專利名稱：基于無線射頻識別的在線檢測糧食水分含量的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子信息領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無線射頻識別(RFID)技術(shù)的在線檢測儲運糧食水分含量的裝置及方法。
背景技術(shù)：
水分含量是糧食質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，直接影響糧食的收購、運輸、儲藏、加工、貿(mào)易等過程。糧食中的水分按物理性質(zhì)可分為結(jié)合水(結(jié)晶水)和游離水(自由水)。結(jié)合水是在糧粒生長過程中自然形成的，存在于糧食細(xì)胞內(nèi)，與糧粒內(nèi)親水物質(zhì)結(jié)合得很牢固，性質(zhì)很穩(wěn)定，結(jié)合水不參加導(dǎo)電；游離水是通過物理吸附作用凝聚在糧食內(nèi)部的毛細(xì)管內(nèi)和分子間隙中的水分，它具有普通水的導(dǎo)電性質(zhì)，平時檢測的水分指的是游離水。如果不加選擇 地購進(jìn)和儲藏糧食，必然會影響糧食的儲藏周期，導(dǎo)致糧食的過早發(fā)霉、變質(zhì)、腐爛，因此必須時刻在意糧食的水分含量。糧食收購站在收購糧食時，先要檢測糧食的濕度，傳統(tǒng)的檢測法是采用樣品烘干稱重法。目前在國內(nèi)糧食收購時，憑手摸牙咬或者傳統(tǒng)檢測方法來判斷糧食的水分，存在測定結(jié)果極不可靠、檢測時間長、浪費人力物力等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于無線射頻識別的在線檢測糧食水分含量的裝置和方法，利用埋于待測糧堆表面之下的有源電子標(biāo)簽，通過觀測有源電子標(biāo)簽的響應(yīng)情況，并通過相應(yīng)計算，間接反映出糧堆水分含量。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于無線射頻識別的在線檢測糧食水分含量的裝置，包括讀寫器、有源電子標(biāo)簽、第一直線移動傳感器、第二直線移動傳感器、第三直線移動傳感器、垂直導(dǎo)軌、滑塊、水平連接桿、控制器、殼體及控制模塊，其中所述讀寫器，其上安裝有天線，與所述控制模塊電氣連接；所述讀寫器實時向所述控制模塊發(fā)送信號，該信號攜帯所述讀寫器是否能接收到來自所述有源電子標(biāo)簽的應(yīng)答信號的信息；所述有源電子標(biāo)簽，與所述垂直導(dǎo)軌通過水平連接桿物理連接；所述天線的相位中心與所述有源電子標(biāo)簽的相位中心的連線，與糧堆的上水平表
面垂直；所述第一直線移動傳感器、所述第二所述直線移動傳感器分別固定于所述垂直導(dǎo)軌上，其中，所述第一直線移動傳感器在所述垂直導(dǎo)軌上的高度和所述讀寫器的天線的相位中心的高度相同；所述第二直線移動傳感器在所述垂直導(dǎo)軌上的高度與糧食水平表面的高度相同；所述第一直線移動傳感器與所述第二直線移動傳感器之間的距離用于標(biāo)識所述讀寫器的天線與糧食水平表面之間的相對位置；所述滑塊，嵌入于所述垂直導(dǎo)軌中，并與所述控制器連接，所述滑塊能依所述控制器的指令在所述直線移動傳感器下方沿所述垂直軌道自由滑動；所述第三直線移動傳感器綁定于所述滑塊，所述第三直線移動傳感器與所述滑塊同步；所述滑塊通過所述水平連接桿帶動所述有源電子標(biāo)簽同步上下移動，所述第三直線移動傳感器和所述第二直線移動傳感器之間的間距表征所述有源電子標(biāo)簽與糧食水平表面之間的間距；所述殼體用于存儲待測糧堆，所述有源電子標(biāo)簽置于所述殼體內(nèi)部糧堆的上表面之下；所述讀寫器、所述垂直導(dǎo)軌、所述第一直線移動傳感器、所述第二直線移動傳感器、所述第三直線移動傳感器、所述滑塊、所述控制器及所述控制模塊，均位于殼體外部；所述水平連接桿穿透所述殼體，使得所述殼體內(nèi)部的有源電子標(biāo)簽與所述殼體外部的滑塊聯(lián)動；
所述控制模塊，分別與所述控制器、所述第一直線移動傳感器、所述第二直線移動傳感器和所述第三直線移動傳感器連接；所述控制模塊根據(jù)來自所述第一直線移動傳感器、所述第二直線移動傳感器和所述第三直線移動傳感器的數(shù)據(jù)，得到當(dāng)前讀寫器的天線與有源電子標(biāo)簽之間的距離，井根據(jù)該距離向所述控制器發(fā)送指令以控制所述滑塊的移動；所述控制模塊根據(jù)該來自所述讀寫器的信號攜帯的信息從“所述讀寫器能接收到來自所述有源電子標(biāo)簽的應(yīng)答信號”與“所述讀寫器不能接收到來自所述有源電子標(biāo)簽的應(yīng)答信號”之間互換時的讀寫器的天線與有源電子標(biāo)簽之間的距離，以及預(yù)先存儲的校準(zhǔn)回歸曲線，得到當(dāng)前糧食水分含量。實施時，所述控制模塊包括相互連接的中間件和上位機(jī)；所述上位機(jī)與所述控制器連接；所述中間件，分別與所述讀寫器、所述第一直線移動傳感器、所述第二直線移動傳感器所述第三直線移動傳感器連接，用于接收并處理所述讀寫器、所述第一直線移動傳感器、所述第二直線移動傳感器和所述第三直線移動傳感器上傳的數(shù)據(jù)，并將處理后的數(shù)據(jù)傳送至所述上位機(jī)。實施時，所述讀寫器為433MHz頻段RFID讀寫器，所述有源電子標(biāo)簽是433MHz頻段RFID有源電子標(biāo)簽。本發(fā)明還提供了一種基于無線射頻識別的在線檢測糧食水分含量的方法，其基于上述的裝置，包括以下步驟步驟I :讀寫器實時向控制模塊發(fā)送信號，該信號攜帯所述讀寫器是否能接收到的來自所述有源電子標(biāo)簽的應(yīng)答信號的信息；步驟2 :所述控制模塊根據(jù)來自所述第一直線移動傳感器、所述第二直線移動傳感器和所述第三直線移動傳感器的數(shù)據(jù)，向所述控制器發(fā)送指令以控制所述滑塊的移動；步驟3:當(dāng)該來自所述讀寫器的信號攜帯的信息從“所述讀寫器能接收到來自所述有源電子標(biāo)簽的應(yīng)答信號”與“所述讀寫器不能接收到來自所述有源電子標(biāo)簽的應(yīng)答信號”之間互換時，轉(zhuǎn)向步驟4;步驟4 :所述控制模塊根據(jù)當(dāng)前來自所述第一直線移動傳感器、所述第二直線移動傳感器和所述第三直線移動傳感器的數(shù)據(jù)，測量得到讀寫器的天線與有源電子標(biāo)簽之間的距離，所述控制模塊根據(jù)該距離以及預(yù)先存儲的校準(zhǔn)回歸曲線，得到當(dāng)前糧食水分含量。實施時，步驟4包括以下步驟步驟41，控制模塊根據(jù)當(dāng)前來自所述第一直線移動傳感器、所述第二直線移動傳感器和所述第三直線移動傳感器的數(shù)據(jù)，測量得到讀寫器的天線與有源電子標(biāo)簽之間的距離，計算出當(dāng)前糧層的介電常數(shù)し；步驟42，控制模塊根據(jù)當(dāng)前糧層介電常數(shù)e r,以及預(yù)先存儲的校準(zhǔn)回歸曲線，得到當(dāng)前糧層的水分含量。實施時，所述讀寫器為433MHz頻段RFID讀寫器，所述有源電子標(biāo)簽是433MHz頻段RFID有源電子標(biāo)簽。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的基于無線射頻識別的在線檢測糧食水分含量的裝置和方法，可以在保證一定測試精度的同時，操作簡便，井能在線給出測試結(jié)果，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。


圖I是本發(fā)明所述的基于無線射頻識別的在線檢測糧食水分含量的裝置的一具體實施例的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明所述的基于無線射頻識別的在線檢測糧食水分含量的方法的一具體實施例的流程圖。
具體實施方式
近年來，由于傳感器技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，使得糧情檢測技術(shù)在硬、軟件等方面都有了一定的發(fā)展。為了在線準(zhǔn)確檢測糧食水分，本發(fā)明給出一種基于無線射頻識別的在線檢測糧食水分含量的裝置和方法，在保證測試精度的同時，操作簡便，能夠?qū)崟r給出檢測結(jié)果。特別是當(dāng)前無線射頻識別技術(shù)在糧庫儲運環(huán)節(jié)的大量應(yīng)用，通用RFID系統(tǒng)檢測糧食水分含量，不會額外増加大量設(shè)備成本。目前，國際上常用的 RFID 系統(tǒng)大多工作在 ISM(Industrial、Scientific and Medical)，433MHz頻段常被用于短距離通信器件以及業(yè)余無線電愛好者頻段，不用專門申請，該裝置及方法通用性較強(qiáng)，有效地縮短了設(shè)計周期，具有較強(qiáng)的實際操作性。本發(fā)明提供了一種基于無線射頻識別的在線檢測糧食水分含量的裝置及方法。糧食中的水分含量越大，糧食的介電常數(shù)就越大，同理，糧食的介電常數(shù)越大，則對應(yīng)的水分含量越高。本發(fā)明通過測量糧食的介電常數(shù)，間接給出糧食中所含水分的多少，即水分含量。如圖I所示，本發(fā)明所述的基于無線射頻識別的在線檢測糧食水分含量的裝置包括讀寫器I、有源電子標(biāo)簽2、直線移動傳感器3、直線移動傳感器4、直線移動傳感器5、垂直導(dǎo)軌6、滑塊7、水平連接桿8、控制器9、殼體12及控制模塊，其中所述讀寫器1，其上安裝有天線1-2，與所述控制模塊電氣連接；所述讀寫器I實時向所述控制模塊發(fā)送信號，該信號攜帯所述讀寫器I是否能接收到來自所述有源電子標(biāo)簽2的應(yīng)答信號的信息；
所述有源電子標(biāo)簽2，與所述垂直導(dǎo)軌6通過水平連接桿8物理連接；所述天線1-2的相位中心與所述有源電子標(biāo)簽2的相位中心的連線，與糧堆的上水平表面垂直；所述直線移動傳感器3、所述直線移動傳感器4分別固定于所述垂直導(dǎo)軌6上的相應(yīng)位置，其中，所述直線移動傳感器3在所述垂直導(dǎo)軌6上的高度和所述讀寫器I的天線1-2的相位中心的高度相同；所述直線移動傳感器4在所述垂直導(dǎo)軌6上的高度與糧食水平表面的高度相同；所述直線移動傳感器3與所述直線移動傳感器4之間的距離用于標(biāo)識所述讀寫器I的天線1-2與糧食水平表面之間的相對位置dl ；
所述滑塊7，嵌入于所述垂直導(dǎo)軌6中，并與所述控制器9連接，所述滑塊7可依所述控制器9的指令在所述直線移動傳感器4下方沿所述垂直軌道6自由滑動；所述直線移動傳感器5綁定于所述滑塊7，所述直線移動傳感器5與所述滑塊7同
I K
少;所述滑塊7通過所述水平連接桿8帶動所述有源電子標(biāo)簽2同步上下移動，所述直線移動傳感器5和所述直線移動傳感器4之間的間距表征所述有源電子標(biāo)簽2與糧食水平表面之間的間距d2 ；所述殼體12用于存儲待測糧堆，其中有源電子標(biāo)簽2置于所述殼體12內(nèi)部糧堆的上表面之下，為了便于操作，所述讀寫器I、所述天線1-2、所述垂直導(dǎo)軌6、所述直線移動傳感器3、所述直線移動傳感器4、所述直線移動傳感器5、所述滑塊7、所述控制器9及所述控制模塊，均位于殼體12外部。水平連接桿8穿透殼體12，使得殼體12內(nèi)部的有源電子標(biāo)簽2與殼體12外部的滑塊7聯(lián)動。所述控制模塊，分別與所述控制器9、所述直線移動傳感器3、所述直線移動傳感器4和所述直線移動傳感器5連接；所述控制模塊根據(jù)來自所述直線移動傳感器3、所述直線移動傳感器4和所述直線移動傳感器5的數(shù)據(jù)，得到當(dāng)前讀寫器I的天線1-2與有源電子標(biāo)簽2之間的距離，所述控制模塊根據(jù)該距離向所述控制器9發(fā)送指令以控制所述滑塊7的移動；所述控制模塊根據(jù)該來自所述讀寫器I的信號攜帯的信息從“所述讀寫器I能接收到來自所述有源電子標(biāo)簽2的應(yīng)答信號”與“所述讀寫器I不能接收到來自所述有源電子標(biāo)簽2的應(yīng)答信號”之間互換時的距離，以及預(yù)先存儲的校準(zhǔn)回歸曲線，得到當(dāng)前糧食水分含量。根據(jù)ー種具體實施方式
，所述讀寫器I為433MHz頻段RFID讀寫器，所述有源電子標(biāo)簽2是433MHz頻段RFID有源電子標(biāo)簽。根據(jù)ー種具體實施方式
，所述控制模塊包括相互連接的中間件10和上位機(jī)11 ；所述上位機(jī)11與所述控制器9連接；所述中間件10，分別與所述讀寫器I、所述直線移動傳感器3、所述直線移動傳感器4和所述直線移動傳感器5連接，用于接收所述讀寫器I、所述直線移動傳感器3、所述直線移動傳感器4和所述直線移動傳感器5上傳的數(shù)據(jù)，并按后述實施實例數(shù)據(jù)處理方式，建立接收數(shù)據(jù)與路徑損耗及介電常數(shù)間的相關(guān)關(guān)系，并將處理后的數(shù)據(jù)傳送至所述上位機(jī)9 ；所述上位機(jī)11根據(jù)該處理后的數(shù)據(jù)下發(fā)指令于控制器9，控制滑塊7的移動，并把相關(guān)數(shù)據(jù)后傳至數(shù)據(jù)庫；所述上位機(jī)11，用于根據(jù)來自所述讀寫器I的信號以及來自所述直線移動傳感器
3、所述直線移動傳感器4和所述直線移動傳感器5的數(shù)據(jù)，得到當(dāng)前讀寫器I的天線1-2與有源電子標(biāo)簽2之間的距離，所述上位機(jī)11根據(jù)該距離向所述控制器9發(fā)出控制信號，所述控制器9根據(jù)該控制信號而控制所述滑塊7移動，并所述上位機(jī)11根據(jù)該來自讀寫器I的信號攜帯的信息從“所述讀寫器I能接收到來自所述有源電子標(biāo)簽2的應(yīng)答信號”與“所述讀寫器I不能接收到來自所述有源電子標(biāo)簽2的應(yīng)答信號”之間互換時的距離，以及預(yù)先存儲的校準(zhǔn)回歸曲線，得到當(dāng)前糧食水分含量。為了減弱檢測裝置對電磁環(huán)境的影響，所述垂直導(dǎo)軌6、所述滑塊7、所述水平連接桿8等機(jī)械裝置，采用低介電參數(shù)類材料制成，所述水平連接桿8長度至少為IOcm.。 本發(fā)明所述的基于無線射頻識別的在線檢測糧食水分含量的裝置在測試之前，需要根據(jù)不同的糧食種類，在不同的狀態(tài)下建立起標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)可以預(yù)先存入系統(tǒng)中，也可以由用戶根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場設(shè)定。中間件10處理采集數(shù)據(jù)，計算出待測糧層的介電常數(shù)，并與數(shù)據(jù)庫相應(yīng)數(shù)據(jù)比較，找出相同介電常數(shù)對應(yīng)的水分含量數(shù)值，并顯示于上位機(jī)11。電磁波介質(zhì)空間衰減(Ls)為
f47r /7)Ls = 20 Ig ——+ 20 Ig (/77) + 20 Ig / [MHz)
Kノ= -27.56 + IOlgfr +2Q\gd{m) + 2Q\gf (MHz)其中，h為介質(zhì)相對介電常數(shù)，C為光速(3X108米/秒)，d(m)為介質(zhì)中讀寫器I和有源電子標(biāo)簽2的垂直距離，f (MHz)為以MHz為單位的電磁波頻率。對于f = 433MHz的電磁波，其自由空間衰減r L°s )為
f47r /7)ぺ=201g~+ 20\gd(m) + 20\gf(MHz)
< j= 20 Ig ——+ IOXgdl {m\ + 201g433
V c ノ= 25.17 + IQXgd^m)其中，Cl1 (m)為自由空間中讀寫器I與糧堆表面之間的垂直距離。而對于同頻率的電磁波，于糧食介質(zhì)空間時的衰減(Ls)為
(Ati /7)Ls = 20 Ig ——+ 20 Ig (W) + 20 lg/(M//z)
Vノ
(A7r^=20 Ig — +201gt/2(w) + 201g433 +IOlg^r
いノ
= 25.17 + 201g<i2 (w) + IOlgfr其中，d2(m)為自由空間中糧堆表面與有源電子標(biāo)簽2之間的垂直距離，e r為介質(zhì)相對介電常數(shù)。從上可以看出，電磁能量在介質(zhì)空間的衰減程度要大于自由空間衰減，而衰減程度的大小，完全取決于介質(zhì)的相對介電常數(shù)。針對不同糧食不同程度的干燥等級，其整體介電常數(shù)具有較大差異。如，倉儲稻米的介電常數(shù)一般介于3 8之間。一般而言，對于通用433MHz RFID系統(tǒng)，讀寫器發(fā)射功率設(shè)為Ptl = +IOdBm,接收靈敏度 P' =_110dBm。當(dāng)有源電子標(biāo)簽2置于糧堆表面d2(m)深度處，假設(shè)有源電子標(biāo)簽2響應(yīng)返回的電磁能量在Cl1 (m)處為已，則讀寫器收到響應(yīng)信號，需滿足以下條件Pr 彡 P'。
·
以し=8為例，若讀寫器I距離糧堆表面距離Cl1 (m) = 2m，有源電子標(biāo)簽2置于糧堆表面d2(m)深度，則可以推導(dǎo)出讀寫器I能讀到有源電子標(biāo)簽2前提下的d2(m)的最大距離。假設(shè)有源電子標(biāo)簽2從接收到讀寫器I發(fā)射的電磁波到有源電子標(biāo)簽2發(fā)出響應(yīng)信號過程的收發(fā)損耗AP = 3dB，則在最大可讀距離d2(m)處P0=P' + 2* (L0s + Ls)+ AP可推出d2 = 0.45m。而當(dāng)e ^ = 3時，同樣條件下可得d2 = 0. 74m。若同等情形下，當(dāng)有源電子標(biāo)簽置2于某倉儲稻米表面d2 = 0. 5m時，讀寫器I接收不到有源電子標(biāo)簽2響應(yīng)信號，則可由此推導(dǎo)出此倉儲稻米的介電常數(shù)e r = 6. 55，繼而推斷出其水分含量約為8%。實際應(yīng)用中，不同地區(qū)的糧食作物具有不同的測量基準(zhǔn)值，因此在測試之前，需要根據(jù)不同的糧食種類，在不同的狀態(tài)下建立起標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)可以預(yù)先存入系統(tǒng)中，也可以由用戶根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場設(shè)定。本發(fā)明提供了一種基于無線射頻識別的在線檢測糧食水分含量的方法，其基于上述的裝置，包括以下步驟步驟I :讀寫器I實時向控制模塊發(fā)送信號，該信號攜帯所述讀寫器I是否能接收到的來自所述有源電子標(biāo)簽2的應(yīng)答信號的信息；步驟2 :所述控制模塊根據(jù)來自所述第一直線移動傳感器3、所述第二直線移動傳感器4和所述第三直線移動傳感器5的數(shù)據(jù)，向所述控制器9發(fā)送指令以控制所述滑塊7的移動；步驟3 :當(dāng)該來自所述讀寫器I的信號攜帯的信息從“所述讀寫器I能接收到來自所述有源電子標(biāo)簽2的應(yīng)答信號”與“所述讀寫器I不能接收到來自所述有源電子標(biāo)簽2的應(yīng)答信號”之間互換時，轉(zhuǎn)向步驟4;步驟4 :所述控制模塊根據(jù)當(dāng)前來自所述第一直線移動傳感器3、所述第二直線移動傳感器4和所述第三直線移動傳感器5的數(shù)據(jù)，測量得到讀寫器I的天線與有源電子標(biāo)簽2之間的距離，所述控制模塊根據(jù)該距離以及預(yù)先存儲的校準(zhǔn)回歸曲線，得到當(dāng)前糧食水分含量。
根據(jù)ー種具體實施方式
，步驟4包括以下步驟步驟41，控制模塊根據(jù)當(dāng)前來自所述第一直線移動傳感器3、所述第二直線移動傳感器4和所述第三直線移動傳感器5的數(shù)據(jù)，測量得到讀寫器I的天線1-2與有源電子標(biāo)簽2之間的距離，計算出當(dāng)前糧層的介電常數(shù)し；步驟42，控制模塊根據(jù)當(dāng)前糧層介電常數(shù)e r,以及預(yù)先存儲的校準(zhǔn)回歸曲線，得到當(dāng)前糧層的水分含量。根據(jù)ー種具體實施方式
，所述讀寫器I為433MHz頻段RFID讀寫器，所述有源電子標(biāo)簽2是433MHz頻段RFID有源電子標(biāo)簽。本發(fā)明還提供了一種基于無線射頻識別系統(tǒng)在線檢測糧食水分含量的方法，包括以下步驟步驟SI :水平固定讀寫器I的位置，直線位移傳感器3置于垂直導(dǎo)軌6—端，并保 持與讀寫器I上的天線1-2水平；步驟S2 :水平固定直線位移傳感器4于空氣界面和糧食水平界面位置，直線位移傳感器3和直線位移傳感器4的間距記為Cl1 (m)；步驟S3 :把直線位移傳感器5固定于滑塊7上，滑塊7與水平連接桿8 一端相接，水平連接桿8的另一端與有源電子標(biāo)簽2相接，直線位移傳感器5與有源電子標(biāo)簽2處于同一水平面，直線位移傳感器5、滑塊7、水平連接桿8及有源電子標(biāo)簽2可沿垂直導(dǎo)軌6同步移動，直線位移傳感器4和直線位移傳感器5之間的距離記為d2(m)；步驟S4 :系統(tǒng)初始化，d2 (m)清零；步驟S5:啟動讀寫器I;步驟S6 :判斷有源電子標(biāo)簽2是否可讀，若可讀則轉(zhuǎn)步驟S7，若不可讀則轉(zhuǎn)步驟S8 ；步驟S7 :上位機(jī)11控制控制器9以驅(qū)動滑塊7帶動有源電子標(biāo)簽2及直線位移傳感器5同步沿垂直導(dǎo)軌6下移一歩,記錄當(dāng)前d2 (m)值,并轉(zhuǎn)步驟S6 ；步驟S8 :保留當(dāng)前d2(m)值，判斷系統(tǒng)是否故障，若系統(tǒng)故障則轉(zhuǎn)步驟S9，若非故障，則轉(zhuǎn)步驟SlO ；步驟S9:系統(tǒng)報警；步驟SlO :由當(dāng)前d2(m)值確定待測糧食介電常數(shù)e p并由上位機(jī)顯示所測介電常數(shù)h及糧食水分含量。另外，本發(fā)明所述的基于無線射頻識別的在線檢測糧食水分含量的方法也可以用于檢測其他介質(zhì)中的水分含量，例如土壌、煙草等。以上所述實施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實施方式
的ー種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對個別部分進(jìn)行的改變和等同變換都應(yīng)包含在本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于無線射頻識別的在線檢測糧食水分含量的裝置，其特征在于，包括讀寫器、有源電子標(biāo)簽、第一直線移動傳感器、第二直線移動傳感器、第三直線移動傳感器、垂直導(dǎo)軌、滑塊、水平連接桿、控制器、殼體及控制模塊，其中 所述讀寫器，其上安裝有天線，與所述控制模塊電氣連接； 所述讀寫器實時向所述控制模塊發(fā)送信號，該信號攜帯所述讀寫器是否能接收到來自所述有源電子標(biāo)簽的應(yīng)答信號的信息； 所述有源電子標(biāo)簽，與所述垂直導(dǎo)軌通過水平連接桿物理連接； 所述天線的相位中心與所述有源電子標(biāo)簽的相位中心的連線，與糧堆的上水平表面垂直； 所述第一直線移動傳感器、所述第二所述直線移動傳感器分別固定于所述垂直導(dǎo)軌上，其中， 所述第一直線移動傳感器在所述垂直導(dǎo)軌上的高度和所述讀寫器的天線的相位中心的高度相同； 所述第二直線移動傳感器在所述垂直導(dǎo)軌上的高度與糧食水平表面的高度相同； 所述第一直線移動傳感器與所述第二直線移動傳感器之間的距離用于標(biāo)識所述讀寫器的天線與糧食水平表面之間的相對位置； 所述滑塊，嵌入于所述垂直導(dǎo)軌中，并與所述控制器連接，所述滑塊能依所述控制器的指令在所述直線移動傳感器下方沿所述垂直軌道自由滑動； 所述第三直線移動傳感器綁定于所述滑塊，所述第三直線移動傳感器與所述滑塊同所述滑塊通過所述水平連接桿帶動所述有源電子標(biāo)簽同步上下移動，所述第三直線移動傳感器和所述第二直線移動傳感器之間的間距表征所述有源電子標(biāo)簽與糧食水平表面之間的間距； 所述殼體用于存儲待測糧堆，所述有源電子標(biāo)簽置于所述殼體內(nèi)部糧堆的上表面之下；所述讀寫器、所述垂直導(dǎo)軌、所述第一直線移動傳感器、所述第二直線移動傳感器、所述第三直線移動傳感器、所述滑塊、所述控制器及所述控制模塊，均位于殼體外部；所述水平連接桿穿透所述殼體，使得所述殼體內(nèi)部的有源電子標(biāo)簽與所述殼體外部的滑塊聯(lián)動；所述控制模塊，分別與所述控制器、所述第一直線移動傳感器、所述第二直線移動傳感器和所述第三直線移動傳感器連接； 所述控制模塊根據(jù)來自所述第一直線移動傳感器、所述第二直線移動傳感器和所述第三直線移動傳感器的數(shù)據(jù)，得到當(dāng)前讀寫器的天線與有源電子標(biāo)簽之間的距離，所述控制模塊根據(jù)該距離向所述控制器發(fā)送指令以控制所述滑塊的移動； 所述控制模塊根據(jù)該來自所述讀寫器的信號攜帯的信息從“所述讀寫器能接收到來自所述有源電子標(biāo)簽的應(yīng)答信號”與“所述讀寫器不能接收到來自所述有源電子標(biāo)簽的應(yīng)答信號”之間互換時的讀寫器的天線與有源電子標(biāo)簽之間的距離，以及預(yù)先存儲的校準(zhǔn)回歸曲線，得到當(dāng)前糧食水分含量。
2.如權(quán)利要求I所述的基于無線射頻識別的在線檢測糧食水分含量的裝置，其特征在于，所述控制模塊包括相互連接的中間件和上位機(jī)； 所述上位機(jī)與所述控制器連接；所述中間件，分別與所述讀寫器、所述第一直線移動傳感器、所述第二直線移動傳感器所述第三直線移動傳感器連接，用于接收并處理所述讀寫器、所述第一直線移動傳感器、所述第二直線移動傳感器和所述第三直線移動傳感器上傳的數(shù)據(jù)，并將處理后的數(shù)據(jù)傳送至所述上位機(jī)。
3.如權(quán)利要求2所述的基于無線射頻識別的在線檢測糧食水分含量的裝置，其特征在于，所述讀寫器為433MHz頻段RFID讀寫器，所述有源電子標(biāo)簽是433MHz頻段RFID有源電子標(biāo)簽。
4.一種基于無線射頻識別的在線檢測糧食水分含量的方法，其基于如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，包括以下步驟 步驟I :讀寫器實時向控制模塊發(fā)送信號，該信號攜帯所述讀寫器是否能接收到的來自所述有源電子標(biāo)簽的應(yīng)答信號的信息； 步驟2 :所述控制模塊根據(jù)來自所述第一直線移動傳感器、所述第二直線移動傳感器和所述第三直線移動傳感器的數(shù)據(jù)，向所述控制器發(fā)送指令以控制所述滑塊的移動； 步驟3:當(dāng)該來自所述讀寫器的信號攜帯的信息從“所述讀寫器能接收到來自所述有源電子標(biāo)簽的應(yīng)答信號”與“所述讀寫器不能接收到來自所述有源電子標(biāo)簽的應(yīng)答信號”之間互換時，轉(zhuǎn)向步驟4; 步驟4 :所述控制模塊根據(jù)當(dāng)前來自所述第一直線移動傳感器、所述第二直線移動傳感器和所述第三直線移動傳感器的數(shù)據(jù)，測量得到讀寫器的天線與有源電子標(biāo)簽之間的距離，所述控制模塊根據(jù)該距離以及預(yù)先存儲的校準(zhǔn)回歸曲線，得到當(dāng)前糧食水分含量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于無線射頻識別技術(shù)的檢測糧食水分含量的方法，其特征在于，步驟4包括以下步驟 步驟41，控制模塊根據(jù)當(dāng)前來自所述第一直線移動傳感器、所述第二直線移動傳感器和所述第三直線移動傳感器的數(shù)據(jù)，測量得到讀寫器的天線與有源電子標(biāo)簽之間的距離，計算出當(dāng)前糧層的介電常數(shù) 步驟42，控制模塊根據(jù)當(dāng)前糧層介電常數(shù)し，以及預(yù)先存儲的校準(zhǔn)回歸曲線，得到當(dāng)前糧層的水分含量。
6.如權(quán)利要求5所述的基于無線射頻識別技術(shù)的檢測糧食水分含量的方法，其特征在于，所述讀寫器為433MHz頻段RFID讀寫器，所述有源電子標(biāo)簽是433MHz頻段RFID有源電子標(biāo)簽。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于無線射頻識別的在線檢測糧食水分含量的裝置和方法，該裝置包括讀寫器、有源電子標(biāo)簽、第一直線移動傳感器、第二直線移動傳感器、第三直線移動傳感器、垂直導(dǎo)軌、滑塊、水平連接桿、控制器、殼體及控制模塊。本發(fā)明所述的裝置和方法利用埋于待測糧堆表面之下的有源電子標(biāo)簽，通過觀測有源電子標(biāo)簽的響應(yīng)情況，并通過相應(yīng)計算，間接反映出糧堆水分含量。本發(fā)明可以在保證一定測試精度的同時，操作簡便，并能在線給出測試結(jié)果，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號G06K17/00GK102759546SQ20111010690
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者李其均, 王宏偉, 王曉華 申請人:航天信息股份有限公司