專(zhuān)利名稱(chēng)：用于地下設(shè)施的身份識(shí)別和工作狀態(tài)判斷/狀態(tài)信息采集的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
用于地下設(shè)施的身份識(shí)別和工作狀態(tài)判斷/狀態(tài)信息采集 的系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)的應(yīng)用，更具體地，涉及射頻識(shí)別技術(shù)在地下設(shè) 施的身份識(shí)別和工作狀態(tài)判斷方面的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
[0002]射頻識(shí)別即RFID (Radio Frequency Identification)技術(shù)，又稱(chēng)電子標(biāo)簽、無(wú)線 射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，其可通過(guò)無(wú)線電信號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí) 別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。目前，對(duì)于地下管道或者線纜(接線盒)的 定位和跟蹤，普遍使用采用射頻識(shí)別技術(shù)的方案，該方案采用這樣的一種系統(tǒng)該系統(tǒng)由埋 在地下的基于感應(yīng)線圈的標(biāo)識(shí)器和地面上的定位器組成。該定位器通過(guò)檢測(cè)其所在環(huán)境周 圍的電磁場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)確定標(biāo)識(shí)器的位置。而且，對(duì)于具有射頻識(shí)別芯片的標(biāo)識(shí)器，該定位器還 能夠讀出與該標(biāo)識(shí)器相關(guān)的地下設(shè)施對(duì)應(yīng)的身份識(shí)別數(shù)據(jù)、安裝時(shí)間等信息。[0003]但是，目前此類(lèi)方案只能做到對(duì)地下設(shè)施的身份識(shí)別，它們并不具有對(duì)地下設(shè)施 的內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)(比如采集這些地下設(shè)施的溫度、濕度、氣體濃度等狀態(tài)信息)的 功能。而這類(lèi)信息對(duì)于監(jiān)控諸如自來(lái)水管道或燃?xì)夤艿赖鹊牡叵略O(shè)施的狀態(tài)并及時(shí)發(fā)現(xiàn)事 故隱患起到非常重要的作用。目前，市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了一些檢測(cè)自來(lái)水管道漏水的裝置，但 這些裝置通常是有線的，且需要為之提供電源來(lái)進(jìn)行工作。[0004]目前，已存在一些關(guān)于對(duì)地下設(shè)施或者物體進(jìn)行身份識(shí)別和狀態(tài)監(jiān)控的技術(shù)方案 的專(zhuān)利。例如，在于2010年8月13日提交并于2011年6月8日獲得授權(quán)的、題為“基于 RFID的混凝土質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”的中國(guó)專(zhuān)利ZL201020290916. 2中揭示了一種基于RFID的混 凝土質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括溫度采集單元(由RFID標(biāo)簽與溫度傳感器等組成)、中繼單 元、讀寫(xiě)傳輸單元、接收終端和分析評(píng)估單元。其中，該溫度傳感器埋入混凝土內(nèi)部進(jìn)行測(cè) 溫，RFID標(biāo)簽位于混凝土之外，收集由該溫度傳感器獲得的溫度數(shù)據(jù)。該溫度數(shù)據(jù)經(jīng)中繼 單元傳遞后發(fā)送至讀寫(xiě)傳輸單元，再由讀寫(xiě)傳輸單元發(fā)送至接收終端，經(jīng)軟件處理后得到 混凝土強(qiáng)度數(shù)據(jù)，用于混凝土質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)估。但是，該專(zhuān)利所針對(duì)的對(duì)象是混凝土，而非對(duì) 地下設(shè)施或物體進(jìn)行身份識(shí)別和狀態(tài)監(jiān)測(cè)。[0005]此外，在于1987年10月9日提交并于1989年10月10日授權(quán)的、題為“Marker for Locating a Buried Object”的美國(guó)專(zhuān)利US4, 873，533中描述了一種用于定位埋藏物 體的標(biāo)識(shí)器。該標(biāo)識(shí)器與埋藏物體一起埋于地下，其包括無(wú)源的諧振類(lèi)型的天線。當(dāng)該埋 藏的標(biāo)識(shí)器的初始位置發(fā)生變化時(shí)，該天線變得不可操作。在該標(biāo)識(shí)器的初始位置發(fā)生變 化時(shí)，作為該天線的一部分的引線和/或水銀開(kāi)關(guān)用于使該天線變得不可操作。顯然，在該 專(zhuān)利中，沒(méi)有涉及對(duì)地下設(shè)施或物體進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的問(wèn)題。[0006]因此，需要設(shè)計(jì)出無(wú)線和無(wú)源的身份識(shí)別和工作狀態(tài)判斷系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)地下設(shè) 施的跟蹤和監(jiān)控管理。
實(shí)用新型內(nèi)容鑒于上述背景技術(shù)中提到的現(xiàn)有技術(shù)以及其中存在的技術(shù)缺陷或劣勢(shì)，本實(shí)用新型的至少一個(gè)目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的至少一個(gè)技術(shù)缺陷或劣勢(shì)。具體地，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提供能夠識(shí)別地下設(shè)施(如電纜、自來(lái)水管、燃?xì)夤艿赖?的身份和判斷該地下設(shè)施的工作狀態(tài)的系統(tǒng)。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于以相對(duì)較低的成本實(shí)現(xiàn)能夠識(shí)別地下設(shè)施的身份和定性地判斷該地下設(shè)施的工作狀態(tài)(如正常或異常)的系統(tǒng)。本實(shí)用新型的又一個(gè)目的在于以相對(duì)較低的成本實(shí)現(xiàn)能夠識(shí)別地下設(shè)施的身份和定量地判斷該地下設(shè)施的工作狀態(tài)(如其溫度、濕度等物理參數(shù))的系統(tǒng)。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于地下設(shè)施的身份識(shí)別和工作狀態(tài)判斷的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括位于地面的射頻讀寫(xiě)器；和位于地下的與所述地下設(shè)施相關(guān)的無(wú)源射頻標(biāo)簽，所述無(wú)源射頻標(biāo)簽包括線圈，識(shí)別電路，其包括匹配電容，并與所述線圈連接，所組成的LC電路的諧振頻率為
第一頻率，諧振電容，當(dāng)其與所述線圈連接時(shí)，所組成的LC電路的諧振頻率為不同于所述第
一頻率的第二頻率，以及常開(kāi)的傳感器開(kāi)關(guān)，設(shè)置在所述線圈和諧振電容之間，當(dāng)所感測(cè)的所述地下設(shè)施的狀態(tài)信息超過(guò)預(yù)定的限值時(shí)，所述傳感器開(kāi)關(guān)閉合，使得所述線圈與所述諧振電容相連接。根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例，提供了另一種用于地下設(shè)施的身份識(shí)別和工作狀態(tài)判斷的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括位于地面的射頻讀寫(xiě)器；和位于地下的與所述地下設(shè)施相關(guān)的無(wú)源射頻標(biāo)簽，所述無(wú)源射頻標(biāo)簽包括線圈，射頻芯片，其與所述線圈連接，用于進(jìn)行射頻信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)，并對(duì)所述線圈耦合的交流信號(hào)進(jìn)行整流和輸出直流電壓，且所述射頻芯片中存儲(chǔ)有所述地下設(shè)施的身份識(shí)別信息，匹配電路，用于使所述線圈和所述射頻芯片相互匹配，傳感器，與所述射頻芯片之間通過(guò)外部數(shù)字接口相耦合，用于采集所述地下設(shè)施的所述狀態(tài)信息。本實(shí)用新型至少具有以下技術(shù)效果首先，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的類(lèi)似系統(tǒng)和裝置，本實(shí)用新型公開(kāi)的系統(tǒng)既能夠?qū)Φ叵略O(shè)施進(jìn)行身份識(shí)別，又能夠?qū)υ摰叵略O(shè)施的工作狀態(tài)進(jìn)行判斷，從而能夠更有效地監(jiān)視地下設(shè)施(如自來(lái)水管、燃?xì)夤艿馈㈦娎|等)和及時(shí)對(duì)其工作異常進(jìn)行反應(yīng)。其次，由于本實(shí)用新型中使用的所述射頻標(biāo)簽是無(wú)源的(其可以通過(guò)接收來(lái)自射頻讀寫(xiě)器的電磁波進(jìn)行正常工作)，與那些需要使用電池進(jìn)行供電的類(lèi)似系統(tǒng)相比，其有效地降低了綜合成本。[0028]再者，由于本實(shí)用新型的射頻標(biāo)簽是無(wú)源的，與那些使用電池供電的類(lèi)似系統(tǒng)相 比，其使用和維護(hù)更為簡(jiǎn)單和方便。


[0029]為了讓本實(shí)用新型的上述和其它目的、特征及優(yōu)點(diǎn)能更加明顯易懂，下面結(jié)合附 圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。[0030]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的、用于地下設(shè)施的身份識(shí)別和工作狀態(tài)判 斷的系統(tǒng)示意圖；[0031]圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的一種無(wú)源射頻標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)框圖；[0032]圖3是用于計(jì)算圖2的無(wú)源射頻標(biāo)簽實(shí)施例中的諧振電容的電容值的示意圖；[0033]圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的一種無(wú)源射頻標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)框圖；[0034]圖5是圖4的無(wú)源射頻標(biāo)簽實(shí)施例中的射頻芯片的結(jié)構(gòu)框圖；[0035]圖6是圖4的無(wú)源射頻標(biāo)簽實(shí)施例中的用于在射頻芯片和傳感器之間傳遞數(shù)據(jù)的 外部數(shù)據(jù)接口的示意圖。
具體實(shí)施方式
[0036]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同的標(biāo)號(hào)表示相同或相似的元件。下面參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在解 釋本實(shí)用新型，而不能解釋為對(duì)本實(shí)用新型的一種限制。[0037]如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的地下設(shè)施身份識(shí)別和狀態(tài)判斷系統(tǒng)包括 兩大部分位于地面上的射頻讀寫(xiě)器；以及位于地下的與該地下設(shè)施相關(guān)聯(lián)的無(wú)源射頻標(biāo) 簽。在實(shí)際應(yīng)用中，該系統(tǒng)的工作頻率可以選取38kHz-625kHz的頻率范圍內(nèi)的值。[0038]該射頻讀寫(xiě)器具有發(fā)送和接收射頻信號(hào)兩種工作模式。該無(wú)源射頻標(biāo)簽?zāi)芙邮諄?lái) 自于射頻讀寫(xiě)器的射頻信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為該標(biāo)簽正常工作所需的電能。同時(shí)，在該無(wú)源射 頻標(biāo)簽包括射頻芯片時(shí)，其能通過(guò)該射頻芯片對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)，以便與射頻讀 寫(xiě)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。[0039]為實(shí)現(xiàn)地下設(shè)施狀態(tài)判斷的功能，對(duì)于該射頻標(biāo)簽，有兩種不同的實(shí)現(xiàn)方案即射 頻標(biāo)簽采用傳感器開(kāi)關(guān)來(lái)識(shí)別地下設(shè)施的身份和對(duì)地下設(shè)施的工作狀態(tài)進(jìn)行定性判斷的 方案，以及射頻標(biāo)簽使用傳感器來(lái)識(shí)別地下設(shè)施的身份和對(duì)該地下設(shè)施的工作狀態(tài)進(jìn)行定 量監(jiān)控的方案。[0040]參看圖2，其中示出了采用傳感器開(kāi)關(guān)的無(wú)源射頻標(biāo)簽的實(shí)施例。該無(wú)源射頻標(biāo)簽 包括以下幾個(gè)部分[0041]線圈其作為射頻耦合的天線，也是LC電路的電感部分。該線圈一般由純銅線根 據(jù)模具或者骨架繞制而成，其電感值范圍根據(jù)工作頻率的不同可能為幾百微亨至幾毫亨。[0042]識(shí)別電路其包括射頻芯片和匹配電容等部件，并與與前述線圈相連接，這樣組成 的LC電路將在第二頻率Fres2(如120kHz)處發(fā)生諧振，且該射頻芯片中存儲(chǔ)有與之相關(guān) 聯(lián)的地下設(shè)施的身份識(shí)別信息。在可用于本實(shí)用新型的目的的識(shí)別電路的具體例子中，射 頻芯片可以使用如用于地下管道監(jiān)測(cè)的標(biāo)識(shí)器(如3M公司出品的Dynatel 2500系列中使 用的標(biāo)識(shí)器)的芯片，而匹配電容優(yōu)先選擇電容量穩(wěn)定和Q值高的COG薄膜電容。[0043]諧振電容當(dāng)其與線圈連接時(shí)，所組成的LC電路的諧振頻率為Fresl(不同于Fres2,如 230kHz)。傳感器開(kāi)關(guān)其設(shè)置在上述線圈和諧振電容之間，可以是濕度、溫度等任何形式的傳感器開(kāi)關(guān)，該傳感器開(kāi)關(guān)的默認(rèn)狀態(tài)為常開(kāi)。當(dāng)所感測(cè)的地下設(shè)施的狀態(tài)值(如溫度、濕度、壓力等)超過(guò)預(yù)定的限值時(shí)，該傳感器開(kāi)關(guān)將閉合，這使得線圈與諧振電容連接，并在第一頻率Fresl處發(fā)生諧振。例如，可用于本實(shí)用新型的無(wú)源射頻標(biāo)簽的傳感器開(kāi)關(guān)可以是型號(hào)為T(mén)S-200SR的溫度開(kāi)關(guān)、型號(hào)為T(mén)KS-1的濕度開(kāi)關(guān)，等等。參見(jiàn)圖3，該諧振電容的電容值可以根據(jù)以下公式確定Cre = Ceq-Ces-Ce1-Cpr (I)(2)其中，Cre表示所述諧振電容的電容值，Ces表示所述傳感器開(kāi)關(guān)的等效電容值，Cei表示所述識(shí)別電路的等效電容值，CPr表示等效的寄生電容值，F(xiàn)2表示所述第一頻率，且L。表示所述線圈的電感值。在通常情況下，上述識(shí)別電路和線圈相連接。因此，當(dāng)射頻讀寫(xiě)器發(fā)送的射頻信號(hào)頻率與Fres2 —致時(shí)，該射頻標(biāo)簽中的射頻芯片所存儲(chǔ)的地下設(shè)施的身份識(shí)別信息將被讀出。當(dāng)射頻讀寫(xiě)器發(fā)送的射頻信號(hào)頻率與Fresl —致時(shí)，由于此時(shí)線圈尚未與諧振電容連接，所以射頻讀寫(xiě)器檢測(cè)不到來(lái)自所述射頻標(biāo)簽的頻率為Fresl的射頻信號(hào)的明顯的電磁強(qiáng)度變化。當(dāng)由于地下設(shè)施周?chē)沫h(huán)境改變，導(dǎo)致該地下設(shè)施的溫度或者濕度上升超過(guò)預(yù)定的限值，從而致使該傳感器開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，由于此時(shí)線圈與諧振電容連接，如果該射頻讀寫(xiě)器向該無(wú)源射頻標(biāo)簽發(fā)送頻率為Fresl的射頻信號(hào)，其將檢測(cè)到來(lái)自該無(wú)源射頻標(biāo)簽的頻率為Fresl的射頻信號(hào)的明顯的電磁強(qiáng)度變化(如大于70dB的電磁強(qiáng)度變化)。然而，此時(shí)如果該射頻讀寫(xiě)器向該無(wú)源射頻標(biāo)簽發(fā)送頻率為Fres2的射頻信號(hào)，其將不能獲得相關(guān)地下設(shè)施的身份識(shí)別信息。據(jù)此，可以判斷出此時(shí)地下設(shè)施的狀態(tài)已經(jīng)超出預(yù)定的限值，從而，可及時(shí)對(duì)該地下設(shè)施進(jìn)行故障診斷和維修。也就是說(shuō)，在上述無(wú)源射頻標(biāo)簽的識(shí)別電路包括射頻芯片的情況下，利用該系統(tǒng)對(duì)地下設(shè)施進(jìn)行身份識(shí)別和工作狀態(tài)判斷的方法是通過(guò)地面上的射頻讀寫(xiě)器向地下的無(wú)源射頻標(biāo)簽發(fā)出第二頻率Fres2的讀命令射頻信號(hào)；如果該射頻讀寫(xiě)器接收到來(lái)自該無(wú)源射頻標(biāo)簽的第二頻率Fres2的、包含該地下設(shè)施的身份識(shí)別信息的射頻信號(hào)，則該射頻讀寫(xiě)器進(jìn)行該地下設(shè)施的身份識(shí)別，并判斷該地下設(shè)施的工作狀態(tài)為正常；如果該射頻讀寫(xiě)器未接收到來(lái)自該無(wú)源射頻標(biāo)簽的第二頻率Fres2的、包含該地下設(shè)施的身份識(shí)別信息的射頻信號(hào)，則該射頻讀寫(xiě)器向該無(wú)源射頻標(biāo)簽發(fā)出第一頻率Fresl的射頻信號(hào)，如果從來(lái)自該無(wú)源射頻標(biāo)簽的該第一頻率Fresl的射頻信號(hào)檢測(cè)到明顯的電磁強(qiáng)度變化(例如，檢測(cè)到的電磁強(qiáng)度變化大于70dB)，則判斷該地下設(shè)施的工作狀態(tài)為異常。應(yīng)當(dāng)指出，圖2中的識(shí)別電路也可以不包括射頻芯片，而僅包括匹配電容。此時(shí)，如果射頻讀寫(xiě)器向該射頻標(biāo)簽發(fā)送頻率為Fres2的射頻信號(hào)，且該傳感器開(kāi)關(guān)沒(méi)有閉合， 該射頻讀寫(xiě)器將不會(huì)獲得相關(guān)地下設(shè)施的身份識(shí)別信息，而是通過(guò)檢測(cè)來(lái)自該射頻標(biāo)簽的 頻率為Fres2的射頻信號(hào)的明顯的電磁強(qiáng)度變化(例如，檢測(cè)到的電磁強(qiáng)度變化大于70dB) 確定相關(guān)地下設(shè)施的存在。[0056]參看圖4，其中示出了使用傳感器的無(wú)源射頻標(biāo)簽的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，該無(wú) 源射頻標(biāo)簽包括以下幾個(gè)部分[0057]線圈其作為射頻耦合的天線，也是LC電路的電感部分。該線圈一般由純銅線根 據(jù)模具或者骨架繞制而成，其電感值范圍根據(jù)工作頻率的不同可能為幾百微亨至幾毫亨。[0058]射頻芯片其通常是一塊專(zhuān)用集成電路(ASIC)，與該線圈連接，用于進(jìn)行射頻信 號(hào)的調(diào)制和解調(diào)，并對(duì)線圈耦合的交流信號(hào)進(jìn)行整流，以輸出直流電壓來(lái)為該射頻標(biāo)簽和 傳感器供電，且所述射頻芯片中存儲(chǔ)有所述地下設(shè)施的身份識(shí)別信息。該射頻芯片一般為 專(zhuān)用的低頻射頻芯片，如用于地下管道監(jiān)測(cè)的標(biāo)識(shí)器的芯片(如3M公司出品的Dynatel 2500系列使用的標(biāo)識(shí)器的芯片)。[0059]匹配電路其包括LC電路的電容部分和其他元件，用于使該射頻芯片和該線圈之 間相互匹配，并幫助射頻芯片起無(wú)線收發(fā)信機(jī)的作用。[0060]傳感器其是具有數(shù)字接口的低功耗傳感器，與所述射頻芯片相耦合，用于采集所 述地下設(shè)施的所述狀態(tài)信息。例如，該傳感器可以是溫度、濕度、壓力傳感器等多種傳感器 中的一種或多種。應(yīng)當(dāng)懂得，該射頻芯片可以與一個(gè)傳感器耦合，也可以與多個(gè)傳感器耦 合，只要該射頻芯片整流所得的直流電能足以驅(qū)動(dòng)該多個(gè)傳感器。具體地，該傳感器一般為 具有數(shù)字通信接口(如SPI接口或I2C接口)的數(shù)字式傳感器，例如型號(hào)為ADT7301的數(shù) 字式溫度傳感器、型號(hào)為RHTOl-SP的數(shù)字式溫濕度傳感器，等等。[0061]在實(shí)際中，發(fā)生諧振的線圈和電容(如匹配電路中的電容)將形成至該射頻芯片 的交流電壓信號(hào)。該射頻芯片能整流該交流電壓信號(hào)，以便為其自身和傳感器供電。[0062]參看圖5，其中示出了圖4的無(wú)源射頻標(biāo)簽實(shí)施例中的射頻芯片的結(jié)構(gòu)框圖。從 圖5中可以看出，該無(wú)源射頻芯片包括電源模塊，其用于對(duì)所述線圈耦合的交流信號(hào)進(jìn)行 整流，以便為所述射頻芯片和所述傳感器供電；調(diào)制器/解調(diào)器模塊，其用于解調(diào)從所述射 頻讀寫(xiě)器接收的射頻信號(hào)以及調(diào)制要發(fā)送到所述射頻讀寫(xiě)器的射頻信號(hào)；存儲(chǔ)器模塊(例 如圖中的EEPROM和配置寄存器)，用于存儲(chǔ)所述地下設(shè)施的身份識(shí)別信息和狀態(tài)信息；以 及外部數(shù)字接口，用于所述傳感器和所述射頻芯片之間的數(shù)據(jù)交換。[0063]具體地，該電源模塊整流線圈耦合的交流電壓，并向該射頻芯片和傳感器供電。該 解調(diào)器接收和解調(diào)來(lái)自射頻讀寫(xiě)器的射頻信號(hào)。然后，根據(jù)該被解調(diào)的命令(如讀/寫(xiě) EEPROM和讀/寫(xiě)該外部數(shù)字接口)，以執(zhí)行相應(yīng)的操作。之后，通過(guò)該調(diào)制器將執(zhí)行相應(yīng)操 作所得到的回應(yīng)信息發(fā)送給射頻讀寫(xiě)器。[0064]如圖6所示，其中具體示出了上述射頻芯片中的外部數(shù)字接口。該外部數(shù)字接口 例如可以是I2C、SPI等業(yè)內(nèi)已公知的接口。[0065]利用該系統(tǒng)對(duì)地下設(shè)施進(jìn)行身份識(shí)別和工作狀態(tài)判斷的方法是[0066]通過(guò)該射頻讀寫(xiě)器向該無(wú)源射頻標(biāo)簽發(fā)送讀取與之關(guān)聯(lián)的地下設(shè)施的身份識(shí)別 息的命令；[0067]該無(wú)源射頻標(biāo)簽耦合該射頻讀寫(xiě)器發(fā)送的電磁波、上電并對(duì)該讀取身份識(shí)別信息的命令進(jìn)行解析；該無(wú)源射頻標(biāo)簽讀取其中存儲(chǔ)的所述身份識(shí)別信息，并將其發(fā)送給該射頻讀寫(xiě)器；該射頻讀寫(xiě)器接收該身份識(shí)別信息，并向該無(wú)源射頻標(biāo)簽發(fā)送讀取相關(guān)傳感器的命令；該無(wú)源射頻標(biāo)簽耦合該射頻讀寫(xiě)器發(fā)送的電磁波、上電并對(duì)該讀取傳感器的命令進(jìn)行解析；該無(wú)源射頻標(biāo)簽判斷所述命令中的身份信息是否與自身的身份一致，若不一致，則不作處理；若一致，則從該外部數(shù)字接口讀取所述傳感器的數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送給該射頻讀與器。然后，該射頻讀寫(xiě)器接收該傳感器數(shù)據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算，并顯示結(jié)果。作為此系統(tǒng)的擴(kuò)展，該射頻讀寫(xiě)器可以通過(guò)有線或者無(wú)線的接口與監(jiān)控中心軟件進(jìn)行通信、記錄身份識(shí)別信息和狀態(tài)信息，以便跟蹤和追溯。綜上所述，該地下設(shè)施身份識(shí)別和狀態(tài)判斷系統(tǒng)在現(xiàn)有的地下定位和身份識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)上加入了狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能。這樣，既能保持原有的識(shí)別功能，也滿足了客戶對(duì)地下設(shè)施的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的需求。并且，對(duì)于客戶的不同需求，可選擇上述定性和定量方案中的任何一種方案。在實(shí)際工作系統(tǒng)中，射頻讀寫(xiě)器一般采用目前用于地下管道探測(cè)的定位器系統(tǒng)的射頻讀寫(xiě)器，如3M公司出品的用于地下管線探測(cè)的定位系統(tǒng)Dynatel 2500系列所使用的射頻讀寫(xiě)器。然而，在實(shí)際使用中，需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)該定位系統(tǒng)中的固件進(jìn)行調(diào)整。以下，將以上述系統(tǒng)在地下自來(lái)水管監(jiān)控方面的應(yīng)用為例，來(lái)具體說(shuō)明該系統(tǒng)的工作原理和操作過(guò)程。在本例中，該系統(tǒng)包括兩個(gè)部分射頻讀寫(xiě)器和射頻標(biāo)簽，如3M公司出品的Dynatel 2500系列中使用的射頻讀寫(xiě)器和射頻標(biāo)簽。除常規(guī)部件外，該射頻標(biāo)簽還包括例如型號(hào)為RHTOl-SP的數(shù)字式溫濕度傳感器，該傳感器能夠檢測(cè)到該地下自來(lái)水管的周?chē)h(huán)境的濕度。將該射頻標(biāo)簽密封后(將濕度傳感器露在外面)，將其與相應(yīng)的自來(lái)水管區(qū)段一起安裝就位。該射頻標(biāo)簽一般位于地下1. 2米至1. 5米深度處。首先，將該射頻讀寫(xiě)器的工作頻率與埋入地下的射頻標(biāo)簽的工作頻率設(shè)置為一致，在本例中，例如將該工作頻率設(shè)置為82kHz，并將該射頻讀寫(xiě)器設(shè)置于發(fā)送/接收模式來(lái)進(jìn)行射頻標(biāo)簽的探測(cè)。當(dāng)將射頻讀寫(xiě)器置于某一位置，使得其感應(yīng)的電磁強(qiáng)度明顯高于其在附近位置所感應(yīng)的電磁強(qiáng)度時(shí)，可以確認(rèn)該位置下方布置有射頻標(biāo)簽。然后，該射頻讀寫(xiě)器向該射頻標(biāo)簽發(fā)送讀身份信息命令，以進(jìn)行自來(lái)水管的身份信息的讀取。在讀取該自來(lái)水管的身份信息成功后，該射頻讀寫(xiě)器向該射頻標(biāo)簽發(fā)送讀傳感器數(shù)據(jù)命令。在接收到來(lái)自該射頻讀寫(xiě)器的讀傳感器數(shù)據(jù)命令后，射頻標(biāo)簽首先判斷該命令中包含的身份信息是否與自身存儲(chǔ)器中的身份信息一致，如果不一致，則其不進(jìn)行相應(yīng)處理。如果兩者一致，則該射頻標(biāo)簽讀上述型號(hào)為RHTOl-SP的與該自來(lái)水管區(qū)段關(guān)聯(lián)的傳感器的數(shù)據(jù)，并將所獲得的濕度數(shù)據(jù)以射頻信號(hào)的形式發(fā)送給該射頻讀寫(xiě)器。在接收到該濕度數(shù)據(jù)后，射頻讀寫(xiě)器可進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算并顯示結(jié)果。若該計(jì)算結(jié)果超出預(yù)先設(shè)定的限值(這表示該自來(lái)水管區(qū)段可能存在破損)，根據(jù)預(yù)先的設(shè)定，該射頻讀寫(xiě)器可以啟動(dòng)警報(bào)。該地下設(shè)施的身份識(shí)別和工作狀態(tài)判斷系統(tǒng)不僅可以用于公用自來(lái)水管的監(jiān)測(cè)，也可以用于其他類(lèi)似的地下設(shè)施(如燃?xì)?，電力，通信等管路和線纜)的監(jiān)測(cè)。上述實(shí)施例僅例示性的說(shuō)明了本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明，熟知本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白，在不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，對(duì)本實(shí)用新型所作的任何改變和改進(jìn)都處于本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)根據(jù)其所附的權(quán)利要求來(lái)確定。
權(quán)利要求1.一種用于地下設(shè)施的身份識(shí)別和工作狀態(tài)判斷的系統(tǒng)，包括 位于地面的射頻讀寫(xiě)器；和 位于地下的與所述地下設(shè)施相關(guān)的無(wú)源射頻標(biāo)簽，所述無(wú)源射頻標(biāo)簽包括 線圈， 識(shí)別電路，其包括匹配電容，并與所述線圈連接，所組成的LC電路的諧振頻率為第一頻率， 諧振電容，當(dāng)其與所述線圈連接時(shí)，所組成的LC電路的諧振頻率為不同于所述第一頻率的第二頻率，以及 常開(kāi)的傳感器開(kāi)關(guān)，設(shè)置在所述線圈和諧振電容之間，當(dāng)所感測(cè)的所述地下設(shè)施的狀態(tài)信息超過(guò)預(yù)定的限值時(shí)，所述傳感器開(kāi)關(guān)閉合，使得所述線圈與所述諧振電容相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述識(shí)別電路還包括射頻芯片，所述射頻芯片中存儲(chǔ)有所述地下設(shè)施的身份識(shí)別信息。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器開(kāi)關(guān)為濕度傳感器開(kāi)關(guān)。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器開(kāi)關(guān)為溫度傳感器開(kāi)關(guān)。
5.一種用于地下設(shè)施的身份識(shí)別和狀態(tài)信息采集的系統(tǒng)，包括 位于地面的射頻讀寫(xiě)器；和 位于地下的與所述地下設(shè)施相關(guān)的無(wú)源射頻標(biāo)簽，所述無(wú)源射頻標(biāo)簽包括 線圈， 射頻芯片，其與所述線圈連接，用于進(jìn)行射頻信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)，并對(duì)所述線圈耦合的交流信號(hào)進(jìn)行整流和輸出直流電壓，且所述射頻芯片中存儲(chǔ)有所述地下設(shè)施的身份識(shí)別信息， 匹配電路，用于使所述線圈和所述射頻芯片相互匹配， 傳感器，與所述射頻芯片相耦合，用于采集所述地下設(shè)施的所述狀態(tài)信息。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器是溫度傳感器、濕度傳感器或壓力傳感器中的一種。
7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述射頻芯片包括 電源模塊，用于對(duì)所述線圈耦合的交流信號(hào)進(jìn)行整流，以便為所述射頻芯片和所述傳感器供電； 調(diào)制/解調(diào)器模塊，用于解調(diào)從所述射頻讀寫(xiě)器接收的射頻信號(hào)以及調(diào)制要發(fā)送到所述射頻讀寫(xiě)器的射頻信號(hào)； 存儲(chǔ)器模塊，用于存儲(chǔ)所述地下設(shè)施的身份識(shí)別信息和狀態(tài)信息；以及 外部數(shù)字接口，用于所述傳感器和所述射頻芯片之間的數(shù)據(jù)交換。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述外部數(shù)字接口是內(nèi)部集成電路I2C接□。
9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述外部數(shù)字接口是串行外設(shè)接口SPI。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了用于地下設(shè)施的身份識(shí)別和工作狀態(tài)判斷的系統(tǒng)，以及用于地下設(shè)施的身份識(shí)別和狀態(tài)信息采集的系統(tǒng)。其中，所公開(kāi)的一種系統(tǒng)包括位于地面的射頻讀寫(xiě)器和地下的無(wú)源射頻標(biāo)簽，該標(biāo)簽包括線圈、識(shí)別電路、諧振電容和位于該線圈與該諧振電容之間的常開(kāi)的傳感器開(kāi)關(guān)，該識(shí)別電路包括其中存儲(chǔ)有地下設(shè)施的身份識(shí)別信息的射頻芯片和匹配電容。當(dāng)所感測(cè)的地下設(shè)施的狀態(tài)信息超過(guò)預(yù)定的限值時(shí)，該傳感器開(kāi)關(guān)閉合。所公開(kāi)的另一種系統(tǒng)包括位于地面的射頻讀寫(xiě)器和地下的無(wú)源射頻標(biāo)簽，該標(biāo)簽包括線圈、射頻芯片、匹配電路和傳感器，該射頻芯片用于調(diào)制和解調(diào)電磁信號(hào)、整流交流信號(hào)和存儲(chǔ)地下設(shè)施的身份識(shí)別信息，該匹配電路用于使該線圈和該射頻芯片相互匹配，以及該傳感器用于采集地下設(shè)施的狀態(tài)信息。
文檔編號(hào)G06K17/00GK202838371SQ20122033846
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
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