一种应用于物联网的电子标签及使用该电子标签的系统

摘要

本发明提供了一种应用于物联网的电子标签及使用该电子标签的系统，所述电子标签至少包括：信息采集模块，用于采集标签附着体的动态属性信息；第一无线收发模块，用于接收无线电波能量，并根据所述无线电波能量的触发，发送信息采集模块采集到的动态属性信息。所述系统包括：上述电子标签和读取设备，所述读取设备用于向所述电子标签发送无线电波能量，并接收电子标签发出的动态属性信息。本发明所述的电子标签中除了可以存储物品(商品)的重量、生产厂家、生产日期等静态属性信息之外，还可以存储传感器采集的动态属性信息。

说明书

技术领域

本发明涉及射频识别技术领域，特别是涉及一种应用于物联网的电子标签及使用该电子标签的系统。

背景技术

过去几十年，计算机、互联网和移动通讯网的快速发展，不仅丰富了人与人之间的交流方式，也极大地提高了人与人之间的交流效率，缩短了时间和空间的距离，使得人们的日常生活发生了翻天覆地的变化。而物联网(theinternet of things)是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“the internet ofthings”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。因此，物联网的实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。

RFID是射频识别(Radio Fre quency I dentification)技术的英文缩写，是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，是目前比较先进的一种非接触识别技术。以简单的RFID系统为基础，结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑一个由大量联网的读卡器和无数移动的标签组成的、比Internet更为庞大的物联网，成为RFID技术发展的趋势。

一套完整的RFID系统，通常由读卡器与标签及应用软件系统三个部分所组成，RFID系统的工作原理是：读卡器发射一特定频率的无线电波能量给标签，用以驱动标签电路将内部的数据送出，此时读卡器便依序接收并解读数据，送给应用程序做相应的处理。

目前，RFID系统在大型超市、商场有着普遍的应用，并产生着巨大的效益。例如全球零售业巨头沃尔玛公司，通过采用RFID系统，每年可以节省83.5亿美元，其中大部分是因为不需要人工查看进货的条码而节省的劳动力成本。

在超市、商场中，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物品(商品)上标识目标对象。标签中存储着规范而具有互用性的信息，这些信息通常是物品(商品)的静态属性，例如重量、生产厂家、生产日期等。通过读卡器，可以把这些静态属性信息采集出来，并进行物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对商品的“透明”管理。

然而，随着物流业的发展，物流业的管理也越来越规范，要求对物品(商品)在整个物流环节(包括生产、流通、销售等各个环节)进行跟踪和监控。例如，对食品从生产出来到销售出去的过程，通过影响食品品质的温度、湿度等因素监控其是否变质，从而防止超市对生产日期作假，起到真正的监督作用。但是，上述传统的标签并不能对这些在整个物流环节中变化的信息进行标识，缺乏多元化信息的识别能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于物联网的电子标签及使用该电子标签的系统，以提高电子标签多元化动态信息的识别。

为了解决上述问题，本发明公开了一种应用于物联网的电子标签，包括：

信息采集模块，用于采集标签附着体的动态属性信息；

第一无线收发模块，用于接收无线电波能量，并根据所述无线电波能量的触发，发送信息采集模块采集到的动态属性信息。

优选的，所述电子标签还包括：标识模块，用于存储标签附着体的静态属性信息。

优选的，所述电子标签还包括：第二无线收发模块，用于接收另一无线电波能量，该无线电波能量与第一无线收发模块接收的无线电波能量的频率不同，并根据所述另一无线电波能量的触发，发送标识模块存储的静态属性信息。

优选的，所述第一无线收发模块还用于根据所述无线电波能量的触发，发送标识模块存储的静态属性信息。

优选的，所述第一无线收发模块在同一个时域调度单元发送动态属性信息和静态属性信息。

其中，所述信息采集模块包括各种传感器。

其中，所述标签附着体的动态属性信息包括标签附着体所经历的温度和湿度信息。

本发明还提供了一种应用于物联网的电子标签系统，包括：

电子标签，包括信息采集模块和第一无线收发模块，所述信息采集模块用于采集标签附着体的动态属性信息；所述第一无线收发模块用于接收无线电波能量，并根据所述无线电波能量的触发，发送信息采集模块采集到的动态属性信息；

读取设备，用于向所述电子标签发送无线电波能量，并接收电子标签发出的动态属性信息。

优选的，所述电子标签还包括：标识模块，用于存储标签附着体的静态属性信息。

优选的，所述电子标签还包括：第二无线收发模块，用于接收另一无线电波能量，该无线电波能量与第一无线收发模块接收的无线电波能量的频率不同，并根据所述另一无线电波能量的触发，发送标识模块存储的静态属性信息。

优选的，所述读取设备包括：第一无线收发模块，用于向所述电子标签发送一特定频率的无线电波能量，并接收电子标签发出的动态属性信息；第二无线收发模块，用于向所述电子标签发送另一特定频率的无线电波能量，并接收电子标签发出的静态属性信息。

优选的，所述电子标签的第一无线收发模块还用于根据所述无线电波能量的触发，发送标识模块存储的静态属性信息。

优选的，所述读取设备包括：无线收发模块，用于向所述电子标签发送无线电波能量，并接收电子标签发出的动态属性信息和静态属性信息。

优选的，所述读取设备还包括：识别模块，用于识别接收到的静态属性信息和/或动态属性信息。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

首先，本发明提供了一种不同于传统的标签，在物联网中，标签中可以集成传感器技术，用于采集物品(商品)在物流过程中所经历的温度、湿度等动态属性信息。因此，标签中除了存储物品(商品)的重量、生产厂家、生产日期等静态属性信息之外，也存储了传感器采集的动态属性信息。

相应的，本发明还提供了一种使用上述标签的RFID系统，系统中的读卡器通过读取标签不仅可以获知物品(商品)的静态属性，还可以获知动态属性。

其次，本发明提供的所述标签，其用于与读卡器进行信息交互的无线收发模块，可以由两个模块实现，也可以由一个模块实现。当采用两个模块实现时，第一无线收发模块和第二无线收发模块分别接收读卡器发送的不同频率的无线电波能量，并分别向读卡器发送动态属性信息和静态属性信息。当采用一个模块实现时，无线收发模块可以接收同一频率的无线电波能量，并向读卡器同时发送动态属性信息和静态属性信息。相应的，读卡器中用于与标签进行信息交互的无线收发模块，也可以由两个模块实现，或者由一个模块实现。

所述标签中的无线收发模块采用两个模块实现的好处是：该标签既可以与传统的只读取静态属性信息的读卡器进行交互，也可以与只读取动态属性信息的读卡器交互，还可以与本发明所述的读卡器同时交互传输动态属性信息和静态属性信息。这样，本发明所述的标签就可以最大程度的兼容现有RFID系统，降低部署系统的开销。

所述标签中的无线收发模块采用一个模块实现的好处是：只使用了一个无线收发模块，大大节约了系统每个节点的成本；而且，节省了频谱资源，还能同时发送物品(商品)的静态属性信息和动态属性信息。

附图说明

图1是本发明实施例一所述一种应用于物联网的电子标签结构图；

图2是本发明实施例一所述一种应用于物联网的读卡器结构图；

图3是本发明实施例二所述一种应用于物联网的电子标签结构图；

图4是本发明实施例二所述一种应用于物联网的读卡器结构图；

图5是本发明实施例三所述一种应用于物联网的RFID系统结构图；

图6.1和6.2是本发明实施例三所述一种应用于物联网的标签数据读取方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

为了满足现代物流对物品(商品)动态属性的跟踪和监控需求，本发明提供了一种应用于物联网的新型RFID系统，该系统主要包括电子标签(可以简称标签)和标签数据读取设备(也称为读卡器)，读卡器通过读取标签可以获取物品(商品)的动态属性信息。所述动态属性信息包括但不限于物品(商品)在物流过程中所经历的温度和湿度等信息，根据实际应用的不同，可以分别指代不同的属性。

本发明的实现构思是：在物联网中，可以在标签中集成传感器技术，因此标签中除了存储物品(商品)静态属性信息之外，也存储了传感器采集的动态属性信息。读卡器通过标签中存储的物品(商品)的重量、生产厂家、生产日期等信息，获取这些物品(商品)的静态属性；通过标签中集成的传感器技术，获取物品(商品)在物流过程中所经历的温度、湿度等动态属性。

下面通过实施例进行详细说明。

实施例一：

参照图1，是本发明实施例一所述一种应用于物联网的电子标签结构图。

所述电子标签可以包括：

信息采集模块11，用于采集标签附着体的动态属性信息；

第一无线收发模块12，用于接收无线电波能量，并根据所述无线电波能量的触发，发送信息采集模块11采集到的动态属性信息。

其中，所述标签附着体包括但不限于上述的物品(商品)。

所述信息采集模块11可以利用传感器技术采集标签附着体的温度、湿度等动态属性信息，传感器是一种物理装置，能够探测、感受外界的信号、物理条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾)，并将探知的信息传递给其他装置。对于不同的动态属性，可以采用各种不同的传感器进行采集，如温度传感器采集物品(商品)的温度，湿度传感器采集物品(商品)的湿度。

在物联网中，如果电子标签具有了上述两个模块，就可以配合读卡器实现动态属性信息的获取。

优选的，所述电子标签还可以兼具现有的标签结构，因此还可以包括：

标识模块13，用于存储标签附着体的静态属性信息。

所述静态属性信息包括但不限于物品(商品)的重量、生产厂家、生产日期等信息。

相应的，所述电子标签还可以包括：

第二无线收发模块14，用于接收另一无线电波能量，该无线电波能量与第一无线收发模块12接收的无线电波能量的频率不同，并根据所述另一无线电波能量的触发，发送标识模块13存储的静态属性信息。

需要说明的是，上述电子标签的第一无线收发模块12和第二无线收发模块14分别接收的是不同频率的无线电波能量，用以区分动态属性信息和静态属性信息的发送。

所述电子标签通过标识模块13和第二无线收发模块14，就可以配合读卡器实现静态属性信息的获取。

对应于上述的电子标签结构，本发明实施例一还提供了一种应用于物联网的标签数据读取设备。

参照图2，是本发明实施例一所述一种应用于物联网的读卡器结构图。

所述读卡器可以包括：

第一无线收发模块21，用于发送无线电波能量，该无线电波能量用以触发标签发送标签附着体的动态属性信息；还用于接收标签发出的动态属性信息。

上述读卡器可以读取出标签采集到的动态属性信息。

优选的，所述读卡器也可以兼具现有的读卡器结构，因此还可以包括：

第二无线收发模块22，用于发送另一无线电波能量，该无线电波能量与第一无线收发模块21发送的无线电波能量的频率不同，该无线电波能量用以触发标签发送标签附着体的静态属性信息；还用于接收标签发出的静态属性信息。

同样需要说明的是，上述读卡器的第一无线收发模块21和第二无线收发模块22也分别采用不同的频率发送无线电波能量。

在物联网中，同时具备第一无线收发模块21和第二无线收发模块22的读卡器，可以获取到标签中的静态属性信息和动态属性信息，从而实现物流的全程跟踪和监控。

优选的，所述读卡器还可以包括：

识别模块23，用于识别接收到的静态属性信息和/或动态属性信息。

其中，所述“和/或”可以理解为：当读卡器只具备第一无线收发模块21时，识别模块23对接收到的动态属性信息进行识别；当读卡器只具备第二无线收发模块22时，识别模块23对接收到的静态属性信息进行识别；当读卡器同时具备第一无线收发模块21和第二无线收发模块22时，识别模块23就可以对接收到的动态属性信息和静态属性信息进行识别。

当然，所述识别模块23所完成的功能也可以由其他装置实现，即读卡器读取到动态和/或静态属性信息后，可以直接发送到其他应用处理模块(如计算机)。

基于上述电子标签和读卡器的结构，读卡器的工作过程如下：

1、为了获取动态属性信息

读卡器的第一无线收发模块21发送一特定频率为A的无线电波能量给标签，用以触发标签发送动态属性信息；

标签的第一无线收发模块12收到这一特定频率为A的无线电波能量，发送标签中信息采集模块11采集到的动态属性信息给读卡器；

读卡器的第一无线收发模块21接收动态属性信息。

2、为了获取静态属性信息

读卡器的第二无线收发模块22发送另一特定频率为B的无线电波能量给标签，用以触发标签发送静态属性信息；

标签的第二无线收发模块14收到这个特定频率为B的无线电波能量，发送标签中标识模块13存储的静态属性信息给读卡器；

读卡器的第二无线收发模块22接收静态属性信息。

通过以上过程可知，物品(商品)的静态属性是通过标签的标识模块13和第二无线收发模块14，读卡器的识别模块23和第二无线收发模块22来共同完成的；而物品(商品)的动态属性是通过标签的信息采集模块11和第一无线收发模块12，读卡器的识别模块23和第一无线收发模块21来共同完成的。标签和读卡器中，各自的第一无线收发模块与第二无线收发模块分别采用不同的频率来实现。

采用上述图1所示的标签，带来的好处是：当遇到只由识别模块23和第二无线收发模块22组成的读卡器时，读卡器可以读取物品(商品)的静态属性；当遇到只由识别模块23和第一无线收发模块21组成的读卡器时，读卡器可以读取物品(商品)的动态属性；当遇到图2所示同时包含第一无线收发模块21和第二无线收发模块22的读卡器时，读卡器可以同时读取物品(商品)的静态属性和动态属性。目前，现实环境中存在着大量的只由识别模块23和第二无线收发模块22组成的读卡器，也存在着大量的只由识别模块23和第一无线收发模块21组成的读卡器，而且，第一无线收发模块21与第二无线收发模块22各自采用不同的发送频率，因此，当采用本实施例设计的标签(如图1)时，可以最大程度地兼容现有的各种读卡器，从而降低部署系统的开销。

相应的，采用上述图2所示的读卡器，带来的好处是：当给物体(商品)打上由标识模块13和第二无线收发模块14组成的标签时，读卡器可以读取物品(商品)的静态属性；当物体(商品)打上由信息采集模块11和第一无线收发模块12组成的标签时，读卡器可以读取物品(商品)的动态属性；当给物体(商品)打上由标识模块13、第二无线收发模块14和信息采集模块11和第一无线收发模块12共同组成的标签时，读卡器不仅可以读取物品(商品)的静态属性，还可以读取物品(商品)的动态属性。目前，现实环境中存在着大量由标识模块13和第二无线收发模块14组成的标签，也存在着大量由信息采集模块11和第一无线收发模块12组成的标签，而且，第一无线收发模块12与第二无线收发模块14各自采用不同的接收频率，因此，当采用本实施例设计的读卡器(如图2)时，可以最大程度地兼容现有的各种标签，从而降低部署系统的开销。

实施例二：

本实施例提供了另外一种电子标签和标签数据读取设备的实现方案。

在电子标签和标签数据读取设备中，各自的第一无线收发模块和第二无线收发模块还可以采用同样的频率来实现，在这种情况下，并不需要两个无线收发模块，只需要一个。

参照图3，是本发明实施例二所述一种应用于物联网的电子标签结构图。

所述电子标签可以包括：

标识模块31，用于存储标签附着体的静态属性信息；

信息采集模块32，用于采集标签附着体的动态属性信息；

无线收发模块33，用于接收无线电波能量，并根据所述无线电波能量的触发，发送标识模块31存储的静态属性信息和信息采集模块32采集到的动态属性信息。

其中，所述无线收发模块32可以在同一个时域调度单元发送动态属性信息和静态属性信息。

参照图4，是本发明实施例二所述一种应用于物联网的读卡器结构图。

所述读卡器可以包括：

无线收发模块41，用于发送无线电波能量，该无线电波能量用以触发标签发送标签附着体的静态属性信息和动态属性信息；还用于接收标签发出的静态属性信息和动态属性信息；

识别模块42，用于识别接收到的静态属性信息和/或动态属性信息。

基于上述图3和图4所示的电子标签和读卡器的结构，读卡器的工作过程如下：

读卡器的无线收发模块41发送一特定频率的无线电波能量给标签，用以触发标签发送静态属性和动态属性的信息；

标签的无线收发模块33收到这一特定频率的无线电波能量，发送标识模块31存储的静态属性信息和信息采集模块32采集到的动态属性信息给读卡器；

读卡器的无线收发模块41接收静态属性和动态属性的信息。

标签中存储的信息，具体以LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统的帧结构为例来说明：

LTE系统的最小的时域调度单元为一个子帧，一个子帧的长度为1ms，该1ms由两个时隙组成，每个时隙0.5ms；每个时隙在normal CP(NormalCyclic Prefix，正常循环前缀)的情况下，由7个symbol组成。

系统可以设计成一个子帧前面的几个symbol用来承载静态属性信息，后面的几个symbol用来承载动态属性信息。例如前面的7个symbol即前面的一个时隙用来承载静态属性信息，后面的7个symbol即后面的一个时隙用来承载动态属性信息。

当读卡器需要读取物品(商品)的信息时，发送一特定频率的无线电波能量给标签，标签收到这一特定频率的无线电波能量，将承载物品(商品)静态属性和动态属性的信息在一个子帧上发送给读卡器，读卡器接收该子帧，获取物品(商品)的静态属性和动态属性。

本实施例所述结构的电子标签和读卡器的好处是：各自只使用了一个无线收发模块，大大节约了系统每个节点的成本；而且，节省了频谱资源，还能同时获取物品(商品)的静态属性信息和动态属性信息。

实施例三：

结合上述实施例一和实施例二，本实施例提供了一种应用于物联网的电子标签系统(RFID)系统。

参照图5，是本发明实施例三所述一种应用于物联网的RFID系统结构图。

所述RFID系统主要包括：

电子标签51，包括信息采集模块511和第一无线收发模块512，所述信息采集模块511用于采集标签附着体的动态属性信息；所述第一无线收发模块512用于接收无线电波能量，并根据所述无线电波能量的触发，发送信息采集模块511采集到的动态属性信息；

读取设备52，用于向所述电子标签51发送无线电波能量，并接收电子标签51发出的动态属性信息。

优选的，所述电子标签51还可以包括：

标识模块513，用于存储标签附着体的静态属性信息；

第二无线收发模块514，用于接收另一无线电波能量，该无线电波能量与第一无线收发模块512接收的无线电波能量的频率不同，并根据所述另一无线电波能量的触发，发送标识模块513存储的静态属性信息。

相应的，所述读取设备可以进一步包括：

第一无线收发模块521，用于向所述电子标签51发送一特定频率的无线电波能量，并接收电子标签51发出的动态属性信息；

第二无线收发模块522，用于向所述电子标签51发送另一特定频率的无线电波能量，并接收电子标签51发出的静态属性信息。

当然，上述电子标签51的第一无线收发模块512与第二无线收发模块514可以由一个模块实现，因此，所述电子标签51的第一无线收发模块512还可以用于根据所述无线电波能量的触发，发送标识模块513存储的静态属性信息。

相应的，所述读取设备52的第一无线收发模块521与第二无线收发模块522也可以由一个模块实现，因此，所述读取设备52可以包括：

无线收发模块(图中未示出)，用于向所述电子标签51发送无线电波能量，并接收电子标签51发出的动态属性信息和静态属性信息。

此外，所述读取设备52还可以包括：

识别模块523，用于识别接收到的静态属性信息和/或动态属性信息。

基于上述RFID系统，本实施例还提供了一种应用于物联网的标签数据读取方法。

参照图6.1和6.2，是本发明实施例三所述一种应用于物联网的标签数据读取方法流程图。

示例1，参照图6.1：

步骤611，读卡器发送一特定频率为A的无线电波能量；

步骤612，标签收到所述特定频率为A的无线电波能量，根据所述无线电波能量的触发，发送标签附着体的动态属性信息；

步骤613，读卡器接收所述动态属性信息；

步骤614，读卡器对接收到的动态属性信息进行识别；

步骤615，读卡器发送另一特定频率为B的无线电波能量；

步骤616，标签收到所述另一特定频率为B的无线电波能量，根据所述无线电波能量的触发，发送标签附着体的静态属性信息；

步骤617，读卡器接收所述静态属性信息；

步骤618，读卡器对接收到的静态属性信息进行识别。

示例2，参照图6.2：

步骤621，读卡器发送一特定频率的无线电波能量；

步骤622，标签收到所述无线电波能量，根据所述无线电波能量的触发，在同一个时域调度单元发送标签附着体的动态属性信息和静态属性信息；

步骤623，读卡器接收所述动态属性信息和静态属性信息；

步骤624，读卡器对接收到的动态属性信息和静态属性信息进行识别。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于方法实施例而言，由于其与系统实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

以上对本发明所提供的一种应用于物联网的电子标签、标签数据读取设备、使用该电子标签的RFID系统以及标签数据读取方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。