CN201820252U - 生命卡装置及灾难搜救系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种生命卡装置及基于生命卡装置的灾难搜救系统。该生命卡装置该装置为呈卡状便携装置，装置内设有源RFID电路，其特征在于：装置外部设有一个开关，开关位于有源RFID电路的电源模块与各被供电的功能模块之间进行供电通/断控制；该灾难搜救系统，包括RFID读卡器、网络、远程服务器和生命卡装置；RFID读卡器检测生命卡装置数据并经由网络连接远程服务器进行数据交互。

Description

生命卡装置及灾难搜救系统 

技术领域

本实用新型涉及电子信息领域，尤其是一种通过射频识别技术进行被埋人群搜救的系统。 

背景技术

无论是地震、泥石流，大部分自然灾害的发生往往都会有人被埋在废墟里面。灾难的发生，搜救被埋人员往往是最迫切和最艰巨的任务。目前，对被埋人员搜救的方法往往是通过一种叫生命搜救仪的设备来进行人体探测。生命搜救仪按工作原理不同可以分为光学探生仪、声波/振动探生仪、红外热像探生仪。无论是那一种探测，都是通过对人体体征进行检测和判断。目前，这些生命搜救仪普遍存在的问题是，探测的灵敏度不高，反应比较慢，一般是需要帖近地面，而且探测的距离非常有限。 

RFID(Radio Frequency Identification的)，即射频识别，是目前应用比较广泛的一种技术和产品。RFID按应用频率的不同分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)、微波(MW)，相对应的代表性频率分别为：低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频860M~960MHz、微波2.4G，5.8G。RFID按照能源的供给方式分为无源RFID，有源RFID，以及半有源RFID。 

RFID标签俗称电子标签，也称应答器(tag，transponder，responder)，根据工作方式可分为主动式(有源)和被动式(无源)两大类。被动式RFID标签由标签芯片和标签天线或线圈组成，利用电感耦合或电磁反向散射耦合原理实现与读写器之间的通讯。RFID标签中存储一个唯一编码，通常为64bits、 96bits甚至更高，其地址空间大大高于条码所能提供的空间。当RFID标签进入读写器的作用区域，就可以根据电感耦合原理(近场作用范围内)或电磁反向散射耦合原理(远场作用范围内)在标签天线两端产生感应电势差，并在标签芯片通路中形成微弱电流，如果这个电流强度超过一个阈值，就将激活RFID标签芯片电路工作，从而对标签芯片中的存储器进行读/写操作，微控制器还可以进一步加入诸如密码或防碰撞算法等复杂功能。RFID标签芯片的内部结构主要包括射频前端、模拟前端、数字基带处理单元和EEPROM存储单元四部分。 

读写器也称阅读器、询问器(reader，interrogator)，是对RFID标签进行读/写操作的设备，主要包括射频模块和数字信号处理单元两部分。一方面，RFID标签返回的微弱电磁信号通过天线进入读写器的射频模块中转换为数字信号，再经过读写器的数字信号处理单元对其进行必要的加工整形，最后从中解调出返回的信息，完成对RFID标签的识别或读/写操作；另一方面，上层中间件及应用软件与读写器进行交互，实现操作指令的执行和数据汇总上传。 

目前，并没发现有通过RFID进行被埋人群搜救的产品，在抢陷救灾方面的应用，需要根据实际进行产品创新。 

发明内容

本实用新型目的是把RFID应用在灾难中被埋人群的搜救领域，公开一种生命卡装置及基于生命卡装置的灾难搜救系统以实现远距离的生命探测。使用者可以通过装置的按纽进行求救，而地面的搜救人员则可以通过相应的电子标签读卡器获取被埋人员的位置，身份等信息。 

本产品通过如下技术方案实现： 

生命卡装置，该装置为呈卡状便携装置，装置内设有源RFID电路，其特征在于：装置外部设有一个开关，开关位于有源RFID电路的电源模块与各被供电 的功能模块之间进行供电通/断控制。 

为了使该装置发出的无线信号能被更远距离的读卡器接收，上所述的有源RFID电路各被供电模块包括射频前端模块、微处理器、存储器和无线信号放大器模块；无线信号放大器模块位于天线与射频前端模块之间。这样通过对无线信号放大器模块进行独立供电，同时对发送的信号放大，实现更远程的数据传输。 

为了便于携带，生命卡装置可以通过安装在各种便于携带的装饰物上进行优化。 

一种基于生命卡装置的灾难搜救系统，包括RFID读卡器、网络、远程服务器和生命卡装置；RFID读卡器检测生命卡装置数据并经由网络连接远程服务器进行数据交互。 

本实用新型的特点及效果： 

1.常见的RFID标签，即电子标签一般都处于通电可检测通讯状态。而本装置不同的是，只有使用者按下开关，该装置的RFID标签才处于供电状态，才可以被地面的读卡器读取。既省电，也达到按需呼救的效果。 

2.地面的探测器无须贴近地面进行，与生命卡装置的通讯距离比较远，一般可以达到250米，完全满足搜救需要。 

3.与传统的搜救工作原理完全不同，不需要对人体体征进行检测，而采用了射频识别技术。 

附图说明

图1为生命卡装置的卡片状的结构示意图； 

图2为生命卡装置的电子口令卡状的结构示意图； 

图3为生命卡装置的一种电路组成示意图； 

图4为生命卡装置的另一电路组成示意图。 

具体实施方式

下面对本实用新型做进一步阐述： 

参考图1至2，生命卡装置为一种便于用户携带的装置。它可以制作成卡片状(见图1)，也可以制作成电子口令卡状(见图2)，更可以通过嵌装于各种常见装饰物内，便于人们日常携带。如图3，生命卡装置内部至少具有一RFID电子标签电路。电子标签电路具有一电源模块、射频前端模块、微处理器模块、存储器模块。其中如射频前端模块、微处理器模块、存储器模块等需要进行供电的IC或电路统称为被供电的功能模块，则被供电的功能模块与射频前端模块之间设有一开关1以进行电源模块与各被供电的功能模块之间进行供电通/断控制。当该开关1没闭合时，生命卡装置内的RFID电子标签不能与读卡器进行通讯，同时也服务被读取其内存储的信息，而一但开关1被闭合，该RFID电子标签就变成有源电子标签，当在读卡器的检测范围时，可以按照常见的有源RFID电子标签的通讯方式与读卡器进行通讯，实现标签信息及其它存储的数据被读取。 

又如图3所示，RFID电子标签电路的各功能模块与常见的有源电子标签的结构相同。总体上，RFID电子标签电路包括天线、射频前端、微处理器、存储器，其中射频前端又包括发射调制电路、接收调制电路，以负责发送调制、接收解调标签与读写器之间的指令信号和反射应答信号。微处理器执行读写器的 指令，完成标签的正确识别。存储器存储标签识别程序和射频标签相关信息。射频前端接收部分包括带通滤波器、低噪声放大器、本振、检波整形、放大器等，发射部分包括调制器、功率放大器、带通滤波器等，具体电路属于本领域常见技术，不再重复。生命卡装置可以有多个按钮开关以实现其它功能，但用于控制RFID电子标签电路的开关1应较其它开关在面积和位置方面更显著，同样装置也可以带有其它辅助的电路模块。 

如图4所示，为对图3的电路进行了更进一步的优化。由于本生命卡装置主要是应用与发生地震、泥石流等灾害时，被埋用户通过按下装置的开关1进行求救。受泥土、墙壁等阻挡，RFID电子标签与读卡器之间的通讯将受到严重阻隔和影响，为了达到更显著求救效果，RFID电子标签电路还可以包括一无线信号放大器模块；无线信号放大器模块位于天线与射频前端模块之间以对与读卡器进行通讯的信号进行单独放大。无线信号放大器模块直接由电源模块进行供电，同时受开关1的控制。另外，生命卡装置更可以通过外置天线的方式，以扩大标签被检测的距离。RFID的频率可以在低频135KHz、高频13.56MHz、超高频860M~960MHz、微波2.4G，5.8G之间根据需要确定，确定原则是必须保证被埋后与地面的读卡器之间仍然具有良好的远程通讯能力。由于为了实现远距离的通讯，并且装置只有启动才有电源损耗，所以可以适当增加功耗以扩大通讯的距离(这与常见的RFID标签电路设置优先降低功耗不同)。 

下面对基于生命卡装置的灾难搜救系统进行进一步描述。由于生命卡装置只是人们日常佩带用，在进行前期用户身份采集、后期搜救过程中，都需要读卡器、远程网络服务平台等支持。整体上，基于生命卡装置的灾难搜救系统包括大量携带在人们身上的生命卡装置、RFID读卡器、网络、远程服务器及相关 软件支持等组成。其中RFID读卡器用于于生命卡装置进行通讯，实现标签ID、内存储数据的读取进而检测用户等求救信号及生命状态。RFID读卡器可以是带读RFID卡功能的手持设备，也可以是连接有RFID读卡器模块的PC、其它潜入式设备等。RFID读卡器可以通过互联网、GPRS连接网络的服务器，进行用户信息的存储，个人信息查询等。 

下面对生命卡装置及灾难搜救系统的工作原理做进一步描述： 

1.首先，对生命卡装置内的RFID标签的ID进行登记，同时与用户的相关信息(如身份、住址、年龄等)进行关联，同时在网络服务器进行存储； 

2.生命卡装置被用户随身携带，由于装置内部电路比较简单，可以制作成卡片状、电子口令卡状或随身装饰物，所以适用于日常携带。另由于开关日常处于开状态，所以装置内RFID标签无法被读卡器通讯，达到省电效果，同时一旦可以通讯，表示必有所需。 

3.当发生地震，用户被埋；用户按下，用于控制RFID电子标签电路的开关。装置内的有源RFID电子标签工作，处于可识别、通讯模块。由于具有单独的无线信号放大器模块，所以通讯的距离将变大，有利于降低泥土、墙壁等的造成阻隔的负面影响。 

4.搜救人员通过读卡器在地面进行搜救。读卡器检测并与生命卡装置通讯，读取其内的RFID标签信息；一旦读取到RFID标签信息，表明该用户在下面按下了开关，还具备明显生存可能；同时，搜救人员通过网络与网络服务器连接，读取RFID标签对应用户的信息，同时在软件支持下对该被埋人员进行位置估算以便于实施救护措施。 

Claims (3)

1.生命卡装置，该装置为呈卡状便携装置，装置内设有源RFID电路，其特征在于：装置外部设有一个开关，开关位于有源RFID电路的电源模块与各被供电的功能模块之间进行供电通/断控制。

2.如权利要求1所述的生命卡装置，其特征在于所述的有源RFID电路各被供电的功能模块包括射频前端模块、微处理器、存储器和无线信号放大器模块；无线信号放大器模块位于天线与射频前端模块之间。

3.基于生命卡装置的灾难搜救系统，包括RFID读卡器、网络、远程服务器和呈卡状便携装置，其特征在于：所述呈卡状便携装置为权利要求1至2任一所述的生命卡装置。 

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