一種集成RFID電子標(biāo)簽的傳感器節(jié)點設(shè)計

將射頻收發(fā)器單元融入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點是RFID的發(fā)展趨勢之一，RFID網(wǎng)絡(luò)如實時定位系(RTLS)己經(jīng)非常成熟，這表明我們可以把RFID標(biāo)簽融入傳感器節(jié)點中，來更好地讀取我們想要的數(shù)據(jù)信息。電子標(biāo)簽可以像自組織的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點那樣密集地部署。全自動地工作，把數(shù)據(jù)信息采用多跳的方式發(fā)送到sink節(jié)點。由于在同一區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽的信息比較類似，所以這些信息可以在每個智能節(jié)點中通過簡單有效的數(shù)據(jù)壓縮方法進(jìn)行壓縮，保證數(shù)據(jù)流量不至于太大，能耗方面也有優(yōu)勢。圖7為節(jié)點射頻收發(fā)器單元工作原理圖。

3 讀寫器控制單元設(shè)計

考慮電池廠高塵、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，讀寫器須滿足如下要求：讀寫器網(wǎng)絡(luò)供電，為Ether net802.3模式A及模式B(支持100 M線長);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℃;讀寫器被設(shè)置在上位機(jī)上，當(dāng)被檢測的電池未達(dá)到規(guī)定的參數(shù)要求時，讀寫器發(fā)出警報信息，同時狀態(tài)顯示在哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題以及對應(yīng)的負(fù)責(zé)人和檢測時間。同時讀寫器的設(shè)計考慮了與企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)的連接，可以通過以太網(wǎng)端口或Wifi接口連接到企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。具體的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖8所示。

4 實驗和結(jié)論

我們在電池生產(chǎn)車間進(jìn)行充放電實地實驗，將RFID電子標(biāo)簽的智能節(jié)點(圖9左)，射頻收發(fā)器(圖9右)固定在電池極板上，讀寫器模塊放在控制終端連接上位機(jī)。電池進(jìn)行充放電循環(huán)實驗，智能節(jié)點不斷將充放電過程的數(shù)據(jù)發(fā)送至射頻收發(fā)器。如圖10所示，上位機(jī)將實時數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計處理后，可得到電池的充放電實時曲線。

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

5 結(jié)束語

本文針對電磁干擾和遮擋非常嚴(yán)重的電池生產(chǎn)車間的復(fù)雜環(huán)境，設(shè)計一種集成RFID電子標(biāo)簽的傳感器網(wǎng)絡(luò)智能節(jié)點。在每個電池上安置一個采集節(jié)點，節(jié)點由集成了RFID電子標(biāo)簽的傳感器組成，兼有電子標(biāo)簽和傳感器的功能，在采集的電壓、電流、溫度值之后將數(shù)據(jù)存儲在電子標(biāo)簽中，由上位機(jī)上的讀卡器實時讀取，所有節(jié)點構(gòu)成一個龐大的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。全過程不需人工干預(yù)進(jìn)行實時監(jiān)控，同時將充放電過程的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，以實現(xiàn)電池售后的質(zhì)量跟蹤和追溯。相對于傳統(tǒng)電池充放電方法，采集節(jié)點將充放電過程的監(jiān)控做到了自動化、專家化。