專利名稱：傳感射頻識別和通用分組無線業(yè)務(wù)的運輸監(jiān)測系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感射頻識別和通用分組無線業(yè)務(wù)的運輸監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)技術(shù)，是一種非接觸式的 自動識別技術(shù)，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(huán)境、讀取速度快、 一次可讀取的標簽數(shù)目多、讀取距離遠等 諸多優(yōu)點。因此，RFID技術(shù)廣泛應(yīng)用于物流和交通管理上。通用分組無線業(yè)務(wù)(Geneml Packet Radio Service, GPRS)技術(shù)，是一種以全 球移動通信系統(tǒng)(Global System for Mobile Communications ， GSM)為基礎(chǔ)的 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)移動終端的無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。GPRS和以往連續(xù)在頻 道傳輸?shù)姆绞讲煌?，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(shù)適合于移動終端的數(shù)據(jù)傳輸。普通的RFID物流系統(tǒng)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(huán)境參數(shù)進行傳 感，另一方面也無法對運輸途中的貨物進行監(jiān)控。而基于傳感RFID技術(shù)和GPRS 技術(shù)的運輸監(jiān)測系統(tǒng)則可以對物品在整個運輸途中的環(huán)境參數(shù)都能進行監(jiān)控， 全面保障對環(huán)境參數(shù)敏感的貨物運輸?shù)馁|(zhì)量和安全。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種傳感射頻識別和通用分組無線業(yè)務(wù)的運輸監(jiān)測系 統(tǒng)及方法。傳感射頻識別技術(shù)和通用分組無線業(yè)務(wù)技術(shù)的運輸監(jiān)測系統(tǒng)中的車載射頻 識別閱讀器經(jīng)射頻與傳感射頻識別標簽相連接，車載射頻識別閱讀器經(jīng)通用分 組無線業(yè)務(wù)無線通信與數(shù)據(jù)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(yè)務(wù)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(nèi)部模塊連接關(guān)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(wǎng)絡(luò)相連接，匹配網(wǎng)絡(luò)與標簽天線相連 接。所述的射頻識別閱讀器的內(nèi)部模塊連接關(guān)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(shù)據(jù)中心的內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為數(shù)據(jù)中心服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)通信主機、 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和多個監(jiān)控終端相連接，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)通信主機相連接。傳感射頻識別技術(shù)和通用分組無線業(yè)務(wù)技術(shù)的運輸監(jiān)測方法中的傳感射頻 識別標簽通過內(nèi)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(nèi) 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(nèi)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(yè)務(wù)的方式發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心對數(shù)據(jù)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(nèi)部的存儲器 對數(shù)據(jù)進行雙重緩存，獲得完整的運輸全過程監(jiān)測數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)存儲在內(nèi)部存儲空間中，當(dāng)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(fā)送給車載射頻識別閱讀器，發(fā)送成功則將傳感數(shù) 據(jù)從內(nèi)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(nèi)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(yè)務(wù)發(fā)送給數(shù)據(jù)中心，發(fā)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(nèi)部存儲空間刪除。本發(fā)明提出了一種傳感射頻識別和通用分組無線業(yè)務(wù)的運輸監(jiān)測系統(tǒng)及方 法，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(jiān)測貨物在 運輸途中的環(huán)境參數(shù)，并將運輸全程的環(huán)境參數(shù)保存于數(shù)據(jù)中心，供監(jiān)控人員 和最終客戶查詢，從而保障類似于食品、醫(yī)藥等對環(huán)境參數(shù)敏感的物品的質(zhì)量 和安全。


圖1是傳感射頻識別和通用分組無線業(yè)務(wù)的運輸監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的傳感射頻識別標簽的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明的車載射頻識別閱讀器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的數(shù)據(jù)中心的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明的數(shù)據(jù)中心軟件功能模塊示意圖； 圖6是本發(fā)明的傳感射頻識別標簽的工作流程示意圖； 圖7是本發(fā)明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(jié)合一種具體的實施方案和附圖對本發(fā)明做詳細的說明。該方案采用 2.4G有源射頻識別技術(shù)來實現(xiàn)傳感射頻識別標簽，傳感射頻識別標簽采集的環(huán) 境參數(shù)為溫度參數(shù)。如圖1所示，傳感射頻識別技術(shù)和通用分組無線業(yè)務(wù)技術(shù)的運輸監(jiān)測系統(tǒng) 中的車載射頻識別閱讀器經(jīng)射頻與傳感射頻識別標簽相連接，車載射頻識別閱 讀器經(jīng)通用分組無線業(yè)務(wù)無線通信與數(shù)據(jù)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(yè)務(wù)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(nèi)，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(huán)境 參數(shù)。每輛運輸車內(nèi)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(yè)務(wù)無線通信與數(shù)據(jù)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(fā)送給數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心通過數(shù)據(jù)中心軟件實 現(xiàn)對數(shù)據(jù)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(nèi)部模塊連接關(guān)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(wǎng)絡(luò)相連接，匹配網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(shè)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(nèi)部模塊連接關(guān)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(nèi)部，閱讀器天線采用微帶天線陣列。如圖4所示，數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為數(shù)據(jù)中心服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)通 信主機、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和多個監(jiān)控終端相連接，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)通信主機 相連接。網(wǎng)絡(luò)通信主機實現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)進行通信，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和 查詢，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的解析與處理等，并向各監(jiān)控終端提供查詢、 顯示等服務(wù)。數(shù)據(jù)中心監(jiān)控軟件系統(tǒng)功能模塊如圖5所示，監(jiān)控軟件通過通信 接口程序與互聯(lián)網(wǎng)通信，監(jiān)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(jiān)控軟件由通信控制模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、狀態(tài)顯 示和報警模塊、實時曲線顯示模塊、歷史曲線模塊和數(shù)據(jù)庫査詢模塊組成。通 信控制模塊通過控制通信接口程序?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)服務(wù)的開啟和關(guān)閉，使得各RFID閱 讀器終端的GPRS模塊能連接到網(wǎng)絡(luò)通信主機。參數(shù)設(shè)置模塊允許監(jiān)控人員對 RFID閱讀器和RFID標簽進行參數(shù)設(shè)置以及預(yù)警值的設(shè)置。通信接口程序接收 的數(shù)據(jù)首先進行數(shù)據(jù)接收處理和正確校驗，并對數(shù)據(jù)源發(fā)送反饋包。根據(jù)數(shù)據(jù) 的處理結(jié)果將通信的狀態(tài)顯示于狀態(tài)顯示與報警模塊。校驗正確的數(shù)據(jù)可直接 供實時曲線顯示模塊使用來繪制實時參數(shù)曲線或保存于數(shù)據(jù)庫中，供歷史溫度 曲線顯示模塊和數(shù)據(jù)庫查詢模塊使用。網(wǎng)絡(luò)通信接口程序由網(wǎng)絡(luò)通信主機實現(xiàn)， 數(shù)據(jù)庫由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器提供，監(jiān)控軟件功能由數(shù)據(jù)中心服務(wù)器向各監(jiān)控終端提 供，監(jiān)控人員在監(jiān)控終端進行操作。傳感射頻識別技術(shù)和通用分組無線業(yè)務(wù)技術(shù)的運輸監(jiān)測方法中的傳感射頻 識別標簽通過內(nèi)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(nèi) 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(nèi)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(yè)務(wù)的方式發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心對數(shù)據(jù)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(nèi)部的存儲器 對數(shù)據(jù)進行雙重緩存，獲得完整的運輸全過程監(jiān)測數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)存儲在內(nèi)部存儲空間中，再將傳感信息與標識信息一起通過射頻發(fā)送 給車載射頻識別閱讀器，發(fā)送成功則將傳感數(shù)據(jù)從內(nèi)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(nèi)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(yè)務(wù)發(fā)送給數(shù)據(jù)中心， 發(fā)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(nèi)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(shù)據(jù)中心通信的情況下數(shù)據(jù)的完整性。傳感射頻識別標簽的工作流程如圖6所示，當(dāng)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(shù)并存儲于傳感射頻識別標 簽內(nèi)部的存儲器上，然后根據(jù)存儲器上存儲數(shù)據(jù)的先后順序發(fā)送傳感射頻識別 標簽的標識信息和傳感信息，發(fā)送成功則將數(shù)據(jù)從存儲器上刪除，然后進入休 眠狀態(tài)，發(fā)送失敗則直接進入休眠狀態(tài)。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(jù)設(shè)定的時間間隔定時讀取運輸車內(nèi)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(nèi)部的存儲器上， 然后根據(jù)存儲器上存儲數(shù)據(jù)的先后順序通過通用分組無線業(yè)務(wù)無線通信發(fā)送給 數(shù)據(jù)中心，發(fā)送成功則將數(shù)據(jù)從存儲器上刪除。上述方案只是本發(fā)明的一種具體實施方式
，在符合本發(fā)明的特征下可以有 多種不同應(yīng)用方案，但這些應(yīng)用方案只要符合本發(fā)明的特征，都應(yīng)屬于本發(fā)明 的權(quán)利保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種傳感射頻識別和通用分組無線業(yè)務(wù)的運輸監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，車載射頻識別閱讀器經(jīng)射頻與傳感射頻識別標簽相連接，車載射頻識別閱讀器經(jīng)通用分組無線業(yè)務(wù)無線通信與數(shù)據(jù)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(yè)務(wù)無線通信模塊和無線通信天線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳感射頻識別和通用分組無線業(yè)務(wù)的運輸監(jiān) 測系統(tǒng)，其特征在于，所述的傳感射頻識別標簽的內(nèi)部模塊連接關(guān)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(wǎng)絡(luò)相連接，匹配 網(wǎng)絡(luò)與標簽天線相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳感射頻識別和通用分組無線業(yè)務(wù)的運輸監(jiān) 測系統(tǒng)，其特征在于，所述的射頻識別閱讀器的內(nèi)部模塊連接關(guān)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳感射頻識別和通用分組無線業(yè)務(wù)的運輸監(jiān) 測系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為數(shù)據(jù)中心服務(wù) 器與網(wǎng)絡(luò)通信主機、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和多個監(jiān)控終端相連接，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與網(wǎng) 絡(luò)通信主機相連接。
5. —種使用如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的傳感射頻識別和通用分組無線業(yè)務(wù)的 運輸監(jiān)測方法，其特征在于傳感射頻識別標簽通過內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(yè)務(wù)無線通信發(fā) 送到數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心對數(shù)據(jù)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(nèi)部的存儲器對數(shù)據(jù)進行雙重緩存，獲得完整的運輸 全過程監(jiān)測數(shù)據(jù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種傳感射頻識別和通用分組無線業(yè)務(wù)的運輸監(jiān) 測方法，其特征在于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，暫時將傳感信息存儲在內(nèi)部存儲空間中，當(dāng)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(fā)送給車載射頻識別閱讀器，發(fā) 送成功則將傳感信息從內(nèi)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(nèi)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(yè)務(wù)的方式發(fā)送給數(shù)據(jù)中心，發(fā)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(nèi)部存儲空間刪除。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種傳感射頻識別和通用分組無線業(yè)務(wù)的運輸監(jiān)測系統(tǒng)及方法。本系統(tǒng)由傳感射頻識別標簽、車載射頻識別閱讀器和數(shù)據(jù)中心組成，傳感射頻識別標簽通過內(nèi)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(yè)務(wù)無線通信發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心對數(shù)據(jù)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(nèi)部的存儲器對數(shù)據(jù)進行雙重緩存，獲得完整的運輸全過程監(jiān)測數(shù)據(jù)。本發(fā)明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(yī)藥等對環(huán)境參數(shù)敏感的貨物的運輸過程進行全程監(jiān)控，保障其質(zhì)量和安全。
文檔編號G06K7/00GK101216876SQ20081005911
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月14日
發(fā)明者周洪亮, 孫群英, 張宏建, 王曉東, 莫凌飛 申請人:浙江大學(xué)