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基于低功耗超高频RFID数据采集系统的方向及优化方案

文章出处:东莞艾特姆射频有限公司责任编辑:lqgs人气:发表时间:2015-09-04 11:11:21

在工业生产中,数据采集和监控为提高产品质量、降低成本提供了信息和手段,成为工业生产中不可缺少的部分。与传统有线数据采集系统相比,无线数据采集系统具有灵活、轻便、工作范围大,环境适应能力强等优势,解决了传统数据采集系统在一些特殊的环境中布线难的问题。应用RFID超高频模块的供电和能耗一直是整个系统设计的重点。在电池供电的系统中,系统的能耗决定整个系统的工作时间长度,电池的更换频率直接关系着整个系统的维护成本。在以收集自然能源的无源系统中,更低的功耗能减少无源电源的设计难度。因此,降低无线数据采集节点的能耗是整个系统设计的首要问题之一。

基于低功耗超高频RFID数据采集系统的方向及优化方案

 

系统的优化方向和方案

1、系统的优化方向

无线数据采集的网络拓扑结构分为树形网络、星形网络和对等网络三种,其中树形网络和星形网络应用比较广泛。在这两种网络的数据采集系统中,超高频模块是非簇头节点。这类节点受供电模块约束较为严重,因此,在实现功能的前提下硬件设计要尽可能采用低功耗元件和简洁的电路,以达到降低功耗的要求。在无线通信平台已经确定的情况下,电路设计相对固定,硬件上的优化空间较小。

超高频阅读器这类簇头节点的设计受功耗的限制相对较小,将整个系统的优化重点放在数据收集节点的通信方式上相对较容易。将整个数据采集过程中的大部分工作尽可能多地安排在簇头节点,减少终端节点的通信工作时间是整体设计的优化方向。

2、优化方案

轮询是系统收集数据的常用方法。在无线网络中,非簇头节点受到功耗的限制,除上传数据以外,其他时间都会处于休眠状态。为了保证握手与通信成功,簇头节点会增加通信范围内的每个终端节点的询问次数,导致停留在单节点的时间变长。假设采集节点AF在某一时刻同时唤醒,传统轮询机制在A点上传数据完成后,F点需要历经BCDE 4个节点的轮询时间才能进行通信。

将系统对终端节点的轮询和数据传输功能分离,轮询节点时发现某一节点需要进行通信,将该节点信息通知数据采集的模块,负责数据采集的超高频模块收到信息后,立即与该节点进行数据交换。簇头节点在进行数据通信的同时,也进行着轮询。若在A节点数据通信完成之前,轮询已发现F节点数据需要传输,则系统在完成A节点的数据交换后,会立刻进行F节点的通信。这种通信设计方式将提高RFID阅读器找寻工作状态设备节点的效率。尤其在系统中存在数据量较大的单节点时,优势会更加明显。

 


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