基于射頻無(wú)線電力傳輸供電的無(wú)電池資產(chǎn)跟蹤模塊的先進(jìn)監(jiān)控系統(tǒng)

圖10.標(biāo)簽以0.1 m/s 的速度穿過(guò)讀取器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖11.標(biāo)簽以0.2m/s 的速度穿過(guò)讀取器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

系統(tǒng)功能驗(yàn)證測(cè)試是在有工業(yè)傳送帶的實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)裝置包括一條傳送帶、六個(gè)便攜式讀取器、無(wú)電池BLE標(biāo)簽和便攜式示波器。傳送帶長(zhǎng)18 m，六個(gè)讀取器設(shè)為連續(xù)發(fā)射功率27 dBm，并沿傳送帶一邊等間距排列放置，讀取器間距Dx = 2.9 m，讀取器與標(biāo)簽間距Dy = 0.4 m，如圖12 所示。圖13 是標(biāo)簽和測(cè)量標(biāo)簽的便攜式示波器。在完成初始啟動(dòng)階段前，標(biāo)簽一直在讀取器之間往返移動(dòng)。在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，標(biāo)簽安裝了一個(gè)330 F 的Cstorage 電容器，在跨過(guò)第33 個(gè)讀取器后，完成初始啟動(dòng)階段，與公式（5）的計(jì)算結(jié)果相符。在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，Cstorage 電容降到100 F，越過(guò)13個(gè)讀取器后初始啟動(dòng)成功，完全符合公式（5）的推算結(jié)果。這些實(shí)驗(yàn)重復(fù)做三遍，實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同。

圖12.實(shí)驗(yàn)裝置：讀取器的放置和安裝在傳送帶上的標(biāo)簽及標(biāo)簽所連的示波器。

圖13.實(shí)驗(yàn)裝置：安裝在傳送帶上的標(biāo)簽及標(biāo)簽所連示波器。

6.結(jié)論

本文詳細(xì)介紹了一個(gè)基于RF WPT 技術(shù)的無(wú)電池BLE 標(biāo)簽資產(chǎn)跟蹤系統(tǒng)，研究目的是探索有助于最大程度減少射頻讀取器數(shù)量的設(shè)計(jì)見解和最佳解決方案。本著這個(gè)研究目的，本文選擇了基于WPT 和BLE 通信的系統(tǒng)架構(gòu)，提出一個(gè)利用最大電壓Vh、RF-DC 轉(zhuǎn)換器的靈敏度和PCE、標(biāo)簽的移動(dòng)速度、能耗等系統(tǒng)參數(shù)，計(jì)算所需最少讀取器數(shù)量NoR 的數(shù)學(xué)模型。本文還開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，并采用該方法計(jì)算讀取器的最小數(shù)量。數(shù)學(xué)模型還針對(duì)專門設(shè)計(jì)和表征的RF-DC 轉(zhuǎn)換器的特定電路體系結(jié)構(gòu)，提供了系統(tǒng)設(shè)計(jì)見解和指導(dǎo)原則。此外，本文還提供了無(wú)電池BLE 資產(chǎn)跟蹤標(biāo)簽的速度和讀取器數(shù)量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。最后，為證明實(shí)驗(yàn)結(jié)果與所提出模型之間的一致性，所提出的計(jì)算最小讀取器數(shù)量和測(cè)量速度的方法的可行性，本文進(jìn)行了實(shí)際系統(tǒng)測(cè)試。