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双频RFID在市政窖井盖管理中的应用

2014-10-20 11:20　来源: 互联网作者：季瑞松等浏览次数 2373

　　本设计采用了美国创新型公司AMBIQ的超低功耗实时时钟芯片AM1801配合nRF24LE1协同工作，使得标签的寿命得到大幅度提升。AM1801芯片具备世界上最低的功耗，在使用外部晶振的条件下，该芯片的工作电流仅为55 nA，平时，nRF24LE1处于深睡眠模式，在该模式下，nRF24LE1的电流仅为0.5 μA，加上AM1801的55 nA电流，也只有0.55 μA，记为i1。在定时唤醒后，标签需要4 ms的初始化时间，记为ta，和1 ms的发射时间，记为ts。在初始化阶段，标签的工作电流为5 mA，记ia，在发射阶段，标签的工作电流为11 mA，记为is。根据式（1）计算得到在12小时唤醒一次的情况下，标签的平均电流约为0.551 μA，根据式（2）计算得到标签的寿命达到10年以上。完全可以满足系统使用需求。
　　2.2 阅读器设计
　　系统中阅读器起到了集中器的作用，一个阅读器管理多个窖井盖，然后通过该阅读器的以太网接口，将数据传输到服务器。阅读器的下行链路是2.4 GHz的射频电路，采用全向天线，完成窖井盖的信息采集。上行链路通过以太网来实现，完成系统和服务器之间的连接。阅读器的结构如图3所示。
　　2.3 超高频RFID手持机
　　超高频RFID手持机用于巡检。首先，下载巡检任务到手持机，然后，工作人员按照巡检任务中的路线，依次到各窖井盖进行检查。在读取窖井盖的超高频RFID标签后，手持机界面提示记录窖井盖的状态，是否有问题，问题是否解决[6-8]。巡检完毕，工作人员把巡检数据导入服务器，作为工作评价的依据。
　　3 后台服务器功能与窖井盖定位
　　后台服务器用于数据采集、存储、分析、巡检路径的生成和巡检结果的存储。后台服务器内置电子电图，标注了所有窖井盖的具体位置[9-10]。
　　当后台服务器接收到数据后，首先对数据进行存储，然后分析数据是否是异常数据，如果是异常移动信息，马上对比区域号和窖井盖类别号，查找到相应的责任人，并进行短信通知，要求安排突发检查。另外，服务器每天对上报的数据进行横向统计，如果上报率低于100%，分析未上报窖井盖区域，并根据窖井盖ID号，定位到具体的位置，并短信要求突发排查设备问题。针对具体的窖井盖，系统能根据标签电量变化，分析标签是否工作正常，如电压下降过快，那么可以认为异常漏电，及时通知责任人，更换标签。
巡检则是对窖井盖的状态进行定期的检查，是对主动上报的必要补充。服务器根据系统信息，规划最优巡检线路，并将该路径下载到手持设备中。这保证了工作人员的工作是最高效的。
　　4 结语
　　压力测试结果表明，本文设计开发的系统整体价格低廉，运行稳定。双频标签可以持续工作10年以上而不更换电池，维护方便，每个标签的成本在50元人民币以下。该系统的应用大大提升了相关责任单位的职能水平，降低了管理成本，能有效地提升城市综合管理的效率和水平，非常适合在各级城市的市政工程中推广。
　　参考文献

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