專利名稱：傳感射頻識別和通用分組無線業務的運輸監測系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種傳感射頻識別和通用分組無線業務的運輸監測系統。
技術背景射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)技術，是一種非接觸式的 自動識別技術，每個RFID標簽都有一個唯一的標識(ID)信息，RFID閱讀器 通過射頻的方式讀器標簽的ID信息。RFID標簽由于是通過射頻來讀取，具有 可工作于惡劣的環境、讀取速度快、 一次可讀取的標簽數目多、讀取距離遠等 諸多優點。因此，RFID技術廣泛應用于物流和交通管理上。通用分組無線業務(General Packet Radio Service, GPRS)技術，是一種以全 球移動通信系統(Global System for Mobile Communications ， GSM)為基礎的 數據傳輸技術，能夠實現移動終端的無線數據傳輸業務。GPRS和以往連續在頻 道傳輸的方式不同，是以封包式來傳輸，按流量計費，因此，與GSM相比，具 有更合理的價格。此外，GPRS具有更高的傳輸速率，更快的建立連接速度，時 刻保持在線。這些特點使得GPRS技術適合于移動終端的數據傳輸。普通的RFID物流系統只能采用RFID標簽對物品進行標識，并在固定的位 置放置RFID閱讀器來對貨物進行讀取， 一方面不能對物品的環境參數進行傳 感，另一方面也無法對運輸途中的貨物進行監控。而基于傳感RFID技術和GPRS 技術的運輸監測系統則可以對物品在整個運輸途中的環境參數都能進行監控， 全面保障對環境參數敏感的貨物運輸的質量和安全。 發明內容本實用新型的目的是提供一種傳感射頻識別和通用分組無線業務的運輸監 測系統。傳感射頻識別技術和通用分組無線業務技術的運輸監測系統中的車載射頻 識別閱讀器經射頻與傳感射頻識別標簽相連接，車載射頻識別閱讀器經通用分 組無線業務無線通信與數據中心相連接，車載射頻識別閱讀器包括依次相連接 的閱讀器天線、射頻識別閱讀器、通用分組無線業務無線通信模塊和無線通信 天線。所述的傳感射頻識別標簽的內部模塊連接關系為第一控制器分別與傳感器、 第一存儲器、第一控制器外圍電路、電源模塊與第一射頻模塊相連接，第一射 頻模塊與第一射頻模塊外圍電路、匹配網絡相連接，匹配網絡與標簽天線相連接。所述的射頻識別閱讀器的內部模塊連接關系為第二控制器與第二控制器外 圍電路、第二存儲器、輸入模塊、顯示模塊與第二射頻模塊相連接，第二射頻 模塊與第二射頻模塊外圍電路、功率放大模塊和濾波放大模塊相連接，定向耦 合器與功率放大模塊、濾波放大模塊相連接。所述的數據中心的內部模塊的連接關系為數據中心服務器與網絡通信主機、 數據庫服務器和多個監控終端相連接，數據庫服務器與網絡通信主機相連接。本實用新型提出了一種傳感射頻識別和通用分組無線業務的運輸監測系 統，其有益效果是不但可以對運輸貨物進行跟蹤和管理，還能實時監測貨物在 運輸途中的環境參數，并將運輸全程的環境參數保存于數據中心，供監控人員 和最終客戶査詢，從而保障類似于食品、醫藥等對環境參數敏感的物品的質量 和安全。

圖1是傳感射頻識別和通用分組無線業務的運輸監測系統結構示意圖； 圖2是本實用新型的傳感射頻識別標簽的結構示意圖； 圖3是本實用新型的車載射頻識別閱讀器的結構示意圖； 圖4是本實用新型的數據中心的結構示意圖； 圖5是本實用新型的數據中心軟件功能模塊示意圖； 圖6是本實用新型的傳感射頻識別標簽的工作流程示意圖； 圖7是本實用新型的車載射頻識別閱讀器的工作流程示意圖。
具體實施方式
以下結合一種具體的實施方案和附圖對本實用新型做詳細的說明。該方案 采用2.4G有源射頻識別技術來實現傳感射頻識別標簽，傳感射頻識別標簽采集 的環境參數為溫度參數。如圖1所示，傳感射頻識別技術和通用分組無線業務技術的運輸監測系統 中的車載射頻識別閱讀器經射頻與傳感射頻識別標簽相連接，車載射頻識別閱 讀器經通用分組無線業務無線通信與數據中心相連接，車載射頻識別閱讀器包 括依次相連接的閱讀器天線、射頻識別閱讀器、通用分組無線業務無線通信模 塊和無線通信天線。傳感射頻識別標簽貼于貨物包裝上，隨貨物一起置于運輸 車內，該傳感射頻識別標簽不但可以對該貨物進行標識，還能采集貨物的環境 參數。每輛運輸車內都有一個或多個車載射頻識別閱讀器，車載射頻識別閱讀 器通過射頻的方式讀取傳感射頻識別標簽的標識信息和傳感信息，車載射頻識別閱讀器通過通用分組無線業務無線通信與數據中心建立連接并將傳感射頻識 別標簽的標識信息和傳感信息發送給數據中心，數據中心通過數據中心軟件實 現對數據的顯示、記錄和分析，并對超越安全范圍的貨物進行報警。如圖2所示，傳感射頻識別標簽的內部模塊連接關系為第一控制器分別與傳感器、第一存儲器、第一控制器外圍電路、電池與第一射頻模塊相連接，第 一射頻模塊與第一射頻外圍電路、匹配網絡相連接，匹配網絡與標簽天線相連接。在該傳感射頻識別標簽中，采用紐扣電池CR2032作為電源模塊，采用16 位低功耗單片機MSP430F2012作為第一控制器，采用25LC640作為第一存儲器， 采用溫度傳感芯片DS18B20作為傳感器，采用NORDIC公司的ISM射頻芯片 nRF24L01作為第一射頻模塊。為使該傳感射頻識別標簽小型化，選用貼片封裝 的芯片和器件，設計小型化的PCB板，采用小型化的標簽天線。同時，采用低 功耗的器件和程序設計方法，以延長標簽的使用壽命。如圖3所示，射頻識別閱讀器的內部模塊連接關系為第二控制器與第二控 制器外圍電路、第二存儲器、輸入模塊、顯示模塊與第二射頻模塊相連接，第 二射頻模塊與第二射頻模塊外圍電路、功率放大模塊和濾波放大模塊相連接， 定向耦合器與功率放大模塊、濾波放大模塊相連接。第二控制器采用高性能單 片機MSP430F149，第二存儲器采用25LC640,輸入模塊采用4個非自鎖的按鍵， 顯示模塊采用RT1602C， GPRS無線通信模塊采用深圳宏電公司的H7710,第二 射頻模塊采用和標簽相同的射頻芯片nRF24L01,功率放大模塊、濾波放大模塊 和定向耦合器集成于射頻芯片內部，閱讀器天線采用微帶天線陣列。如圖4所示，數據中心的內部模塊的連接關系為數據中心服務器與網絡通 信主機、數據庫服務器和多個監控終端相連接，數據庫服務器與網絡通信主機 相連接。網絡通信主機實現與網絡進行通信，數據庫服務器實現數據的存儲和 查詢，數據中心服務器實現數據的解析與處理等，并向各監控終端提供查詢、 顯示等服務。數據中心監控軟件系統功能模塊如圖5所示，監控軟件通過通信 接口程序與互聯網通信，監控軟件能夠完成所有傳感RFID標簽ID信息和傳感 信息的顯示、記錄和報警。監控軟件由通信控制模塊、參數設置模塊、狀態顯 示和報警模塊、實時曲線顯示模塊、歷史曲線模塊和數據庫查詢模塊組成。通 信控制模塊通過控制通信接口程序實現相應服務的開啟和關閉，使得各RFID閱 讀器終端的GPRS模塊能連接到網絡通信主機。參數設置模塊允許監控人員對 RFID閱讀器和RFID標簽進行參數設置以及預警值的設置。通信接口程序接收 的數據首先進行數據接收處理和正確校驗，并對數據源發送反饋包。根據數據的處理結果將通信的狀態顯示于狀態顯示與報警模塊。校驗正確的數據可直接 供實時曲線顯示模塊使用來繪制實時參數曲線或保存于數據庫中，供歷史溫度 曲線顯示模塊和數據庫査詢模塊使用。網絡通信接口程序由網絡通信主機實現， 數據庫由數據庫服務器提供，監控軟件功能由數據中心服務器向各監控終端提 供，監控人員在監控終端進行操作。
傳感射頻識別技術和通用分組無線業務技術的運輸監測方法中的傳感射頻 識別標簽通過內部傳感器采集運輸貨物傳感信息并存儲于傳感射頻識別標簽內 部，車載射頻識別閱讀器通過射頻識別的方法讀取傳感射頻標識標簽內部存儲 的標識信息和傳感信息，車載射頻識別閱讀器將讀取的射頻識別標識信息和傳 感信息通過通用分組無線業務的方式發送到數據中心，數據中心對數據進行顯 示、記錄和報警，傳感射頻識別標簽和車載射頻識別閱讀器通過內部的存儲器 對數據進行雙重緩存，獲得完整的運輸全過程監測數據。
所述的雙重緩存方法為傳感射頻識別標簽在采集到傳感信息后，暫時將 傳感數據存儲在內部存儲空間中，再將傳感信息與標識信息一起通過射頻發送 給車載射頻識別閱讀器，發送成功則將傳感數據從內部存儲空間刪除，車載射 頻識別閱讀器在讀到傳感射頻識別標簽的標識信息及其傳感信息后，暫時將傳 感射頻識別標簽的標識信息及其傳感信息存儲在內部存儲空間中，再將傳感射 頻識別標簽的標識信息及其傳感信息通過通用分組無線業務發送給數據中心， 發送成功則將傳感射頻識別標簽的標識信息及其傳感信息從內部存儲空間刪 除。雙重緩存方法保證了運輸過程中傳感射頻識別標簽在不能被車載射頻識別 閱讀器正常讀取和車載射頻識別閱讀器不能正常與數據中心通信的情況下數據 的完整性。傳感射頻識別標簽的工作流程如圖6所示，當傳感射頻識別標簽被 車載閱讀器的讀取信號激活后則采集貨物的溫度參數并存儲于傳感射頻識別標 簽內部的存儲器上，然后根據存儲器上存儲數據的先后順序發送傳感射頻識別 標簽的標識信息和傳感信息，發送成功則將數據從存儲器上刪除，然后進入休 眠狀態，發送失敗則直接進入休眠狀態。車載射頻識別閱讀器的工作流程如圖7 所示，車載射頻識別閱讀器根據設定的時間間隔定時讀取運輸車內傳感射頻識 別標簽的標識信息和傳感信息并存儲于車載射頻識別閱讀器內部的存儲器上， 然后根據存儲器上存儲數據的先后順序通過通用分組無線業務無線通信發送給 數據中心，發送成功則將數據從存儲器上刪除。
上述方案只是本實用新型的一種具體實施方式
，在符合本實用新型的特征 下可以有多種不同應用方案，但這些應用方案只要符合本實用新型的特征，都應屬于本實用新型的權利保護范圍。
傳感射頻識別技術和通用分組無線業務技術的運輸監測方法中的傳感射頻 識別標簽通過內部傳感器采集運輸貨物傳感信息并存儲于傳感射頻識別標簽內 部，車載射頻識別閱讀器通過射頻識別的方法讀取傳感射頻標識標簽內部存儲 的標識信息和傳感信息，車載射頻識別閱讀器將讀取的射頻識別標識信息和傳 感信息通過通用分組無線業務的方式發送到數據中心，數據中心對數據進行顯 示、記錄和報警，傳感射頻識別標簽和車載射頻識別閱讀器通過內部的存儲器 對數據進行雙重緩存，獲得完整的運輸全過程監測數據。
所述的雙重緩存方法為傳感射頻識別標簽在采集到傳感信息后，暫時將 傳感數據存儲在內部存儲空間中，當車載閱讀器讀取傳感射頻識別標簽時再將 傳感信息與標識一起通過射頻發送給車載射頻識別閱讀器，發送成功則將傳感 數據從內部存儲空間刪除，車載射頻識別閱讀器在讀到傳感射頻識別標簽的標 識信息及其傳感信息后，暫時將傳感射頻識別標簽的標識信息及其傳感信息存 儲在內部存儲空間中，再將傳感射頻識別標簽的標識信息及其傳感信息通過通 用分組無線業務發送給數據中心，發送成功則將傳感射頻識別標簽的標識信息 及其傳感信息從內部存儲空間刪除。
權利要求1.一種傳感射頻識別和通用分組無線業務的運輸監測系統，其特征在于，車載射頻識別閱讀器經射頻與傳感射頻識別標簽相連接，車載射頻識別閱讀器經通用分組無線業務無線通信與數據中心相連接，車載射頻識別閱讀器包括依次相連接的閱讀器天線、射頻識別閱讀器、通用分組無線業務無線通信模塊和無線通信天線。
2. 根據權利要求1所述的一種傳感射頻識別和通用分組無線業務的運輸監 測系統，其特征在于，所述的傳感射頻識別標簽的內部模塊連接關系為第一控 制器分別與傳感器、第一存儲器、第一控制器外圍電路、電源模塊與第一射頻 模塊相連接，第一射頻模塊與第一射頻模塊外圍電路、匹配網絡相連接，匹配 網絡與標簽天線相連接。
3. 根據權利要求1所述的一種傳感射頻識別和通用分組無線業務的運輸監 測系統，其特征在于，所述的射頻識別閱讀器的內部模塊連接關系為第二控制 器與第二控制器外圍電路、第二存儲器、輸入模塊、顯示模塊與第二射頻模塊 相連接，第二射頻模塊與第二射頻模塊外圍電路、功率放大模塊和濾波放大模 塊相連接，定向耦合器與功率放大模塊、濾波放大模塊相連接。
4. 根據權利要求1所述的一種傳感射頻識別和通用分組無線業務的運輸監 測系統，其特征在于，所述的數據中心的內部模塊的連接關系為數據中心服務 器與網絡通信主機、數據庫服務器和多個監控終端相連接，數據庫服務器與網 絡通信主機相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種傳感射頻識別和通用分組無線業務的運輸監測系統及方法。本系統由傳感射頻識別標簽、車載射頻識別閱讀器和數據中心組成，傳感射頻識別標簽通過內部傳感器采集運輸貨物傳感信息，車載射頻識別閱讀器通過射頻識別的方法讀取傳感射頻標識標簽的標識信息和傳感信息并通過通用分組無線業務無線通信發送到數據中心，數據中心對數據進行顯示、記錄和報警，傳感射頻識別標簽和車載射頻識別閱讀器通過內部的存儲器對數據進行雙重緩存，獲得完整的運輸全過程監測數據。本實用新型的有益效果是不但可以對運輸貨物進行跟蹤和管理，還可以對食品、醫藥等對環境參數敏感的貨物的運輸過程進行全程監控，保障其質量和安全。
文檔編號G06K17/00GK201145907SQ20082008226
公開日2008年11月5日 申請日期2008年1月14日 優先權日2008年1月14日
發明者周洪亮, 孫群英, 張宏建, 王曉東, 莫凌飛 申請人:浙江大學