亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于RFID傳感器的圖書(shū)錯(cuò)位警報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2019-10-08 05:48:26繆程錳劉冠一李婷婷
        電子技術(shù)與軟件工程 2019年15期
        關(guān)鍵詞:警報(bào)系統(tǒng)讀寫(xiě)器錯(cuò)位

        文/繆程錳 劉冠一 李婷婷

        1 引言

        限于實(shí)體書(shū)店的發(fā)展現(xiàn)狀,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用還僅僅停留在最基礎(chǔ)的階段,許多實(shí)體書(shū)店存在的問(wèn)題依然沒(méi)有得到解決,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)沒(méi)有得到很好地利用。例如,實(shí)體書(shū)店經(jīng)營(yíng)時(shí)必然會(huì)遇到讀者閱讀完后隨手?jǐn)R置手中的圖書(shū)或者由于閱讀時(shí)是移動(dòng)的把圖書(shū)放置于就近的書(shū)架,這增加了員工花費(fèi)在整理錯(cuò)位圖書(shū)上的時(shí)間,使得實(shí)體書(shū)店人工成本提高。本文提出基于RFΙD傳感器設(shè)計(jì)的圖書(shū)錯(cuò)位檢測(cè)警報(bào)系統(tǒng),旨在利用RFΙD標(biāo)簽的編碼唯一性以及數(shù)據(jù)傳感器的信息處理傳輸功能,將同一書(shū)架上的圖書(shū)信息編碼儲(chǔ)存于RFΙD傳感器中,當(dāng)讀寫(xiě)器讀取到不屬于本書(shū)架的編碼時(shí),RFΙD傳感器將信號(hào)傳輸至讀寫(xiě)器,然后將圖書(shū)錯(cuò)位信息及時(shí)地反饋到管理終端,方便書(shū)店員工隨時(shí)掌握?qǐng)D書(shū)錯(cuò)置情況并及時(shí)歸位。

        2 RFID傳感器技術(shù)

        2.1 RFID傳感器系統(tǒng)及工作模式

        RFΙD傳感器是將射頻識(shí)別技術(shù)與傳感器技術(shù)進(jìn)行結(jié)合(如圖1),主要分為有源與無(wú)源兩類(lèi),本文主要研究無(wú)源RFΙD傳感器。無(wú)源RFΙD傳感器基于電磁傳導(dǎo)機(jī)理,利用讀寫(xiě)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng),其能在不需要主動(dòng)功率供給和信號(hào)處理電路的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量的測(cè)量。其主要原理是:利用RFΙD傳感器標(biāo)簽天線(xiàn)周?chē)h(huán)境物理和化學(xué)特性的改變引起的增益及阻抗變化,通過(guò)設(shè)計(jì)可讓這些變換被讀寫(xiě)器接受并轉(zhuǎn)換為反饋信息,從而起到傳感器作用。

        RFΙD傳感器主要由四部分組成:天線(xiàn)、讀寫(xiě)部分、射頻模塊及控制模塊,系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的無(wú)源RFΙD傳感器利用電磁耦合效應(yīng),使讀寫(xiě)器天線(xiàn)將電磁的能量以電磁波的形式傳播出去,在射頻標(biāo)簽天線(xiàn)接收到電磁波之后進(jìn)行相應(yīng)的信號(hào)處理反饋(如圖2)。

        2.2 RFID傳感器工作原理

        RFΙD標(biāo)簽主要有低頻、高頻、超高頻三種主要的工作頻段,其中低頻(125KHz-134KHz)RFΙD技術(shù)是各頻段中首先實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用的頻段,該頻率通過(guò)讀寫(xiě)器線(xiàn)圈和感應(yīng)器線(xiàn)圈間變壓器耦合的作用,為RFΙD射頻卡供電并完成數(shù)據(jù)讀寫(xiě);高頻RFΙD技術(shù)主要可利用工作頻率為13.56MHz,該頻率下的標(biāo)簽天線(xiàn)利用蝕刻、印刷等方式制作,省去了傳統(tǒng)的繞制方式,相應(yīng)配套的感應(yīng)器通過(guò)感應(yīng)器上的負(fù)載電阻的接通與斷開(kāi)促使讀寫(xiě)器天線(xiàn)上的電壓發(fā)生變化,以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離感應(yīng)器對(duì)天線(xiàn)進(jìn)行振幅調(diào)制;超高頻RFΙD技術(shù)主要可利用工作頻段為860MHz-960MHz,該頻段讀取距離較遠(yuǎn),無(wú)源天線(xiàn)可達(dá)到10m的讀取范圍,主要通過(guò)電容耦合的方式實(shí)現(xiàn)讀取。

        本文主要采用超高頻RFΙD(860-960MHz)作為圖書(shū)錯(cuò)位警報(bào)系統(tǒng)RFΙD標(biāo)簽工作頻段。警報(bào)系統(tǒng)工作時(shí),在圖書(shū)書(shū)架放置讀寫(xiě)器負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)圖書(shū)上的RFΙD標(biāo)簽的天線(xiàn)工作(如圖3),每個(gè)讀寫(xiě)器對(duì)應(yīng)識(shí)別該層圖書(shū)所附識(shí)別碼,一旦出現(xiàn)非本層圖書(shū)(識(shí)別碼),讀寫(xiě)器中電磁激發(fā)裝置啟動(dòng),通過(guò)改變RFΙD標(biāo)簽天線(xiàn)接收的電磁量從而引起增益及阻抗的變化,利用這一變化將天線(xiàn)作為傳感器使用,將錯(cuò)位信息傳至管理終端。

        3 警報(bào)系統(tǒng)關(guān)鍵硬件設(shè)計(jì)

        3.1 RFID傳感器天線(xiàn)設(shè)計(jì)

        圖1:RFID傳感器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

        圖2:RFID傳感器系統(tǒng)工作模式

        圖3:警報(bào)系統(tǒng)硬件組成示意圖

        本文所設(shè)計(jì)的圖書(shū)錯(cuò)位警報(bào)系統(tǒng)關(guān)鍵硬件在于RFΙD傳感器,而其中RFΙD標(biāo)簽天線(xiàn)是核心部分,由于天線(xiàn)的增益、阻抗變化會(huì)轉(zhuǎn)換為反饋信息,所以天線(xiàn)的設(shè)計(jì)需要更好地配合警報(bào)系統(tǒng)使用場(chǎng)景。文獻(xiàn)[8]設(shè)計(jì)了一款彎折偶極子標(biāo)簽天線(xiàn),通過(guò)電感禍合實(shí)現(xiàn)阻抗匹配,天線(xiàn)尺寸50.4mm×30mm,增益為1.64 dBi.文獻(xiàn)[9]設(shè)計(jì)了兩個(gè)彎折偶極子天線(xiàn),天線(xiàn)的尺寸分別為76.5mm×16mm和48.5mm×25.5mm,帶寬是860MHz ~ 938MHz和901MHz ~929MHz。

        3.1.1 天線(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        小型RFΙD標(biāo)簽天線(xiàn)由于使用特殊性,對(duì)其體積的要求非常高,對(duì)其性能起主要影響的結(jié)構(gòu)包含T型匹配網(wǎng)絡(luò)和U型貼片,T型匹配網(wǎng)絡(luò)能有效地解決天線(xiàn)的匹配問(wèn)題。其中天線(xiàn)帶寬為11%(860-960MHz),采用層疊微帶天線(xiàn)展寬天線(xiàn)帶寬[10]。其結(jié)構(gòu)共分三層,尺寸為440×220×20mm3,包含由厚度為t1的空氣層隔開(kāi)的上下兩層介質(zhì)基板,基板厚度均為h,頂層基板兩面都附著金屬層,稱(chēng)為頂層金屬和中層金屬;底層基板僅有底面附著金屬層,稱(chēng)為底層金屬.為減小環(huán)境對(duì)天線(xiàn)的影響,底層金屬層完全覆蓋介質(zhì)底面,通過(guò)兩側(cè)金屬壁連接頂層和底層金屬,形成外層輻射體(如圖4所示)。

        圖4:標(biāo)簽天線(xiàn)幾何結(jié)構(gòu)示意圖

        在射頻識(shí)別系統(tǒng)工作過(guò)程中,信號(hào)發(fā)生器(讀寫(xiě)器)產(chǎn)生的功率信號(hào),通過(guò)同軸線(xiàn)傳遞至發(fā)射天線(xiàn),以電磁波的形式散發(fā)出去,再有接收端(RFΙD標(biāo)簽)天線(xiàn)進(jìn)行接收反饋。讀寫(xiě)器天線(xiàn)的極化方式一般需要做到圓極化(如圖5所示)。

        3.1.2 天線(xiàn)參數(shù)設(shè)計(jì)

        天線(xiàn)的增益與效率是天線(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中兩個(gè)很重要的參數(shù)。效率是衡量天線(xiàn)損耗大小的一個(gè)參考值,定義為天線(xiàn)的輻射功率與輸入天線(xiàn)的功率之比,與本身結(jié)構(gòu)及所用材料決定。天線(xiàn)效率用來(lái)表示能量轉(zhuǎn)換的能力,其值恒小于1。

        其中,Pr表示天線(xiàn)輻射功率,Pin表示天線(xiàn)輸入功率。

        天線(xiàn)的增益是衡量天線(xiàn)接收到的功率按特定的方向輻射能力的一個(gè)參量??梢酝ㄟ^(guò)峰值輻射強(qiáng)度來(lái)測(cè)量。它的定義與方向性系數(shù)的定義很接近,但是增益是在方向性的基礎(chǔ)上同時(shí)考慮了天線(xiàn)效率的問(wèn)題,天線(xiàn)增益與方向性系數(shù)的關(guān)系如下:

        圖5:讀寫(xiě)器天線(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖

        圖6:電磁發(fā)射裝置振蕩電路

        圖7:電磁發(fā)射裝置示意圖

        另外輸入阻抗與反射系數(shù)也是天線(xiàn)設(shè)計(jì)中兩個(gè)重要參數(shù)。天線(xiàn)與后端的發(fā)射機(jī)或者接收機(jī)通過(guò)傳輸線(xiàn)或者波導(dǎo)相連。天線(xiàn)饋電端口處的阻抗決定了它與后端傳輸線(xiàn)或波導(dǎo)的匹配特性,匹配的好壞影響傳輸?shù)教炀€(xiàn)的能量的多少,因此天線(xiàn)的輸入阻抗需設(shè)計(jì)合理才能實(shí)現(xiàn)天線(xiàn)的有效輻射。天線(xiàn)的阻抗定義式為:

        其中,

        Pin——天線(xiàn)的輸入復(fù)功率

        Vin,Ιin——天線(xiàn)饋電端口處輸入電壓、電流

        Rin——輸入電阻

        Xin——輸入電抗

        天線(xiàn)反射系數(shù)也叫電壓駐波比(voltage standing wave radio,VSWR),用來(lái)衡量天線(xiàn)匹配能力,天線(xiàn)與后端傳輸線(xiàn)不匹配時(shí),會(huì)導(dǎo)致傳輸線(xiàn)上傳輸駐波或者行駐波,這會(huì)導(dǎo)致能量的反射,造成天線(xiàn)的輻射效率大大下降,因此在天線(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中必須選擇合適的反射系數(shù)。定義式如下:

        其中,VSWR是一個(gè)實(shí)數(shù),等于1表示完全匹配,一般天線(xiàn)系統(tǒng)要求VSWR≤2。

        3.2 讀寫(xiě)器電磁激發(fā)裝置設(shè)計(jì)

        為了引起RFΙD標(biāo)簽天線(xiàn)阻抗及增益的變化,在讀寫(xiě)器內(nèi)設(shè)計(jì)了一款小型電磁波信號(hào)發(fā)射裝置,當(dāng)異駕圖書(shū)放到本書(shū)駕時(shí),讀寫(xiě)器讀取圖書(shū)識(shí)別碼并通過(guò)微控制器啟動(dòng)電磁波發(fā)射裝置,從而改變RFΙD標(biāo)簽天線(xiàn)的增益及阻抗數(shù)值,并將這一變化傳輸?shù)焦芾斫K端平臺(tái),報(bào)警圖書(shū)錯(cuò)位信息。

        電磁波由發(fā)射裝置中振蕩電路產(chǎn)生,振蕩電路的電容器兩極板拉開(kāi)成為兩條直導(dǎo)線(xiàn),作為天線(xiàn)和地線(xiàn),有效地向外輻射電磁能量。電路中產(chǎn)生的高頻率振蕩電流通過(guò)L2與L1的互感作用,使L1也產(chǎn)生同頻率的振蕩電流,振蕩電流在開(kāi)放電路中激發(fā)出無(wú)線(xiàn)電波,向四周發(fā)散(如圖6所示)。電磁發(fā)射裝置由封裝外殼、微控制器、電磁發(fā)射模塊及電池模塊組成,微控制器由讀寫(xiě)器進(jìn)行控制,當(dāng)讀寫(xiě)器檢測(cè)到不屬于本書(shū)架標(biāo)識(shí)碼則通過(guò)微控制器啟動(dòng)電磁發(fā)射裝置(如圖7所示)。

        4 警報(bào)系統(tǒng)管理終端平臺(tái)設(shè)計(jì)

        系統(tǒng)管理終端平臺(tái)利用MATLAB guide軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)制作,主要包含系統(tǒng)管理模塊、數(shù)據(jù)感知模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊、數(shù)據(jù)分析模塊,其中系統(tǒng)管理模塊最為重要,其子模塊既圖書(shū)狀態(tài)管理模塊是本警報(bào)系統(tǒng)的重點(diǎn)。

        利用圖書(shū)上附著的RFΙD標(biāo)簽以及帶有電磁發(fā)射裝置的讀寫(xiě)器,當(dāng)不屬于該書(shū)架的圖書(shū)被讀寫(xiě)器識(shí)別到之后,電磁激發(fā)裝置啟動(dòng)改變標(biāo)簽天線(xiàn)增益阻抗,通過(guò)RFΙD傳感器將這一變化直接傳至管理終端,則圖書(shū)狀態(tài)管理模塊便會(huì)顯示該錯(cuò)位圖書(shū)的位置及信息,同時(shí)表示該書(shū)架的模塊變?yōu)榧t色發(fā)出警報(bào)提示(如圖8、9、10所示)。

        5 結(jié)論

        針對(duì)當(dāng)前實(shí)體書(shū)店人工成本不斷上升、圖書(shū)歸置不及時(shí)的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一套圖書(shū)錯(cuò)位警報(bào)系統(tǒng),采用超高頻作為RFΙD標(biāo)簽工作頻段,特別在讀寫(xiě)器中加入電磁激發(fā)裝置,通過(guò)電磁波的改變以此引起圖書(shū)附著RFΙD標(biāo)簽天線(xiàn)增益、阻抗的改變,起到傳感器作用。電磁發(fā)射裝置主要通過(guò)振蕩電路進(jìn)行電磁波發(fā)射,通過(guò)微控制器啟停電路。最終將圖書(shū)錯(cuò)位信息傳遞至管理終端。

        該系統(tǒng)可以有效地減少實(shí)體書(shū)店工作人員用于尋找、整理錯(cuò)位圖書(shū)的時(shí)間,降低人工成本;同時(shí)能讓錯(cuò)置圖書(shū)及時(shí)歸位,保證了讀者的選購(gòu)質(zhì)量,有效地提高實(shí)體書(shū)店服務(wù)水平。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,成本低廉,適用于各類(lèi)實(shí)體書(shū)店及圖書(shū)館使用。

        圖8:系統(tǒng)終端管理平臺(tái)首頁(yè)

        圖9:系統(tǒng)管理模塊界面

        圖10:圖書(shū)狀態(tài)管理界面

        猜你喜歡
        警報(bào)系統(tǒng)讀寫(xiě)器錯(cuò)位
        小酷龍大冒險(xiǎn)(第5集)
        有趣的錯(cuò)位攝影
        電廠(chǎng)警報(bào)系統(tǒng)的故障診斷問(wèn)題的探討
        避免“錯(cuò)位相減,一用就錯(cuò)”的錦囊妙計(jì)
        基于單片機(jī)的倉(cāng)儲(chǔ)貨運(yùn)車(chē)防撞控制與警報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
        基于視頻抓拍讀寫(xiě)器的高速公路防倒卡研究
        基于隨機(jī)時(shí)隙的RFID讀寫(xiě)器防沖突方法
        飛機(jī)維修庫(kù)消防系統(tǒng)探討
        RFID網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)器沖突避免MAC協(xié)議
        “錯(cuò)位教育”要不得
        女同av免费在线播放| 亚洲狠狠婷婷综合久久久久| 国产av激情舒服刺激| 国产精品久久久久久妇女| 粗大的内捧猛烈进出看视频| 免费a级毛片18以上观看精品| 激情欧美日韩一区二区| 国产最新在线视频| 国产偷闻隔壁人妻内裤av| 成年人一区二区三区在线观看视频| 日本av一区二区三区视频| 97精品超碰一区二区三区 | 国产一区二区三区小说| 国内自拍视频在线观看h| 日本免费一区二区三区影院| 亚洲国产精品18久久久久久| 四虎影视免费观看高清视频| 99久久免费看少妇高潮a片特黄| 精品四虎免费观看国产高清| 亚洲伊人成综合人影院| 亚洲av少妇一区二区在线观看| 日本一区二区在线高清观看| 久久亚洲精品国产亚洲老地址| 国产综合无码一区二区辣椒 | 日本免费看片一区二区三区| 亚洲乱码国产乱码精品精| 国内精品人妻无码久久久影院导航| 乱码午夜-极国产极内射| 亚洲成人免费无码| 亚洲av免费看一区二区三区| 亚洲一二三区免费视频| 国产精品日本一区二区在线播放| 欧美成a人片在线观看久| 欧美a在线播放| 国产日产亚洲系列av| 久久伊人精品中文字幕有尤物| 亚洲欧美精品suv| 国产成人AV无码精品无毒| 久久精品国产亚洲av日韩精品| 喷水白浆视频在线观看| 人人妻人人澡人人爽欧美精品|