CN205942972U - 基于2.4GHz无线射频芯片的可恢复低功耗防盗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型在已有射频防盗系统的基础上，提出一种基于2.4GHz无线射频芯片的可恢复低功耗防盗系统，它是基于2.4GHz无线收发射频系统而实现的，其核心包括电子标签，监控装置，而唤醒装置、恢复追踪装置和上位机非必须。通过加入唤醒芯片进一步降低了电子标签的功耗，并且增加唤醒装置，恢复追踪装置，上位机，并且配有独特的软件设计，实现电子标签在多个工作状态中定时自动转换，以达到扩展电子标签的实用性和延长使用寿命的目的，摘要附图中给出了该防盗系统的主要构成模块及数据流。

Description

基于2.4GHz无线射频芯片的可恢复低功耗防盗系统

技术领域

本实用新型涉及射频识别（RFID）领域和商品防盗领域。可用于商品的防盗与监管，同时在商品丢失后，在一定程度上可实现对丢失物品的追踪。具体涉及一种基于2.4GHz无线射频芯片的可恢复低功耗防盗系统。

背景技术

近些年来，随着各种大型超市的拔地而起，Thinkpad体验馆，Apple体验馆等各种电子产品体验馆也越来越多。如何能在不影响各种新鲜商品体验度的情况下，又可以很好的完成商品的防盗方面提出了很多挑战。传统的商品防盗系统主要有无线电系统、电磁波系统、分频系统、智慧型系统和射频系统。

无线电系统最大优点是系统成本非常低、安装方便。但由于其防盗标签为环形线圈式，所以系统易受一些物品的干扰，如收银机等电子产品、金属物等等，引起系统的误报或不报。

电磁波系统的标签最小,标签价格也便宜,能重复消磁,但易受磁性或金属物质的影响而产生误报。分频系统是采用高科技分频技术和超低频无线电波信号的防盗系统，该系统标签轻、体积小，价格便宜,性能稳定,检测率高，抗干扰性好，不易引起误报。产品有立式和隐蔽型两种。是服装服饰店较为理想的防盗系统。智慧型系统应用独有的技术,是一个内部由集成电路控制、电池驱动、集硬标签与报警器组为一体的系统。当标签被撬或是随商品一起被拿出商场时,系统便自动发出报警。该系统能使整个商场范围内的商品均受到保护,无误报,标签可重复使用,不损伤商品。适用于保护贵重物品,如时装、皮革、裘衣等。射频防盗系统运用射频技术，可以实现长距离的监控，并且其防碰撞性能优良。例如已经出现的母婴防盗就采用了2.4GHz的射频技术，保证婴儿的安全。该系统可以准确识别其电子标签的信息，可实现远距离的传输。但是作为有源电子标签，功耗问题有待进一步解决。

现有技术，例如无线电系统，电磁波系统，分频系统和智慧系统，其对电子标签的检测距离一般都在1m以内，监控距离非常有限，也正是因为这个原因，这些防盗系统无法实现对遗失的电子标签追踪的功能除此之外，电磁波系统，分频洗头膏和智慧系统都无法得到丢失电子标签的具体信息，换言之，也就是在收到报警信号的时候，无法了解到是具体哪个商品被盗。射频防盗虽然监控距离比较远，但是现有的射频防盗技术，其电子标签的状态单一，不仅不利于系统的稳定性，容易产生错误报警的情况，还不利于降低电子标签的功耗，延长其使用寿命。

实用新型内容

本实用新型主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种通过唤醒芯片进一步降低了电子标签的功耗，并且增加唤醒装置，恢复追踪装置，上位机，并且配有独特的软件设计，实现电子标签在多个工作状态中定时自动转换。以达到扩展电子标签的实用性和延长使用寿命的目的的基于2.4GHz无线射频芯片的可恢复低功耗防盗系统。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基于2.4GHz无线射频芯片的可恢复低功耗防盗系统，包括电子标签与监控装置，其中：

所述电子标签包括微处理器，射频收发模块，唤醒芯片和纽扣电池；其中射频收发模块包括天线以及与天线连接的2.4GHz无线收发射频芯片；纽扣电池与微处理器，射频收发模块和唤醒芯片连接，为三者提供电能。微处理器与射频收发模块连接，二者之间存在信息的交互；同时还与唤醒芯片连接，将接收到的唤醒/待机信号传输给唤醒芯片；其电源引脚与纽扣电池相连。

所述监控装置包括纽扣电池，射频收发模块，微处理器和蜂鸣器；其中射频收发模块包括天线以及与天线连接的2.4GHz无线收发射频芯片构成，天线接收电子标签发出的标签信息，经射频芯片下变频后传给微处理器进行处理，且能向上位机传递丢失物品标签信息。微处理器与射频收发模块相连，一旦接收到正确的标签信息便控制与之连接的蜂鸣器报警。蜂鸣器与微处理器连接，起商品丢失报警的作用。

本实用新型不仅将监控距离提升到了50m，在发出报警信号的同时，将被盗商品的信息发送给上位机。它还通过软件实现电子标签在多个状态中自动切换，实现可重复使用，降低功耗的目的。除此之外，他还增加了恢复追踪装置，可以实现室外100m范围的追踪。

因此，本实用新型具有如下优点：不仅将监控距离提升到了50m，在发出报警信号的同时，将被盗商品的信息发送给上位机。能够实现电子标签在多个状态中自动切换，实现可重复使用，降低功耗。除此之外，增加的恢复追踪装置，可以实现室外100m范围的追踪。

附图说明

图1是本实用新型的电子标签结构示意图。

图2是本实用新型的监控装置结构示意图。

图3是本实用新型的恢复追踪装置结构示意图。

图4是本实用新型的唤醒装置结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本方法的基本思想是增加唤醒装置提高防盗系统的稳定性，配合标签的待机状态，降低待机功耗；增加恢复追踪装置扩展了防盗系统的应用领域和功能；通过在电子标签中增加唤醒芯片，降低电子标签的待机功耗；通过软件设计，使电子标签可配合整套系统正常工作，并且降低电子标签在唤醒状态下的功耗。

整套防盗系统，包括电子标签，唤醒装置，监控装置，追踪恢复装置均采用超低功耗单片机作为MCU（微控制器）作为控制芯片，采用2.4GHz射频收发芯片作为无线收发芯片。其中电子标签采用125KHz的唤醒芯片实现其从睡眠状态到唤醒状态转变的功能，唤醒装置使用唤醒芯片发送125KHz射频信号唤醒电子标签。天线部分采用集成在PCB版上的一般天线便可。

MCU处于待机状态时，其功耗可低至0.1uA，当射频收发芯片处于待机状态与关机状态时其功耗分别低至12uA，900nA。当射频收发芯片处于发送状态与接收状态时，其功耗分别为13mA和19mA。使用集成在PCB版上的一般天线，其传输距离经过测试可达30m，此距离已大大超出一般室内防盗系统的监测距离。若使用外接天线，传输距离可达100m以上。

整套系统工作时，唤醒装置与监控装置均接通外接电源，不需要考虑功耗问题，系统一旦启动，唤醒装置将始终处于发送状态，监控装置将始终处于接收状态，并与上位机实时通讯。手持的恢复与追踪装置由两节5号电池供电，在其不使用的时候处于关机状态，开机后，通过两个按键，分别选择其处于恢复模式还是追踪模式，相关信息通过手持恢复追踪装置的LCD显示屏显示。由于电子标签软件设计的特点，对一个处于唤醒状态的标签进行恢复，最长需要2s的时间。当电子标签处于安全区域时（未接近唤醒装置），其处于待机状态，MCU处于待机状态，射频收发芯片处于关机状态均，只有唤醒芯片处于工作状态。当期被唤醒后，为达到较精确的监控目的，每0.2s内发送10次数据，每2s内接收3次数据，其他时段处于待机状态（由于人在室内移动速度小于5m/s，所以这样的发送频率可实现室内米级的定位）。

当整套防盗系统运作时，电子标签处于待机状态，唤醒装置始终发送唤醒信号，监控装置始终接收报警信号，手持恢复追踪装置始终处于关机或待机状态，监控装置在没有收到电子标签数据的时候，不与上位机进行通信。

当电子标签被移动到安全区域以外，将被唤醒装置唤醒，处于唤醒状态。这时，监控装置便能收到被唤醒电子标签的数据，监控装置一旦收到正确的标签数据，便启动报警装置（报警器），同时将收到的电子标签的数据传给上位机，在数据库中检索被盗商品的信息。若电子标签被移动到户外，保安人员可携带手持恢复追踪装置在户外对电子标签进行追踪，若电子标签被成功找回，可使用手持恢复追踪装置将电子标签恢复到待机状态，当手持恢复追踪装置发送与某个电子标签所携带信息所匹配的恢复信号时，只恢复这一个电子标签，当期发送通用的恢复信号时，可同时恢复多个电子标签。

其中为满足实际需求，电子标签更换电池十分困难，所以在电子标签中增加了唤醒芯片，并且从新设计了电子标签的软件程序，使电子标签的功耗大大降低。

通过使用低功耗单片机与射频收发芯片的配合，加上唤醒芯片，以普通的260mA·h纽扣电池计算，当电子标签失踪处于待机状态，其电池使用寿命可达10年以上。若电子标签始终处于唤醒状态，其监控追踪有效期可达半年。正常使用，电池寿命可达5-8年。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种基于2.4GHz无线射频芯片的可恢复低功耗防盗系统，其特征在于，包括电子标签与监控装置，其中：

所述电子标签包括微处理器，射频收发模块，唤醒芯片和纽扣电池；其中射频收发模块包括天线以及与天线连接的2.4GHz无线收发射频芯片；纽扣电池与微处理器，射频收发模块和唤醒芯片连接，为三者提供电能，微处理器与射频收发模块连接，二者之间存在信息的交互；同时还与唤醒芯片连接，将接收到的唤醒/待机信号传输给唤醒芯片；其电源引脚与纽扣电池相连，

所述监控装置包括纽扣电池，射频收发模块，微处理器和蜂鸣器；其中射频收发模块包括天线以及与天线连接的2.4GHz无线收发射频芯片构成，天线接收电子标签发出的标签信息，经射频芯片下变频后传给微处理器进行处理，且能向上位机传递丢失物品标签信息，微处理器与射频收发模块相连，一旦接收到正确的标签信息便控制与之连接的蜂鸣器报警，蜂鸣器与微处理器连接，起商品丢失报警的作用。

2.根据权利要求1所述的一种基于2.4GHz无线射频芯片的可恢复低功耗防盗系统，其特征在于，还包括恢复追踪装置，恢复追踪装置包括5号电池，射频收发模块，微处理器，LCD显示屏和按钮，其中射频收发模块包括天线以及与天线连接的2.4GHz无线收发射频芯片构成，用于接收电子标签发出的商品信息，并向电子标签发送恢复信号，LCD显示屏与MCU相连并受其控制，显示商品信息，按钮与MCU相连，用于模式选择，控制MCU进行恢复/追踪，MCU与射频收发模块相连，处理接收到的商品信息，也能控 制射频收发模块发送恢复信号；MCU与LCD显示屏相连，控制其显示相应商品信息；MCU与按钮相连，根据按钮状态确定工作模式。

3.根据权利要求1所述的一种基于2.4GHz无线射频芯片的可恢复低功耗防盗系统，其特征在于，还包括唤醒装置，所述唤醒装置包括微处理器，射频收发模块，唤醒芯片和纽扣电池；其中射频收发模块包括天线以及与天线连接的2.4GHz无线收发射频芯片；纽扣电池与微处理器，射频收发模块和唤醒芯片连接，为三者提供电能，微处理器与射频收发模块连接，二者之间存在信息的交互；同时还与唤醒芯片连接，将接收到的唤醒/待机信号传输给唤醒芯片；其电源引脚与纽扣电池相连，唤醒芯片产生的唤醒信号经MCU处理后，通过2.4GHz射频芯片上变频，通过天线发射。