CN208298266U - 一种基于无源rfid技术的通道门系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于无源RFID技术的通道门系统，其包括通道门、无源RFID标签阅读器以及阅读器天线，通道门与无源RFID标签阅读器采用RS485/韦根通信，无源RFID标签阅读器通过内置的RFID天线接口与阅读器天线对应连接，无源RFID标签阅读器包括微处理器、阅读器芯片、抗干扰处理单元和电源模块，微处理器与阅读器芯片之间采用UART通信连接，阅读器芯片与抗干扰处理单元连接，电源模块通过电源输入端与外接供电源连接。本实用新型可以降低通道门系统的整体成本和功耗，提高通道门系统人员进出的管理效率，降低管理人员的使用成本，并有效解决多通道门之间的串读问题。

Description

一种基于无源RFID技术的通道门系统

技术领域

本实用新型涉及RFID技术领域，尤其是一种基于无源RFID技术的通道门系统。

背景技术

近年来，随着安全事件的频繁，社会上对于各大场所进出人员的管理也越发严格，尤其如商场、小区、写字楼、交通站点等人员密集的场所，对人员的进出管理又非常困难。针对该类场所的人员进出管理多为安保人员人工监控，其工作负担重，而且监管力度小。现代社会，随着信息科技、物联网技术的迅速发展，像商场、小区、写字楼、交通站点等场所的门通道的人员进出管理也急需设计更为合理、有效的进出管理系统。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于无源RFID技术的通道门系统，本实用新型可以降低通道门系统的整体成本和功耗，提高通道门系统人员进出的管理效率，降低管理人员的使用成本，并有效解决多通道门之间的串读问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于无源RFID技术的通道门系统，其特征在于：包括通道门、无源RFID标签阅读器以及阅读器天线，通道门与无源RFID标签阅读器采用RS485/韦根通信，无源RFID标签阅读器通过内置的RFID天线接口与阅读器天线对应连接，所述无源RFID标签阅读器包括微处理器、阅读器芯片、抗干扰处理单元和电源模块，微处理器与阅读器芯片之间采用UART通信连接，阅读器芯片与抗干扰处理单元连接，电源模块的输出端分别微处理器、阅读器芯片、抗干扰处理单元供电，电源模块的输入端通过无源RFID标签阅读器内置的电源输入接口与对外供电源连接。

进一步的，包括至少2个通道门，各自的通道门与其对应的无源RFID标签阅读器之间采用RS485/韦根通信，无源RFID标签阅读与无源RFID标签阅读器之间通过RS485连接。

进一步的，所述抗干扰处理单元包括与阅读器芯片的功率输出端连接的功率放大及耦合电路主芯片U5，阅读器芯片的功率输出端经100pF的电容和4.7nH的电感后与功率放大及耦合电路主芯片U5的输入端连接，功率放大及耦合电路主芯片U5的第9和10引脚输出端连接低通滤波芯片U6，低通滤波芯片U6经定向耦合芯片U7输出到阅读器天线。

进一步的，所属无源RFID标签阅读器支持EPC C1 GEN2/ISO18000-6C标准协议，无源RFID标签阅读器的步阶间隔为1.0dBm、典型值为23dBm，无源RFID标签阅读器的最大发射功率不小于26dBm。

进一步的，所述微处理器采用新唐电子M0内核的M058ZBN芯片；所述阅读器芯片采用MagicRF的M100芯片，频段为840~960MHz。

进一步的，所述阅读器天线阻抗为50Ω，最大功率为10W，增益为8.5±0.5dBi，驻波比≤1.3。

采用上述方案，本实用新型主要由通道门、无源RFID标签阅读器、阅读器天线组成，无源RFID标签阅读器包括微处理器、读写器芯片、功率放大及耦合电路主芯片、发射器和蜂鸣器；微处理器与读写器芯片采用UART接口相连接；读写器芯片通过天线接口与阅读器天线相连接。本实用新型较现有技术相比，具有以下优点：（1）本实用新型能通过RFID电子标签对出入人员进行信息录入和授权，该系统适用于单通道和多通道应用场景。针对多通道应用场景，该系统解决了多通道门之间的串读问题；（2）本实用新型采用低成本高稳定性的国产读写器芯片M100，极大的降低了整个通道门管理系统的成本；（3）本实用新型的无源RFID标签阅读器的读取距离远，最大读取距离为3.5米，而且无源RFID标签阅读器的外围电路简单，集成度高，特别适合体积、功耗和成本敏感的应用；（4）本实用新型采用的无源RFID标签阅读器还具有重复标签过滤机制，能够解决无源RFID标签阅读器读取重复标签带来的重复上报问题。

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

附图说明

附图1为本实用新型具体实施例多通道门系统的结构框图；

附图2为本实用新型具体实施例无源RFID标签阅读器的内部结构示意图；

附图3为本实用新型具体实施例无源RFID标签阅读器的整体外观结构示意图；

附图4为本实用新型具体实施例无源RFID标签阅读器中的抗干扰处理单元的电路结构图；

附图5为本实用新型具体实施例阅读器天线的实体产品结构主视图；

附图6为本实用新型具体实施例上位机配置的软件界面图。

具体实施方式

本实用新型的具体实施例如图1-5所示是基于无源RFID技术的通道门系统，该系统可以应用于单通道门系统，也可以应用于多通道门系统，本实施例采用多通道门系统进行说明，具体结构包括3个通道门，每个通道门对应连接无源RFID标签阅读器，无源RFID标签阅读器通过内置的RFID天线接口与阅读器天线连接，无源RFID标签阅读器与对应的通道门之间采用韦根/485总线相连，各自的无源RFID标签阅读器之间则采用485总线相连；通道门的控制器与上位机连接，上位机中安装的软件如图6所示，其包含标签的盘点和内容展示功能，应包含标签的读、写和锁等功能。无源RFID标签阅读器将所需要存储的参数进行本地保存，掉电不丢失，上述提及的主要参数如：天线发射功率、发射使能、重复标签过滤时间、蜂鸣器使能和延时时间参数、对外通信波特率、读写器ID等。

上述无源RFID标签阅读器支持EPC C1 GEN2/ISO18000-6C标准协议，无源RFID标签阅读器的发射功率可调，步阶间隔为1.0dBm、典型值为23dBm，最大发射功率为26dBm，最远读取距离为3.5米。无源RFID标签阅读器底板对外的通信波特率可调，支持串口常用通信速率。无源RFID标签阅读器可通过软件对标签进行灭活和锁定操作。阅读器天线如图5所示，本实施例中天线尺寸为（长×宽×厚）：1570×590×45mm，该阅读天线驻留时间和发射功率可根据使用需要进行设置；该阅读天线阻抗为50Ω，最大功率为10W，增益为8.5±0.5dBi，驻波比≤1.3。

如图2所示是本实施例中无源RFID标签阅读器的结构，其包括电源模块、微处理器、读写器芯片、抗干扰处理单元，微处理器与阅读器芯片之间采用UART通信连接，阅读器芯片与抗干扰处理单元连接，电源模块的输出端分别微处理器、阅读器芯片、抗干扰处理单元供电，电源模块的输入端通过无源RFID标签阅读器内置的电源输入接口与对外供电源连接。

本实施例中微处理器优先采用了低成本性能稳定的新唐M058ZBN芯片来实现；该微处理器具有一段时间内读取到重复RFID标签的过滤机制；读写器芯片采用低成本高稳定性的无锡旗连电子（MagicRF）的M100芯片，频段为840~960MHz，其成本低，可靠性高，特别适合于通道门系统的应用场景；M100芯片采用5mm × 5mm 32管脚的QFN封装，几乎是目前国际上封装尺寸最小的超高频RFID读写器芯片。该芯片的最大发射功率为4dBm，在峰值输出功率时，芯片电流仅为80mA。配合高效率的片外功率放大器，整体方案的能量效率可以达到50%左右。在性能方面，在接收机收到本地载波干扰强度为-10dBm的情况下，M100芯片的灵敏度为-69dBm。

抗干扰处理单元采用功率放大及耦合电路主芯片U5，具体的，该功率放大及耦合电路主芯片U5采用可编程增益高效率功率放大器芯片RFPA0133。具体电路如图5所示，M100芯片的功率输出经100pF的电容和4.7nH的电感连接到功率放大及耦合电路主芯片U5的输入端，经过放大后由功率放大及耦合电路主芯片U5的第9和10引脚输出到低通滤波芯片U6，最后经定向耦合芯片U7，输出到阅读天线。本实施例中，低通滤波芯片U6采用0915LP15B026，定向耦合芯片U7采用DC0710J5020AHF。其中无源RFID标签阅读器内置有对外接口，该对外接口主要包括：电源输入端、一路韦根接口，1路UART接口，一个硬件复位引脚等。上述整个无源RFID标签阅读器的电路简单、可靠、成本低。

本实用新型的工作原理如下：当该系统应用于单通道人员/货物管理系统时，当无源RFID标签阅读器读取到注册标签，则通道门打开，否则，通道门不打开。当该系统应用于多通道门时，设定一个主阅读器，每个无源RFID标签阅读器将盘点到的标签内容发送到总线上，然后由主阅读器通过RSSI值的趋势和优劣进行分析，得出最优的一个通道，然后通过韦根总线发送到通道门控制器，控制打开对应通道。此外，该无源RFID标签阅读器还具有重复标签过滤功能，即在某一段时间内（比如2S内）盘点到同一个标签时，则需要经过重复过滤，在该时间段内只对总线上报一次；盘点到不同标签时，无源RFID标签阅读器上的蜂鸣器将会鸣响持续一段时间（该时间长短可以设置）。

本实用新型的通道门系统采用的无源RFID标签阅读器支持EPC密集型读取模式，能够远距离读取，可以过滤重复标签，其输出功率达到26dBm，配置以及参数设定灵活，能提供最大化标签阅读量和最佳工作性能；而且，该无源RFID标签阅读器具有载波消除功能，抗干扰能力更强，稳定性高，成本低。本实用新型能通过盘读无源RFID标签信息，实现对出入通道的人员信息进行识别，严格管理非授权人员进入，有效管理授权人员的进出，提高通道门的管理效率。除此之外，本实用新型也可以应用于物流盘点、仓储管理和资产跟踪等领域。本实用新型的通道门系统不仅可以应用于单通道门，还可以应用于多通道门系统，在多通道门系统中应用时，多个无源RFID标签阅读器之间采用485互连，能通过RSSI值分析出人员进出的正确通道，从而解决了多通道门系统中存在的相邻通道的标签串读问题。

本实用新型不局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本实用新型公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本实用新型的，或者凡是采用本实用新型的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于无源RFID技术的通道门系统，其特征在于：包括通道门、无源RFID标签阅读器以及阅读器天线，通道门与无源RFID标签阅读器采用RS485/韦根通信，无源RFID标签阅读器通过内置的RFID天线接口与阅读器天线对应连接，所述无源RFID标签阅读器包括微处理器、阅读器芯片、抗干扰处理单元和电源模块，微处理器与阅读器芯片之间采用UART通信连接，阅读器芯片与抗干扰处理单元连接，电源模块的输出端分别微处理器、阅读器芯片、抗干扰处理单元供电，电源模块的输入端通过无源RFID标签阅读器内置的电源输入接口与对外供电源连接。

2.根据权利要求1所述的基于无源RFID技术的通道门系统，其特征在于：包括至少2个通道门，各自的通道门与其对应的无源RFID标签阅读器之间采用RS485/韦根通信，无源RFID标签阅读与无源RFID标签阅读器之间通过RS485连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于无源RFID技术的通道门系统，其特征在于：所述抗干扰处理单元包括与阅读器芯片的功率输出端连接的功率放大及耦合电路主芯片U5，阅读器芯片的功率输出端经100pF的电容和4.7nH的电感后与功率放大及耦合电路主芯片U5的输入端连接，功率放大及耦合电路主芯片U5的第9和10引脚输出端连接低通滤波芯片U6，低通滤波芯片U6经定向耦合芯片U7输出到阅读器天线。

4.根据权利要求3所述的基于无源RFID技术的通道门系统，其特征在于：所属无源RFID标签阅读器支持EPC C1 GEN2/ISO18000-6C标准协议，无源RFID标签阅读器的步阶间隔为1.0dBm、典型值为23dBm，无源RFID标签阅读器的最大发射功率不小于26dBm。

5.根据权利要求4所述的基于无源RFID技术的通道门系统，其特征在于：所述微处理器采用新唐电子M0内核的M058ZBN芯片；所述阅读器芯片采用MagicRF的M100芯片，频段为840~960MHz。

6.根据权利要求3所述的基于无源RFID技术的通道门系统，其特征在于：所述微处理器采用新唐电子M0内核的M058ZBN芯片；所述阅读器芯片采用MagicRF的M100芯片，频段为840~960MHz。

7.根据权利要求1或2所述的基于无源RFID技术的通道门系统，其特征在于：所述微处理器采用新唐电子M0内核的M058ZBN芯片；所述阅读器芯片采用MagicRF的M100芯片，频段为840~960MHz。

8.根据权利要求5所述的基于无源RFID技术的通道门系统，其特征在于：所述阅读器天线阻抗为50Ω，最大功率为10W，增益为8.5±0.5dBi，驻波比≤1.3。

9.根据权利要求6所述的基于无源RFID技术的通道门系统，其特征在于：所述阅读器天线阻抗为50Ω，最大功率为10W，增益为8.5±0.5dBi，驻波比≤1.3。

10.根据权利要求7所述的基于无源RFID技术的通道门系统，其特征在于：所述阅读器天线阻抗为50Ω，最大功率为10W，增益为8.5±0.5dBi，驻波比≤1.3。