CN203894918U - 一种基于射频识别技术的尿湿检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于射频识别技术的尿湿检测装置，包括：射频识别RFID阅读器；触发所述RFID阅读器于设定的距离实施尿湿检测的尿湿检测按钮；对所述RFID阅读器于设定时间内的阅读情况进行分析处理的逻辑控制单元；以及输出尿湿检测状态信息的状态指示装置；所述RFID阅读器、尿湿检测按钮和状态指示装置均分别与所述逻辑控制单元电连接。本实用新型实施例采用了最普通、最成熟、最大众化的射频识别技术实现了有效的尿湿检测，具有简单、方便、廉价、实用的特点。

Description

一种基于射频识别技术的尿湿检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种检测装置，尤其涉及一种基于射频识别技术的尿湿检测装置。

背景技术

射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）是一种方便有效的无线技术，通常应用于RFID标签（RFID Tag或RFID Label）的读取，以便对贴有RFID标签的货物流通实施管理。RFID标签通常要与RFID读写器（或阅读器）配合使用，令人们可以读取RFID标签内的唯一识别码（ID），亦可将自定义的用户识别码写入到对应的RFID标签之内。

从工作模式上来看，RFID标签通常分有源（Active）标签及无源（Passive）标签两种。有源标签本身配有电源，可提供标签进行信号发射、接收及数据写入等操作的能源，从而实现双向的信息交流。至于无源标签本身则是没有电源的，其工作所需的能源全部由读写器通过无线辐射或电磁耦合方式提供，因此无源标签可以做得非常纤薄，可以很方便地贴在书本、衣物、货品等物件上。

除在商品流通领域应用之外，在某些场合下，RFID还可以作为无线传感器使用。例如在中国专利申请CN1302381A中，其提供了一种具有传感器输入的射频识别标签装置，该传感器输入改变由阅读器读出的标签数据，从而实现相应的传感器功能。又例如中国专利申请CN101196530A提供了一种尿片检测系统，包括尿片、RFID标签传感器，所述RFID标签传感器包含包括检测液体的标签传感器，所述传感器输入改变由读取器非接触读出的标签数据，从而实现尿湿检测功能。

上述现有技术的无线传感器应用都依赖于RFID标签的传感器输入，这对标签本身有着一个特殊的要求，因为市面上大部分RFID标签都没有传感器输入端的，如何通过无输入端的通用RFID标签来进行环境变量监测（例如湿度检测），是一个很有挑战性及实用价值的一个问题，而这个问题在现有的技术方案中都没有详细的揭示和论述。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种简单实用且具有普遍适用性的基于射频识别技术的尿湿检测装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于射频识别技术的尿湿检测装置，包括：

射频识别RFID阅读器；

触发所述RFID阅读器于设定的距离实施尿湿检测的尿湿检测按钮；

对所述RFID阅读器的阅读情况进行分析处理的逻辑控制单元；以及

根据所述逻辑控制单元于设定的时间内的分析处理结果，输出尿湿检测状态信息的状态指示装置；

所述RFID阅读器、尿湿检测按钮和状态指示装置均分别与所述逻辑控制单元电连接。

其中，所述状态指示装置包括干爽指示单元，当所述RFID阅读器于设定的时间内成功读取到RFID标签信息时，所述干爽指示单元被激活。

其中，所述尿湿检测装置包括用于提供所述设定时间的定时单元；以及所述状态指示装置包括尿湿指示单元，当所述RFID阅读器于设定的时间内未能成功读取RFID标签信息时，所述尿湿指示单元被激活。 

其中，所述状态指示装置包括检测指示单元，当所述尿湿检测按钮被按下时，所述检测指示单元被激活，显示所述阅读器进入阅读RFID标签状态。

其中，当所述干爽指示单元或尿湿指示单元被激活时，所述检测指示单元被屏蔽，并且所述RFID阅读器停止工作并进入休眠状态。

其中，所述状态指示装置包括三色LED，通过同一LED的三种颜色来分别显示干爽、尿湿及检测三种状态。

其中，所述状态指示装置包括蜂鸣器，通过同一蜂鸣器的不同长短或长短组合声音来分别表示干爽、尿湿及检测三种状态。

其中，还包括设置在吸湿性护理用品上的RFID标签。

其中，所述吸湿性护理用品为纸尿裤或纸尿片，所述RFID标签为RFID无源标签，设置在所述纸尿裤或纸尿片的吸湿层与防渗层之间，所述RFID标签工作频率为840MHz至960MHz的频段。

其中，所述逻辑控制单元包括：

用于产生包括时、分、秒在内的时间信息的计时单元；以及

用于记录所述RFID阅读器每一次成功阅读RFID标签的时间信息，以及同一RFID标签自第一次被阅读与最近一次被阅读的时间间隔信息的时间记录单元；

所述状态指示装置包括用于显示状态信息以及显示所述时间记录单元所记录的时间信息或时间间隔信息的LCD显示单元。

本实用新型实施例采用了最普通、最成熟、最大众化的射频识别技术实现了有效的尿湿检测，具有简单、方便、廉价、实用的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例基于射频识别技术的尿湿检测装置的工作原理示意图。

图2本实用新型实施例中RFID标签配置在纸尿裤上从而实现纸尿裤的尿湿检测的示意图。

图3是本实用新型实施例中RFID标签配置在纸尿裤上的局部侧面剖视示意图。

图4是本实用新型实施例的RFID尿湿检测装置的正面外观示意图。

图5是本实用新型实施例基于射频识别技术的尿湿检测装置的功能模块方框图。

图6是本实用新型实施例基于射频识别技术的尿湿检测装置的又一功能模块方框图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本实用新型可以用以实施的特定实施例。本实用新型所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本实用新型，而非对本实用新型保护范围的限制。

请参照图1所示，这是本实用新型实施例基于射频识别技术的尿湿检测装置的工作原理示意图，通过RFID阅读器于设定的距离上对无源RFID标签进行阅读从而实现对目标物体的潮湿检测。图中RFID阅读器11与RFID标签12之间的距离为d。在正常使用情况（或初始状态）下，RFID阅读器11对RFID标签12的阅读距离大于d，亦即是说，在正常情况下RFID阅读器11可读取RFID标签12的ID信息，并对RFID标签12进行有效的识别。

在正常阅读/识别时，RFID阅读器11会发出阅读指令15，所述15为一组无线电波（电磁场），所述电波同时作为一种能源为RFID标签12的天线所接收（对于无源标签来说），并令RFID标签12进入工作状态，同时标签在接收到相关的指令后，会根据指令的要求将其自身的ID信息通过无线信号16的方式反射/反馈回来，并为RFID阅读器11所接收及识别，从而完成一个RFID阅读器对RFID标签的阅读/识别过程。

由于实际使用时，RFID标签12通常会贴在一些特定的物体13上，而物体13的材料成分成对RFID标签12的阅读反过来会产生一定的影响。目前的RFID有多种不同的分类，其工作频段从120kHZ至10GHz不等，工作于不同频段的标签对环境的敏感性各不相同，其标签读取距离亦不一样，标签的成本也有较大的差异。超高频（UHF）RFID标签（频率范围在840Hz-960Hz之间）因采用电磁反向散射耦合方式工作，其成本较低，而读取的距离又较远（范围可达数米），是目前有较高性能价格比的标签，因此本实用新型优选工作于该频段的RFID系统，包括相应的无源标签及阅读器。

超高频段RFID的电磁反向散射耦合工作方式，令其对周围物体/环境特别敏感。例如将标签贴在金属物体表面时，由于金属物体的影响，标签天线无法“切割”磁力线，因而不能获得足够的电磁能量而激活，导致标签不能正常工作。另外高介电常数的物质（例如水，其相对介电常数约为80）具有易吸收电磁波的特点，会大大降低天线的辐射效率，缩短标签的读写距离，甚至令读写失效。在日常环境中空气的相对介电常数约为1，其对标签的影响很小；玻璃、塑料、木头、衣物等物质的介电常数在2-10之间，会对RFID标签的读取带来一定的影响，但较之金属及水分，其影响显然要小得多。

本实用新型实施例主要应用于婴儿及卧床病人、老人的纸尿裤的尿湿状态检测上，因此主要关心尿液（主要是水分）对RFID标签读取的影响。本实用新型实施例的RFID标签12会贴在纸尿裤（或纸尿片等吸湿性护理用品）13之上，或设置于纸尿裤13之中。当纸尿裤13为干爽状态时，RFID阅读器11在设定的距离d情况下可正常阅读到RFID标签12的信息；而当纸尿裤13为湿润状态时，所述RFID系统（RFID阅读器+RFID标签）的阅读能力会受到比较大的影响，在同样的距离下RFID阅读器就不一定可读到RFID标签的信息了。适当设置距离d，便可有效区分RFID标签所粘贴的物体的湿度（含水量）情况，从而可对设置有RFID标签的纸尿裤的尿湿状况进行有效识别。

下面再请参照图2所示，这是本实用新型实施例中RFID标签配置在纸尿裤上实现纸尿裤的尿湿检测的示意图。图中20为一常规纸尿裤（婴儿或成人纸尿裤均适用，其等效于图1中的物体13），其分前后两部分，前边部分为腹部，后边部分为臀部，从后边部分延伸形成左、右（以朝向阅读者为参照）两个围边21、22，可将纸尿裤腰围拉紧，从而将纸尿裤前后两部分连在一起包裹使用者的腹部及臀部。

在本实用新型实施例中，RFID标签12可设置在纸尿裤的前腹部正中位置上，这个位置的最大好处是方便RFID阅读器对RFID标签的阅读操作，特别是当纸尿裤的使用者平躺在床上时，即使纸尿裤使用者穿着裤子、盖着被子，RFID标签12离被面的位置一般也不超过10cm，这个距离几乎所有常规的UHF阅读器都能够轻松实现其RFID标签的读取，因此RFID阅读器可在小功率状态下工作，有利于节省能量及延长电池使用寿命。而当纸尿裤被尿湿时，RFID标签12下面的水分增加（如果RFID标签12放置在纸尿裤内部的话，则尿液可包围在标签的四周，对标签的影响会更大），RFID阅读器的阅读距离就会大大缩短，此时如果RFID阅读器11仍然维持在10cm左右的阅读距离的话，则所述RFID标签的信息就会阅读不到。在这种情况下，本实用新型实施例就可以判别纸尿裤20已经被尿湿，需要更换了。

下面再请参照图3所示，这是本实用新型实施例中RFID标签配置在纸尿裤上的局部侧面剖视示意图。图中的纸尿裤显示为腹部位置，23为纸尿裤的内层（干爽层），在穿着时最贴近使用者的下腹部/排尿器官；25为纸尿裤的中间层（吸湿层），可吸收尿液；26为纸尿裤的外层（防渗层），可防止尿液渗漏。在本实用新型中，RFID标签12被配置在纸尿裤的吸湿层与防渗层之间，既可在尿湿时接触到尿液（或被尿液所浸泡），又距离身体位置比较远，容易为RFID阅读器所读到。RFID标签12在纸尿裤生产过程，可通过背胶（或结构胶）粘贴在纸尿裤外层26的PE膜（聚乙烯薄膜）上，这符合纸尿裤的生产工艺，因而适合大规模生产。

下面再请参照图4所示，这是本实用新型实施例的RFID尿湿检测装置的正面外观示意图。图中30为尿湿检测器（为尿湿检测装置的主体部分，为方便起见，以下亦统称为尿湿检测装置），其内部包括有RFID阅读器，为了方便，有时亦将尿湿检测装置简称为RFID阅读器。在尿湿检测装置30中包括有尿湿检测按钮33，当所述按钮按下时，可触发阅读器发射无线信号进行RFID标签的阅读/扫描，并对阅读/扫描的情况进行分析和判断，及将有关工作状态，以及分析得到的纸尿裤尿湿状态通过状态指示装置35进行状态信息的输出指示。

下面再请参照图5所示，这是本实用新型实施例的基于射频识别技术的尿湿检测装置的功能模块方框图。图中30为尿湿检测装置，在尿湿检测装置30中包括有RFID阅读器11，检测按钮33，状态指示装置35。此外还包括有联结11、33及35的逻辑控制单元，所述逻辑控制单元可用微处理器（MCU）来担当。与逻辑控制单元连接的还包括定时单元36，用来设定RFID阅读器11的阅读/扫描及状态分析的时间，当在设定的时间内所述RFID阅读器成功读取到RFID标签12的信息时，包含在状态指示装置35之内的干爽指示单元被激活，代表纸尿裤处于干爽状态；相反，如果RFID阅读器在设定的时间之内未能成功读取RFID标签12的信息时，包含在状态指示装置35之内的尿湿指示单元被激活，代表纸尿裤处于尿湿状态。

图5中的状态指示装置还包括有检测指示单元，当尿湿检测按钮被按下时，所述检测指示单元被激活，显示RFID阅读器已进入RFID标签的阅读/扫描工作状态。所述状态指示装置受控于所述的逻辑控制单元，令状态指示装置同一时间只有一个输出状态，即为检测状态、干爽状态、尿湿状态或无状态输出之一。也就是说，当干爽指示单元或尿湿指示单元被激活时，检测指示单元将被屏蔽，当无状态输出时，代表尿湿检测装置处于睡眠的省电状态，在这种状态下，的RFID阅读器将停止工作，同样进入睡眠状态。

下面再请参照图6所示，这是本实用新型实施例基于射频识别技术的尿湿检测装置的又一功能模块方框图，这是对前述图5的一个发展和补充。图中除阅读器11、RFID标签12、检测按钮33之外，还增加了一个时间输入/调节按钮53，显示单元55（包括LCD显示单元），以及发光二极管LED 51、蜂鸣器52。所述LED 51、蜂鸣器52为前述的状态指示装置35的一种具体实现方式，所述LED可为一个三色（例如红、绿、蓝）LED，可用三种不同的颜色来代表前述三种不同状态，例如用蓝色代表检测状态，用绿色代表干爽状态及用红色代表尿湿状态等。所述状态亦可用蜂鸣器52发出的不同长短或长短组合声音来代表，例如短音代表开始检测状态，长音代表干爽状态，两声或三声短音代表尿湿状态等。

图5中的定时单元36在本图中被移入到MCU 38之内，因为MCU亦可实现相应的功能；而在MCU中还包括有计时单元，可产生包括时、分、秒在内的时间信息，并且所述信息可通过按钮53来输入或调节。MCU内还进一步包括有ID记录单元及时间记录单元，可分别记录每一次阅读器成功阅读每一个RFID标签的ID信息及对应的时间信息，所述时间信息可通过LCD显示单元55进行显示。MCU还可以对有关的时间信息进行处理，以产生一些新的有用信息，例如时间记录单元将记录到的最近一次读标签的时间减去第一次读到同一标签（根据ID来判别，如果前后ID相同则认为是同一标签）的时间，并将所述的时间间隔（时间差）通过LCD进行显示，这个时间间隔可看作为纸尿裤的“使用时间”。

为了正确实现上述的“使用时间”功能，当一条新的纸尿裤给用户使用时，首先需要用尿湿检测装置30测试一下纸尿裤，这时RFID阅读器11就可读入设置在纸尿裤内的RFID标签12的ID信息。由于RFID标签在出厂时都有唯一的识别ID，而所述ID第一次被读入时，因系统中并无其ID记录而LCD会显示新尿裤开始使用的信息。当下一次检测这条纸尿裤时（假设该纸尿裤还处于干爽状态），RFID阅读器会读到相同的ID信息，这时MCU便可将这次读标签的时间（作为最近一次读标签的时间）减去当初第一次读标签的时间，并将这个时间差作为所述纸尿裤已使用的时间来显示。这个时间显示的意义在于令纸尿裤的使用及更换有双重的保障，例如当超过设定的时间（例如白天设定6小时，夜晚设定12小时）时，无论是否检测到尿湿均可显示要更换纸尿裤的信息，防止因尿湿位置不同（例如没有湿到RFID标签的位置）而造成误报/漏报的情况出现。在实际应用中，所述指定时间亦可通过时间输入/调节按钮53来设置。

除此之外，由于LCD显示单元55在显示功能上的灵活性（可以显示多种不同的内容），除上述时间显示之外，还可以显示尿湿检测装置的其它状态信息，例如检测状态信息、干爽状态信息、尿湿状态信息等。在这个意义上，LCD显示单元55亦起到状态指示装置35的作用（可替代状态指示装置35），或可说本实用新型实施例的状态指示装置包括LCD显示单元。

由上可知，本实用新型实施例采用了最普通、最成熟、最大众化的射频识别技术实现了有效的尿湿检测，具有简单、方便、廉价、实用的特点。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种基于射频识别技术的尿湿检测装置，其特征在于，包括：

射频识别RFID阅读器；

触发所述RFID阅读器于设定的距离实施尿湿检测的尿湿检测按钮；

对所述RFID阅读器的阅读情况进行分析处理的逻辑控制单元；以及

根据所述逻辑控制单元于设定的时间内的分析处理结果，输出尿湿检测状态信息的状态指示装置；

所述RFID阅读器、尿湿检测按钮和状态指示装置均分别与所述逻辑控制单元电连接。

2.如权利要求1所述的尿湿检测装置，其特征在于，所述状态指示装置包括干爽指示单元，当所述RFID阅读器于设定的时间内成功读取到RFID标签信息时，所述干爽指示单元被激活。

3.如权利要求2所述的尿湿检测装置，其特征在于，所述尿湿检测装置包括用于提供所述设定时间的定时单元；以及

所述状态指示装置包括尿湿指示单元，当所述RFID阅读器于设定的时间内未能成功读取RFID标签信息时，所述尿湿指示单元被激活。

4.如权利要求3所述的尿湿检测装置，其特征在于，所述状态指示装置包括检测指示单元，当所述尿湿检测按钮被按下时，所述检测指示单元被激活，显示所述阅读器进入阅读RFID标签状态。

5.如权利要求4所述的尿湿检测装置，其特征在于，当所述干爽指示单元或尿湿指示单元被激活时，所述检测指示单元被屏蔽，并且所述RFID阅读器停止工作并进入休眠状态。

6.如权利要求5所述的尿湿检测装置，其特征在于，所述状态指示装置包括三色LED，通过同一LED的三种颜色来分别显示干爽、尿湿及检测三种状态。

7.如权利要求5所述的尿湿检测装置，其特征在于，所述状态指示装置包括蜂鸣器，通过同一蜂鸣器的不同长短或长短组合声音来分别表示干爽、尿湿及检测三种状态。

8.如权利要求1所述的尿湿检测装置，其特征在于，还包括设置在吸湿性护理用品上的RFID标签。

9.如权利要求8所述的尿湿检测装置，其特征在于，所述吸湿性护理用品为纸尿裤或纸尿片，所述RFID标签为RFID无源标签，设置在所述纸尿裤或纸尿片的吸湿层与防渗层之间，所述RFID标签工作频率为840MHz至960MHz的频段。

10.如权利要求1所述的尿湿检测装置，其特征在于，所述逻辑控制单元包括：

用于产生包括时、分、秒在内的时间信息的计时单元；以及

用于记录所述RFID阅读器每一次成功阅读RFID标签的时间信息，以及同一RFID标签自第一次被阅读与最近一次被阅读的时间间隔信息的时间记录单元；

所述状态指示装置包括用于显示状态信息以及显示所述时间记录单元所记录的时间信息或时间间隔信息的LCD显示单元。