RU150188U1

RU150188U1 - RADIO FREQUENCY TAG FOR LOCALIZATION AND IDENTIFICATION OF UNDERGROUND INFRASTRUCTURE OBJECTS

Info

Publication number: RU150188U1
Application number: RU2014138900/08U
Authority: RU
Inventors: Лев Миронович Гориловский; Максим Анатольевич Югалдин; Алексей Олегович Ящак
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2015-02-10

Abstract

1. Радиочастотная метка для локализации и идентификации объектов подземной инфраструктуры, включающая соединенные антенну в виде катушки индуктивности и микросхему RFID, отличающаяся тем, что в микросхему RFID интегрирован конденсатор, микросхема RFID является низкочастотной и включает блок памяти с записанным в него уникальным идентификационным кодом и/или информацией об объекте, а катушка индуктивности выполнена плосконавитой.2. Радиочастотная метка по п. 1, отличающаяся тем, что плоская антенна представляет собой уложенные в один слой витки.3. Радиочастотная метка по п. 2, отличающаяся тем, что витки выполнены из изолированного медного провода.4. Радиочастотная метка по п. 1, отличающаяся тем, что антенна, предпочтительно, имеет форму прямоугольника.5. Радиочастотная метка по п. 1, отличающаяся тем, что она включает дополнительный конденсатор, параллельно соединенный с антенной.6. Радиочастотная метка для локализации и идентификации объектов подземной инфраструктуры, включающая соединенные антенну в виде катушки индуктивности и микросхему RFID, отличающаяся тем, что микросхема RFID является низкочастотной и включает блок памяти с записанным в него уникальным идентификационным кодом и/или информацией об объекте, катушка индуктивности выполнена плосконавитой и параллельно соединена с конденсатором.7. Радиочастотная метка по п. 6, отличающаяся тем, что плоская антенна представляет собой уложенные в один слой витки.8. Радиочастотная метка по п. 7, отличающаяся тем, что витки выполнены из изолированного медного провода.9. Радиочастотная метка по п. 6, отличающаяся тем, что антенна, предпочтительно, имеет форму прямоугольн�1. An RFID tag for localization and identification of underground infrastructure facilities, including a connected antenna in the form of an inductor and an RFID chip, characterized in that a capacitor is integrated into the RFID chip, the RFID chip is low-frequency and includes a memory block with a unique identification code and / or information about the object, and the inductance coil is made planar. 2. The RF tag according to claim 1, characterized in that the flat antenna is a coil laid in one layer. 3. The radio frequency tag according to claim 2, characterized in that the turns are made of insulated copper wire. 4. The radio frequency tag of claim 1, wherein the antenna is preferably in the shape of a rectangle. The RF tag according to claim 1, characterized in that it includes an additional capacitor in parallel with the antenna. An RFID tag for localization and identification of underground infrastructure facilities, including a connected antenna in the form of an inductor and an RFID chip, characterized in that the RFID chip is low-frequency and includes a memory block with a unique identification code and / or object information recorded in it, the inductor is made flat and parallel connected to the capacitor. 7. The radio frequency tag according to claim 6, characterized in that the flat antenna consists of turns arranged in one layer. An RF tag according to claim 7, characterized in that the turns are made of insulated copper wire. The RF tag according to claim 6, characterized in that the antenna is preferably rectangular in shape�

Description

Область техникиTechnical field

Заявляемая полезная модель относится к средствам идентификации и определения местоположения элементов подземной инфраструктуры, в частности, труб для транспортировки жидких или газообразных сред, с использованием метода радиочастотной идентификации.The inventive utility model relates to means of identification and location of elements of underground infrastructure, in particular pipes for transporting liquid or gaseous media, using the method of radio frequency identification.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известно средство определения местоположения полимерных труб для транспортировки жидких сред, описанное в публикации US 20130263958, кл. F16L 55/00, опубл. 2013-10-10, включающее RFID-метку, содержащую резонансный контур, последовательно или параллельно соединенную с индуктивным элементом или антенной. Антенна воспринимает магнитное поле высокой частоты, которое создается ридером.The prior art means for determining the location of polymer pipes for transporting liquid media, described in publication US 20130263958, cl. F16L 55/00, publ. 2013-10-10, including an RFID tag containing a resonant circuit connected in series or in parallel with an inductive element or antenna. The antenna senses a high-frequency magnetic field that is generated by the reader.

Наиболее близким аналогом заявляемому средству можно назвать публикацию по заявке РФ №2011129333, кл. G06K 19/073, опубл. 2013-01-20, в которой описана RFID-метка, содержащая: антенну в виде катушки индуктивности, микросхему RFID, соединенную с антенной, при этом метка дополнительно содержит электрическую схему, соединенную с входами, и средство для управления работой электрической схемы.The closest analogue of the claimed tool can be called a publication on the application of the Russian Federation No. 2011129333, class. G06K 19/073, publ. 2013-01-20, which describes an RFID tag, comprising: an antenna in the form of an inductor, an RFID chip connected to the antenna, the tag further comprising an electrical circuit connected to the inputs, and means for controlling the operation of the electrical circuit.

Однако известные средства имеют недостаточную дальность передачи сигнала, в особенности через грунт, а также не обеспечивают одновременную идентификацию и локализацию элементов подземной инфраструктуры.However, the known means have an insufficient signal transmission range, especially through the ground, and also do not provide for the simultaneous identification and localization of underground infrastructure elements.

Краткое изложение сущности полезной моделиSummary of utility model essence

Задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является обеспечение идентификации объектов подземной инфраструктуры, находящихся в грунте на глубине до 2-х метров при сохранении возможности их локализации. Технический результат, который может быть получен при решении поставленной задачи, заключается в обеспечении одновременной локализации и идентификации объекта подземной инфраструктуры с поверхности земли.The task to which the claimed solution is directed is to ensure the identification of underground infrastructure facilities located in the ground at a depth of up to 2 meters while maintaining the possibility of their localization. The technical result that can be obtained by solving the problem is to provide simultaneous localization and identification of the underground infrastructure from the surface of the earth.

Указанный технический результат согласно одному варианту выполнения полезной модели может быть получен за счет конструкции радиочастотной метки, включающей соединенные антенну в виде катушки индуктивности и микросхему RFID, в которую интегрирован конденсатор, причем микросхема RFID является низкочастотной и включает блок памяти, с записанным в него уникальным идентификационным кодом и/или информацией об объекте, а катушка индуктивности выполнена плоско-навитой.The specified technical result according to one embodiment of the utility model can be obtained due to the design of the radio frequency tag, including a connected antenna in the form of an inductor and an RFID chip, in which a capacitor is integrated, and the RFID chip is low-frequency and includes a memory block with a unique identifier recorded in it code and / or information about the object, and the inductor is made flat-wound.

Согласно другому варианту выполнения полезной модели технический результат может быть получен за счет такой конструкции радиочастотной метки, которая включает соединенные антенну в виде катушки индуктивности и микросхему RFID, причем микросхема RFID является низкочастотной и включает блок памяти, с записанным в него уникальным идентификационным кодом и/или информацией об объекте, катушка индуктивности выполнена плоско-навитой и параллельно соединена с конденсатором.According to another embodiment of the utility model, the technical result can be obtained due to the design of the radio frequency tag, which includes a connected antenna in the form of an inductor and an RFID microcircuit, the RFID microcircuit being low-frequency and includes a memory block with a unique identification code and / or information about the object, the inductor is flat-wound and connected in parallel with a capacitor.

При этом плоская антенна представляет собой уложенные в один слой витки, где витки выполнены из изолированного медного провода, антенна, предпочтительно, имеет форму прямоугольника, а метка содержит дополнительный конденсатор, параллельно соединенный с антенной.In this case, the flat antenna consists of coils arranged in one layer, where the coils are made of insulated copper wire, the antenna preferably has the shape of a rectangle, and the tag contains an additional capacitor connected in parallel with the antenna.

Для обеспечения идентификации объектов подземной инфраструктуры, расположенных на глубине до 2 м необходимо иметь метку, которую можно закрепить на объекте подземной инфраструктуры или непосредственно рядом с ним, в блоке памяти которой содержится информация, однозначно идентифицирующая этот объект. Метка также может содержать уникальный идентификационный код или информацию и идентификационный код. При этом необходимо предусмотреть техническую возможность считывания этой информации и/или уникального идентификационного кода с поверхности земли с помощью специального считывателя (ридера). Однако при проведении земляных работ недостаточно только проидентифицировать данный объект, возникает необходимость одновременно получить данные о его локализации. На основе указанной информации (идентификационной информации и информации о размещении) можно создать единую базу данных для удобства проведения ремонтных работ, прокладки новых инфраструктур и т.д. с целью исключения нарушения уже имеющихся коммуникаций. Однако известные средства на базе RFID метки позволяют получать данные только по идентификации объектов, но не по их локализации, и при этом возникают проблемы, связанные с большой глубиной размещения объектов и наличия грунта, поглощающего радиоволны.To ensure the identification of underground infrastructure facilities located at a depth of 2 m, it is necessary to have a label that can be fixed on the underground infrastructure facility or directly next to it, in the memory block of which contains information that uniquely identifies this object. The label may also contain a unique identification code or information and an identification code. In this case, it is necessary to provide the technical possibility of reading this information and / or a unique identification code from the earth's surface using a special reader (reader). However, when carrying out earthwork, it is not enough just to identify this object, it becomes necessary to simultaneously obtain data on its localization. Based on this information (identification information and location information), you can create a single database for the convenience of repair work, laying new infrastructures, etc. in order to eliminate the violation of existing communications. However, well-known tools based on RFID tags allow you to receive data only on the identification of objects, but not on their location, and at the same time there are problems associated with the large depth of placement of objects and the presence of soil absorbing radio waves.

Раскрытие заявляемого решенияDisclosure of the claimed decision

Большинство RFID-меток состоит из двух частей: микросхемы RFID для модулирования и демодулирования радиочастотного сигнала, включающей блок памяти, и соединенной с ней антенной в виде катушки индуктивности для приема и передачи сигнала. Катушка индуктивности используется совместно с конденсатором для организации резонансного контура, который должен иметь долговременную стабильность и высокую добротность.Most RFID tags consist of two parts: an RFID chip for modulating and demodulating an RF signal, including a memory unit, and an antenna connected to it in the form of an inductor for receiving and transmitting a signal. An inductor is used in conjunction with a capacitor to organize a resonant circuit, which must have long-term stability and high quality factor.

Известно, что коэффициент поглощения электромагнитных волн в среде определяется электрофизическими параметрами среды и зависит от частоты волны. Волны низких частот поглощаются средой существенно слабее, чем волны более высоких частот. С учетом указанного, для локализации и идентификации объектов подземной инфраструктуры, особенно во влажных грунтах, авторами было предложено использование микросхемы RFID, работающей в низкочастотном диапазоне от 30 кГц до 300 кГц, преимущественно 100-150 кГц, но более предпочтительно, на частоте 125 кГц, которая наряду с частотой 134.2 кГц является стандартной для низкочастотных RFID меток и определена в международном стандарте ISO 18000 с использованием соответствующих ридеров. Выбор низкочастотной микросхемы RFID обеспечивает идентификацию объекта через грунт.It is known that the absorption coefficient of electromagnetic waves in a medium is determined by the electrophysical parameters of the medium and depends on the frequency of the wave. The waves of low frequencies are absorbed by the medium much weaker than the waves of higher frequencies. Based on the above, for localization and identification of underground infrastructure, especially in moist soils, the authors proposed the use of an RFID chip operating in the low frequency range from 30 kHz to 300 kHz, mainly 100-150 kHz, but more preferably, at a frequency of 125 kHz, which, along with a frequency of 134.2 kHz, is standard for low-frequency RFID tags and is defined in the international standard ISO 18000 using appropriate readers. Choosing a low-frequency RFID chip provides object identification through the ground.

С целью обеспечения функции идентификации объекта в блок памяти микросхемы RFID записан уникальный идентификационный код. Кроме уникального кода может быть записана информация об объекте. Идентификационный код является неизменяемым и записывается в микросхему RFID на этапе ее производства. Поскольку такой код уникален, то возможно создание базы данных, в которой будут храниться характеристики идентифицируемого объекта, соотносящиеся с уникальным кодом. Размеры записей в такой базе данных могут многократно превосходить объем памяти в микросхеме RFID, тем самым существует возможность описать объект с необходимой полнотой. Информация об объекте может быть записана в блок памяти микросхемы RFID дополнительно к уникальному коду. При этом такая информация может перезаписываться и дополняться или изменяться. В момент инициализации RFID метки специальным считывателем (ридером) путем модуляции излучаемого радиосигнала воспроизводится указанная информация и/или уникальный идентификационный код, которым соответствует информация, относящаяся к конкретному объекту. Таким образом, обеспечивается полнота идентификации объекта.In order to provide the object identification function, a unique identification code is recorded in the memory block of the RFID chip. In addition to a unique code, information about the object can be recorded. The identification code is immutable and is written to the RFID chip at the stage of its production. Since such a code is unique, it is possible to create a database in which the characteristics of the identifiable object corresponding to the unique code will be stored. The size of the records in such a database can be many times greater than the amount of memory in the RFID chip, thus there is the opportunity to describe the object with the necessary completeness. Information about the object can be recorded in the memory block of the RFID chip in addition to a unique code. Moreover, such information may be overwritten and supplemented or changed. At the time of initialization of the RFID tag by a special reader (reader), by modulating the emitted radio signal, the indicated information and / or unique identification code is reproduced, which corresponds to information related to a specific object. Thus, the completeness of the identification of the object is ensured.

В процессе инициализации метки, с учетом необходимости обеспечения требуемой максимальной дальности считывания метки (до 2 метров), а также для уменьшения мощности радиосигнала, необходимого для считывания метки, площадь антенны метки и число ее витков должно быть максимально возможными. При этом паразитная межвитковая емкость должна быть минимальной, а индуктивность антенны - приемлемой для создания низкочастотного колебательного контура. Для создания колебательного контура (резонансного контура) антенна в виде катушки индуктивности должна использоваться с конденсатором соответствующей емкости. Обычно внутри микросхемы RFID интегрирован конденсатор емкостью до нескольких сот пикофарад. Возможно использование внешнего конденсатора в случае отсутствия его внутри микросхемы. При необходимости, для получения нужной величины резонансной частоты подключают внешний дополнительный конденсатор требуемого номинала. Получившийся колебательный контур подключается к входам микросхемы RFID. Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет получить требуемую резонансную частоту для одновременной идентификации и локализации объекта.In the process of initializing the tag, taking into account the need to ensure the required maximum reading range of the tag (up to 2 meters), as well as to reduce the power of the radio signal necessary for reading the tag, the antenna area of the tag and the number of its turns should be as possible. In this case, the parasitic inter-turn capacitance should be minimal, and the antenna inductance should be acceptable for creating a low-frequency oscillatory circuit. To create an oscillatory circuit (resonant circuit), an antenna in the form of an inductor should be used with a capacitor of the corresponding capacity. Usually, a capacitor with a capacity of up to several hundred picofarads is integrated inside the RFID chip. It is possible to use an external capacitor in the absence of it inside the microcircuit. If necessary, to obtain the desired value of the resonant frequency, an external additional capacitor of the required rating is connected. The resulting oscillating circuit is connected to the inputs of the RFID chip. Thus, the proposed design allows to obtain the desired resonant frequency for the simultaneous identification and localization of the object.

Серийно выпускаемые низкочастотные RFID-метки с большой дальностью считывания, как правило, имеют максимальную дальность считывания не более 1 м. Они снабжаются антеннами, представляющими собой многослойные цилиндрические катушки индуктивности, чтобы сделать антенну максимально компактной. Часто такие антенны имеют ферритовый сердечник. Однако такой вид антенн плохо подходит для задачи идентификации и локализации объектов подземной инфраструктуры. Во-первых, при уменьшении площади витка антенны необходимо, для сохранения эффективности антенны и обеспечения нужной дальности считывания, увеличивать число витков. Во-вторых, многослойная катушка имеет большую межвитковую паразитную емкость, для уменьшения которой необходимо применять специальные способы намотки, что увеличивает сложность изготовления антенны и ее цену. А также, применение ферритового сердечника, хоть и уменьшает размеры катушки и число витков, но ухудшает воспроизводимость параметров антенны - индуктивности и добротности - при массовом производстве, т.к. они сильно зависят от стабильности величины магнитной проницаемости феррита. Кроме того, наличие ферритового сердечника значительно увеличивает стоимость метки.Commercially available low-frequency RFID tags with a long reading range, as a rule, have a maximum reading range of no more than 1 m. They are equipped with antennas, which are multi-layer cylindrical inductors, to make the antenna as compact as possible. Often such antennas have a ferrite core. However, this type of antenna is poorly suited for the identification and localization of underground infrastructure. Firstly, when reducing the antenna coil area, it is necessary, in order to maintain the antenna efficiency and ensure the required reading range, to increase the number of turns. Secondly, the multilayer coil has a large inter-turn parasitic capacitance, to reduce which it is necessary to use special winding methods, which increases the complexity of manufacturing the antenna and its price. And also, the use of a ferrite core, although it reduces the size of the coil and the number of turns, but degrades the reproducibility of the antenna parameters - inductance and quality factor - in mass production, because they strongly depend on the stability of the magnetic permeability of ferrite. In addition, the presence of a ferrite core significantly increases the cost of the tag.

С целью получения максимальной дальности считывания метки авторами была предложена конструкция антенны, представляющая собой плоскую многовитковую катушку, намотанную изолированным медным проводом виток к витку. А для обеспечения требуемой высокой добротности (Q=60) катушки необходимо наматывать ее медным проводом достаточного сечения. Кроме того, при серийном производстве антенны указанная конструкция обеспечивает воспроизводимость параметров - индуктивности и добротности - с точностью, которая не ухудшает дальность считывания готовой RFID метки. Готовая антенна ламинируется полиэтиленовой пленкой.In order to obtain the maximum reading range for the mark, the authors proposed an antenna design, which is a flat multi-turn coil wound round to round with an insulated copper wire. And to ensure the required high quality factor (Q = 60) of the coil, it is necessary to wind it with a copper wire of sufficient cross section. In addition, in the serial production of the antenna, this design ensures reproducibility of the parameters — inductance and quality factor — with an accuracy that does not impair the reading range of the finished RFID tag. The finished antenna is laminated with plastic wrap.

Антенна, выполненная в виде плоско-навитой катушки, обеспечивает локализацию объекта с одновременной его идентификацией, т.к. такая форма антенны облегчает контроль ориентации плоскости антенны RFID метки в пространстве по отношению к горизонтальной плоскости при закреплении метки на объекте подземной инфраструктуры. При размещении RFID метки под углом к горизонтальной плоскости снижается достоверность определяемого сигнала. На поверхности земли область, внутри которой считывается метка, представляет собой круговую область некоторого радиуса, зависящего от глубины расположения метки и величины поглощения радиосигнала в грунте. Центр этого круга наиболее точно соответствует положению RFID метки под землей. Точность определения положения метки под землей будет зависеть от величины отклонения плоскости антенны метки от горизонтальной плоскости. Таким образом, решается задача локализации объекта подземной инфраструктуры.The antenna, made in the form of a flat-wound coil, provides localization of the object with its simultaneous identification, because This shape of the antenna makes it easier to control the orientation of the antenna plane of the RFID tag in space relative to the horizontal plane when attaching the tag to the underground infrastructure. When placing RFID tags at an angle to the horizontal plane, the reliability of the detected signal decreases. On the surface of the earth, the region inside which the tag is read is a circular region of a certain radius, depending on the depth of the tag and the amount of absorption of the radio signal in the ground. The center of this circle most closely matches the position of the RFID tag underground. The accuracy of determining the position of the tag underground will depend on the deviation of the plane of the tag antenna from the horizontal plane. Thus, the problem of localization of the underground infrastructure object is solved.

Плоская антенна может быть также получена травлением фольги на подложке. Однако такой вариант выполнения является менее подходящим из-за большего сопротивления катушки (при равных габаритах), по сравнению с катушкой, плоско навитой медным проводом, и, следовательно, снижается показатель добротности, а также, что является немаловажным, увеличивается стоимость изготовления такой антенны. В следствие чего, предпочтительно изготовление антенны плоско-навитой. Форма выполнения антенны может быть различной, как прямоугольной, так и квадратной или круглой. Однако прямоугольная форма имеет преимущества перед остальными формами для маркировки объектов, имеющих протяженную форму, в частности, труб, особенно объектов малого диаметра. Это связано с тем, что для локализации с одновременной идентификацией объекта малого диаметра, имеющего метку круглой формы, необходимо будет увеличивать ширину траншеи, в которую объект укладывается. Метка же прямоугольной формы может быть закреплена вдоль объекта, в частности, трубы. Следует отметить, что для сильно вытянутых антенн, у которых длина много больше ширины, снижаются показатели точности локализации. Поэтому антенны прямоугольной формы, с правильно выбранными размерами, более удобны для локализации с одновременной идентификацией объекта.A flat antenna can also be obtained by etching the foil on the substrate. However, this embodiment is less suitable due to the greater resistance of the coil (with equal dimensions), compared with a coil flatly wound with a copper wire, and, therefore, the quality factor decreases, and also, which is important, the manufacturing cost of such an antenna increases. As a consequence, it is preferable to manufacture a flat-wound antenna. The shape of the antenna can be different, both rectangular, and square or round. However, the rectangular shape has advantages over other forms for marking objects having an extended shape, in particular pipes, especially objects of small diameter. This is due to the fact that for localization with the simultaneous identification of an object of small diameter having a round mark, it will be necessary to increase the width of the trench into which the object fits. The rectangular mark can be fixed along the object, in particular, the pipe. It should be noted that for highly elongated antennas, in which the length is much longer than the width, the indicators of localization accuracy are reduced. Therefore, rectangular antennas with correctly selected sizes are more convenient for localization with simultaneous identification of the object.

Заявляемое решение представлено на фиг. 1, на котором схематично изображена конструкция метки и ее сечения, согласно заявленным вариантам выполнения метки. Где плоская антенна (1), представляет собой уложенные в один слой витки (2), при этом витки (2) расположены в виде прямоугольника. Антенна (1) подключается к микросхеме RFID (3). В представленном на фиг. 1 варианте исполнения, метка содержит дополнительный конденсатор (4). Вся конструкция ламинируется пленкой (5).The claimed solution is presented in FIG. 1, which schematically shows the design of the mark and its cross-section, according to the claimed variants of the execution of the mark. Where the flat antenna (1) is a coil (2) stacked in one layer, while the coil (2) is arranged in a rectangle. Antenna (1) is connected to the RFID chip (3). In the embodiment of FIG. 1 embodiment, the label contains an additional capacitor (4). The whole structure is laminated with a film (5).

Для закрепления предлагаемой здесь метки на объекте она должна быть помещена в контейнер (корпус), выдерживающий механические нагрузки, возникающие при закапывании и эксплуатации метки под землей на глубине до 2-х метров. Корпус для метки должен быть снабжен системой крепления, позволяющий закрепить его на объекте подземной инфраструктуры так, чтобы плоскость антенны метки была ориентирована горизонтально, и не допускающей смещения метки в момент закапывания.To fix the mark proposed here at the facility, it must be placed in a container (case) that can withstand the mechanical stresses that occur when the mark is buried and used underground under a depth of 2 meters. The casing for the tag must be equipped with a fastening system that allows it to be fixed on the underground infrastructure so that the plane of the tag antenna is horizontally oriented and does not allow the tag to move at the time of instillation.

Метки должны устанавливаться на объекты подземной инфраструктуры на таком расстоянии друг от друга, чтобы при считывании, сигналы от двух и более меток не накладывались друг на друга.Labels should be installed on underground infrastructure at such a distance from each other that, when reading, signals from two or more tags do not overlap each other.

Пример осуществления полезной моделиUtility Model Example

В соответствии с заявляемой конструкцией полезной модели была разработана радиочастотная метка, предназначенная для маркировки полиэтиленовых труб, лежащих на глубине до 1.5 м. Указанная метка, помещенная в соответствующий контейнер (корпус) предназначена для маркировки труб от 10 см в диаметре и выше. Следует отметить, что при увеличении диаметра трубы, выбранные размеры метки остаются неизменными, изменениям подлежат размеры контейнера (корпуса), в котором метка размещается, а также система крепления контейнера на трубу. Для удобства эксплуатации, была выбрана прямоугольная форма антенны метки и выбрана максимальная ширина метки, с учетом ширины корпуса не более 10 см. Расчеты и испытания изготовленных прототипов меток показали, что при выборе антенны размерами 80 на 240 мм достижима дальность считывания метки около 2 м в сухом грунте и более 1.5 м во влажном грунте с большим содержанием соли. При этих размерах антенна представляет собой плоскую катушку, навитую проводом ПЭТ-155-025 диаметром 0.25 мм с числом витков 140. При таких параметрах индуктивность катушки составляет 1.71 мГн, сопротивление 21 ом, показатель добротности около 60. Данная конструкция антенны отвечает требованиям максимальной дальности считывания, оптимальных габаритов, обеспечивающей надежность одновременной локализации и идентификации полиэтиленовых труб с поверхности земли, а также, что считается немаловажным, минимальной цены готовой RFID метки.In accordance with the claimed design of the utility model, a radio-frequency tag was developed for marking polyethylene pipes lying at a depth of 1.5 m.The indicated tag placed in an appropriate container (case) is designed for marking pipes from 10 cm in diameter and above. It should be noted that with an increase in the diameter of the pipe, the selected dimensions of the mark remain unchanged, the dimensions of the container (body) in which the mark is placed, as well as the container mounting system to the pipe, are subject to change. For ease of use, the rectangular shape of the tag antenna was chosen and the maximum tag width was selected, taking into account the case width of not more than 10 cm. Calculations and tests of the manufactured tag prototypes showed that when choosing an antenna with dimensions of 80 by 240 mm, the tag reading range of about 2 m in dry soil and more than 1.5 m in wet soil with a high salt content. With these dimensions, the antenna is a flat coil, wound with a PET-155-025 wire with a diameter of 0.25 mm and a number of turns of 140. With these parameters, the coil inductance is 1.71 mH, resistance is 21 ohms, and the quality factor is about 60. This antenna design meets the maximum reading range requirements , optimal dimensions, ensuring the reliability of the simultaneous localization and identification of polyethylene pipes from the surface of the earth, as well as, which is considered important, the minimum price of the finished RFID tag.

Выбранная микросхема RFID типа ЕМ4305 имеет внутри интегрированный конденсатор емкостью 330 пф. К ней был подключен дополнительный конденсатор емкостью 620 пф, таким образом, суммарная емкость составила 950 пф. Вместе с антенной индуктивностью 1.71 мГн она образует колебательный контур с резонансной частотой 125 кГц.The selected RFID chip type EM4305 has an integrated capacitor with a capacity of 330 pF inside. An additional capacitor with a capacity of 620 pF was connected to it, so the total capacitance was 950 pF. Together with an antenna inductance of 1.71 mH, it forms an oscillatory circuit with a resonant frequency of 125 kHz.

Сама микросхема RFID типа ЕМ4305 является бескорпусной и вместе с дополнительным конденсатором монтируются на подложку размерами 10 на 3 мм. После осуществления монтажа микросхема RFID заливается эпоксидным компаундом. К контактным площадкам подложки затем припаивается антенна. Получившаяся конструкция метки ламинируется полиэтиленовой пленкой, обеспечивающей механическую целостность, как антенне, так и самой метке. Указанный пример является неисчерпывающим заявленное техническое решение, т.к. выбранные параметры могут варьироваться в пределах необходимости обеспечения установленных требований.The EM4305 type RFID chip itself is frameless and, together with an additional capacitor, are mounted on a substrate measuring 10 by 3 mm. After installation, the RFID chip is filled with an epoxy compound. An antenna is then soldered to the contact pads of the substrate. The resulting tag design is laminated with a plastic film that provides mechanical integrity to both the antenna and the tag itself. The specified example is non-exhaustive the claimed technical solution, because The selected parameters may vary within the limits of the need to ensure the established requirements.

Указанная конструкция метки является простой, но при этом обеспечивающей достоверную локализацию с одновременной идентификацией объекта, технологически пригодной для массового производства, и достаточно дешевой. Ее габаритные размеры невелики, что положительно сказывается на цене корпуса для размещения такой метки и удобство работы с ним. При испытаниях при закапывании метки в грунт на глубину 2.0 м было получено устойчивое считывание информации с метки с поверхности земли.The indicated design of the label is simple, but at the same time it provides reliable localization with simultaneous identification of the object, technologically suitable for mass production, and quite cheap. Its overall dimensions are small, which positively affects the price of the case for placing such a mark and the convenience of working with it. When testing when digging a tag into the ground to a depth of 2.0 m, a stable reading of the information from the tag from the ground was obtained.

Claims

1. An RFID tag for localization and identification of underground infrastructure facilities, including a connected antenna in the form of an inductor and an RFID chip, characterized in that a capacitor is integrated into the RFID chip, the RFID chip is low-frequency and includes a memory block with a unique identification code and / or information about the object, and the inductance coil is made flat-wound.

2. The radio-frequency tag according to claim 1, characterized in that the flat antenna is a coil laid in one layer.

3. The radio frequency tag according to claim 2, characterized in that the turns are made of insulated copper wire.

4. The radio frequency tag according to claim 1, characterized in that the antenna preferably has a rectangular shape.

5. The RF tag according to claim 1, characterized in that it includes an additional capacitor in parallel with the antenna.

6. An RFID tag for localization and identification of underground infrastructure facilities, including a connected antenna in the form of an inductor and an RFID chip, characterized in that the RFID chip is low-frequency and includes a memory block with a unique identification code and / or information about the object recorded in it, a coil the inductance is flat-wound and connected in parallel with a capacitor.

7. The radio-frequency tag according to claim 6, characterized in that the flat antenna is a coil laid in one layer.

8. The radio frequency tag according to claim 7, characterized in that the turns are made of insulated copper wire.

9. The radio frequency tag according to claim 6, characterized in that the antenna preferably has a rectangular shape.

10. The RFID tag according to claim 6, characterized in that it includes an additional capacitor connected in parallel with the antenna.