一種集成RFID電子標簽的傳感器節點設計

將射頻收發器單元融入網絡節點是RFID的發展趨勢之一，RFID網絡如實時定位系(RTLS)己經非常成熟，這表明我們可以把RFID標簽融入傳感器節點中，來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線傳感器網絡節點那樣密集地部署。全自動地工作，把數據信息采用多跳的方式發送到sink節點。由于在同一區域內的標簽的信息比較類似，所以這些信息可以在每個智能節點中通過簡單有效的數據壓縮方法進行壓縮，保證數據流量不至于太大，能耗方面也有優勢。圖7為節點射頻收發器單元工作原理圖。

3 讀寫器控制單元設計

考慮電池廠高塵、高電磁影響、高酸的環境，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：讀寫器網絡供電，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℃;讀寫器被設置在上位機上，當被檢測的電池未達到規定的參數要求時，讀寫器發出警報信息，同時狀態顯示在哪個環節出現問題以及對應的負責人和檢測時間。同時讀寫器的設計考慮了與企業內部局域網的連接，可以通過以太網端口或Wifi接口連接到企業內部網絡。具體的硬件結構圖如圖8所示。

4 實驗和結論

我們在電池生產車間進行充放電實地實驗，將RFID電子標簽的智能節點(圖9左)，射頻收發器(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。電池進行充放電循環實驗，智能節點不斷將充放電過程的數據發送至射頻收發器。如圖10所示，上位機將實時數據進行統計處理后，可得到電池的充放電實時曲線。

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

5 結束語

本文針對電磁干擾和遮擋非常嚴重的電池生產車間的復雜環境，設計一種集成RFID電子標簽的傳感器網絡智能節點。在每個電池上安置一個采集節點，節點由集成了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時讀取，所有節點構成一個龐大的無線傳感器網絡。全過程不需人工干預進行實時監控，同時將充放電過程的數據存儲在數據庫中，以實現電池售后的質量跟蹤和追溯。相對于傳統電池充放電方法，采集節點將充放電過程的監控做到了自動化、專家化。