[發(fā)明專利]一種集成多頻天線和能量采集的柔性環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置與方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210790769.2
• 申請(qǐng)日: 2022-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN115099257A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小栓;徐進(jìn)超;葉明生;柴榮;周松濤;劉鵬飛;穆泊宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K7/10
• 分類號(hào): G06K7/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 褚海英

本發(fā)明涉及一種集成多頻天線和能量采集的柔性環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置與方法，通過改進(jìn)的能量采集模塊，提高能量采集傳輸效率，減少充電時(shí)間，最大化利用采集的能量，同時(shí)集成的多頻天線避免天線間相互串?dāng)_，保證信息的正確傳遞，通過客戶端發(fā)送的射頻信息檢測(cè)指令，數(shù)據(jù)處理與控制模塊在能量采集模塊正常供電的情況下驅(qū)動(dòng)傳感模塊采集信息并通過射頻信息傳輸模塊向客戶端反饋實(shí)時(shí)環(huán)境信息，最終保證冷鏈過程正常平穩(wěn)運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)產(chǎn)品冷鏈運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)與柔性電子傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種集成多頻天線和能量采集的柔性環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置與方法。

背景技術(shù)

隨著消費(fèi)者對(duì)于高品質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的需求逐漸提高，對(duì)于冷鏈過程環(huán)境監(jiān)測(cè)提出了更高的要求。傳統(tǒng)基于PCB板作為基底的剛性傳感器由于其體積質(zhì)量較大，占據(jù)農(nóng)產(chǎn)品包裝內(nèi)的有限容積，降低了包裝的有效利用率，尤其在冷鏈密閉過程中需要電池長(zhǎng)時(shí)間供電進(jìn)一步增加了監(jiān)測(cè)裝置的尺寸重量，并且可能在運(yùn)輸過程中由于振動(dòng)造成二次傷害，從而影響農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。

如何改善傳感監(jiān)測(cè)裝置尺寸、重量并進(jìn)行長(zhǎng)期安全有效地供電是一項(xiàng)很大的挑戰(zhàn)。基于太陽(yáng)能電池或RFID技術(shù)的能量采集能夠有效減少監(jiān)測(cè)裝置的體積重量，但冷鏈過程中低溫高濕的復(fù)雜環(huán)境嚴(yán)重影響能量的持續(xù)采集，并且存在充電時(shí)間過長(zhǎng)，采集的能量無法驅(qū)動(dòng)傳感器正常運(yùn)行等問題，因此亟需提出新柔性打印與能量采集傳輸方法以適配在冷鏈過程復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)無源、低功耗功能，減小監(jiān)測(cè)裝置體積尺寸并易附著于包裝內(nèi)部的同時(shí)增強(qiáng)能量傳輸效率，提高能量存儲(chǔ)性能以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可持續(xù)的冷鏈環(huán)境智能監(jiān)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種集成多頻天線和能量采集的柔性環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置與方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種集成多頻天線和能量采集的柔性環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，包括：能量采集模塊、多參數(shù)傳感模塊、射頻信息傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理與控制模塊和客戶端；所述能量采集模塊、所述多參數(shù)傳感模塊、所述射頻信息傳輸模塊和所述數(shù)據(jù)處理與控制模塊均通過柔性打印技術(shù)打印在柔性PET基底上；

所述能量采集模塊分別與所述數(shù)據(jù)處理與控制模塊和所述多參數(shù)傳感模塊連接，所述能量采集模塊用于采集自然能量和/或射頻能量并進(jìn)行存儲(chǔ)和供電；所述射頻能量通過所述能量采集模塊中的HF芯片進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述射頻能量的采集；所述多參數(shù)傳感模塊與所述數(shù)據(jù)處理與控制模塊連接，所述多參數(shù)傳感模塊用于實(shí)時(shí)采集環(huán)境數(shù)據(jù)并傳輸至數(shù)據(jù)處理與控制模塊用于后續(xù)數(shù)據(jù)處理分析與傳輸顯示；所述數(shù)據(jù)處理與控制模塊、所述射頻信息傳輸模塊和所述客戶端依次連接，所述數(shù)據(jù)處理與控制模塊用于對(duì)所述環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并控制整個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置的正常運(yùn)行，所述射頻信息傳輸模塊用于實(shí)現(xiàn)客戶端與傳感監(jiān)測(cè)裝置的實(shí)時(shí)互聯(lián)，并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述客戶端；所述客戶端還與所述能量采集模塊連接，所述客戶端用于通過射頻信息傳輸模塊向控制模塊發(fā)送采集信號(hào)的指令，并向所述能量采集模塊發(fā)送所述射頻能量，并控制所述數(shù)據(jù)處理與控制模塊和所述多參數(shù)傳感模塊的工作狀態(tài)，還根據(jù)所述處理后的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示環(huán)境信息，并在所述環(huán)境信息出現(xiàn)異常時(shí)通知管理人員進(jìn)行預(yù)警與調(diào)控處理。

優(yōu)選地，所述能量采集模塊包括太陽(yáng)能采集子模塊；

所述太陽(yáng)能采集子模塊包括依次連接的光照檢測(cè)器、太陽(yáng)能電池、超級(jí)電容器和電壓監(jiān)控器；所述光照檢測(cè)器用于是否存在光照滿足太陽(yáng)能感應(yīng)層采集光照能量，若是，則向所述太陽(yáng)能電池發(fā)送采集信號(hào)；所述太陽(yáng)能電池用于將采集到的光能轉(zhuǎn)換為電能并進(jìn)行存儲(chǔ)；所述超級(jí)電容器用于存儲(chǔ)所述電能；所述電壓監(jiān)控器用于對(duì)所述超級(jí)電容器的電壓狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)控得到的信息調(diào)整其他模塊的工作狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述能量采集模塊包括射頻能量采集子模塊；