NO340262B1

NO340262B1 - Radiofrekvensidentifikasjonsbasert (RFID) sensornettverk

Info

Publication number: NO340262B1
Application number: NO20062238A
Authority: NO
Inventors: William R Bandy; John P Peeters
Original assignee: Symbol Technologies Inc; Altivera Llc
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2017-03-27
Also published as: WO2005043446A2; CN1906642B; EP1683068A2; JP5004275B2; US7492254B2; EP1683068A4; US20050088299A1; JP2007526550A; US20060181414A1; CN1906642A; WO2005043446A3; NO20062238L; CA2543153A1; US7148803B2

Description

Foreliggende oppfinnelse er generelt relatert til sensornettverk og spesifikt til radio-frekvensidentifikasjon (RFID) baserte sensornettverk.

Muligheten for trådløse sensorer for fjernt å gi data i sanntid åpner opp for et stort utvalg av helse- og sikkerhetsanvendelser. Sett fra perspektivet av et individ, vil muligheten til å bestemme, før forbruk, om en matgjenstand inneholder skadelige bakterier eller ingredienser som individet er allergisk mot, er svært ønskelig. Fra et samfunnsperspektiv har nylige nasjonale og internasjonale hendelser økt behovet for distribuerte systemer for kontinuerlig sanntids monitorering og deteksjon av kjemiske stoffer, biologiske stoffer, radiologiske stoffer, og andre risiko over et spredt stort geografisk område.

US6437692 Bl omhandler et system for å overvåke en rekke miljø- og / eller andre forhold innenfor et definert fjerntliggende område. Systemet er konfigurert til å overvåke energimålere i et definert område og er implementert ved hjelp av en flerhet av trådløse sendere,karakterisert vedat hver trådløs sender er integrert inn i en sensor tilpasset til å overvåke en spesiell datainngang.

US2003109905 Al beskriver en trådløs biopotential sensor omfattende et klebebånd med en nedre overflate for anbringelse mot en pasients hud, og en øvre overflate og hvor et par ledende elektroder er påført den nedre overflate av den selvklebende strimmel.

WO0157762 Al beskriver en fremgangsmåte og system for å gjennomføre en opptelling av elementer av et nettverk etikettleser, hvor en etikett er festet til hvert element, og hver brikke er permanent tildelt en etikett identifikasjonsnummer (Tag ID).

På grunn av kostnaden til sensorer og sensorlesere er bred utlegning av et sensornettverk over et stort geografisk område eller utbredt bruk av individer for nåværende ikke mulig. I tillegg vil unøyaktigheten i sensorer generelt kreve kryssvalidering for å eliminere falske positive valideringer, som øker antallet av sensorer som må bli lagt ut for hver anvendelse. Et annet problem med store geografiske utlegninger er at slitasje på sensorer eller sensorflater krever at sensorer blir erstattet på en regulær basis, som øker kostnadene.

Dermed er det som trengs en trådløs sensor som er rimelig, liten og fleksibel. Videre er det som trengs en sensorleser som er rimelig og aksesserbar for den generelle befolkningen.

Behovet eksisterer også for distribuerte sensornettverk for sanntids monitorering og deteksjon av farlige materialer og/eller betingelser på en kosteffektiv måte.

I henhold til aspekter ved foreliggende oppfinnelse inkluderer den en fremgangsmåte i en trådløs sensorleser for å finne sensordata fra en eller flere radio-frekvens (RF) adresserbare sensorer og for å kommunisere sensordataene over et kommunikasjonsnettverk. Fremgangsmåten først innbefatter trinnene: - å ta i mot et forbindelses signal fra en sluttbrukerinnretning koblet til kommunikasj onsnettverket,

- å koble sluttbrukerinnretningen over kommunikasjonsnettverket, og

- å ta i mot et eller flere initieringssignaler fra sluttbrukerinnretningen, og deretter trinnene;

(a) å sende signaler til den ene eller flere RF adresserbare sensorer hvor signalene

initialiserer den ene eller flere RF adresserbare sensorer,

(b) å utspørre den ene eller flere RF adresserbare sensorer for å isolere en

individuell RF adresserbar sensor,

(c) å ta i mot sensordata fra den isolerte RF adresserbare sensoren,

(d) å bestemme om prosessering av de mottatte sensordataene er påkrevd,

(e) dersom det er bestemt i trinn (d) at ingen prosessering av de mottatte sensordataene er påkrevd, fremvises sensordataene på den trådløse sensorleseren, (f) dersom det blir bestemt i trinn (d) at prosesseringen av de mottatte sensordataene er påkrevd, bestemmes om prosesseringen skal bli utført i den trådløse sensorleseren, (g) dersom det blir bestemt i trinn (f) at prosesseringen av de mottatte sensordataene skal bli utført i den trådløse sensorleseren, utføres trinnene:

å prosessere de mottatte sensordataene, og

å fremvise de prosesserte sensordataene i den trådløse sensorleseren, og (h) dersom det blir bestemt i trinn (f) at prosesseringen av de mottatte sensordataene ikke skal bli utført i den trådløse sensorleseren, utføres trinnene: å kommunisere de mottatte sensordataene over kommunikasjonsnettverket til en nettverkssensorprosessor,

å ta i mot prosesserte sensordata, og

å fremvise de prosesserte sensordataene i den trådløse sensorleseren.

Disse og andre hensikter, fordeler og egenskaper vil være åpenbare sett i lys av følgende detaljerte beskrivelse av foreliggende oppfinnelse.

De vedlagte tegninger, som er innarbeidet her, og er en del av spesifikasjonen, illustrerer foreliggende oppfinnelse og, sammen med beskrivelsen, tjener videre til å forklare prinsippene i foreliggende oppfinnelse og å muliggjøre en fagmann i å lage og gjøre bruk av foreliggende oppfinnelse. Fig. 1 er et blokkdiagram over et illustrativt RF adresserbart sensornettverk i henhold til en utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 er et blokkdiagram over en illustrativ RF adresserbar sensor i henhold til utførelser av foreliggende oppfinnelse. Fig. 2A er et blokkdiagram over en illustrativ RF adresserbar sensor som har et eksternt sensorelement i henhold til utførelser av foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 er et blokkdiagram over en trådløs sensorleser i henhold til utførelser av foreliggende oppfinnelse. Fig. 4A, 4B og 4C er blokkdiagrammer over illustrative trådløse sensorkonfigurasjoner i henhold til utførelser av foreliggende oppfinnelse. Fig. 5 er et flytdiagram som illustrerer en operasjonell sekvens av RF adresserbare sensorleserkommunikasjoner fra perspektivet av den trådløse sensorleseren i henhold til en utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fig. 6 er et flytdiagram som illustrerer en fremgangsmåte for fjernet å initiere en sensor-utlesing over et kommunikasjonsnettverk i henhold til en utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fig. 7A er et flytdiagram som illustrerer en fremgangsmåte for RF adresserbare sensor-utlesingskommunikasjoner fra perspektivet av en basis enkel RF adressbar sensor i henhold til en utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fig. 7B er et flytdiagram som illustrerer en fremgangsmåte for RF adresserbare sensor-utlesingskommunikasjoner fra perspektivet av en RF adressbar sensor som har lokale prosesseringsmuligheter i henhold til en utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fig. 8 viser et blokkdiagram over en hjemmeland sikkerhetssensornettverkanvendelse som har geolokasjonsmuligheter, i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fig. 9 er et flytdiagram som illustrerer en fremgangsmåte for å føle tilstedeværelsen av farlige midler i et hjemmeland sikkerhetssensornett, i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fig. 10 viser et blokkdiagram over en anvendelse av et sensornettverk for fjern monitorering av skipscontainere, i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fig. 11 viser et blokkdiagram over en anvendelse av et sensornettverk for fjern monitorering av smarte kort eller merker som har en eller flere RF adresserbare sensorer, i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fig. 12 viser et blokkdiagram over en anvendelse av et sensornettverk for fjern monitorering av innhold i en nettverksanvendelse, i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fig. 13 A viser et blokkdiagram over et eksempel på sanntids mattestingsanvendelse, i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fig. 13B viser et blokkdiagram over en nettverksbasert mattestingsanvendelse, i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fig. 14 viser et blokkdiagram over et eksempel på anvendelse av et sensornettverk for å identifisere potentielle interaksjoner blant foreskrevne medisiner, i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fig. 15 viser et blokkdiagram over et eksempel på anvendelse av et sensornettverk for fjern føling av farlige betingelser, i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fig. 16 viser et blokkdiagram over et eksempel på anvendelse av et sensornettverk for handling, i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fig. 17 viser et blokkdiagram over et eksempel på anvendelse av et sensornettverk for å monitorere strukturer, i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse.

Foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet med referanse til de vedlagte tegningene. I tegningene kan like referansetall indikere identiske eller funksjonelle tilsvarende elementer. I tillegg vil det tallet mest til venstre i et referansetall kunne identifisere tegningen hvor referansetallet først opptrådte.

Arkitekturmessige utførelser av foreliggende oppfinnelse

Forskjellige utførelser av RF adresserbare sensornettverk, RF adresserbare sensorer og RF adresserbare sensorlesere er beskrevet i følgende underseksjonen Disse utførelser er gitt for illustrative hensikter, og bør ikke bli forstått som begrensende for foreliggende oppfinnelse til de bestemte utførelser bekrevet nedenfor. Alternative utførelser for RF adresserbare sensornettverk, RF adresserbare sensorer og RF adresserbare sensorlesere vil være åpenbare for en fagmann etter denne læren her, inkludert de med ekvivalenter, kombinasjoner, modifikasjoner, større eller mindre antall komponenter etc. Det er også å forstå at slike alternative utførelser er innenfor rekkevidden og ånden til foreliggende oppfinnelse.

RF adresserbare sensornettverk

Fig. 1 er et blokkdiagram over et illustrativt RF adresserbart sensornettverk for å monitorere, detektere og geolokalisering av RF adresserbare sensorer, i henhold til en utførelse av foreliggende oppfinnelse. Nettverk 100 inkluderer en befolkning av RF adresserbare sensorer 102, en eller flere trådløse adresserbare sensorlesere 140 og et kommunikasjonsnettverk 180.1 en utførelse av foreliggende oppfinnelse er kommunikasjonsnettverket 180 et offentlig aksesserbart kommunikasjonsnettverk. I en annen utførelse er kommunikasjonsnettverket 180 et privat nettverk, eller et hybrid nettverk som inkluderer offentlige og private deler. Kommunikasjonsnettverk 180 inkluderer et trådløst kommunikasjonsnettverk 170 og/eller et datakommunikasjonsnettverk 175. Mens fig. 1 viser kommunikasjonsnettverk 180 som å inkludere et trådløst og et datakommunikasjonsnettverk, vil en fagmann forstå at andre nettverksarkitekturer kan bli brukt med foreliggende oppfinnelse.

I en utførelse kan sluttbrukerinnretninger 182 bli koblet til kommunikasjonsnettverket 180. Sluttbrukerinnretninger 182 inkluderer logikk for toveis kommunikasjon med kommunikasjonsnettverket 180. Sluttbrukerinnretninger 182 kan være tilstede for å initiere en forespørsel for sensordata fra RF adresserbare sensorer 102 ved å gjøre fore-spørselen til lesere 140 over nettverk 180. I en utførelse inkluderer også sluttbrukerinnretninger 182 logikk for å prosessere mottatte sensordata. For eksempel, en brukerinnretning 182 kan inkludere egenskaper til en prosessor 190, som videre beskrevet nedenfor. Dermed, i en utførelse, kan en brukerinnretning 182 både initiere en fore-spørsel om sensordata og å ta i mot og prosessere de resulterende sensordata. Sluttbrukerinnretninger 182 kan kommunisere med kommunikasjonsnettverk 180 via en trådløs link 184 eller en trådbasert link 186.1 en alternativ utførelse inkluderer nettverket 100 også en sensornettverkprosessor 190.

I henhold til utførelser av foreliggende oppfinnelse kan befolkningen av RF adresserbare sensorer 102 inkludere ethvert antall av en eller flere RF adresserbare sensorer 110. RF adresserbare sensorer 110 integrerer RFID merkefunksjonalitet og sensorfunksjonalitet. RF adresserbar sensor 110 kan være festet til utsiden av en gjenstand, satt inn i gjenstanden (dvs. senket ned i en væske), eller kan være ensomstående.

Trådløs sensorleser 140 inkluderer logikk for å utspørre befolkningen av RF adresserbare sensorer 102 og logikk for å lese sensordata og RFID merkedata sendt av de RF adresserbare sensorene 110.1 en utførelse inkluderer trådløs sensorleser 140 også logikk for å prosessere de mottatte sensordata. Trådløs sensorleser 140 kan være enhver trådløs innretning som er i stand til å kommunisere via en luftgrensesnittprotokoll med befolkningen av RF adresserbare sensorer 102.1 utførelser av foreliggende oppfinnelse kan trådløs sensorleser 140 være en trådløs telefon, en personlig digital assistent (PDA), en datamaskin som har trådløse kommunikasjonsmuligheter, eller enhver annen type av mobil, håndholdt og/eller datamaskininnretning.

I henhold til foreliggende oppfinnelse blir signaler 115 utvekslet mellom den trådløse sensorleseren 140 og befolkningen av RF adresserbare sensorer 102 i henhold til en eller flere protokoller. Signaler 115 er trådløse signaler, slik som radiofrekvens (RF) sendinger. I en utførelse av foreliggende oppfinnelse kommuniserer leser 140 og befolkningen av sensorer 102 via en enkel protokoll for både RFID merkekommunikasjoner og sensorkommunikasjoner. I en alternativ utførelse kommuniserer leseren 140 og befolkningen av sensorer 102 via en første protokoll for RFID merkekommunika sjoner og via en andre protokoll for sensorkommunikasjoner. Eksempler på protokoller brukt for RFID merkekommunikasjoner er beskrevet i følgende samtidige US-patent-søknader, som hver er innarbeidet med referanse i sin helhet: søknad nr. 10/072.984, innlevert 12. februar 2002 med tittel "Radiofrekvensidentifikasjonsarkitekrur", søknad nr. 10/687.690, innlevert 20. oktober 2003 med tittel "Fremgangsmåte for effektiv utlesing av en populasjon av radiofrekvensidentifikasjonsmerker med unike identifikasjonstall over en støyet luftkanal", og søknad med serienr. 10/693.687, innlevert 27. oktober 2003 med tittelen "Optimalisering av en binærtresøking med sikre kommunikasjoner". Foreliggende oppfinnelse er også anvendbar på enhver annen type av kommunikasjonsprotokoller mellom merker og lesere som ellers er kjent eller ved å bli utviklet.

I en utførelse av foreliggende oppfinnelse blir signaler 165 utvekslet mellom den trådløse sensorleseren 140 og det trådløse kommunikasjonsnettverket 170 i henhold til en eller flere protokoller. Signaler 165 er typiske RF signaler. Som kan bli forstått av en fagmann, kan kommunikasjonsprotokollen brukt mellom leser 140 og trådløst nettverk 170 være enhver trådløs luftgrensesnittprotokoll, slik som brukt i IS-41 eller GSM trådløse kommunikasjonsnettverk, for eksempel.

I en alternativ utførelse kan trådløs sensorleser 140 også kommunisere med datakommunikasjonsnettverk 175 via grensesnitt 185. Grensesnitt 185 er et trådbasert grensesnitt. For eksempel, når trådløs sensorleser 140 er en datamaskin som har trådløse muligheter, kan sensorleser 140 aksessere Internettet via grensesnitt 185 ved å bruke TC17IP. Som kan bli forstått av en fagmann, kan kommunikasjonsprotokollen brukt mellom leserl 140 og datakommunikasjonsnettverk 175 være enhver datakommunika-sjonsprotokoll.

I en utførelse av foreliggende oppfinnelse er trådløst nettverk 170 et offentlig aksesserbart nettverk, slik som et svitsjet telefonnettverk som understøtter trådløse kommunikasjoner. I en alternativ utførelse kan trådløst nettverk 170 være et privat nettverk. Trådløse nettverk 170 kan bli koblet til et offentlig aksesserbart datakommunikasjonsnettverk 175. Offentlige aksesserbare datakommunikasjonsnettverk 175 kan være offentlige svitsjede telefonnettverk eller et offentlig datanettverk slik som Internettet. I tillegg kan kommunikasjonsnettverket 175 bli koblet til andre offentlige eller private nettverk som vil være forstått av en fagmann.

Sensornettverkprosessor 190 mottar sensordata over nettverk 180, og prosesserer dataene. Videre, i en utførelse, sender prosessor 190 de prosesserte data tilbake over nettverket 180 til leser 140, for eksempel. Sensornettverkprosessoren 190 inkluderer en geolokasjonsprosessor 192 og en sensordataprosessor 194. Sensornettverkprosessor 190 kan være et ensomtstående system eller kan være distribuert tvers over flere systemer. Geolokasjonsprosessor 192 inkluderer logikk for å ta i mot data fra en eller flere RF adresserbare sensorer 190 og for å utføre GPS og/eller ikke-GPS geolokasjon av den RF adresserbare sensor 110 basert på de mottatte data og/eller signaler. I GPS basert geolokasjon er lokasjonen bestemt ved å bruke signaler gitt til trådløse sensorlesere 140 via geostasjonære satelitter. En begrensning av GPS basert geolokasjon er at signalene ikke er tilgjengelige dersom innretningen er skjermet (dvs. under bakken, i en bygning etc). I ikke-GPS basert geolokasjon vil lokasjon bli bestemt ved å gjøre en triangulering basert på sendingssystemer som referansepunkter (for eksempel mobile basestasjoner) og tid for signalberegninger. På denne måten vil celletelefontårn kunne geolokalisere trådløse sensorlesere 140 gjennom beregninger gjort av prosessor 190. Tilsvarende kan trådløse sensorlesere 140 bli brukt som en basis for å identifisere den presise lokasjonen til individuelle sensorer 110 gjennom triangulering og synkronisering av interne klokker. Siden enten lokasjonen til celletelefontårn og/eller trådløse sensorlesere vanligvis er kjent og kan inkludere GPS koordinater, kan presis geolokasjon av sensorer bli oppnådd ved å bruke enten GPS, ikke-GPS eller hybride systemer.

For mer informasjon angående geolokasjon, henvises til US-patent nr. 6.031.454, innlevert 13. november 1997 med tittelen "Worker-Specific, Exposure Monitor and Method for Serveillance of Workers", som er innbefattet her ved referanse i sin helhet.

Sensordataprosessor 194 inkluderer logikk for å ta i mot sensordata fra en eller flere RF adresserbare sensorer 110, som utfører prosessering på de mottatte data, og kommuniserer informasjonen basert på prosesseringen til trådløs leser 140 eller en sluttbrukerinnretning 182. Sensornettverkprosessor 190 er koblet til det trådløse kommunikasjonsnettverket 170 og/eller datakommunikasjonsnettverket 175.

RF adresserbar sensor

Fig. 2 er et blokkdiagram over en radiofrekvens (RF) adresserbar sensor 210, i henhold til en utførelse av foreliggende oppfinnelse. RF adresserbar sensor inkluderer RFID merkefunksjonalitet integrert med sensorfunksjonalitet.

Radiofrekvensadresserbar sensor 210 inkluderer en integrert krets 222, et flertall av tilkoblingsflater 204a til 204n ("RF pads"), og et flertall av antenner 206a til 206n. Disse komponentene er montert eller formet på et substrat 202. RF adresserbar sensor 210 inkluderer også et flertall av sensorelementer 291a-291n, 292a-292n og 294a-294n.

Sensorelementer kan være inkludert i integrert krets 222, på substrat 202, ekstern til substratet 202, eller i enhver kombinasjon av ovenfor nevnte. Som vist i fig. 2, er elementene 291a-n inkludert som en komponent i den integrerte kretsen 222. Sensorelementer 292a-n er inkludert på substratet 202. Ethvert sensorelement som er kompa-tibelt med produksjonen av RF adresserbar sensor 210 kan bli brukt. I en utførelse av foreliggende oppfinnelse kan sensorelementer 292a-n være tynnfilmsensorelementer som er utlagt, trykt eller direkte satt sammen på substratet 202. Sensorelementer 294a-n er eksterne til substratet 202. Dersom sensorelementet er lokalisert på substratet (samlet sensorelement 292) eller ekstern til substratet (samlet sensorelement 294), vil sensorelementet være koblet til en eller flere av flertallet av sensortilkoblingsflater 208a til 208n (samlet sensortilkoblingsflater 208) ("pads").

Strukturen til sensortilkoblingsflater 208 avhenger av typen av sensorelement koblet til sensortilkoblingsflaten 208.1 en utførelse av foreliggende oppfinnelse er sensortilkoblingsflaten 208 metall. Imidlertid visse biologiske sensorelementer består av myke materialer. Når dette kobles til metallsensortilkoblingsflater 208, eksisterer det en mulighet for at disse sensorelementene blir revet i stykker. I en alternativ utførelse av foreliggende oppfinnelse er en eller flere sensortilkoblingsflater myke sensortikoblings-flater. Disse myke sensortilkoblingsflatene gir en transisjon fra et metalltilkoblingslag for å kobles til den integrerte kretsens komponenter til et mykt forbindelseslag for å koble sensorelementet. Ved å bruke en myk transisjonsfremgangsmåte kan enhver type av eksternt sensorelement bli koblet til substratet 202. For eksempel dopet blekk eller ledende polymer kan bli brukt til å koble og bånde substrat 202 til en integrert sensor som beskrevet nedenfor. Denne integrerte sensoren kan bli produsert ved å bruke andre mikro- eller nanofabrikasjonsteknikker, som dermed gir en mulighet for en sofistikert integrert trådløs sensor som kan bli produsert til svært lav kostnad og for mange forskjellige markedsapplikasjoner.

På grunn av denne fleksible arkitekturen kan forskjellige typer av sensorelementer bli implementert i RF adresserbar sensor 210. En RF adresserbar sensor 210 kan inkludere bare en type av sensorelement eller kan inkludere en kombinasjon av forskjellige typer av sensorelementer. Eksempler på sensorelementer inkluderer: gassensorelementer som detekterer tilstedeværelsen av kjemikalier, slik som de assosiert med medikamenter eller forstadium eller sporkjemikalier til eksplosiver slik som pentaerytritoltetranitrat (PETN) og heksahydro-l,3,5-triazin (RDX); temperatursensorelementer som genererer informasjon som indikerer omkringliggende temperatur, akselerometere som genererer informasjon som indikerer bevegelse eller vibrasjon, optiske sensorelementer som detekterer tilstedeværelsen (eller fravær) av lys, trykksensorelementer som detekterer forskjellige typer av mekanisk trykk, tuklesensorelementer som detekterer forsøk på å ødelegge eller å fjerne sensoren fra den påfestede gjenstanden, elektromagnetisk feltsensorelementer, strålesensorelementer og biokjemiske sensorelementer. Imidlertid, denne listen er ikke uttømmende. RF adresserbar sensor 210 kan inkludere andre typer av sensorelementer eller kombinasjoner av disse, som vil være åpenbare for en fagmann.

Sensorelementer 291a til 29ln er sensorer som kan bli produsert direkte på kretsover-flaten som del av en integrert krets 222. For eksempel inkluderer disse sensorer for temperaturforandring, stråling, elektriske forandringer, felteffekt og bevegelse. Sensorelementer 292a til 292n kan være et antall av forskjellige sensortyper slik som kjemiske sensorer, biologiske sensorer etc. I en utførelse kan sensorelement 292a inkludere et flertall av spesielle tynnfilmelementer slik som polymerer. For eksempel i kjemiske sensorelementer vil tilstedeværelsen av kjemikalier i luften bli absorbert forskjellig av hver av tynnfilmelementene, som forandrer motstanden i hver og som skaper en karakteristisk elektronisk signatur. På grunn av at mange typer av detektorer kan bli lagt til, kan denne teknologien bli konstruert til å gjenkjenne et stort utvalg av kjemikalier. Det bør legges merke til at hybride systemer også er mulig. For eksempel innlagte passive elementer kan bli brukt til å skape noe av den elektroniske funksjonaliteten på kretsen og kombinert med sensorfunksjonalitet.

I en alternativ utførelse kan en eller flere av antennene 206 bli brukt som sensorelementer. For eksempel kan antennen opereres som en på-av-sensor. Når antennen absorberer materialet som skal bli følt, vil antennen komme ut av innstilling og merkelappen stopper å operere. Dermed, når merkelappen stopper opp, har materialet blitt følt. I denne utførelsen virker antennene som sensorelementer som er koblet til både en RF tilkoblingsflate 204 og en sensortilkoblingsflate 208.1 en alternativ utførelse er RF tilkoblingsflater 204 koblet til både RF effekt og kommunikasjonsgrensesnitt 240 og sensorgrensesnittet 250.

I en utførelse av foreliggende oppfinnelse er RF adresserbar sensor 210 eller inkluderer et mikroelektromekanisk system (MEMS). I en utførelse kan sensorelementene inkludere mekaniske og elektromekaniske innretninger "mikromaskinerte" på et felles eller separat substrat med den gjenværende delen av komponentene i den RF adresserbare sensoren 210.1 denne utførelsen vil de gjenværende elektroniske komponentene kunne bli fremstilt ved å bruke konvensjonell integrert kretsteknologi. For eksempel i en MEMS RF adresserbar sensor kan et eller flere sensorelementer inneholde mikroutkrag-ingsinnretninger.

I en alternativ utførelse er sensorelementene 294a-294n eksterne til substratet 202 og kan bli fremstilt ved å bruke MEMS teknologi og festet til substrat 202, mens komponentene er inkludert på substrat 202 som kan bli fremstilt ved å bruke konvensjonell teknologi. Dette tillater for enhver type av sensor til å bli koblet med en RFID merkelapp.

Fig. 2A er et blokkdiagram over en RF adresserbar sensor 210 som har et eksternt sensorelement i henhold til utførelser av foreliggende oppfinnelse. Eksternt sensorelement 294 kan være koblet til en uavhengig strømforsyning 293. Substrat 202 kan også eller alternativt være koblet til uavhengig strømforsyning 293.1 en utførelse er strøm-forsyningen 293 et éngangsbatteri eller en fotovoltcelle. Dermed krever ikke sensorelement 294 periodiske "strøm"-signaler fra den trådløse leseren. I en utførelse inkluderer sensorelement 294 en hukommelse.

En fordel med den RF adresserbare sensorkonfigurasjonen i fig. 2A er at de trådløse komponentene og geolokasjonsegenskaper er gitt av RFID merkelappen og celletelefon-kombinasjonen som dermed reduserer kostnaden og som gjør den passende for sensornettverk. Et eksempel på anvendelse er et hjemlands sikkerhetsnettverk med sensorer som er lagt ut med fly over visse områder sammen med lavkostlesere. Dersom en fare blir detektert, er tilstrekkelig effekt tilstede på sensornivået for å sende et "oppvekk-ings"-signal til en leser i nærheten. Leseren geolokaliserer så seg selv og sensoren og gir denne informasjonen videre til en fjern prosessor 190. Kryssvalidering av sensorhendelser kan så bli oppnådd ved å aktivere og å lese andre sensorer i det samme geografiske området. En videre fordel er at foreliggende oppfinnelse kan bli brukt i kombinasjon med sensorer som krever mer effekt enn det som er tilgjengelig på en RFID merkelapp. I tillegg sensorelementer som krever svært forskjellig produksjonsprosess enn RFID merkelappen kan også bli brukt i henhold til foreliggende oppfinnelse.

I en utførelse av foreliggende oppfinnelse, som vist i fig. 2, inkluderer RF adresserbar sensor 210 valgfritt et flertall av referanseelementer 295a-295n, 296a-296n og 297a-297n. Tilsvarende til sensorelementene, kan referanseelementer være inkludert i integrert krets 222, på substrat 202, eksternt til substrat 202, eller i enhver kombinasjon av disse ovenfor. Som vist i fig. 2, er referanseelementer 295a-295n inkludert i integrert krets 222, referanseelementer 296a-296n er inkludert på substrat 202, og referanseelementer 297a-297n er eksterne til substrat 202. Et sensorelement trenger ikke å ha et referanseelement. Dersom referanseelementet er lokalisert på substratet (kollektivt referanseelement 296) eller eksternt til substratet (kollektivt referanseelement 297), vil referanseelementet være koblet til en eller flere av flertallet av referansetilkoblingsflater 209a til 209n (kollektivt referansetilkoblingsflater 209).

Referanseelementer tillater kryssvalideringen av sensordata og etablerer grunnlinjer. Dette er viktig for kjemiske målinger, for biologiske sensorer og for enhver sensorsitua-sjon hvor det er to eller flere variabler og i det minste en av variablene er avhengig eller proporsjonal med den andre.

I en utførelse av foreliggende oppfinnelse kan et sensorelement ha et flertall av assosierte referanseelementer. I en utførelse gir et referanseelement en grunnlinje og/eller kalibrert verdi med hvilken et sensorelement kan bli sammenlignet med enten internt eller eksternt. I en utførelse kan referansedata bli sendt av den RF adresserbare sensoren til den trådløse sensorleseren eller til nettverksensorprosessoren for kalibrering av sensorelementene.

Som vist i utførelsen i fig. 2, inkluderer integrert krets 222 et RF effekt- og kommunikasjonsgrensesnitt 230, et sensorgrensesnitt 250 og en RFID kontrollmodul 240. Sensorgrensesnitt 250 inkluderer en digitaliserer eller en analog til digital konverterer (ADC) 252. ADC 252 mottar analoge signaler fra sensorelementer og konverterer de analoge signalene til et tilsvarende digitalt signal. ADC 252 kan bli koblet direkte til sensorelementer implementert i integrert krets 222 og er koblet til andre sensorelementer 292 og 294 via sensortilkoblingsflater 208.1 en utførelse kan et filter (ikke vist) bli brukt mellom sensorelementet og ADC 252.

I en utførelse av foreliggende oppfinnelse inkluderer sensorgrensesnitt 250 en eller flere termistorer 254. Termistor 254 er en innretning som har en elektrisk resistans som varierer forutsigbart med temperatur. Termistor 254 gir et korrelasjonspunkt for data funnet fra et sensorelement. Siden temperatur er en generelt kjent variabel, vil det å inkludere en termistor i RF adresserbar sensor 210 tillate sensor 210 å bruke temperatur som en basis for å sammenligne eller å tillate en sensorelementutgangsverdi å bli justert basert på temperatur. Denne justeringen kan opptre intert eller eksternt i den trådløse sensorleseren 140, sluttbrukerinnretningen 182 og/eller nettverkssensorprosessor 190.

I en utførelse av foreliggende oppfinnelse er termistor 254 laget av et materiale slik som metalloksid som har en resistanse som forandrer seg på en lineær måte i henhold til temperatur. Dermed, på en gitt temperatur, har termistoren en viss verdi som kan bli korrelert presist med en gitt temperatur. Kalibreringen av termistor 254 kan bli gjort i grupper etter at brikken er mikrofabrikert. Kalibrering kan bli oppnådd ved å bringe brikken til en satt temperatur og å programmere inn i brikken den tilsvarende verdien. Denne prosessen kan bli gjentatt ved to forskjellige temperaturer, som dermed gir referansen i hukommelsen.

I en utførelse av foreliggende oppfinnelse er termistor 254 laget av et ikke-lineært foranderlig materiale. I denne utførelsen er tilleggskalibreringspunkter brukt. Som vil være forstått av en fagmann, kan andre implementeringer av termistor 254 bli brukt i foreliggende oppfinnelse.

I en utførelse kan sensorgrensesnitt 250 valgfritt inkludere en hukommelse 256. Hukommelse 256 lagrer informasjon brukt av RF adresserbar sensor 210 for å prosessere sensordata mottatt fra sensorelementet. Informasjonen kan bli lagret permanent eller temporært. I en utførelse av foreliggende oppfinnelse er hukommelse 256 en programmerbar hukommelse. Den lagrede informasjonen kan bli brukt internt av den RF adresserbare sensoren 110 eller kan bli kommunisert for bruk eksternt av den trådløse sensorleseren 140, en sluttbrukerinnretning 182 og/eller nettverksensorprosessoren 190.

I en utførelse lagrer hukommelse 256 sensordatatabell 258. Sensordatatabellen 258 er konfigurert til å lagre data relatert til alle eller et undersett av sensorelementer under-støttet av den RF adresserbare sensoren 210. For eksempel, sensordatatabellen kan lagre et sensorelementidentifikasjonstall, et foretrukket tidspunkt for å lese, avstandsintervall mellom lesninger, og/eller sensorelementspesifikke data for alle eller et undersett av sensorelementer.

Ved å bruke denne fremgangsmåten er en universell sensorplattform opprettet basert på RFID teknologi ved å tillate trådløse innretninger slik som telefoner å bli "smarte" sensorleserinnretninger. I en utførelse har en trådløs innretning, slik som en telefon, blitt modifisert til å inkludere RFID sensormerkelapp leserfunksjonalitet, som beskrevet her. I en utførelse, når en sensor 110 har datatabell 258 aktivert av trådløs sensorleser 140, identifiserer sensor 110 seg selv (dvs. ved å gi sitt identifikasjonstall) og gir celle- telefonleseren den nødvendige informasjonen for å analysere sensorutgangen. I en utførelse inkluderer sensordatatabell 258 også sensorhåndteringsinformasjon som er kommunisert til leser 140. For eksempel, dersom sensor 110 skal detektere et spesifikt allergen i mat, vil en komplett trinn-for-trinn testeprotokoll kunne bli gitt og kan bli fremvist direkte på skjermen til telefonen eller leserinnretningen 140.1 en annen utførelse vil noe eller all den nødvendige informasjonen for å håndtere og å analysere sensoren bli funnet fra prosessor 190.

Programvare kan også bli lastet ned direkte og transparent inni celletelefonen eller leser 140 for å "trene" den trådløse innretningen til å gjenkjenne og å analysere den gitte typen av RFID sensor. Denne informasjonen kan bli lagret permanent eller temporært i trådløs innretning 140. Når den nødvendige prosesseringen og analyseinformasjonen blir lastet ned fra en fjern lokasjon, vil bare ID'en eller RFID sensoren være nødvendig, som gir en svært strømlinjet løsning for universell sensoranalyse for trådløse innretninger slik som en celletelefon. I en annen utførelse kan hybride systemer bli gitt, hvorved bare en grunnleggende sensoranalyseprotokoll kan bli lastet ned inn i celletelefonen og sensordataprosesseringen blir gjort fjernt fra. Denne situasjonen er særlig anvendbar hvor kompleks multivariatanalyse av sensordata er påkrevd. Telefoner kan også inkludere i permanent hukommelse en oppsummeringstabell med den nødvendige ID for å gjenkjenne enhver type av sensor. Fremgangsmåten beskrevet ovenfor tillater en ordinær trådløs innretning til instantant å bli en "smart" innretning for enhver type av sensor.

Integrert krets 222 kan understøtte flere antenner 206a til 206n. Dette tillater RF adresserbar sensor 210 å ha et utvalg av antennekonfigurasjoner på substrat 202. For eksempel kan trådløs sensorleser 140 (vist i fig. 1) operere på en forskjellig frekvens eller ha forskjellig direktivitet enn konvensjonelle RFID lesere. Derfor kan RF adresserbar sensor 210 ha en eller flere antenner konfigurert til å kommunisere med en konvensjonell RFID leser og en eller flere antenner konfigurert til å kommunisere med trådløs sensorleser 140.

RFID kontrollmodulen 240 kontrollerer RF kommunikasjoner mellom den RF adresserbare sensoren 210 og trådløs sensorleser 140. RFID kontrollmodulen inkluderer en kontroller 242 og en hukommelse 246. Kontrollerer 242 inkluderer RFID merkelogikk 244 som svarer på RFID merkeutspørring og leserkommunikasjoner av den trådløse sensorleseren 140 eller en annen merkeleser og logikk for å kontrollere operasjonstil-standen til RFID merkekomponentene i den RF adressbare sensoren. For mer informasjon angående utspørring av merkelapper, og mer generelt, kommunikasjon mellom en RFID leser og en populasjon av merkelapper i henhold til en utførelse av foreliggende oppfinnelse, henvises til US-patent nr. 6.002.344 med tittelen "System and Method for Electronic Inventory", som er innarbeidet her ved referanse i sin helhet, og følgende samtidige US-patentsøknad, som hver er innarbeidet ved referanse i sin helhet: søknad serienr. 09/323.206, levert 1. juni 1999, med tittel "System and Method for Electronic Inventory", søknad serienr. 10/072.855, innlevert 12. februar 2002 med tittel "Method, System and Apparatus for Binary Traversal of a Tag Population" (publikasjon nr. 0149481-A1), og søknad serienr. 10/073.000, innlevert 12. februar 2002 med tittel "Method, System and Apparatus for Communicating with a RFID Tag Population".

Kontroller 242 kan valgfritt inkludere sensorprosesseringslogikk 245 for å prosessere sensordata funnet av sensorelementer. Hukommelse 246 lagrer informasjon brukt av den RF adresserbare sensoren når den opererer som en RFID merkelapp. Hukommelse 246 kan være separat eller integrert med hukommelse 256 i sensorgrensesnittet. Informasjonen kan være lagret permanent eller temporært. Hukommelse 246 lagrer merkelappidentifikasjonstallet for den RF adresserbare sensoren 210.1 en utførelse av foreliggende oppfinnelse indikerer merkelappidentifikasjonstallet typen av sensorelementer inkludert i den RF adresserbare sensoren 210.

RF effekt og kommunikasjonsgrensesnitt 230 inkluderer en kommunikasjonsmodul 232 og en effektgenereringsmodul 236. Kommunikasjonsmodulen 232 er koblet til antenne 206 for å gi toveis kommunikasjon med en trådløs RF adresserbar sensorleser. I en alternativ utførelse gir kommunikasjonsmodul 232 toveis kommunikasjon med en konvensjonell RFID leser i tillegg til den trådløse RF adresserbare sensorleseren. I en utfør-else gir effektgenereringsmodulen 236 den integrerte kretsen 222 en operasjonsspenning basert på RF energien sendt av den trådløse sensorleser 140 og mottatt av den tilsvarende RF adresserbare sensor 110.1 en annen utførelse kan effektgeneringsmodulen 236 også inkludere et batteri eller annen strømkilde. Alternativt kan effektgeneringsmodul 236 inkludere et batteri eller annen strømkilde. Når tilstede, vil effektkilden gi den operasjonelle spenningen for den integrerte krets 222.1 tillegg kan effektgenereringsmodulen 236 gi operasjonsspenning for sensorelementer 292a-n og/eller 294a-n. For informasjon angående effektgenerering i en RFID merkelapp, henvises for eksempel til US-patentsøknad serienr. 10/383.537, innlevert 10. mars 2003 med tittel "Efficient Charge Pump Apparatus", som er innarbeidet her ved referanse i sin helhet.

I en utførelse, når en strømkilde er tilstede, kan den RF adresserbare merkelappen inkludere logikk for å aktivere leseren når visse betingelser blir følt, ved opptreden av en forhåndsdefinert hendelse, og/eller på forhåndsdefinerte intervaller. Som vil være forstått av en fagmann, kan mange RFID merkelapp kommunikasjonsprotokoller bli brukt for å aktivere leseren i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Trådløs RF adresserbar sensorleser

Eksempel på utførelser av trådløs sensorleser 140 er beskrevet i denne seksjonen. Fig. 3 er et blokkdiagram over en trådløs sensorleser 340 i henhold til eksempel på utførelser av foreliggende oppfinnelse. Trådløs sensorleser 340 inkluderer en nettverkskommunikasjonsmodul 342, en kontrollerer 344, et brukergrensesnitt 346 og en RF adresserbar sensorlogikkmodul 350. Trådløs sensorleser 340 inkluderer også en eller flere antenner. Antenne 348 er konfigurert for kommunikasjon med trådløst nettverk 170. Antenne 348 er inkludert når trådløs leser 340 er integrert med en trådløs kommunikasjonsinnretning. I en utførelse av foreliggende oppfinnelse er også antenne 348 konfigurert for kommunikasjon med populasjonen av RF adresserbare sensorer. Antenner 349a-n er inkludert når antenne 348 ikke understøtter kommunikasjon med populasjonen av RF adresserbare sensorer. I denne utførelsen er antenne 349 konfigurert til å kommunisere med den RF adresserbare sensoren 110.1 en alternativ utførelse kan nettverkantenne 348 bli fjernet (dvs. skrudd fra) fra leser 340 og erstattet med en RFID antenne 349 for kommunikasjon med populasjonen av sensorer 102.

Kontrolleren 344 inkluderer logikk for å koordinere og kontrollere operasjonen av komponentene i trådløs sensorleser 340.

Brukergrensesnitt 346 gir en mekanisme for brukeren av den trådløse sensorleseren 340 å aksessere og å samvirke med sensorinformasjon og/eller initiere en lesning fra en eller flere sensorer 110. Brukergrensesnitt 346 kan inkludere en skjerm og/eller tastatur for å legge inn data (dvs. det numeriske tastaturet til en trådløs telefon). I en alternativ utfør-else inkluderer grensesnitt 346 en ensomstående knapp for å initiere sensorutlesninger og/eller for å prosessere. I tillegg inkluderer den trådløse sensorleser 340 en skjerm for å fremvise data funnet fra RF adresserbare sensorer 110.1 en utførelse inkluderer også den trådløse sensorleser 340 en alarm for å indikere når visse terskler er nådd eller visse betingelser er detektert av en RF adresserbar sensor.

En bruker kan alternativt initiere sensorprosessering ved å legge inn en forhåndsdefinert sekvens av karakterer via et tastatur (for eksempel ved å legge inn<*>2222). Alternativt kan en bruker initiere sensorprosessering ved å fremheve eller å aktivere en opsjon gitt gjennom en skjerm eller med en forhåndsbestemt stemmekommando. ;Nettverkkommunikasjonsmodul 342 inkluderer en eller flere sendere og mottakere for kommunikasjon med datakommunikasjonsnettverket 175 og/eller trådløse kommunikasjonsnettverk 170.1 en utførelse av foreliggende oppfinnelse kommuniserer trådløs sensorleser 340 med trådløst nettverk 170 via nettverksantenne 348. Følgelig inkluderer nettverkskommunikasjonsmodul 342 et trådløst grensesnitt koblet til antenne 348. I en alternativ utførelse av foreliggende oppfinnelse kommuniserer trådløs sensorleser 340 med offentlig aksesserbart datakommunikasjonsnettverk 175 via en trådbasert forbindelse. I denne utførelsen inkluderer nettverkkommunikasjonsmodulen 342 et trådbasert nettverksgrensesnitt. Dersom begge typer av kommunikasjoner er understøttet, vil nettverkskommunikasjonsmodul 342 inkludere både et trådløst grensesnitt og et trådbasert grensesnitt. ;RF adresserbar sensorlogikkmodul 350 inkluderer en RF adresserbar sensorkommuni-kasjonsmodul 352 og en RFID merkelapprosessor 356. Trådløs sensorleser 340 kommuniserer med populasjonen av RF adresserbare sensorer 102 via enten nettverkantennen 348 eller via en eller flere RFID antenner 349a-349n. Dersom trådløs sensorleser 340 kommuniserer med populasjonen av RF adresserbare sensorer via en eller flere RFID antenner 349a-349n, vil RF kommunikasjonsmodul 352 inkludere en eller flere sendere og mottakere koblet til antennen 349. Som vil være forstått av en fagmann, kan RF kommunikasjonsmodul 352 bli implementert i hardware, programvare, firmware eller i en kombinasjon av disse. ;RFID merkelapprosessor 356 inkluderer logikk for å utspørre og å lese RFID merkelappinformasjon fra RF adresserbare sensorer 110. Som vil bli forstått av en fagmann, kan RFID merkelapprosessor 356 bli implementert i hardware, programvare, firmware eller i kombinasjon av disse. ;RF adresserbar sensor kommunikasjonsmodul 352 inkluderer sensordataprosesseringslogikk 355 og geolokasjonsprosesseringslogikk 353. Sensordataprosesseringslogikk 355 er konfigurert til å forespørre en utlesning av en eller flere adresserbare sensorer 110 basert på innmatning fra en bruker, etter et visst tidsintervall og/eller ved opptreden av en forhåndsdefinert hendelse. Sensordataprosesseringslogikk 355 er også konfigurert til å prosessere mottatte sensordata. ;Geolokasjonsprosessor 353 er valgfri, og når tilstede, inkluderes algoritmer for å utføre GPS geolokasjon og/eller ikke-GPS basert geolokasjon. I en utførelse virker sensorleser 340 som en geolokasjonsleder for RFID sensorer i synkron operasjon med andre lesere. I en utførelse virker antennen som en innretning for retningsbasert geolokasjon av RFID sensorer. ;Fig. 4A-C viser blokkdiagrammer over eksempel på konfigurasjoner for en trådløs sensorleser 440. Hver konfigurasjon viser forskjellige måter som RF adresserbar sensorlogikkmodul 350 og RFID antenner 349a-n kan bli innarbeidet i en innretning 430. Innretning 430 kan være en eksisterende trådløs innretning slik som en trådløs telefon eller PDA. I en alternativ utførelse er innretning 430 en innretning konstruert spesifikt for å understøtte kommunikasjon med RF adresserbare sensorer 110 og med et kommunikasjonsnettverk slik som et trådløst telefonnettverk eller Internet. ;I fig. 4A er RF adresserbar sensorlogikkmodul 350 integrert inn i innretning 430.1 ;denne utførelsen kommuniserer trådløs sensorleser 440 med både det trådløse nettverket 170 og populasjonen av RF adresserbare sensormerkelapper via antenne 448.1 en utfør-else av foreliggende oppfinnelse er modul 350 bygget inn i innretning 430.1 en alternativ utførelse inkluderer innretning 430 en programmerbar prosessor. Logikken for ;modul 350 kan bli lastet ned og lagret i den programmerbare prosessoren. Logikken kan være nedlastet via luftgrensesnittet, en infrarød port, en dataforbindelse gjennom hjelpe-porten eller via ethvert annet grensesnitt eller link som er i stand til å overføre data til innretning 430. ;I fig. 4B er RF adresserbar sensorlogikkmodul 350 integrert inn i innretning 430, som diskutert med referanse til fig. 4A. Imidlertid, i denne utførelsen, vil en eller flere antenner 449a-n allerede være inkludert, eller lagt til innretningen 430 for kommunikasjon med befolkningen av RF adresserbare sensorer 102. Legg merke til at for denne konfigurasjonen er antenne 448 valgfri og er ikke inkludert dersom trådløs sensorleser 340 bare kommuniserer med et datakommunikasjonsnettverk 175 via en trådbasert forbindelse. ;I fig. 4C er RF adresserbar sensorlogikkmodul 350 ekstern til innretning 430 og er festet til innretning 430 via grensesnitt 435. For eksempel kan grensesnitt 435 være en hjelpe- port, en infrarød port eller enhvert annet grensesnitt eller port som er i stand til å over-føre data til og fra innretning 430 slik som et trådløst telefondata/programvaregrense-snitt. For eksempel, modul 350 kan være en påfestbar eller avtagbar modul for innretning 430. Forskjellige antennekonfigurasjoner er understøttet med denne utførelsen. I en utførelse understøtter eksisterende antenne 448 kommunikasjon med både nettverket 170 og populasjonen av sensorer 102.1 en alternativ utførelse vil tilleggsantenner 449 for kommunikasjon med populasjonen av sensorer 102 være festet til ekstern modul 350.1 en annen alternativ utførelse vil tilleggsantenner 449 for kommunikasjon med populasjonen av sensorer 102 være festet til innretning 430. Som vil bli forstått av en fagmann, vil andre konfigurasjoner for trådløs sensorleser 440 være mulig. ;RF adresserbare sensornettverkmetoder ;RF adresserbare sensorlesekommunikasjoner ;Fig. 5 er et flytdiagram over en fremgangsmåte 500 for RF adresserbare sensorlesekommunikasjoner fra perspektivet av en trådløs sensorleser. Fremgangsmåte 500 vil bli beskrevet med kontinuerlig referanse til fig. 1 og 3. Legg merke til at noen trinn vist i flytdiagrammet ikke nødvendigvis må finne sted i den rekkefølgen som de er vist. ;Fremgangsmåte 500 begynner med trinn 510.1 trinn 510 vil en lesning av en eller flere RF adresserbare sensorer bli initiert. I en utførelse av foreliggende oppfinnelse inkluderer sensordataprosesseringslogikk 355 logikk som periodisk initierer sensorlesekommunikasjoner. For eksempel, sensordataprosesseringslogikk 355 kan automatisk initiere en sensorutlesning hvert 15. minutt. En sensorutlesning kan også bli initiert manuelt via brukergrensesnittet 346 i trådløs sensorleser 140/340. For eksempel, en bruker kan initiere en utlesning ved å aktivere et skjermikon eller et valg. I en utførelse kan en bruker initiere en utlesning ved å trykke en serie av knapper på innretningens tastatur (for eksempel<*>2222) eller ved å trykke en spesiell konfigurert sensorleseknapp. Alternativt, dersom innretningen understøtter stemmeaktiverte kommandoer, kan brukeren initiere en sensorutlesning ved å uttale den korrekte kommandoen.

I tillegg kan en sensorutlesning bli initiert fjernt over datakommunikasjonsnettverk 175 eller det trådløse nettverket 170. Fig. 6 viser en fremgangsmåte 602 for fjernt å initiere en sensorutlesning i henhold til utførelser av foreliggende oppfinnelse. Fremgangsmåte 602 begynner med trinn 603.1 trinn 603 mottar den trådløse sensorleser 140/340 et for- bindelsessignal fra sluttbrukerinnretning 182. Som vil bli forstått av en fagmann, kan typen og format av forbindelsessignalet være avhengig av implementasjonen av sluttbrukerinnretningen 182 og den trådløse sensorleseren 140/340. For eksempel, dersom den trådløse sensorleseren 140/340 også er en trådløs telefoninnretning, kan forbindelsessignalet være en telefonoppringning fra sluttbrukerens innretning til den trådløse sensorleseren. Alternativt kan sluttbrukerinnretningen være en dataterminal. I dette eksempelet kan forbindelsessignalet være enhver type av datakommunikasjonsforbind-elsessignaler.

I trinn 605 kobles den trådløse leser 140/340 til sluttbrukerinnretningen over et kommunikasj onsnettverk.

I trinn 607 mottar den trådløse leser 140/340 initieringssignaler fra sluttbrukerinnretningen. Som vil bli forstått av en fagmann, vil typen og format av forbindelssignalet avhenge av typen og format av forbindelsessignalet. Dersom en telefonforbindelse er etablert, da kan initieringssignalene være en serie av doble tonemultifrekvens (DTMF) signaler eller en stemmekommando. Kontrollen går så til trinn 520.

Med henvisning til fig. 5 igjen, vil det i trinn 520 være slik at den trådløse sensorleser 140/340 kommuniserer RF signaler til en eller flere adresserbare sensorer 520. Disse RF signalene tjener en dobbel hensikt. De initialiserer de RF adresserbare sensorene for kommunikasjon og gir operasjonseffekt til sensorene.

Basert på detaljene gitt under leseinitieringen, kan den trådløse sensorleseren 140/340 utføre en sensorutlesning for hele populasjonen av RF adresserbare sensorer 102 eller kan utføre en utlesning av et spesifikt sett av RF adresserbare sensorer. I trinn 530 bestemmer leseren om det skal leses hele RF adresserbar sensorpopulasjon 102 eller en eller flere spesifikke RF adresserbare sensorer 110. Dersom hele populasjonen skal bli lest, fortsetter operasjonen til trinn 550. Dersom en eller flere spesifikke sensorer 110 skal bli lest, fortsetter operasjonen til trinn 540.

For eksempel kan en bruker skaffe (dvs. kjøpe) et utvalg av RF adresserbare sensorer. Brukeren kan lagre merkelappidentifikasjonsnumrene assosiert med hver RF adresserbar sensor i den trådløse sensorleseren før initiering av en utlesning av sensorene. Leseren kan så isolere bare disse spesifikke RF adresserbare sensorene lagret i den trådløse sensorleseren.

I trinn 540 isolerer RFID merkelapprosessor 356 (dvs. velger ut) den spesifikke RF adresserbare sensor 110 som skal leses. Prosessoren 356 kan isolere sensor 110 gjennom en utspørringsprotokoll eller ved andre mekanismer. For detaljer om fremgangsmåter for å isolere spesifikk merkelapp, se vendende US-søknad med tittel "Radio Frequency Identification Architecture", referert ovenfor. Som vil bli forstått av en fagmann, vil andre protokoller og fremgangsmåter for å lese ut og å isolere merkelapper kunne bli brukt i henhold til foreliggende oppfinnelse.

I trinn 542 instruerer den trådløse sensorleser 140/340 den spesifikke RF adresserbare sensor 110 om å finne sensordata. Dette kan bli gjort via en forhåndsdefinert kommando. I en alternativ utførelse signalerer RF adresserbar sensor automatisk sensordata til trådløs sensorleser 140/340 ved å bli isolert. I denne utførelsen er trinn 542 valgfritt.

I trinn 544 mottar den trådløse sensorleser 140/340 sensordataene fra den RF adresserbare sensor 110. Sensordata kan inkludere sensorelementutgangsdata, sensor-tabelldata, referansedata og/eller andre data.

I trinn 546 bestemmer den trådløse sensorleser 140/340 om noen tilleggsspesifikke RF adresserbare sensorer skal bli lest. Dersom ingen tilleggssensorer skal bli lest, fortsetter operasjonen til trinn 560. Dersom tilleggssensorer forblir uleste, fortsetter operasjonen til trinn 540.

I trinn 550 isolerer RFID merkelapprosessor 356 en RF adresserbar sensor 110 fra befolkningen 102 ved å bruke en konvensjonell generell utlesningsprotokoll slik som binærtregj ennomgang.

I trinn 552 instruerer den trådløse sensorleser 140/340 den identifiserte RF adresserbare sensor 110 om å finne sensordata. Dette kan bli gjort via en forhåndsdefinert kommando. I en alternativ utførelse signalerer RF adresserbar sensor 110 automatisk sensordata til trådløs sensorleser 140/340. I denne utførelsen er trinn 552 valgt.

I trinn 554 mottar den trådløse sensorleser 140/340 sensordataene fra den RF adresserbare sensor 110.

I trinn 556 bestemmer den trådløse sensorleser 140/340 om noen tilleggs RF adresserbare sensorer fortsatt skal leses. Dersom ingen tilleggssensorer skal bli lest, fortsetter operasjonen til trinn 560. Dersom tilleggssensorer fortsatt skal bli lest, fortsetter operasjonen til trinn 550.

I trinn 560 bestemmer den trådløse sensorleser 140/340 om noen tilleggsprosessering må bli gjort på de mottatte sensordataene. Dersom tilleggsprosessering må bli utført, fortsetter operasjonen til trinn 562. Dersom ingen tilleggsprosessering må bli utført, fortsetter operasjonen til trinn 570.

I trinn 562 bestemmer den trådløse sensorleser 140/340 om tilleggsprosesseringen må bli utført lokalt eller fjernt. Dersom prosessering kan bli utført lokalt, fortsetter operasjonen til trinn 568. Dersom prosessering må bli utført fjernt, fortsetter operasjonen til trinn 564. For eksempel, noen typer av prosessering kan være for ressurskrevende til å bli utført effektivt på den trådløse sensorleser 140/340 eller kan kreve data som ikke er tilgjengelige for den trådløse sensorleser 140/340.1 denne situasjonen blir den fjerne sensorprosesseringen valgt for sensordataene.

I trinn 564 kommuniserer den trådløse sensorleser 140/340 de mottatte sensordata til sensornettverkprosessor 190 over kommunikasjonsnettverk 180.1 en utførelse kan den trådløse sensorleser også kommunisere tilleggsdata til sensornettverkprosessor 190 slik som data som trengs for å utføre geolokasjon. Ved mottak kan sensornettverkprosessor 190 utføre tilleggsprosessering på dataene og/eller å utføre geolokasjon for å bestemme lokasjonen til den RF adresserbare sensoren 110 som genererte sensordataene.

I trinn 566 mottar trådløs sensorleser 140/340 de prosesserte sensordataene fra sensornettverkprosessor 190.

I trinn 568 prosesserer sensordataprosesseringslogikk 355 de mottatte sensordataene.

I trinn 570 blir de mottatte sensordata eller prosesserte sensordata fremvist. I en utførelse av foreliggende oppfinnelse blir dataene fremvist via et brukergrensesnitt på trådløs sensorinnretning 140/340.1 en alternativ utførelse kan dataene også bli kommunisert til en eller flere sluttbrukerinnretninger over kommunikasjonsnettverk for fremvisning. Trinn 570 er valgfritt.

Fig. 7A er et flytdiagram over en fremgangsmåte 700A for basis RF adresserbare sensorutlesningskommunikasjoner fra perspektivet av enkel RF adresserbar sensor 110 i henhold til en utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fremgangsmåte 700A vil bli be skrevet med kontinuerlig referanse til fig. 1 og 2. Legg merke til at noen trinn vist i flytdiagrammet ikke nødvendigvis må finne sted i rekkefølgen som er vist.

Fremgangsmåte 700A begynner med trinn 710.1 trinn 710 mottar RF adresserbar sensor RF signaler fra trådløs sensorleser 340.1 en utførelse inkluderer trinn 710 trinnet hvor det mottatte RF signalet blir brukt til å gi strøm til sensor 110. Videre kan trinn 710 inkludere trinnet hvor sensor 110 identifiserer seg selv overfor leser 340.

I trinn 710 mottar sensor 110 en kommando fra leser 340 for å finne sensordata. Trinn 720 er valgfritt. I en utførelse av foreliggende oppfinnelse finner RF adresserbar sensor 110 sensordata automatisk hver gang en kommunikasjonssesjon med en leser 340 blir initiert.

I trinn 730 blir analoge sensordata funnet av en eller flere sensorelementer 291, 292 og/eller 294 og kommunisert til ADC 252.

I trinn 740 konverterer ADC de analoge sensordataene til digitale sensordata.

I trinn 780 kommuniserer den RF adresserbare sensor 110 de digitale sensordataene til trådløs sensorleser 140/340. Detaljer om denne kommunikasjonen er avhengig av protokollen brukt for kommunikasjon mellom den trådløse sensorleser 140/340 og den RF adresserbare sensor 110.1 en utførelse av foreliggende oppfinnelse er protokollen som er brukt en binær tregjennomgangsprotokoll. I denne utførelsen blir merkelappidentifikasjonstallet signalert av den RF adresserbare sensoren 110 til å kunne inkludere både merkelappidentifikasjonstallet lagret i hukommelsen 246 og sensordataene funnet av sensorelementene. Alternativt kan leser 140/340 plassere RFID merkelapplogikken 244 i en kommandotilstand. I kommandotilstand vil RFID merkelapplogikken svare på kommandoer mottatt fra leseren. Når RFID merkelapplogikken 244 mottar et finn sensordatakommandosignal, vil RFID merkelapplogikken signalere sensordataene til leseren 140/340. I en utførelse kan sensordataene kommunisert til leserl 140/340 inkludere temperaturdata, sensordata, referansedata og/eller data lagret i sensordatatabell 258.

I fig. 7B er det illustrert et flytdiagram over en fremgangsmåte 700B for RF adresserbare sensorutlesningskommunikasjoner fra perspektivet av en RF adresserbar sensor som har lokale prosesseringsmuligheter i henhold til en utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fremgangsmåte 700B vil bli beskrevet med kontinuerlig referanse til fig. 1 og 2. Legg merke til at noen trinn vist i flytdiagrammet ikke nødvendigvis må opptre i rekkefølgen som er vist.

Trinn 710 til 740 er generelt de samme som trinnene 710 til 740 diskutert ovenfor med referanse til fig. 7A.

I trinn 750 blir de konverterte digitale sensordata kommunisert til sensorprosesseringslogikk 245.

I trinn 760 prosesserer sensorprosesseringslogikken 245 de konverterte sensordataene.

Trinn 780 er generelt det samme som trinn 780 diskutert ovenfor med referanse til fig. 7A.

Eksempler på applikasjoner

Hjemmeland sikkerhetssensornettverk

Foreliggende oppfinnelse er ideelt passende for bruk i hjemmeland sikkerhetsapplikasjoner slik som deteksjon av kjemikalier, radiologiske eller biologiske midler over store områder, i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Et eksempel på denne bruken er presentert i blokkdiagrammet i fig. 8 og det assosierte flytdiagrammet i fig. 9. Fig. 8 viser et sensornettverk 800 for å monitorere geografisk område 820. Sensornettverk 800 inkluderer et flertall av RF adresserbare sensorer 810a, 810b og 810c etc. (samlet sensorelementer 810), en eller flere trådløse sensorlesere 840, og aksesspunkter for kommunikasjonsnettverk 880.

En eller flere av de trådløse sensorleserne 840 kan være en permanent del av sensornettverket 800. For eksempel kan flere trådløse sensorlesere 840 kan være knyttet til forskjellige steder for å gi maksimal dekning av geografisk område 820. I tillegg kan en eller flere trådløse sensorlesere 840 kan være temporært del av sensornettverket 800. For eksempel dette ville være tilfellet når et individ bærer en trådløs sensorleser 840 som er i stand til å lese sensorer 810 i geografisk område 820. Hver trådløs sensorleser 840 har et lesedekningsområde 845. Enhver RF adresserbar sensor 810 innenfor lese-dekningsområdet 845 kan bli lest av den tilsvarende leser 840.

Enhver kombinasjon av en eller flere typer av sensorer kan bli brukt i sensornettverk 800. For eksempel kan RF adresserbare sensorer 810 inkludere sensorelementer for å detektere kjemiske midler, sensorer 810b inkluderer sensorelementer for å detektere radiologiske midler, og sensorer 810c inkluderer sensorelementer for å detektere biologiske midler. Som vil bli forstått av en fagmann, kan andre typer av sensorelementer være inkludert i denne anvendelsen.

Fremgangsmåten 900 vist i flytdiagrammet i fig. 9 begynner med trinn 910.1 trinn 910 vil et flertall av RF adresserbare sensorer 810 være distribuert for å dekke et definert monitoreringsområde. Sensorene 810 kan være distribuert manuelt eller ved andre hjelpemidler slik som ved spredning fra fly for å dekke et enda større geografisk område 820.

I trinn 920 initierer en eller flere trådløse sensorlesere 840 en lesning av sensorelementer innenfor sitt lesedekningsområde 845. For eksempel kan en trådløs leser 840 initiere en utlesning av sitt dekningsområde hvert 15. minutt.

I trinn 930 mottar trådløs sensorleser 840 sensordata fra sensorelementene innenfor sitt lesedekningsområde 845.

I trinn 940 bestemmer den trådløse sensorleser 840 om sensordataene indikerer tilstedeværelsen av noen farlige midler. Dersom dataene indikerer tilstedeværelsen av et farlig middel, fortsetter operasjonen til trinn 950. Dersom dataene indikerer at ingen farlige midler er tilstede, kan operasjonen stoppe eller kan fortsette til trinn 920.

I trinn 950 utfører den trådløse sensorleser 840 prosessering for å bestemme den eksakte lokasjonen til den RF adresserbare sensoren assosiert med data som indikerer tilstedeværelsen av et farlig middel. Geolokasjonsprosesseringen kan bruke GPS basert eller ikke-GPS baserte teknikker.

I en alternativ utførelse, etter utføring av trinn 930, kommuniserer den trådløse sensorleseren 840 de mottatte sensordataene til en sentralisert sensornettverkprosessor 890. Sensornettverkprosessoren 890 utfører så trinnene 940 og 950.1 tillegg mottar sensornettverkprosessoren 890 sensordata fra alle trådløse sensorlesere 840 i geografisk område 820. Sensornettverkprosessoren 890 kompilerer så et fullstendig bilde av statusen i geografisk område 820 og kan raskt identifisere og spare på enhver variasjon i sensordata fra et område innenfor det geografiske området 820. Kryssvalidering av sensorhendelser er viktig for nettverksapplikasjoner, særlig industrielle eller hjemmelands sikkerhetsapplikasjoner. For eksempel vil individuelle sensorhendelser ikke nødvendigvis gi nøyaktig informasjon og kan være faktisk falske positive. Imidlertid, ved å sammenligne tilsvarende sensordata i et gitt geografisk område i et sentralisert punkt, blir kryssvalidering mulig. Som et resultat gir de samlede dataene større presisjon slik som for det geografiske senteret for trusselen, perifere områder og områder hvor trusselen ikke lenger er en fare for offentligheten.

Fjernmonitorering av forsendelse av containere eller last

Foreliggende oppfinnelse kan også bli brukt for fjernmonitorering av skipscontainere eller enhver skipsboks, i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Et eksempel på denne bruken er presentert i blokkdiagrammet i fig. 10. Fjernforsendelsescontainermonitoreringsnettverk 1000 inkluderer en eller flere forsendelsespakker 1012, en eller flere skipscontainere 1022, i det minste et transportfartøy 1024, et kommunikasjonsnettverk 1080 og en nettverkmonitoreringsprosessor 1090.

En eller flere RF adresserbare sensorer 1010 kan være tilknyttet til hver forsendelses-pakke 1012 eller gjemt direkte på innsiden av boksen eller kassen. De RF adresserbare sensorene 1010 inkluderer kjemiske sensorelementer, radiologiske sensorelementer, biologiske sensorelementer eller enhver kombinasjon av disse. I en alternativ utførelse vil et flertall av RF adresserbare sensorer 1010 være montert på innsiden av hver forsendelsescontainer 1022.

Hver forsendelsescontainer 1022 inkluderer i det minste en trådløs sensorleser 1040 for å finne sensordata fra de RF adresserbare sensorene 110. Transportfartøyet 1024 inkluderer i det minste en innretning 1042 som er i stand til å ta i mot kommunikasjoner fra en trådløs sensorleser 1040. Transportfartøyet 1024 kan også inkludere i det minste en trådløs sensorleser 1040. Innretningen 1042 er i stand til å ta i mot leserkommunikasjoner som er koblet til kommunikasjonsnettverket. Nettverksmonitoreringsprosessoren 1090 inkluderer logikk for å ta i mot sensordata og assosiert informasjon slik som containeridentifikasjon, lokasjon og transportidentifikasjon. Nettverksmonitoreringsprosessoren 1090 inkluderer også innhold og risikostyringslogikk.

I en utførelse av foreliggende oppfinnelse blir forsendelsespakker 1012 lastet inn i en elle flere skipscontainere 1022. Skipscontainerne på sin side blir lastet på et transport- fartøy 1024. Mens fig. 10 viser transportfartøyet som et skip, kan andre typer av transportmidler være mulig inkludert tog, lastebiler eller annet befordringsmiddel.

De trådløse sensorleserne 1040 initierer en utlesning av de RF adresserbare sensorene. For eksempel vil en trådløs sensorleser 1040 i en skipscontainer 1022 initiere en utlesning av de RF adresserbare sensorene lagret i skipscontaineren. I en utførelse prosesser leser 1040 mottatte sensordata internt. Tilleggsvis eller alternativt vil så trådløs sensorleser 1040 etablere en forbindelse med innretning 1042. Etter etablering av forbindelsen, kommuniserer trådløs sensorleser 1040 sensordataene til innretningen. Innretning 1042 kommuniserer så dataene og annen assosiert informasjon (dvs. geolokasjon) til nettverkmonitoreringsprosessoren 1090 via kommunikasjonsnettverket.

Ved mottak av sensordataene og assosiert informasjon utfører nettverksmonitoreringsprosessoren 1090 risikofastsettelsesprosessering. Denne prosesseringen identifiserer tilstedeværelsen av et farlig kjemikalie, radiologisk eller en biologisk betingelse. Dersom en farlig betingelse er tilstede, tar nettverkmonitoreringsprosessoren 1090 de nødvendige trinn for å adressere betingelsen. Nettverksmonitoreringsprosessoren 1090 kan også inkludere en hukommelse for å lagre mottatte sensordata for å skape en historisk profil for en container og/eller et transportfartøy.

Siden RF adresserbare sensorer kan være skjult på innsiden av forsendelsesbokser, når det monitoreres etter tilstedeværelse av eksplosiver, på grunn av de lave diffusjonskoeffisientene for høyeksplosiver, kan nærhetsfaktoren gjøre foreliggende oppfinnelse så sensitiv eller enda mer sensitiv enn de mest dyre undersøkelsesteknologiene brukt på flyplasser.

Spesielt er diffusjonskoeffisientene for gass i luft relativt lave, typisk mellom 6 x IO"<6>og 1,5 x 10"<5>m<2>/sek. Dersom vi antar en punktkilde med gass i starten ved r = 0, vil en løsning av den følgende tre-dimensjonale diffusjonsligningen gi konsentrasjonen C som en funksjon av tiden t, og for en avstand r fra starten:

hvor D er diffusjonskoeffisienten.

En løsning av denne ligningen er:

Konstanten B er avhengig av kvantiteten av gass utløst ved tid t = 0, og integralet av C(r,t) over hele rommet er uavhengig av tiden og er bare B, antallet av molekyler som er frigjort. Denne løsningen er enkelt en Gaussisk løsning der halvbreddeøkningene i tid er som (2Dt) 1/2. Dermed, dersom en tiendedel av et mol med gass blir frigjort, tilsvarende omkring 2,2 liter ved atmosfærisk trykk eller 6x10 / y/ y molekyler, da vil det for en diffusjonskoeffisient på D = IO"<5>m<2>/sek. være slik at konsentrasjonen i en time ved 1 m fra kilden vil være 2,5%, men ved 2 m vil den bare være 0,023 deler pr. milliard. Dermed er det en fordel ved å ha lavkostnadssensorer, selv om de er mindre sensitive, enn å være avhengig av sentraliserte enheter. Denne analysen anvender stillestående luft som vil være tilfellet for lagringsområder, skipscontainere, forseglede forsendelsesbokser etc. I åpen luft vil turbulens og vind som kan styre retningen kunne overvelme diffusjon. Allikevel, siden konsentrasjonen fremdeles vil falle hurtig (i det minste som l/r dersom ikke eksponensielt) med avstanden fra kilden, vil argumentet om at nærhet kan bøte på lavere sensitivitet fremdeles holde. Tilsvarende kan strålingsmerkelapper være skjult direkte innenfor veggene av bokser eller kasser, som bringer sensoren svært nær til den potentielle kilden og dermed økes sensitiviteten.

Smartkort og fjern diagnostiseringsmonitorering

Foreliggende oppfinnelse kan også bli brukt for fjerndiagnostiseringsmonitorering, i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Et eksempel på denne bruken er tilstede i blokkdiagrammet i fig. 11. Som vist i fig. 11, vil det fjerne individuelle spesifikke monitoreringsnettverket 1100 inkludere et eller flere smartkort eller brikker 1103 som har i det minste en RF adresserbar sensor 1110, en trådløs sensorleser 1140, et kommunikasjonsnettverk 1180 og en sluttbrukerinnretning 1182.

Den RF adresserbare sensoren 1110 kan ha sensorelementer for å monitorere temperatur, kjemisk sammensetning, biologisk sammensetning eller en kombinasjon av disse.

Den fjerne monitoreringsanvendelsen kan ha beboelsesmessige, industrielle, kommersielle, sikkerhets- eller medisinske institusjonsanvendelser. I en utførelse av foreliggende oppfinnelse er smartkort eller brikker 1103 festet til en person (eller dyr) slik at sensorelementene i den RF adresserbare sensoren er i nærheten av overflaten på huden. RF adresserbar sensor 1110 kan inkluder laveffektssensorer for å monitorere visse betingelser eller karakteristikker slik som individets vitale funksjoner. Smartkortet eller brikken 1103 er plassert innenfor leseområdet til den trådløse sensorleseren 1140.

En utlesning av RF adresserbar sensor 1110 blir så aktivert fjernt fra. For eksempel, i en beboelsesanvendelse, kan en person (dvs. en foreldre) kobles til den trådløse sensorinn-retningen (for eksempel ved å etablere en telefonforbindelse) via en sluttbrukerinnretning koblet til kommunikasjonsnettverket 1180 for å initiere en utlesning. Alternativt, i en medisinsk institusjonsanvendelse, kan en helsearbeider kobles til den trådløse sensor-innretningen via en dataterminal eller telekommunikasjonsinnretning. I tillegg kan den medisinske institusjonen ha et sentralisert monitoreringssystem 1190 som automatisk initierer en utlesning av pasienter som blir behandlet i den medisinske institusjonen.

Ved initiering av en utlesning finner trådløs sensorleser 1140 sensordata fra RF adresserbar sensor 1110 og kommuniserer informasjonen til den initierende sluttbrukerinnretningen 1182 eller sentralisert prosessor 1190. Sensordataene blir så fremvist til den forespørrende part. Alternativt kan sentralisert prosessor 1190 skape en historisk opptegnelse over alle mottatte sensordata assosiert med en bestemt pasient eller arbeider. Basert på disse historiske data og nylig mottatte sensordata kan den sentraliserte diagnoseprosessoren 1190 kjøre et utall av algoritmer for å detektere forandringer i betingelsen til pasienten. Den sentraliserte diagnoseprosessoren 1190 kan så varsle korrekt personell når visse forandringer blir detektert.

I kommersielle eller industrielle omgivelser kan det individuelle spesifikke monitoreringsnettverket 1100 bli brukt til å monitorere arbeidere som er utsatt for kjemikalier eller miljømessige betingelser. I denne utførelsen vil hver arbeider eller et undersett av arbeidere ha et smartkort eller brikke 1103 som inneholder en eller flere RF adresserbare sensorer 1110. Sensor 1110 kommuniserer data til leser 1140. Denne utførelsen kan videre inkludere geolokasjonsprosessering i leseren eller nettverket for å bestemme lokasjonen til smartkortet eller brikken 1103 og/eller leser 1140.

Fjernmonitorering av kjøleskapinnhold

Foreliggende oppfinnelse kan også bli brukt for fjernmonitorering av innhold i et kjøkkenredskap slik som et kjøleskap, i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Et eksempel på denne bruken er presentert i blokkdiagrammet i fig. 12.1 denne anvendelsen, som vist i fig. 12, inkluderer kjøkkenredskap 1201 en trådløs sensorleser 1240 som er koblet til et kommunikasjonsnettverk 1280.

En bruker plasserer en eller flere gjenstander i kjøkkenredskap 1201 som har en RF adresserbar sensor 1210. For eksempel kan et produkt ha en RF adresserbar sensor 1210 inkludert i produktets innpakning. Alternativt kan brukeren montere en RF adresserbar sensor 1210 til en gjenstand eller kan senke eller sette inn en RF adresserbar sensor i gjenstanden (dvs. senke en sensor inn i en melkekartong).

Brukeren kan fjernt initiere en utlesning av de RF adresserbare sensorene 1210 lokalisert på innsiden av husholdningsapparatet 1201 via sluttbrukerinnretning 1282. Etter at utlesningen er ferdig, kommuniserer den trådløse sensorleser 1240 dataene til sluttbrukerinnretningen 1282. Utlesningen kan inkludere en enkel opptegnelse av innholdet i husholdningsapparatet. I en alternativ utførelse inkluderer utlesningen også sensordata som indikerer ferskheten til visse matartikler.

For eksempel kan en person fjernt fra initiere en utlesning av innholdet av sitt kjøleskap for å lage handleliste eller for å identifisere matvarer som kan ha blitt ødelagt.

Gjennom den RF adresserbare sensorteknologien beskrevet her kan ethvert kjøkken-apparat bli "smart" og kan bli koblet til enhver annen trådløs innretning slik som en mobiltelefon. Videre, ved å kombinere foreliggende oppfinnelse med betal-som-du bruker bruk av trådløs teknologi (dvs. forhåndsbetalt trådløs teknologi), kan mange typer av anvendelser bli koblet til det trådløse nettverket siden denne teknologien tillater for lav kostnadsoperasjon og eliminering av månedlige avregninger.

Mattesting

Foreliggende oppfinnelse er også ideell for mattestingsanvendelser. Fig. 13 A viser et blokkdiagram over et eksempel på sanntids mattestingsanvendelse, i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fig. 13B viser et blokkdiagram over en nettverkbasert mattestingsanvendelse.

I fig. 13 A håndterer en bruker, senker ned eller setter inn en RF adresserbar sensor 1310 på eller inn i en matgjenstand. Den RF adresserbare sensoren 1310 inkluderer sensorelementer for å detektere visse kjemiske sammensetninger. For eksempel kan brukeren være allergisk mot peanøtter eller annen matallergen. Brukeren kan velge en RF adresserbar sensor 1310 som er i stand til å detektere spor av tilstedeværelsen av peanøtter.

Brukeren initierer så en utlesning av den RF adresserbare sensoren 1310 ved å bruke en trådløs sensorleser 1340. Den RF adresserbare sensoren 1310 kommuniserer sensordata til den trådløse sensorleseren 1340 som prosesserer dataene og fremviser dataene eller en melding til brukeren. For eksempel kan leseren fremvise en melding som indikerer at gjenstand x (for eksempel peanøtter) ikke er tilstede.

Fig. 13B viser et sensornettverk 1300 for å monitorere matsikkerhet. Denne typen av sensornettverk kan bli brukt i et kolonialvarelager eller på et sted for matlagring (dvs. et varehus). I denne anvendelsen er en RF adresserbar sensor 1310 inkludert i pakningen av hver matgjenstand 1309. For eksempel vil hver pakke med kjøtt inkludere en RF adresserbar sensor 1310. Sensornettverk 1300 inkluderer en sentralisert nettverksprosessor 1390 for å monitorere sikkerheten til matgjenstanden. Den sentraliserte nettverks-prosessoren 1390 har logikk for periodisk å initiere en utlesning av matgjenstandene for å identifisere enhver gjenstand som bør bli fjernet. Sentralisert nettverksprosessor 1390 er koblet til en eller flere trådløse sensorlesere 1340 via et kommunikasjonsnettverk.

En eller flere trådløse sensorlesere 1340 kan være en permanent del av nettverket. For eksempel kan et supermarked ha en eller flere trådløse sensorlesere 1340 som dekker dets kjøttlagerseksjoner og/eller lagringssteder. I tillegg kan en eller flere trådløse sensorlesere 1340 kan være temporært del av nettverket. Dette ville være tilfellet når et individ bærer en trådløs sensorleser 1340 som er i stand til å lese sensorene i super-markedet. Dette gir en sluttbruker muligheten til å bestemme kvaliteten til en matgjenstand før kjøp.

I tillegg til å være i stand til å kontrollere kjemisk kvalitet i matgjenstander, kan sensorer være gitt som kan detektere tilstedeværelsen av bakterier slik som E coli eller Salmonella.

Medikamentinteraksjoner

Fig. 14 viser et blokkdiagram over et eksempel på applikasjon av et sensornettverk for å identifisere potentiell interaksjon blant reseptbelagte medikamenter, i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Sensornettverk 1400 inkluderer en eller flere medikamentbokser 1404, en trådløs sensorleser 1440, et kommunikasjonsnettverk 1480 og en sentralisert prosessor eller server 1490. Hver medikamentboks 1404 inkluderer en merkelapp 1405 som har en RF adresserbar sensor 1410. Den sentraliserte prosessoren 1490 inneholder en opptegnelse for hver pasient som indikerer medikamenter som for nåværende er registrert for pasienten. I tillegg inkluderer sentralisert prosessor 1490 en databaseliste med kjente interaksjoner blant medikamenter.

Ved å bruke denne anvendelsen kan en bruker (for eksempel en farmasøyt) initiere en utlesning av RF adresserbar sensor 1410 festet til en boks 1404 for hvert medikament som blir tatt av brukeren. Den påfestede RF adresserbare sensor 1410 kommuniserer detaljer relatert til medikamentet og resepten slik som type, dosering, kjemisk sammensetning etc. til den trådløse sensorleseren 1440. Den trådløse sensorleser 1440 kommuniserer så disse detaljene til den sentraliserte prosessor 1490. Sentralisert prosessor 1490 registrerer så medikamentet i brukerens opptegnelse og utfører prosessering for å identifisere enhver potentiell interaksjon med andre medisiner registrert til brukeren. Dersom en interaksjon blir identifisert, kommuniserer den sentraliserte prosessoren 1490 detaljene om interaksjonen til trådløs sensorleser 1440 for fremvisning til brukeren (for eksempel farmasøyt).

I en alternativ utførelse kan trådløs sensorleser 1440 ha noe av den samme funksjonalitet som sentralisert prosessor 1490 for å identifisere potentielle medikamentinteraksjoner.

Fjernføling

Fig. 15 viser et blokkdiagram over et eksempel på anvendelse av et sensornettverk 1500 for fjernføling av farlige betingelser, i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. I mange situasjoner er det nødvendig å monitorere tilstedeværelsen av farlige betingelser. Imidlertid, på grunn av dødeligheten til farlige betingelser som kan finne sted, vil menneskelig intervensjon for å utføre monitorering ikke være mulig. Sensornettverk 1500 gir mulighetene for fjernaksess til sensorer for å detektere eller for å gi kontinuerlig monitorering av farlige betingelser.

I denne anvendelsen er RF adresserbare sensorer 1510 montert på pakker eller containere 1509 som har innhold med potentielt farlige attributter (dvs. toksiske kjemikalier). I tillegg kan RF adresserbare sensorer 1510 være plassert over hele det geografiske området hvor pakker eller containere 1509 som har innhold med potentielt farlige attributter er lagret. En trådløs sensorleser 1540 kan så bli introdusert i området. Trådløs sensorleser 1540 kan være en permanent komponent i nettverket (dvs. lokalisert i lagringsområdet) eller kan være temporær (dvs. brakt inn på en fjerntliggende kontrollert innretning). En bruker eller fjernt system kan så initiere en utlesning av RF adresserbare sensorer 1510 fjernt via et kommunikasjonsnettverk 1580. Trådløs sensorleser 1540 finner så sensordataene og kommuniserer dataene til brukeren eller det fjerne systemet. På denne måten behøver ikke en person å utsette seg selv for potentielt farlige betingelser.

Sensornettverk 1500 kan også bli brukt for fjern føling av ikke-farlige betingelser. I en utførelse inkluderer RF adresserbar sensor 1510 en termistor. RF adresserbar sensor 1510 kan fjernt fra bli utspurt av en lavkost trådløs sensor 1540. For eksempel kan RF adresserbar sensor 1510 være festet til rør i et hjem. En bruker på forskjellige steder kan initiere en utlesning av sensor 1510 og finne temperaturdata ved å bruke sluttbrukerinnretning 1582. Siden brukeren aksesserer dataene fjernt fra, kan brukeren sjekke ut statusen til sine rør fra hvor som helst i verden. Alternativt kan en leser 1540 være programmert til å melde til sluttbrukerinnretningen 1582 dersom en viss forhåndssatt temperatur er nådd. Ved å kombinere foreliggende oppfinnelse med betal-som-du bruker teknologi, vil kostnadene for denne type av fjernt sensornettverk være redusert.

Handel

Fig. 16 viser et eksempel på anvendelse av et sensornettverk i detaljkolonialhandel i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Handelsnettverk 1600 inkluderer en eller flere gjenstander som har RF adresserbare sensormerkelapper 1610, en trådløs sensorleser 1640, et kommunikasjonsnettverk 1680 og en fjern nettverks-server 1690.

En RF adresserbar sensormerkelapp 1610 kan være plassert i pakningen av lett bedervellige matemner og kan også være plassert i pakningen av andre matemner av produsenten. I en utførelse er den trådløse sensorleser 1640 plassert ved utsjekkingsstasjonen. I en alternativ utførelse kan en bruker ha en trådløs sensorleser 1640.1 en annen utførelse kan leser 1640 også være integrert i handlekurven eller annen innretning brukt av en kunde.

Når konsumenten kommer inn i utsjekkingsstasjonen, vil en utlesning av de RF adresserbare sensorene 1610 lokalisert i handlevognen bli utført. Den trådløse sensorleseren 1640 finner sensordata og merkelappidentifikasjonsdata og kommuniserer denne informasjonen til server 1690. Server 1690 har logikk for å bestemme de ingrediensene i produktet og utløpsdatoer assosiert med en bestemt gjenstand. Serveren 1690 kommuniserer de prosesserte resultatene til den trådløse sensorleser 1640 for fremvisning til kunden. For eksempel kan leseren 1640 fremvise en advarsel dersom noen gjenstand har utløpt på dato eller har blitt bedervet.

Dersom forbrukeren bruker sin eller sin egen trådløse sensorleser 1640, kan brukeren lagre data relatert til individuelle spesifikke allergier eller andre medisinske omstendig-heter. I denne utførelsen kan den trådløse sensorleser 1640 også fremvise en advarsel dersom noen gjenstand i handlevognen inneholder allergenene slik som spor av peanøtt-produkter. I tillegg kan den trådløse sensorleseren 1640 gjøre vareopptelling, beregne og fremvise det totale beløpet for gjenstandene i handlevognen.

Kjølekalibrering

Foreliggende oppfinnelse kan også bli brukt i kalibreringsapplikasjoner. For eksempel er denne applikasjonen fordelaktig for personer som opplever allergier og/eller visse medisinske tilstander slik som astma. I denne applikasjonen, når en bruker opplever en allergisk reaksjon eller et astmaangrep, initierer brukeren en lesning av en eller flere RF adresserbare sensorer i området. I en utførelse kan en eller flere av de RF adresserbare sensorene være en komponent i et smartkort eller brikke. Den trådløse sensorleseren kan så lagre data relatert til miljøet når tilstanden opptrer. Brukeren kan så gjenta dette hver gang tilstanden blir påtruffet. På denne måten kan den trådløse sensorleseren akkumulere verdifulle data for behandlingen av tilstanden så vel som fremtidig deteksjon av individspesifikke kjemikalier etc, som kan gjøre tilstanden dårligere eller forårsake at et anfall finner sted. For mer informasjon om følekalibrering i et konvensjonelt sensornettverk, henvises til US-patentsøknad serienr. 10/382.606, med tittelen "Method and Apparatus for Wide Area Surveillance of a Terrorist or Personal Threat", som er innarbeidet her ved referanse i sin helhet.

Smarte bygninger og monitorering av stress

Foreliggende oppfinnelse kan også bli brukt for fjernmonitorering av stress i strukturer slik som bygninger, i henhold til et eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse. Et eksempel på denne bruken er presentert i blokkdiagrammet i fig. 17.

Monitoreringsnettverk 1700 inkluderer en eller flere RF adresserbare sensorer 1710 og en trådløs sensorleser 1740. Sensorer 1710 er brukt innenfor hovedstrukturene slik som bygninger til å monitorere i sanntid stress innenfor strukturen. I en utførelse inkluderer sensorer 1710 et stressensorelement. Sensorer 1710 kan være plassert direkte innenfor strukturelle bjelker eller understøttelser av bygningen. I en utførelse kan RF adresserbare sensorer 1710 også inkludere bevegelse, stråling og/eller kjemiske sensorelementer for samtidig fjernmonitorering av bygninger, broer, hjem, tunneler etc.

En eller flere trådløse lesere 1740 kan være en permanent dedikert del av nettverk 1700. I tillegg kan en eller flere trådløse lesere 1740 være temporært del av nettverk 1700.

Konklusjon

Mens forskjellige utførelser av foreliggende oppfinnelse har blitt beskrevet ovenfor, bør det være forstått at de har blitt presentert bare som eksempel, og ikke som begrensende. Det vil være åpenbart for en fagmann at forskjellige forandringer i form og detalj kan

bli gjort her uten å avvike fra rekkevidden og ånden i foreliggende oppfinnelse. Dermed vil bredden og rekkevidden av foreliggende oppfinnelse ikke være begrenset av noen av de ovenfor beskrevne eksempler på utførelser, men skal være definert bare i henhold til følgende krav og deres ekvivalenter.

Claims

1. Fremgangsmåte i en trådløs sensorleser (140, 340) for å finne sensordata fra en eller flere radio-frekvens (RF) adresserbare sensorer (102) og for å kommunisere sensordataene over et kommunikasjonsnettverk (180),karakterisert vedat fremgangsmåten først innbefatter trinnene: - å ta i mot et forbindelses signal fra en sluttbrukerinnretning (182) koblet til kommunikasjonsnettverket (180), - å koble sluttbrukerinnretningen (182) over kommunikasjonsnettverket (180), og - å ta i mot et eller flere initieringssignaler fra sluttbrukerinnretningen, og deretter trinnene; (h) å sende signaler til den ene eller flere RF adresserbare sensorer (102) hvor signalene initialiserer den ene eller flere RF adresserbare sensorer (102), (i) å utspørre den ene eller flere RF adresserbare sensorer (102) for å isolere en individuell RF adresserbar sensor (110), (j) å ta i mot sensordata fra den isolerte RF adresserbare sensoren (110), (k) å bestemme om prosessering av de mottatte sensordataene er påkrevd, (1) dersom det er bestemt i trinn (d) at ingen prosessering av de mottatte sensordataene er påkrevd, fremvises sensordataene på den trådløse sensorleseren (140), (m) dersom det blir bestemt i trinn (d) at prosesseringen av de mottatte sensordataene er påkrevd, bestemmes om prosesseringen skal bli utført i den trådløse sensorleseren (140), (n) dersom det blir bestemt i trinn (f) at prosesseringen av de mottatte sensordataene skal bli utført i den trådløse sensorleseren (140), utføres trinnene: å prosessere de mottatte sensordataene, og å fremvise de prosesserte sensordataene i den trådløse sensorleseren (140), og (h) dersom det blir bestemt i trinn (f) at prosesseringen av de mottatte sensordataene ikke skal bli utført i den trådløse sensorleseren (140), utføres trinnene: å kommunisere de mottatte sensordataene over kommunikasjonsnett-verke^ 180) til en nettverkssensorprosessor (190), å ta i mot prosesserte sensordata, og å fremvise de prosesserte sensordataene i den trådløse sensorleseren (140).

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisertv e d at initieringen av utlesningen av den ene eller flere RF adresserbare sensorer (102) inkluderer automatisk å initiere utlesningen ved opptreden av en hendelse.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 2,karakterisertv e d at hendelsen er utløpet av en forhåndsdefinert tidsperiode.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisertv e d at den trådløse sensorleseren (340) inkluderer et brukergrensesnitt (346) som har et tastatur og en skjerm.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 4,karakterisertv e d at initieringen av utlesningen av den ene eller flere RF adresserbare sensorer (102) innbefatter å legge inn en sekvens av tastaturtrykk via tastaturet.

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 4,karakterisertv e d at initieringen av utlesningen av den ene eller flere RF adresserbare sensorer (102) innbefatter å aktivere et element på skjermen.

7. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisertved at den trådløse sensorleseren inkluderer en knapp forhåndskonfigurert til å initiere en utlesning av den ene eller flere sensorelementer.

8. Fremgangsmåte i henhold til krav 7,karakterisertv e d at initieringen av utlesningen av den ene eller flere RF adresserbare sensorer (102) innbefatter å trykke inn den forhåndskonfigurerte knappen.

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, viderekarakterisert vedå innbefatte: før trinn (a), å ta i mot et eller flere initieringssignaler fra en RF adresserbar sensor.

10. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, viderekarakterisert vedå innbefatte: før trinn (a), å ta i mot logikk for å finne sensordata fra den ene eller flere RF adresserbare sensorer (102).