[发明专利]一种基于LPWAN和RFID技术的电子标签

说明书

技术领域

本发明涉及物联网射频无线识别的技术领域，尤其涉及一种基于低功耗广域网(LPWAN)和RFID技术的电子标签。

背景技术

随着技术的进步，物联网也发展迅速；物联网是建立在互联网的基础之上，其将用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。其定义是：通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。而所有这些技术中，射频识别技术相较于其他识别技术，在准确率、感应距离、信息量等方面具有非常明显的优势。

RFID无线识别技术以其技术简单、造价低廉的特点，已经在物联网领域得到广泛的应用，是一个物联网技术领域的基础器件。RFID技术将微芯片嵌入到产品当中，微芯片会向扫描器自动发出产品的序列号等信息，而这个过程不需要像条形码技术那样进行人工扫描，可工作于各种恶劣环境。目前RFID技术应用很广，如：图书馆，门禁系统，食品安全溯源等。最基本的RFID系统由标签、阅读器、天线三部分组成，电子标签中一般保存有约定格式的电子数据。RFID分为无源被动型和有源主动型，无源被动型不含电池，能量来源于天线接收的能量，因而其传输距离短，抗干扰能力差，无法安装于金属表面和强电磁场的环境。RFID有源主动型就是靠RFID自身的能量通过发射天线把数据发射到阅读器，这种方式传输距离也一般，抗干扰能力也一般。

在应用RFID技术将电子标签应用在物联网的过程中，存在一些问题，主要包括以下几个方面：

1、RFID技术属于短距离识别通信，其能通信的距离非常短，其电子标签发射的信号覆盖范围非常有限，不利于物联网的发展；

2、传统的将RFID技术结合移动通信网进行物联网的实现，如结合2G/3G/4G模块，而移动通信模块价格高、功耗高、覆盖面不广泛，这同样也不适合物理网的发展。

发明内容

针对现有技术中电子标签的发展存在的问题，本发明的主要目的在于提供一种基于LPWAN和RFID技术的电子标签，通过RFID近距离感应，然后通过低功耗广域物联网来传输信息，实现低成本、低功耗、广覆盖的物联网技术，以解决上述问题。

本发明提供了一种基于LPWAN和RFID技术的电子标签，包括天线模块、微处理器和电池，所述电子标签还包括LPWAN传输模块和触发模块，其中，LPWAN传输模块、电池和触发模块都连接微处理器，天线模块连接触发模块；天线模块用于感应感应线圈，当电子标签靠近感应线圈时，感应线圈的电磁场给天线模块充电，从而使得天线模块具备能量；触发模块用于在传感到天线模块具备能量后，触发电子标签发送LPWAN信号；LPWAN传输模块用于收发LPWAN信号；电池用于为电子标签各模块供电；微处理器用于处理信号，并控制LPWAN传输模块收发信号。

进一步地，所述电子标签还包括存储器，用于存储唯一的标识信息；LPWAN传输模块还用于与后台服务器通过低功耗广域物联网进行通信，并在电子标签被触发后，通过微处理器控制其发送所述标识信息给后台服务器。

进一步地，所述触发模块内部包括能量传感器、判断模块和输出模块；其中，能量传感器用于传感天线模块的能量，判断模块，用于判断传感的能量是否大于预设的阈值，如果大于阈值，则触发模块发送高电平给微处理器，触发电子标签发送LPWAN信号，否则触发模块输出一直为低电平；输出模块，用于输出高电平或低电平。

进一步地，所述感应线圈感应激活电子标签的距离在10-300cm之间，具体距离可根据需要进行调节。

进一步地，所述LPWAN包括NB-IOT、LoRa、SigFox、RPMA、LTE-M、NWave等物联网。

在本发明优选的实施例中，所述电子标签应用于自行车有序停放管理系统，并安装在自行车上；所述感应线圈铺设在自行车规定停放的区域，用于触发电子标签发送停车请求给后台服务器；所述电子标签用于判断自行车是否进入感应线圈工作区，如果进入，则被触发激活，并通过低功耗广域物联网发送停车请求给后台服务器，否则处于休眠状态；所述后台服务器用于管理辖区内所有自行车的授权管理、接口管理、统计管理，并且用于判定停车合理后发送允许锁车信号给智能锁或用户终端或电子标签；所述智能锁用于自动锁车，或者与用户终端及电子标签一样，用于提醒用户手动锁车，从而完成还车。