Page 41 - 电力与能源2021年第五期
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薛   静, 等: 基于射频识别技术的电力一二次融合测温系统                                 5 3
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                   射频增益天线采用全向天线和定向天线的双                         应设计数据过滤算法, 对数据缺失进行记录并进
              天线设计, 保证接收到的多径的衰落特性不同, 以                         行反馈, 对于明显的错误数据, 自动将其删除, 并
              提高信号接收的可靠性。其中, 定向天线可覆盖                           进行重新测温, 如依旧为错误数据, 进行记录并
              300m 、 45° 锥型范围, 全向天线可覆盖 50m 半径                  反馈。
              圆形范围。                                                ( 3 ) 终端控制模块。终端控制模块负责数据
              1.2  基于 RFID 的测温系统软件设计                           采集终端的连接与设置。终端设置主要包括终端
              1.2.1 RFID 软件系统结构图设计                             发射频率设置、 发射功率设置、 天线接收灵敏度、
                  RFID 测温 系 统 的 软 件 系 统 结 构 如 图 5 所            是否周期性运行、 是否多目标识别等。
              示。 RFID 测温 系统主要由标签操作模块、 温度                      1.2.3  基于自适应功率匹配技术的功率控制模
              测量模块、 终端控制模块和功率控制模块组成。                           块设计
              RFID 测温系统运行流程是: 首先, 通过 IP 地址                         由于本系统的 RFID 传感器采用无源方式,
              或名称连接局域网中的数据采集终端, 设置终端                           其需要通过数据采集终端发射的射频能量进行供
              参数和运行模式; 其次, 数据采集终端通过射频增                         电工作。当终端发射功率过小时, 可能会导致传
              益天线发射电磁波扫描范围内的 RFID 温度传感                         感器的能量不足, 导致芯片无法工作; 当终端发射
              器, 将扫描到的 RFID 温度传感器显示到软件界                        功率过大时, 可能会降低传感器的可靠性和准确
              面上, 并把该传感器的电子产品代码( EPC ) 与数                      性。因此, 有必要将数据采集终端的发射功率调
              据库相比对, 若数据库中没有该传感器的记录, 则                         整到最优的功率, 使系统处在最优工作状态。影
              输入其对应的测温节点, 将其加入数据库; 再次,                         响温度传感器最佳测温功率的因素主要是传感器
              数据采集终端向温度传感器发送指令并进行温度                            与终端天线之间的距离和角度、 环境干扰等, 因此
              测量; 最后, 通过一系列数据过滤和数据处理方法                         各个传感器的最佳功率可能不同, 所以需要实时
              得到温度数据, 显示到界面中并加入数据库。                            调整天线的发射功率以适应范围内不同传感器的
                                                               最优测温功率。一种自适应的功率匹配算法如图
                                                              6 所示。









                       图 5 RFID 测温系统的软件系统结构图
              1.2.2  标签操作模块、 温度测量模块和终端控制
              模块设计
                   ( 1 ) 标签 操 作 模 块。 RFID 温 度 传 感 器 的 标
              签应符合 EPCC1G2 国际标准, 其存储空间包括
              4部分: EPC 区、 ID 区、 密码区和用户数据区。系
              统将温度标签与测温节点相关联, 实现测温节点
              或被测设备的唯一标识功能。同时, 温度传感器
              还须进行温度校准, 即在一个已知温度下进行温
              度测量, 通过得到的温度数据计算出校准码, 建立                                   图 6  自适应功率匹配算法流程图
              起传感器数据和实际温度数据的转换参数。                                  算法的流程如下: 根据终端发射功率的范围,
                   ( 2 ) 温 度 测 量 模 块。 数 据 采 集 终 端 通 过 向        从最小功率开始发射, 每隔一段时间增加 0.2dB
              RFID 温度传感器写入相应控制指令进行温度数                          的发射功率, 如果该功率点没有温度传感器输出
              据读取, 通过校准码可以将温度传感器上传的数                           温度值, 则继续增加终端的发射功率。当在某一
              值转换为实际温度值。为了保证数据的有效性,                            功率点能够接收到传感器处于正常温度范围的温
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