发射到RFID读取器。

Description

具有支持射频识别(RFID)的传感器的管道
技术领域
本公开总体上针对具有支持射频识别(RFID)的传感器的管道。更具体地，本公开涉及一种系统，该系统使用支持RFID的传感器来感测管道内介质的物理性质并使用RFID通信协议报告感测到的物理性质。
背景技术
在流体处理应用中需要感测在管道中输送的流体的物理或化学性质或管道或连接器的物理状态的各个方面。这些性质包括(但不限于)温度、压力、流量、是否存在泄漏等项目。在汽车应用中也需要监测管道或连接器的物理状态是否存在可能导致泄漏或故障的磨耗或磨损。通常，管道或连接器的某一部分在安装后不易接近，或者难以或不方便测量。另外，将电源线或信号线布线到车辆结构内传感器或其相关管道所在的位置并非总是可能的或方便且经济的。因此，希望将无线接口与测量传感器电路联用。无线接口将允许在无需与传感器进行物理电接触的情况下进行测量。
射频识别(RFID)技术已广泛用于几乎所有行业，包括运输业和制造业。典型的RFID系统包括RFID标签、至少一个RFID读取器或检测系统——其具有用于与RFID标签通信的天线——以及用于控制RFID读取器的计算设备。RFID读取器包括可以向RFID标签提供能量或信息的发射器以及从标签接收身份和其它信息的接收器。计算设备处理通过RFID读取器获得的信息。
一般而言，从RFID标签接收的信息专用于特定应用，但通常为标签固定于其上的物品提供标识。示例性物品包括制成品或有形物品的信息。也可以为该物品提供附加信息。标签可以在制造过程中例如用于指示汽车底盘在制造期间的油漆颜色或其它有用信息。RFID读取器的发射器通过天线输出射频信号以产生电磁场，该电磁场使RFID标签能够返回携带信息的射频信号。在一些配置中，发射器启动通信，并利用放大器驱动带有调制输出信号的天线与RFID标签通信。在其它配置中，RFID标签从RFID读取器接收连续波信号并通过立即响应其信息来启动通信。
RFID标签使用预定义协议进行通信，从而允许RFID读取器从一个或多个标签接收信息。计算设备可以通过从RFID读取器接收信息并执行某一动作——例如向用户呈现信息或将测量结果存储在数据库中——而用作信息管理系统。
因此，在某些应用中，使监测流体管道和由管道输送的介质的物理性质的传感器由无源RFID标签供电将是有益的。无源RFID标签通过询问附近的RFID读取器的无线电波收集能量。无源RFID标签使用收集的能量来执行操作，例如给传感器供电以从流体管道获得实时测量值。然后将测量结果作为数据发送到外部RFID读取器，以供显示或由计算设备进一步处理。以此方式，可以提供不需要用于工作用电的自带电源——例如电池或其它电源和相关的电导体——的RFID传感器。
发明内容
本公开涉及一种系统，该系统使用支持RFID的传感器来感测管道内的介质的物理性质并使用RFID通信协议报告感测到的物理性质。
在第一实施例中，一种用于感测管道内介质的物理性质的系统包括射频识别(RFID)读取器，其设置成以至少一个射频发射电磁信号。RFID标签接收至少一种射频并将至少一个射频转换为电能以给RFID标签供电。与RFID标签电连接并位于管道内流动的介质附近的传感器接收来自RFID标签的电能，从而操作传感器以获得介质的至少一种物理性质的测量数据，藉此传感器将测量数据发射到RFID标签并且测量数据由RFID标签使用所述至少一个射频发射到RFID读取器。
在第二实施例中，一种用于感测管道内介质的物理性质的方法包括使用由RFID标签接收的射频识别(RFID)协议以至少一个射频发射电磁信号。RFID标签将所述至少一个射频转换成电能，以给RFID标签和位于在管道内流动的介质附近的传感器供电。该方法进一步包括使用电能操作传感器，以获得介质的至少一种物理性质的测量数据，并将测量数据发射到RFID标签，藉此RFID标签使用所述至少一个射频从使用RFID协议的RFID标签发射测量数据。
在第三实施例中，一种用于感测管道内介质的物理性质的射频识别(RFID)模块包括邻近介质安装在管道上的基板。设置在基板上的模拟控制电路包括超高频(UHF)接口电路和高频(HF)接口电路。UHF天线形成在基板上并且电联接到UHF接口电路，并且HF天线围绕UHF天线形成在基板上并且电联接到HF接口电路。该模块进一步包括位于基板上并且被布置为获得管道中介质的至少一种物理性质的测量数据的传感器和位于基板上并且电联接到模拟控制电路和传感器的射频识别(RFID)标签。
根据以下附图、描述和权利要求，其它技术特征对于本领域技术人员来说可能是显而易见的。
附图说明
为了更完整地理解本公开，现在参考以下结合附图进行的描述，在附图中：
图1示出了根据本文描述的实施例的射频识别(RFID)模块的示例性框图；
图2示出了根据本文描述的实施例的安装到基板上的RFID模块的顶视图；
图3示出了根据本文描述的实施例的多层管道的侧视截面图，该多层管道具有安装在管道内的RFID模块；
图4示出了根据本文描述的实施例的多层管道的侧视截面图，该多层管道具有安装在管道内的RFID模块和安装在管道外表面上的单独的天线基板；
图4A示出了根据本文描述的实施例的安装到管道外表面上的图4的天线基板的顶视图；
图5示出了根据本文描述的实施例的安装到单层管道的外表面上的RFID模块的侧视图；和
图5A示出了根据本文描述的实施例的安装在单层管道的外表面上的RFID模块的顶视图。
具体实施方式
下面讨论的附图和用于描述本专利文献中的本发明原理的各种实施例仅通过说明的方式并且不应以任何方式被解释为限制本发明的范围。本领域技术人员应理解本发明的原理可以在任何类型的适当布置的设备或系统中实施。
在本申请的含义内，术语“管道”是指用于输送流体介质——例如燃料、液压流体、油、发动机冷却剂流体或空气——的管道以及管道接头及其部件。管道通常采用细长的圆柱形中空主体的形式。在其一端或两端，管道任选地具有管道联接器或管道联接器的一部分，即，所谓的配件，通过该配件，管道可以连接到例如另一管道或其它管道单元，例如固定管道系统或管道组件的其它部分。
在本公开的一个优选实施例中，管道和管道的壁由热塑性材料——例如作为示例且非模仿性地，聚酰胺(PA)或聚烯烃，例如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)或其共聚物或聚氯乙烯(PVC)——构成。管道和管道的壁也可以由包括热塑性弹性体和热固性橡胶的柔性化合物构成。例如，热塑性弹性体，例如动态硫化的三元乙丙橡胶(EPDM)，例如山都平(Santoprene)、塞林克(Sarlink)或其它基于聚氨酯(TPU)的热塑性弹性体，例如Laripur或Desmopan。热固性橡胶化合物可以基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)以及基于EPDM橡胶、氯丁二烯、丙烯酸酯(ACM或AEM)、丙烯腈-丁二烯(丁腈)橡胶等的材料。此类热塑性管道可以例如以这样的方式生产，即热塑性材料或材料层被直接挤塑成所需管道的形式。此外，管道壁也可以包括多个热塑性材料的胶合板或层，它们例如以多个薄膜胶合板的形式(“夹层结构”)彼此上下布置。
本文描述的实施例提供了多频和单频射频识别(RFID)模块的各种设计，这些模块尺寸紧凑，可以是便携式的并且可以在多种应用中使用。本文描述的多频RFID模块的某些实施例可以包括无源RFID标签、无源传感器以及高频(HF)天线子系统和超高频(UHF)天线子系统两者。另外，在本文描述的实施例中，无源RFID标签没有电源，例如电池，并且需要来自外部源的电磁场如RFID读取器以收集能量来给标签供电。类似地，所包含的无源传感器不是由电源供电，而是依靠从RFID读取器提供给RFID标签的电力来给传感器供电。
如本文所用，能量采集是指从外部源提取和捕获电能的过程。在本实施例中，能量采集具体指电磁射频(RF)能量采集，其中RF电磁场由发射器产生并由接收器内的调谐线圈捕获，或者来自天线的接收器内的电场被调谐到RF电磁场频率。
类似地，本文描述的单频RFID模块可以包括无源RFID标签、无源传感器和高频(HF)天线子系统或超高频(UHF)天线子系统。另外，单频RFID模块的无源RFID标签也不需要使用电源，例如电池，并且依赖于来自外部源——如RFID读取器——的电磁场来给RFID标签供电。类似地，所包含的无源传感器不是由电源供电，而是依靠从RFID读取器提供给RFID标签的电力来给传感器供电。
无源RFID标签、传感器以及UHF和HF子系统可以单独地或组合地共享集成电路(IC)基板上的公共模拟控制电路。HF子系统连接到螺旋缠绕线圈HF天线，而UHF子系统连接到与HF线圈天线电隔离的环形天线。
RFID模块可以被配置为提供多个工作频率，以便在更广泛的应用中使用。例如，多频RFID标签可以支持高频(例如，13.56MHz)和超高频(例如，915MHz)两种无线电发射。超高频(UHF)无线电发射通常可以提供比高频(HF)RFID发射更大的读取距离。同时，HF RFID无线电发射往往表现出比UHF RFID发射更大的场穿透性。在某些其它实施例中，UHF子系统可以仅包括联接到模拟控制电路的UHF子系统和UHF环形天线。
来看图1，框图示出了本实施例的多频RFID模块100。RFID模块100可以包括模拟控制电路105、无源多频RFID标签110和传感器120。模拟控制电路105进一步包括UHF子系统，该UHF子系统由UHF接口电路130以及经由电导体136和137电连接到UHF接口电路130的环形天线135组成。UHF子系统被调谐为以UHF射频——例如915MHz——工作。模拟控制电路105可以进一步包括HF子系统，该HF子系统包括HF接口电路140和经由导体146和147电连接到HF接口电路140的HF线圈天线145组成。HF子系统被调谐为以例如13.56MHz的HF射频工作。
如前所述，另一实施例中的RFID模块100也可以被配置为以单一频率工作。例如，在单频下，RFID模块100可以包括模拟控制电路105、无源单频RFID标签110和传感器120。模拟控制电路105仅包括HF天线子系统及其相关部件，或替代地，UHF天线子系统及其相关部件。每个天线子系统都包括上面针对多频RFID模块100说明的各个部件。
包含模拟控制电路105、RFID标签110、传感器120和天线接口电路的RFID模块100被一起组装为例如集成电路(IC)。
在本实施例中，多频RFID模块100的模拟控制电路105被认为是独立于频率的/与频率无关的。例如，多频RFID标签110可以被配置为与UHF和HF接口电路130和140两者连接。因此，模拟控制电路105可以履行与HF和UHF子系统相关联的功能，包括但不限于编码/解码、调制/解调、数字和模拟处理以及标识数据——如RFID模块100的ID、其位置和其所附接至的管道的标识符——的存储。在使用多于一个RFID模块100的应用中，存储在模拟控制电路105中的ID信息还可用于识别RFID模块100中的特定一个的ID。例如在用于检测流体泄漏的传感器应用中，其中可以使用多个RFID模块来检测沿着长管道外部在不同位置处的泄漏。尽管多频RFID模块可以使用单个模拟控制电路105以不同频率工作，但可以使用多于一个模拟控制电路105来实现与以不同频率工作的多频RFID标签相关联的功能。
RFID模块的传感器120可以被配置为任何电阻类型的传感器或换能器，包括电桥装置、产生电压的装置(例如压电传感器、热电偶、热电发电机等)、电容传感器、压力传感器、液体泄漏传感器和其它这样的传感器或换能器类型。在本申请的含义内，传感器120被选择为感测来自由以下组成的群组的物理性质：管道壁的温度，例如管道壁内部的温度或管道壁内表面的温度，从而可以推断出位于管道内的介质的温度；正压或负压，例如作用在管道壁上的应变；以及受管道壁破裂或形成管道壁的材料老化而导致流体从管道壁泄漏的影响的管道壁的完整性。
以此方式，可以检测在管道中流动的介质的一种或多种物理性质，例如温度、压力或管道壁中可能导致流体泄漏的破裂。由于无源RFID标签中射频源的可用功率较低，因此最好使用高阻抗传感器来降低功耗。
现在来看图2，RFID模块100连同UHF环形天线135和HF线圈天线145的实施例被显示为安装在合适的基板150上。RFID模块100也可以以其它配置组装，其中各种部件组合设置在单独的互连基板上或设置在不同位置。例如，UHF环形天线135可以安装在与基板150分开的基板上，而HF天线145盘绕在管道外表面周围。
根据一个示例性实施例，HF天线145可以使用桥接技术联接到模拟控制电路100。在一些实施例中，HF天线145由蚀刻铝构成。因此，HF天线145可以通过穿过HF天线145的层(例如铝)压接以形成将天线145电连接到RFID模块100的HF接口电路140的导体146和147来连接。
在另一示例性实施例中，UHF天线135和HF天线145两者都可以通过在基板150上沉积(例如印刷)介电质和导电油墨而联接到RFID模块100。例如，形成天线的线圈或环145可以使用基板150上的导电油墨来构造。HF天线145的端部可以使用沉积在内部线圈上的介电质油墨连接到RFID模块100以防止短路，而导电油墨可以沉积在介电质油墨上以在介电质油墨上创建跳线，从而将外部线圈连接到RFID模块100。UHF环形天线135也可以使用介电质和导电油墨以上述方式形成，并经由印刷导体136和137电联接到RFID模块100。
在图2的示例性实施例中，UHF环形天线135被示为位于HF线圈天线145内部。在这种嵌套构型中，包含UHF天线135和HF天线145以及多频RFID模块100的基板150可以是物理上紧凑的模块。
本领域技术人员将很好理解，RFID模块100可以安装在仅具有一个天线子系统的基板150上。例如，单频RFID模块100可以安装到具有UHF子系统及其相关天线135或HF子系统及其相关天线145的基板150上。
现在来看图3，示出了一个优选实施例的示例性管道300。管道300采用第一细长圆柱形管320的形式，该管320具有由内表面326形成并通过壁322与外表面328分开的内腔325。腔325被布置成使流体介质流过其中。在该示例性实施例中，第二管状层330具有内表面336并通过壁332与外表面338分开。第二层330的内表面332覆盖在管320的外表面328上并与其一体模制。层330用于为管道300提供某些优点，例如刚性和/或绝缘。管300和层330各自都可以由热塑性材料构造为夹层式多层结构，或者，管道300的多层结构可以使用柔性橡胶材料构造，或者一种组合具有由热塑性材料构成的管320和由橡胶材料构成的层330。
包含RFID模块100以及天线130和140的基板150优选地安装在管320的外表面328上。如图3所示，基板150安装在管道300的管320和层330之间。基板150可以使用施加到表面328或基板150或替代地施加到两者的粘合剂层附接到管320的表面328上。粘合剂将被施加到基板150的与RFID模块100安装在其上的表面相对的表面上。合适的粘合剂包括基于丙烯酸的热固性粘合剂，例如DuPont PYRALUXLF或PYRALUX FR片状粘合剂或粘合层粘合剂。用于将柔性基板和传感器附接到管道上的其它粘合剂可以包括具有颗粒填料、纳米填料或其它填料的柔性橡胶粘合剂，以进一步增加粘合剂的弹性模量。
在此构型中，RFID模块100的传感器120定位成提供代表在腔325中流动的流体介质的一种或多种物理性质的传感器读数，例如温度、正压或负压或应变，或由经由壁322输送并到达其表面326的流体介质所施加的流体泄漏。RFID模块100的传感器120被布置成提供对通过壁322输送的这些物理性质的测量。另外，由于安装在管320和层330之间的RFID模块100，RFID模块受到保护以免受灰尘颗粒、空气、液体和/或腐蚀性化学物质的侵蚀。
在某些其它实施例中，基板150可以包括改良的RFID模块450，其不包括安装到基板150上的UHF天线135和HF天线145。图4和4A示出了一个实施例，其中基板150包括这这种改良的RFID模块450，其粘附地安装到管420的表面428上，然而，天线135和145安装在单独的天线基板460上。如图4A所示，没有RFID模块100的天线基板460安装在层430的外表面438上。在该实施例中，天线135和145形成在天线基板460上，并且基板460粘附地附接到外层430的表面438上。替代地，天线135和145可以使用导电油墨直接印刷在层430的表面438上。在这样的外部安装中，天线135和145分别经由穿过层430的壁432的相应导体126和127以及136和137电连接到它们在改良的RFID模块450上的相应UHF和HF接口，从而将UHF天线135和HF天线145电连接到改良的RFID模块450。
在这种构型中，改良的RFID模块450的传感器120被定位为提供对腔425中的流体介质的物理性质的读取，如上文针对图3所说明的。然而，由于UHF和HF天线安装在层430的外表面438上，从RFID读取器接收电磁信号以及从天线发射RFID信号在某些情况下更强，从而有利于在RFID系统的部件之间进行更有效的连接。。
根据本实施例的另一方面，绝缘材料(例如环氧树脂)的保护层470可以在天线基板460上方或印刷的UHF135和HF145天线上方沉积在表面438上，以保护天线免受外部影响如灰尘、液体和腐蚀性材料造成的损坏以及可能由道路碎片和车辆运行中的任何环境或机械影响造成的其它损坏。
在图5和图5A所示的另一示例性实施例中，基板150和RFID模块100可以粘附地附接到单层管道500的外表面528上或部分嵌入管道500的外表面528上，例如放置于在管道表面528上构造的凹窝或空隙(未示出)中。该示例性实施例的管道500采用细长单层圆柱形管的形式，该管具有由内表面526形成并通过壁522与外表面528分开的内腔525。腔525被布置成使流体介质流过其中。基板150使用施加到表面528或基板或替代地施加到两者的粘合剂层附接到管道500的外表面528上。粘合剂将被施加到基板150的与RFID模块100安装在其上的表面相对的表面上。合适的粘合剂包括例如上述的基于丙烯酸的热固性粘合剂，例如DuPont PYRALUXLF或PYRALUXFR片状粘合剂或粘合层粘合剂。用于将柔性基板和传感器附接到管道上的其它粘合剂可以包括具有颗粒填料、纳米填料或其它填料的柔性橡胶粘合剂，以进一步增加粘合剂的弹性模量。
在该示例性实施例中，RFID模块100的传感器120被定位成提供代表在腔525中流动的流体介质的一个或多个物理性质的传感器读数，如以上在对图3的描述中所解释的。
根据本实施例的一个方面，管道可以包括绝缘材料的保护层570，例如沉积在外表面528上并施加在基板150上的环氧树脂，以保护RFID模块100免受外部影响如灰尘、液体和腐蚀性材料造成的损坏以及可能由道路碎片和车辆运行中的任何环境或机械影响造成的其它损坏。
重新参考图1，现在将说明用于操作RFID模块100的示例性方法。RFID模块100使用单频或多频发射系统经由无线RFID协议160与有源供电的RFID读取器200通信。RFID模块100被设计为使用UHF频率(例如使用环形天线135的915MHz)或HF频率(例如使用线圈天线145的13.56MHz)或同时使用两者进行通信。RFID读取器200可以以915MHz的UHF频率或以13.56MHz的HF频率或同时以两种频率工作和发射RFID协议发射。RFID模块100的部件彼此协同工作以进行传感器测量并且还彼此协作以将来自传感器120的传感器测量结果和来自模拟接口电路105的存储的ID信息发射到RFID读取器200。
在工作中，RFID读取器200经由协议160发射询问信号并且还从RFID模块100的RFID标签110接收认证响应。基于读取器200发射的频率，RFID模块100使用UHF天线135或HF天线145或这两种频率接收来自RFID读取器200的询问信号，并收集和采集读取器200发射的射频(RF)能量以给RFID模块100供电。
RFID模块100使用收集的RF能量为其部件——包括传感器120——供电。传感器120使用从RFID标签110收集的功率从流体管道获取物理性质的实时测量数据。然后测量数据经由RFID模块100和天线135、145以RFID读取器200用来询问RFID模块100的频率发射到RFID读取器200。另外，RFID模块还可以连同传感器120的测量数据一起发送存储在模拟控制电路105中的ID信息。ID信息可以包括RFID模块100的标识、RFID模块100的位置、或与RFID模块安装在其中的流体管道有关的其它标识信息。RFID读取器200可以临时存储从传感器120接收到的测量数据以用于进一步处理或将测量数据直接传送到计算设备300。计算设备300可以使用接收到的测量数据来计算检测到的流体介质的物理性质的值，例如温度或压力。或者，可以对测量数据进行后处理评估或存储未处理的数据以供进一步分析。
RFID读取器200可以间歇地或连续地连接到一个或多个计算设备300，例如PC或数据中心。根据一个示例性实施例，计算设备300可以不绑定到特定设备或处理器，而是可以通过云计算服务或其它分布式处理服务来实现。RFID读取器200与计算设备300之间的连接可以是无线连接，例如WiFi或蓝牙，或根据已知IP协议例如经由以太网或同轴电缆实现的硬线连接。
在另一示例性实施例中，RFID读取器200可以履行文中被描述为属于计算设备300的一些功能，反之亦然。事实上，RFID读取器200和计算设备300在某些情况下可以被实现为单个单元或可以被实现为多于两个的单元，如上所述。在这种情况下，与这些设备中的一个或两个相关联的功能分布在两个或多个设备上。
在一些实施例中，本专利文献中描述的各种功能由计算机程序实现或支持，该计算机程序由计算机可读程序代码形成并且体现在计算机可读介质中。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够由计算机访问的任何类型的介质，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、密盘(CD)、数字视频光盘(DVD)或任何其它类型的存储器。“非瞬态”计算机可读介质不包括发射瞬态电或其它信号的有线、无线、光或其它通信链路。非暂时性计算机可读介质包括可永久存储数据的介质和可存储数据并随后重写的介质，例如可重写光盘或可擦除存储设备。
阐明在本专利文献全文中使用的某些词和短语的定义可能是有利的。术语“应用程序”和“程序”是指一个或多个计算机程序、软件组件、指令集、过程、功能、对象、类别、实例、相关数据或其适用于以合适的计算机代码实现的部分(包括源代码、目标代码或可执行代码)。术语“通信”及其派生词包括直接间接通信。术语“包括”和“包含”及其派生词意指包括但不限于。术语“或”具有包含性，指和/或。短语“与…相关”及其派生词可以指包括、包括在内、互相连接、包含、包含在内、连接到…或与…连接、联接到…或与…联接、可与…通信、与…协作、交错、并列、接近、绑定到或与…绑定、具有、具有…的性质、与…有关系等。当与项目列表一起使用时，短语“…中的至少一个”是指可以使用所列条目中的一个或多个的不同组合，并且可能只需要列表中的一个条目。例如，“A、B和C中的至少一个”包括以下组合中的任一个：A、B、C，A和B，A和C，B和C，以及A和B和C。
本申请中的描述不应被理解为暗示任何特定要素、步骤或功能是必须包含在权利要求范围内的基本或关键要素。专利主题的范围仅通过所允许的权利要求来定义。此外，没有任何权利要求旨在关于任何所附权利要求或权利要求要素援引35U.S.C.§112(f)，除非在特定权利要求中明确使用了确切的词语“用于…的装置”或“用于…的步骤”，后接识别功能的分词短语。在权利要求中使用诸如(但不限于)“机构”、“模块”、“装置”、“单元”、“部件”、“元件”、“构件”、“设备”、“机器”、“系统”、“处理器”或“控制器”等属于应被理解为并意在指相关领域中的技术人员公知的结构，如通过权利要求本身的特征进一步修改或增强的，而不意在援引35U.S.C.§112(f)。
虽然本公开已经描述了某些实施例和一般相关联的方法，但是这些实施例和方法的改型和排列对于本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，以上对示例性实施例的描述不限定或限制本公开。在不背离如通过以下权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，其它变更、替换和变型也是可以的。

Claims (20)

1.一种用于感测管道内介质的物理性质的系统，包括：
射频识别(RFID)读取器，所述RFID读取器被布置成以至少一个射频发射电磁信号；
RFID标签，所述RFID标签接收所述至少一个射频，从而将所述至少一个射频转换为电能以给所述RFID标签供电；
传感器，所述传感器电连接到位于在所述管道内流动的介质附近的所述RFID标签，所述传感器从所述RFID标签接收电能并操作所述传感器以获得所述介质的至少一种物理性质的测量数据；并且
所述传感器将所述测量数据发射到所述RFID标签，其中，所述测量数据由所述RFID标签使用所述至少一个射频发射到所述RFID读取器。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统进一步包括电连接到所述RFID标签的模拟控制电路，所述模拟控制电路包括：
超高频(UHF)控制电路，所述UHF控制电路电连接到被调谐为接收UHF射频的UHF天线；和
高频(HF)控制电路，所述HF控制电路电连接到HF天线，并且被调谐为接收HF射频。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述至少一个射频是UHF射频，并且所述UHF天线是环形天线。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述至少一个射频是HF射频，并且所述HF天线是线圈天线。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述RFID标签、所述传感器、所述模拟控制电路以及UHF和HF控制电路被一起组装为集成电路，并被安装在基板上以形成RFID模块。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述HF线圈天线和UHF环形天线作为嵌套对安装在所述RFID模块上并且电连接到所述模拟控制电路的相应HF接口电路和UHF接口电路，并且邻近在所述管道中流动的介质安装在管道壁上。
7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述HF线圈天线和UHF环形天线安装在与所述RFID模块分开的管道壁的外表面上，所述UHF和HF天线电连接到所述模拟控制电路的相应HF接口电路和UHF接口电路。
8.根据权利要求5所述的系统，其中，所述模拟接口电路进一步包括所存储的用于识别RFID模块的识别数据，所述识别数据与所述测量数据一起被发射到所述RFID读取器。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器被布置成感测所述管道内的且作用在管道壁上的介质的物理性质，所述物理性质包括：
管道壁的温度；
作用在所述管道壁上的正压或负压或应变；和
受所述管道壁破裂的影响的所述管道壁的完整性。
10.一种用于感测管道内介质的物理性质的方法，所述方法包括：
使用射频识别(RFID)协议以至少一个射频发射电磁信号；
通过RFID标签接收所述至少一个射频；
通过所述RFID标签将所述至少一个射频转换成电能，以给RFID标签和位于在所述管道内流动的介质附近的传感器供电；
利用所述电能操作所述传感器以获得所述介质的至少一种物理性质的测量数据；
将所述测量数据发射到所述RFID标签，以及
使用所述RFID协议和所述至少一个射频从所述RFID标签发射所述测量数据。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，模拟控制电路电连接到所述RFID标签，所述方法进一步包括：
将超高频(UHF)天线电连接到所述模拟控制电路上被调谐为接收UHF射频的UHF控制电路；和
将高频(HF)天线电连接到所述模拟控制电路上被调谐为接收HF射频的HF控制电路。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述至少一个射频的发射包括UHF射频；并且
所述UHF天线包括环形天线。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述至少一个射频的发射包括HF射频；并且
所述HF天线包括线圈天线。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述测量数据的发射包括存储在所述模拟控制电路中的RFID识别数据(ID)。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所存储的ID数据包括以下至少一项：
所述RFID标签的识别信息；
所述RFID标签的位置；和
所述RFID标签所安装于的流体管道的识别信息。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，获得所述介质的至少一种物理性质的测量数据包括：
感测的所述管道内的且作用在管道壁上的介质的物理性质，其中所述物理性质包括以下中的至少一者：
所述管道壁的温度；
作用在所述管道壁上的正压或负压或应变；和
受所述管道壁破裂的影响的所述管道壁的完整性。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，以至少一个射频发射电磁信号包括：
使用远程定位的RFID读取器以UHF频率或HF频率中的至少一者发射RFID协议询问信号。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述RFID读取器同时以UHF频率和HF频率两者发射所述RFID协议信号。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述RFID读取器使用所述RFID协议以及所述UHF频率和HF频率中的至少一者从所述RFID标签接收所述测量数据，并且所述RFID读取器将所述测量数据发射到通信地连接到所述RFID读取器的计算设备，所述计算设备执行以下中的至少一项：
计算从所述RFID标签接收的所述管道内的介质的物理性质的测量数据的值；
对所述测量数据进行后处理评估；和
存储未处理的测量数据以供进一步分析。
20.一种用于感测管道内介质的物理性质的射频识别(RFID)模块，包括：
邻近所述介质安装在所述管道上的基板；
设置在所述基板上的模拟控制电路，所述模拟控制电路包括超高频(UHF)接口电路和高频(HF)接口电路；
UHF天线，所述UHF天线形成在所述基板上并且电联接到所述UHF接口电路；
HF天线，所述HF天线围绕所述UHF天线形成在所述基板上并且电联接到所述HF接口电路；
位于所述基板上的传感器，所述传感器被布置成获得所述介质的至少一种物理性质的测量数据；和
射频识别(RFID)标签，所述RFID标签位于所述基板上并且电联接到所述模拟控制电路和所述传感器。
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