專利名稱：礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽及便攜式讀卡器及其信號(hào)讀取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線RFID技術(shù)、礦井移動(dòng)目標(biāo)識(shí)別、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)等應(yīng)用技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了加強(qiáng)對(duì)移動(dòng)目標(biāo)的有效管理，移動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與定位系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛采 用，如大型倉(cāng)庫(kù)貨物管理系統(tǒng)、集裝箱貨物跟蹤管理系統(tǒng)、礦井人員管理系統(tǒng)等， 其實(shí)現(xiàn)方法都是在移動(dòng)目標(biāo)上安裝電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽具有唯一的ID號(hào)與移動(dòng) 目標(biāo)相對(duì)應(yīng)。目前電子標(biāo)簽從能量供應(yīng)的角度可以分為有源電子標(biāo)簽(Active tag)與無(wú)源電子標(biāo)簽(Passive tag)。 一般有源電子標(biāo)簽可以進(jìn)行較遠(yuǎn)距離的通 信，但需要進(jìn)行額外供電，無(wú)源電子標(biāo)簽的讀寫距離較近，不需要額外供電。
目前大量使用的礦井移動(dòng)目標(biāo)識(shí)別管理系統(tǒng)中移動(dòng)目標(biāo)所攜帶的傳統(tǒng)電子 標(biāo)簽一般由單一的有源電子標(biāo)簽或單一的無(wú)源電子標(biāo)簽組成，如礦井機(jī)車運(yùn)輸調(diào) 度系統(tǒng)、礦井人員定位系統(tǒng)等。當(dāng)采用單一的無(wú)源電子標(biāo)簽時(shí)，由于其通訊距離 可以控制得較短，可以很方便調(diào)整讀卡器(便攜式)的位置，使得在其有效通信 距離內(nèi)只存在一個(gè)攜帶電子標(biāo)簽的載體目標(biāo)，當(dāng)進(jìn)行信息交互時(shí)，不會(huì)存在誤讀 寫其它電子標(biāo)簽的問題，但是當(dāng)需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離識(shí)別時(shí)，要求讀卡器的天線體積 較大，此時(shí)讀卡器在礦井井下安裝不便，另外礦井井下往往有大量的積水、粉塵， 使得無(wú)源讀卡器的識(shí)別效果較差，另一方面大體積的讀卡器的成本較高；當(dāng)采用 單一的有源電子標(biāo)簽時(shí)，雖然可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離識(shí)別通信，但在礦井井下應(yīng)用時(shí)， 井下的多個(gè)載體目標(biāo)(如車皮)往往集中在同一處，并且體積龐大，此時(shí)一般無(wú) 法調(diào)整讀卡器(便攜式)的位置或者移動(dòng)載體目標(biāo)的位置，使得在讀卡器的有效 通信距離內(nèi)只存在一個(gè)攜帶電子標(biāo)簽的載體目標(biāo)，此時(shí)，雖然讀卡器通過(guò)無(wú)線通 信的方式可以知道其附近載體目標(biāo)的數(shù)量以及它們攜帶電子標(biāo)簽的ID號(hào)，但是 很難將這些ID號(hào)與具體的載體目標(biāo)一一對(duì)應(yīng)起來(lái)，此時(shí)當(dāng)需要與其中某個(gè)載體
4目標(biāo)所攜帶的電子標(biāo)簽進(jìn)行信息交互時(shí)，由于無(wú)法在多個(gè)ID號(hào)中選擇所屬該載 體目標(biāo)的唯一ID號(hào)，使得信息交互無(wú)法進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種礦用一體化雙頻復(fù)合 電子標(biāo)簽，用于解決在礦井應(yīng)用環(huán)境下，既可以對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)距離識(shí)別，也 可以方便實(shí)現(xiàn)讀卡器與某一移動(dòng)目標(biāo)之間進(jìn)行單獨(dú)的可靠通訊。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽，包括有源標(biāo)簽通信模塊和無(wú)源標(biāo)簽通信模塊 兩部分組成
A、 所述的有源標(biāo)簽通信模塊，該部分由無(wú)線通信模塊、微控制器、天線、
供電電池構(gòu)成，其中所述的無(wú)線通信模塊工作頻段為2400MHz 1483.5MHz;
B、 所述的無(wú)源標(biāo)簽通信模塊，該部分由UHF射頻芯片和耦合天線構(gòu)成， 其中所述的射頻芯片工作頻段為860MHz 915MHz。
用于讀取礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽的便攜式讀卡器，由微控制器、無(wú)線 模塊、UHF讀寫模塊、電源管理電路、LCD液晶顯示器、鍵盤、可充電電池、 USB接口組成；無(wú)線模塊用于與有源電子標(biāo)簽進(jìn)行通訊，UHF讀寫模塊用于與 無(wú)源電子標(biāo)簽進(jìn)行通信，電源管理電路用于對(duì)便攜式讀卡器進(jìn)行供電以及對(duì)電池 進(jìn)行充放電管理；LCD液晶顯示器和鍵盤用于實(shí)現(xiàn)與用戶之間的交互。
上述便攜式讀卡器，所述的無(wú)線模塊的通信頻段為2400MHz 1483.5MHz， UHF讀寫模塊通信頻段為860MHz 915MHz; UHF讀寫模塊在非工作狀態(tài)時(shí)， 可由微控制器控制電源管理電路對(duì)UHF讀寫模塊停止供電。
用于讀取礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽的便攜式讀卡器信號(hào)讀取方法，在礦 車車皮移動(dòng)目標(biāo)上安裝礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽，每個(gè)礦用一體化雙頻復(fù)合 電子標(biāo)簽存儲(chǔ)著唯一的車皮等移動(dòng)目標(biāo)編號(hào)，復(fù)合電子標(biāo)簽中有源標(biāo)簽通信模塊 與無(wú)源標(biāo)簽通信模塊編號(hào)相同，在礦下各個(gè)區(qū)域的出入口位置安裝固定讀卡器， 固定讀卡器與復(fù)合電子標(biāo)簽中的有源通訊模塊無(wú)線通訊，當(dāng)固定讀卡器讀取到礦 用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽中的有源標(biāo)簽通信模塊發(fā)出的信息時(shí)，通過(guò)RS485 發(fā)送給控制分站，再由控制分站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)發(fā)送到地面調(diào)度中心計(jì)算機(jī)，地面調(diào)度中心計(jì)算機(jī)通過(guò)判斷處理，可以知道車皮所處的位置與貨物裝載情況；
便攜式讀卡器由司機(jī)等工作人員持有，既可以通過(guò)2400MHz 1483.5MHz 工作頻段與復(fù)合電子標(biāo)簽中的有源通訊模塊進(jìn)行無(wú)線通訊，也可以通過(guò) 860MHz 915MHz工作頻段與復(fù)合電子標(biāo)簽中的無(wú)源通訊模塊進(jìn)行無(wú)線通訊， 當(dāng)工作人員需要與某個(gè)車皮等移動(dòng)目標(biāo)上的電子標(biāo)簽進(jìn)行通訊時(shí)，先調(diào)整攜式讀 卡器的位置，使得讀卡器無(wú)源識(shí)別方式的有效識(shí)別范圍內(nèi)只存在一個(gè)電子標(biāo)簽， 然后通過(guò)860MHz 915MHz頻段與礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽的無(wú)源標(biāo)簽通 信模塊近距離一對(duì)一通訊，準(zhǔn)確讀取到無(wú)源標(biāo)簽通信模塊的編號(hào)與其它內(nèi)容，由 于無(wú)源標(biāo)簽通信模塊與有源標(biāo)簽通信模塊的編號(hào)相同，當(dāng)工作人員需要與有源電 子標(biāo)簽?zāi)K進(jìn)行信息交互時(shí)，就可以以已經(jīng)讀取到的無(wú)源標(biāo)簽?zāi)K編號(hào)作為目標(biāo) 地址信息，通過(guò)2400MHz 1483.5MHz工作頻段與該復(fù)合電子標(biāo)簽中的有源標(biāo) 簽通信模塊通訊，向標(biāo)簽內(nèi)部寫入車皮所裝卸的貨物名稱、種類、數(shù)量等信息。 便攜式讀卡器相互之間可以進(jìn)行無(wú)線通信，從而進(jìn)行信息交換，便攜式讀卡 器相互之間通信是通過(guò)所述的無(wú)線模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的有益效果是礦用 一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽具備有源電子標(biāo)簽和無(wú) 源電子標(biāo)簽的特點(diǎn)，可用于解決在礦井應(yīng)用環(huán)境下，既可以對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)距 離識(shí)別，也可以通過(guò)便攜式讀卡器與移動(dòng)目標(biāo)之間進(jìn)行一對(duì)一可靠通訊，從而避 免單一無(wú)源電子標(biāo)簽或單一有源電子標(biāo)簽在礦井井下應(yīng)用的技術(shù)缺陷。


圖1是本發(fā)明中便攜式讀卡器的結(jié)構(gòu)原理框圖。 圖2是本發(fā)明中礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽的原理框圖。 圖3是本發(fā)明中礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽的有源標(biāo)簽通信模塊部分原 理框圖。
圖4是本發(fā)明中礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽的無(wú)源標(biāo)簽通信模塊部分原 理框圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)際所在的系統(tǒng)，礦井車皮自動(dòng)跟蹤與管理系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式
6礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽和便攜式讀卡器一般與礦井移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)控管 理系統(tǒng)配套使用，礦用移動(dòng)目標(biāo)管理系統(tǒng)的通用組織結(jié)構(gòu)如圖5所示以礦井車皮 管理系統(tǒng)為例，系統(tǒng)除礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽與便攜式讀卡器外，另外還 包括固定讀卡器、監(jiān)測(cè)分站、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和主控計(jì)算機(jī)。其中固定讀卡器通過(guò) RS485總線與監(jiān)測(cè)分站連接，監(jiān)測(cè)分站再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與主控計(jì)算機(jī)相連接。
系統(tǒng)在礦車車皮等移動(dòng)目標(biāo)上上安裝礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽，每個(gè)礦 用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽存儲(chǔ)著唯一的車皮等移動(dòng)目標(biāo)編號(hào)，復(fù)合電子標(biāo)簽中 有源標(biāo)簽通信模塊與無(wú)源標(biāo)簽通信模塊編號(hào)相同，有源標(biāo)簽通信模塊的無(wú)線通信 頻段為2400MHz 1483.5MHz，無(wú)源標(biāo)簽通信模塊的無(wú)線通信頻段為860MHz 915MHz。
系統(tǒng)需要在礦下各個(gè)區(qū)域的出入口位置安裝固定讀卡器，固定讀卡器與復(fù)合 電子標(biāo)簽中的有源通訊模塊無(wú)線通訊，通訊距離可達(dá)10米，當(dāng)固定讀卡器讀取 到礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽中的有源標(biāo)簽通信模塊發(fā)出的信息時(shí)，通過(guò) RS485發(fā)送給控制分站，再由控制分站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)發(fā)送到地面調(diào)度中心計(jì)算 機(jī)，地面調(diào)度中心計(jì)算機(jī)通過(guò)判斷處理，可以知道車皮所處的位置與貨物裝載情 況。
便攜式讀卡器由司機(jī)等工作人員持有，既可以通過(guò)2400MHz 1483.5MHz 工作頻段與復(fù)合電子標(biāo)簽中的有源通訊模塊進(jìn)行無(wú)線通訊，也可以通過(guò) 860MHz 915MHz工作頻段與復(fù)合電子標(biāo)簽中的無(wú)源通訊模塊進(jìn)行無(wú)線通訊。 當(dāng)工作人員需要與某個(gè)車皮等移動(dòng)目標(biāo)上的電子標(biāo)簽進(jìn)行通訊時(shí)，先調(diào)整攜式讀 卡器的位置，使得讀卡器無(wú)源識(shí)別方式的有效識(shí)別范圍內(nèi)只存在一個(gè)電子標(biāo)簽， 然后通過(guò)860MHz 915MHz頻段與礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽的無(wú)源標(biāo)簽通 信模塊近距離一對(duì)一通訊，準(zhǔn)確讀取到無(wú)源標(biāo)簽通信模塊的編號(hào)與其它內(nèi)容。由 于無(wú)源標(biāo)簽通信模塊與有源標(biāo)簽通信模塊的編號(hào)相同，當(dāng)工作人員需要與有源電 子標(biāo)簽?zāi)K進(jìn)行信息交互時(shí)，就可以以已經(jīng)讀取到的無(wú)源標(biāo)簽?zāi)K編號(hào)作為目標(biāo) 地址信息，通過(guò)2400MHz 1483.5MHz工作頻段與該復(fù)合電子標(biāo)簽中的有源標(biāo) 簽通信模塊通訊，向標(biāo)簽內(nèi)部寫入車皮所裝卸的貨物名稱、種類、數(shù)量等信息。
本發(fā)明中設(shè)備構(gòu)成原理如下
如圖1所示的便攜式讀卡器由微控制器(7)、無(wú)線模塊(8)、 UHF讀寫模
7塊(9)、電源管理電路(10)、 LCD液晶顯示器(11)、鍵盤(12)、可充電電池 (13)、 USB接口 (14)幾部分組成。所述的無(wú)線模塊用于與礦用一體化雙頻復(fù) 合電子標(biāo)簽中的有源標(biāo)簽通信模塊進(jìn)行通信；UHF讀寫模塊用于與礦用一體化 雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽中的無(wú)源標(biāo)簽通信模塊進(jìn)行通信；所述的無(wú)線模塊和微控制器 之間是通過(guò)串口連接的；所述的UHF讀寫模塊和微控制器之間通過(guò)串口連接的。 電源管理電路用于便攜式讀卡器的各部分供電和電池的充放電管理。LCD液晶 顯示器和微控制器之間采用并行數(shù)據(jù)接口連接。鍵盤是采用矩陣鍵盤掃描電路， 矩陣鍵盤掃描電路直接和微控制器的IO腳相連接。
如圖2所示的礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽包括有源標(biāo)簽通信模塊和無(wú)源 標(biāo)簽通信模塊兩部分。有源標(biāo)簽通信模塊和無(wú)源標(biāo)簽通信模塊是相互獨(dú)立的兩部 分電路。
如圖3所示的礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽有源電路部分，該部分電路由 無(wú)線通信模塊(1)、微控制器(2)、天線(3)、為無(wú)線模塊和微控制器供電的電 池(4)幾部分構(gòu)成。
如圖4所示的礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽無(wú)源電路部分，該部分電路由 UHF射頻芯片(5)和耦合天線(6)構(gòu)成。
權(quán)利要求
1、礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽，其特征在于包括有源標(biāo)簽通信模塊和無(wú)源標(biāo)簽通信模塊兩部分組成A、所述的有源標(biāo)簽通信模塊，該部分由無(wú)線通信模塊(1)、微控制器(2)、天線(3)、供電電池(4)構(gòu)成，其中所述的無(wú)線通信模塊工作頻段為2400MHz～1483.5MHz；B、所述的無(wú)源標(biāo)簽通信模塊，該部分由UHF射頻芯片(5)和耦合天線(6)構(gòu)成，其中所述的射頻芯片工作頻段為860MHz～915MHz。
2、 用于讀取礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽的便攜式讀卡器，其特征在于 由微控制器(7)、無(wú)線模塊(8)、 UHF讀寫模塊(9)、電源管理電路(10)、 LCD 液晶顯示器(11)、鍵盤(12)、可充電電池(13)、 USB接口 (14)組成；無(wú)線 模塊用于與有源電子標(biāo)簽進(jìn)行通訊，UHF讀寫模塊用于與無(wú)源電子標(biāo)簽進(jìn)行通 信，電源管理電路用于對(duì)便攜式讀卡器進(jìn)行供電以及對(duì)電池進(jìn)行充放電管理； LCD液晶顯示器和鍵盤用于實(shí)現(xiàn)與用戶之間的交互。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式讀卡器，其特征在于所述的無(wú)線模塊的 通信頻段為2400MHz 1483.5MHz， UHF讀寫模塊通信頻段為860MHz 915MHz; UHF讀寫模塊在非工作狀態(tài)時(shí)，可由微控制器控制電源管理電路對(duì) UHF讀寫模塊停止供電。
4、 用于讀取礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽的便攜式讀卡器信號(hào)讀取方法， 其特征在于在礦車車皮移動(dòng)目標(biāo)上安裝礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽，每個(gè)礦 用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽存儲(chǔ)著唯一的車皮等移動(dòng)目標(biāo)編號(hào)，復(fù)合電子標(biāo)簽中 有源標(biāo)簽通信模塊與無(wú)源標(biāo)簽通信模塊編號(hào)相同，在礦下各個(gè)區(qū)域的出入口位置 安裝固定讀卡器，固定讀卡器與復(fù)合電子標(biāo)簽中的有源通訊模塊無(wú)線通訊，當(dāng)固 定讀卡器讀取到礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽中的有源標(biāo)簽通信模塊發(fā)出的信 息時(shí)，通過(guò)RS485發(fā)送給控制分站，再由控制分站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)發(fā)送到地面 調(diào)度中心計(jì)算機(jī)，地面調(diào)度中心計(jì)算機(jī)通過(guò)判斷處理，可以知道車皮所處的位置 與貨物裝載情況；便攜式讀卡器由司機(jī)等工作人員持有，既可以通過(guò)2400MHz 1483.5MHz工作頻段與復(fù)合電子標(biāo)簽中的有源通訊模塊進(jìn)行無(wú)線通訊，也可以通過(guò)860MHz 915MHz工作頻段與復(fù)合電子標(biāo)簽中的無(wú)源通訊模塊進(jìn)行無(wú)線通訊， 當(dāng)工作人員需要與某個(gè)車皮等移動(dòng)目標(biāo)上的電子標(biāo)簽進(jìn)行通訊時(shí)，先調(diào)整攜式讀 卡器的位置，使得讀卡器無(wú)源識(shí)別方式的有效識(shí)別范圍內(nèi)只存在一個(gè)電子標(biāo)簽， 然后通過(guò)860MHz 915MHz頻段與礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽的無(wú)源標(biāo)簽通 信模塊近距離一對(duì)一通訊，準(zhǔn)確讀取到無(wú)源標(biāo)簽通信模塊的編號(hào)與其它內(nèi)容，由 于無(wú)源標(biāo)簽通信模塊與有源標(biāo)簽通信模塊的編號(hào)相同，當(dāng)工作人員需要與有源電 子標(biāo)簽?zāi)K進(jìn)行信息交互時(shí)，就可以以已經(jīng)讀取到的無(wú)源標(biāo)簽?zāi)K編號(hào)作為目標(biāo) 地址信息，通過(guò)2400MHz 1483.5MHz工作頻段與該復(fù)合電子標(biāo)簽中的有源標(biāo) 簽通信模塊通訊，向標(biāo)簽內(nèi)部寫入車皮所裝卸的貨物名稱、種類、數(shù)量等信息。
全文摘要
本發(fā)明提供了礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽及便攜式讀卡器及其信號(hào)讀取方法，礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽包括有源標(biāo)簽通信模塊和無(wú)源標(biāo)簽通信模塊，其中有源標(biāo)簽通信模塊的無(wú)線通信頻段為2400MHz～1483.5MHz，無(wú)源標(biāo)簽通信模塊的無(wú)線通信頻段為860MHz～915MHz；便攜式讀卡器可以同時(shí)與礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽的有源標(biāo)簽?zāi)K和無(wú)源標(biāo)簽?zāi)K進(jìn)行通信；礦用一體化雙頻復(fù)合電子標(biāo)簽同時(shí)具備有源電子標(biāo)簽和無(wú)源電子標(biāo)簽的特點(diǎn)，通過(guò)有源標(biāo)簽?zāi)K部分可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信與識(shí)別，通過(guò)無(wú)源標(biāo)簽?zāi)K可以方便確定攜帶電子標(biāo)簽載體目標(biāo)的身份ID號(hào)，以保證讀卡器與選定載體目標(biāo)之間信息交互的確定性與有效性。
文檔編號(hào)G06K19/07GK101645141SQ20091014447
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者偉 楊, 俊 湯, 磊 程, 程運(yùn)安, 敏 胡, 諸葛戰(zhàn)斌, 陽(yáng) 陸, 臻 魏, 鮑紅杰 申請(qǐng)人:合肥工大高科信息技術(shù)有限責(zé)任公司