一種集成RFID電子標簽的傳感器節點(diǎn)設計

將射頻收發(fā)器單元融入網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)是RFID的發(fā)展趨勢之一，RFID網(wǎng)絡(luò )如實(shí)時(shí)定位系(RTLS)己經(jīng)非常成熟，這表明我們可以把RFID標簽融入傳感器節點(diǎn)中，來(lái)更好地讀取我們想要的數據信息。電子標簽可以像自組織的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)那樣密集地部署。全自動(dòng)地工作，把數據信息采用多跳的方式發(fā)送到sink節點(diǎn)。由于在同一區域內的標簽的信息比較類(lèi)似，所以這些信息可以在每個(gè)智能節點(diǎn)中通過(guò)簡(jiǎn)單有效的數據壓縮方法進(jìn)行壓縮，保證數據流量不至于太大，能耗方面也有優(yōu)勢。圖7為節點(diǎn)射頻收發(fā)器單元工作原理圖。

3 讀寫(xiě)器控制單元設計

考慮電池廠(chǎng)高塵、高電磁影響、高酸的環(huán)境，以及批量讀取等特性和本身的需求，讀寫(xiě)器須滿(mǎn)足如下要求：讀寫(xiě)器網(wǎng)絡(luò )供電，為Ether net802.3模式A及模式B(支持100 M線(xiàn)長(cháng));直流供電電壓10-30VDC，最大功耗15 W;工作溫度-20～-60℃;存儲溫度-40～-85℃;讀寫(xiě)器被設置在上位機上，當被檢測的電池未達到規定的參數要求時(shí)，讀寫(xiě)器發(fā)出警報信息，同時(shí)狀態(tài)顯示在哪個(gè)環(huán)節出現問(wèn)題以及對應的負責人和檢測時(shí)間。同時(shí)讀寫(xiě)器的設計考慮了與企業(yè)內部局域網(wǎng)的連接，可以通過(guò)以太網(wǎng)端口或Wifi接口連接到企業(yè)內部網(wǎng)絡(luò )。具體的硬件結構圖如圖8所示。

4 實(shí)驗和結論

我們在電池生產(chǎn)車(chē)間進(jìn)行充放電實(shí)地實(shí)驗，將RFID電子標簽的智能節點(diǎn)(圖9左)，射頻收發(fā)器(圖9右)固定在電池極板上，讀寫(xiě)器模塊放在控制終端連接上位機。電池進(jìn)行充放電循環(huán)實(shí)驗，智能節點(diǎn)不斷將充放電過(guò)程的數據發(fā)送至射頻收發(fā)器。如圖10所示，上位機將實(shí)時(shí)數據進(jìn)行統計處理后，可得到電池的充放電實(shí)時(shí)曲線(xiàn)。

由圖10可見(jiàn)：充放電過(guò)程的參數采集能良好反應電池的充放電過(guò)程，即：恒流充電、恒壓充電和浮充等階段。

5 結束語(yǔ)

本文針對電磁干擾和遮擋非常嚴重的電池生產(chǎn)車(chē)間的復雜環(huán)境，設計一種集成RFID電子標簽的傳感器網(wǎng)絡(luò )智能節點(diǎn)。在每個(gè)電池上安置一個(gè)采集節點(diǎn)，節點(diǎn)由集成了RFID電子標簽的傳感器組成，兼有電子標簽和傳感器的功能，在采集的電壓、電流、溫度值之后將數據存儲在電子標簽中，由上位機上的讀卡器實(shí)時(shí)讀取，所有節點(diǎn)構成一個(gè)龐大的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )。全過(guò)程不需人工干預進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，同時(shí)將充放電過(guò)程的數據存儲在數據庫中，以實(shí)現電池售后的質(zhì)量跟蹤和追溯。相對于傳統電池充放電方法，采集節點(diǎn)將充放電過(guò)程的監控做到了自動(dòng)化、專(zhuān)家化。