[發明專利]一種用于惡劣環境的傳感器數據采集裝置

無效

• 申請號: 201110100561.5
• 申請日: 2011-04-21
• 公開（公告）號: CN102184627A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 袁家斌;李孝嗣;孫樂樂
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;G06K7/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種數據采集裝置，尤其涉及一種用于惡劣環境條件下的數據采集裝置，采集外部傳感器檢測到的數據。

背景技術

為了適應經濟全球化的需求，人們設想如果從信息流通的角度將RFID技術、WSN技術、GPS技術、數字地球技術與互聯網結合起來，就能夠將互聯網的覆蓋范圍從“人”擴大到“物”，就能夠通過RFID技術、WSN技術與GPS技術采集和獲取有關物流的信息，通過互聯網實現對世界范圍內的物流信息的快速、準確識別與全程跟蹤，這種技術就是物聯網技術。物聯網技術已經應用在許多領域。物聯網之所以會有如此廣泛的市場，主要是由于它可以對“物”進行有效地監測和控制，從而使人們的生活真正的達到智能化，提高人們的生活質量。

傳感器數據采集裝置是物聯網技術中的一個十分重要的部分，它是將傳感器檢測到的數據采集，然后進行儲存或者發送給上位機進行處理。例如大型建筑工程的監控系統中的傳感器數據采集裝置。通常的傳感器數據采集裝置包括用于采集外部傳感器傳輸的信號的傳感器信號采集單元，用于對采集到的信號進行處理、儲存的微處理器單元，以及用于將數據發送給上位機的數據收發單元。為了保護傳感器數據采集裝置中各種電子部件，通常將整個裝置封裝在一個容器內（例如箱或盒）。隨著無線技術的發展，部分傳感器數據采集裝置中的數據收發單元已經采用了無線通信方式。采用無線收發模塊來進行數據采集裝置與上位機之間的數據通信，可以較有效地解決數據采集裝置的便攜性問題，也可以在一定程度上提高封裝數據采集裝置的容器的密閉性，使整個裝置的安全和使用壽命得以提高。目前的傳感器數據采集裝置的傳感器信號采集單元與外部傳感器之間的連接還是采用常規的有線方式，這種有線連接的方式影響了封裝容器的密閉性。在一些惡劣環境條件下，例如水下、沙漠、腐蝕性氣體等，不能完全密封的容器會使其中的電子元件容易損壞，整個傳感器數據采集裝置的安全性、可靠性及使用壽命均會大大降低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有傳感器數據采集裝置由于無法完全密封而導致的安全性、可靠性差的問題，提供一種用于惡劣環境的傳感器數據采集裝置。

本發明的思路是通過RFID（Radio?Frequency?Identification；即射頻識別）技術使傳感器信號采集模塊與外部傳感器之間實現無線供能及無線信號傳輸，從而解決上述技術問題。

RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。RFID是一種簡單的無線系統，由一個詢問器（或閱讀器、讀卡器）和很多應答器（或標簽）組成。?RF技術利用無線射頻方式在閱讀器和射頻卡之間進行非接觸雙向傳輸數據，以達到目標識別和數據交換的目的。RFID標簽俗稱電子標簽，也稱應答器（tag,?transponder,?responder），根據工作方式可分為主動式（有源）和被動式（無源）兩大類，有源電子標簽內裝有電池，無源射頻標簽沒有內裝電池。對于有源電子標簽來說，根據標簽內裝電池供電情況不同又可細分為有源電子標簽(Active?tag)和半無源電子標簽(Semi—passive?tag)。被動式RFID標簽由標簽芯片和耦合元件（天線或線圈）組成，利用電感耦合或電磁反向散射耦合原理實現與讀寫器之間的通訊。RFID標簽中存儲一個唯一編碼，通常為64bits、96bits甚至更高，其地址空間大大高于條碼所能提供的空間，因此可以實現單品級的物品編碼。當RFID標簽進入讀寫器的作用區域，就可以根據電感耦合原理（近場作用范圍內）或電磁反向散射耦合原理（遠場作用范圍內）在標簽天線兩端產生感應電勢差，并在標簽芯片通路中形成微弱電流，如果這個電流強度超過一個閾值，就將激活RFID標簽芯片電路工作，從而對標簽芯片中的存儲器進行讀/寫操作，微控制器還可以進一步加入諸如密碼或防碰撞算法等復雜功能。讀卡器也稱閱讀器、詢問器、（reader,?interrogator），是對RFID標簽進行讀/寫操作的設備，主要包括射頻模塊和數字信號處理單元兩部分。讀卡器是RFID系統中最重要的基礎設施，一方面，RFID標簽返回的微弱電磁信號通過天線進入讀卡器的射頻模塊中轉換為數字信號，再經過讀寫器的數字信號處理單元對其進行必要的加工整形，最后從中解調出返回的信息，完成對RFID標簽的識別或讀/寫操作。讀卡器和RFID標簽之間一般采用半雙工通信方式進行信息交換，同時讀卡器通過耦合給無源RFID標簽提供能量和時序。

具體而言，本發明采用以下技術方案：