一种测温标签、读写器及测温系统的制作方法

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种测温标签、读写器及测温系统。

背景技术：

随着国家经济的发展，对于电力系统的设备的可靠性也提出了越来越高的要求。高压开关柜是变电站、电厂最重要的电气设备之一。在设备长期运行过程中，开关柜中的断路器与开关柜直接的连接插头等部分会因制造、运输、安装不良及老化引起接触电阻过大而发热。铜排安装在开关柜内，在电路中起输送电流和连接电气设备的作用。目前，通过对开关柜内的铜排测温，实现对开关柜的温度的监测，避免接触电阻发热而造成的安全事故。

现有技术中对开关柜的测温方法，主要包括有源射频识别(radiofrequencyidentification，缩写rfid)无线测温。现有技术的有源测温芯片具有电池，通过设置在开关柜铜排上的有源测温芯片，获取铜排温度，并将温度数据发送至阅读器上，以供阅读器对温度数据进行下一步处理。现有技术中的测温方法，测量精度高，实时性好。

但是，基于此，本发明的发明人发现，有源rfid无线测温所使用的芯片体积大，需要定期更换电池，寿命有限，无法满足现场应用需求。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

技术问题

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，如何提供一种测温标签、读写器及测温系统，以解决现有的测温方法所使用的芯片体积大，寿命有限，无法满足现场应用需求的问题。

解决方案

为解决以上技术问题，本发明第一方面提供一种测温标签，所述测温标签包括：第一天线以及测温芯片；所述第一天线与所述测温芯片相连接，用于接收读写器发送的能量信号，所述能量信号用于为所述测温标签提供电能；所述测温芯片在接收到所述第一天线传输的所述能量信号之后，对所述开关柜的铜排进行温度测量，形成反馈信号，将所述反馈信号传输至所述第一天线，其中，所述反馈信号包括测量后的所述开关柜的铜排的温度数据以及所述开关柜的铜排的标识；所述第一天线还用于将所述反馈信号发送给读写器。

在一种可能的实现方式中，所述测温标签还包括：导热材料以及衬底；所述衬底设置于所述测温标签的下部，所述导热材料设置在所述衬底中央，并且所述导热材料的下表面与所述铜排相接触；所述第一天线设置在所述衬底上方，并且与所述衬底的上表面相接触。

在一种可能的实现方式中，所述第一天线与所述导热材料的上表面相接触。

在一种可能的实现方式中，所述测温芯片与所述导热材料相接触。

为解决以上技术问题，本发明第二方面提供一种读写器，包括：处理模块、第二天线以及通信接口；所述处理模块用于产生能量信号，将所述能量信号传输至所述第二天线，其中，所述能量信号用于为测温标签提供电能；所述第二天线用于向测温标签发送所述能量信号，并接收所述测温标签发送的反馈信号，其中，所述反馈信号包括测量后的开关柜的铜排的温度数据以及所述开关柜的铜排的标识；所述处理模块还用于接收所述反馈信号，并对所述反馈信号进行处理后通过所述通信接口发送。

在一种可能的实现方式中，所述处理模块包括：微控制单元mcu以及调制解调单元；所述mcu用于产生基带信号，将所述基带信号传输至所述调制解调单元；所述调制解调单元用于对所述mcu传输的基带信号进行调制处理，形成能量信号，将所述能量信号传输至所述第二天线；所述调制解调单元还用于，接收所述第二天线传输的反馈信号，对所述反馈信号进行解调处理，将解调处理后的信号传输至所述mcu；所述mcu还用于接收所述调制解调单元传输的解调处理后的信号，对所述解调处理后的信号进行处理，并通过所述通信接口发送处理后的信号。

在一种可能的实现方式中，所述调制解调单元包括：调制电路、增益放大电路以及解调电路；所述调制电路用于接收所述mcu传输的基带信号，对所述基带信号进行调制以及滤波，将调制以及滤波后的信号传输至所述增益放大电路；所述增益放大电路用于对调制以及滤波后的信号根据预设等级进行功率调整，形成能量信号，将所述能量信号传输至所述第二天线；所述解调电路用于接收所述测温标签发送的反馈信号，对所述反馈信号进行解调，以获得所述开关柜的铜排的温度数据以及所述开关柜的铜排的标识，并将解调后的信号传输至mcu。

在一种可能的实现方式中，所述mcu还用于，若在预设时间间隔内，没有接收到符合预设规则的解调后的信号，则调整所述增益放大电路的预设等级，控制所述增益放大电路对调制以及滤波后的信号再次进行功率调整，将再次调整后的信号传输至所述第二天线。

在一种可能的实现方式中，所述读写器还包括多路选择开关、第三天线、第四天线以及第五天线；所述mcu用于控制所述多路选择开关在所述第二天线、所述第三天线、所述第四天线、所述第五天线所在支路进行切换。

在一种可能的实现方式中，所述调制电路包括：锁相环子电路以及滤波器；所述mcu通过所述锁相环子电路与所述滤波器相连接；所述锁相环子电路用于对所述mcu产生的基带信号进行调制，并将调制后的信号传输至所述滤波器；所述滤波器用于对所述调制后的信号进行滤波。

在一种可能的实现方式中，所述增益放大电路包括放大器；所述放大器的输入端通过电容与所述滤波器的输出端相连接，所述放大器的输出端通过电容与多路选择开关相连接，所述放大器的功率控制端与所述mcu相连接。

在一种可能的实现方式中，所述解调电路包括：检波子电路、三级信号放大器以及整流子电路；所述检波子电路用于接收所述测温标签发送的反馈信号，将所述反馈信号进行峰值检波，将检波后的信号传输至所述三级信号放大器；所述三级信号放大器对所述检波后的信号进行放大，将放大后的信号传输至整流子电路；所述整流子电路将所述放大后的信号转换为数字信号，并将所述数字信号传输至mcu。

为解决以上技术问题，本发明第三方面提供一种测温系统，包括上述测温标签以及上述读写器。

有益效果

本发明提供的测温标签、读写器及测温系统，通过第一天线接收读写器发送的能量信号，所述能量信号用于为所述测温标签提供电能；所述测温芯片对所述开关柜的铜排进行温度测量，形成反馈信号，将所述反馈信号传输至所述第一天线，所述第一天线还用于将所述测温芯片传输的反馈信号发送给读写器，其中，所述反馈信号包括测量后的所述开关柜的铜排的温度数据以及所述开关柜的铜排的标识，可以实现无源rfid测温，无需电池供电，测温芯片体积小，重量轻，抗干扰能力更强，增加测温芯片的使用寿命，满足现场应用需求。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。

图1示出本发明实施例一提供的测温标签的设置位置示意图；

图2示出本发明实施例一提供的测温标签的结构示意图；

图3示出本发明实施例二提供的测温标签第一结构的结构示意图；

图4示出本发明实施例二提供的测温标签第二结构的结构示意图；

图5示出本发明实施例二提供的测温标签第三结构的结构示意图；

图6示出本发明实施例三提供的读写器的结构示意图；

图7示出本发明实施例四提供的读写器的结构示意图；

图8示出本发明实施例五提供的读写器的结构示意图；

图9示出本发明实施例六提供的测温系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

实施例一

图1示出本发明实施例一提供的测温标签的设置位置示意图，图2示出本发明实施例一提供的测温标签的结构示意图，如图1、图2所示，在测温时，将所述测温标签1设置于开关柜的铜排2上。所述测温标签10包括：第一天线11以及测温芯片12。

所述第一天线11与所述测温芯片12相连接，用于接收读写器发送的能量信号，所述能量信号用于为所述测温标签10提供电能。

所述测温芯片12在接收到所述第一天线11传输的所述能量信号之后，对所述开关柜的铜排2进行温度测量，形成反馈信号，将所述反馈信号传输至所述第一天线11，其中，所述反馈信号包括测量后的所述开关柜的铜排2的温度数据以及所述开关柜的铜排2的标识。

所述第一天线11还用于将所述反馈信号发送给读写器。

具体地，第一天线11可以采用金属铺铜的方式形成。测温芯片12可以采用符合iso18000-6c/epc协议的rfid的芯片，900mhz超高频测温芯片。

其中，测温标签1可以通过厌氧胶水固定在铜排2上，通过第一天线11接收能量信号测温标签1获取到能量进行测温，同时将测温的结果返回给第一天线11，第一天线11将采集到信号发送给读写器。

由此，本实施例提供的测温标签，通过第一天线11接收读写器发送的能量信号，所述能量信号用于为所述测温标签1提供电能；所述测温芯片12对所述开关柜的铜排2进行温度测量，形成反馈信号，将所述反馈信号传输至所述第一天线11，所述第一天线11还用于将所述测温芯片12传输的反馈信号发送给读写器，其中，所述反馈信号包括测量后的所述开关柜的铜排2的温度数据以及所述开关柜的铜排2的标识。本实施例提供的测温标签，可以实现无源rfid测温，无需电池供电，测温芯片体积小，重量轻，抗干扰能力更强，增加测温芯片的使用寿命，满足现场应用需求。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上，对测温标签的结构进行进一步限定。本实施例中，提供了三种测温标签可能的实现结构。

图3示出本发明实施例二提供的测温标签第一结构的结构示意图，如图3所示，本实施例中，所述测温标签1还包括：导热材料13以及衬底14。

所述衬底14设置于所述测温标签1的下部，所述导热材料13设置在所述衬底14中央，并且所述导热材料13的下表面与所述铜排2相接触；

所述第一天线11设置在所述衬底14上方，并且与所述衬底14的上表面相接触。

具体地，第一天线11与导热材料13均为良导体材料，导热材料具体采用银浆作为导热材料；衬底14可以采用陶瓷或者耐高温塑料进行封装，为了减少尖端放电在衬底材料的边界上采用圆边倒角处理减少尖端放电，采用抗金属材料作为衬底材料。

其中，测温芯片12、第一天线11与导热材料13之间的连接关系，可以为一下三种结构中的一种或多种。

图3示出本发明实施例二提供的测温标签第一结构的结构示意图，请再次参阅图3，所述第一天线11与所述导热材料13的上表面相接触。

具体地，在此结构中，第一天线11通过与导热材料13的上表面相接触，导热材料13将从铜排2上获取的温度传递给第一天线11，测温芯片12通过与第一天线11接触，实现测温。

图4示出本发明实施例二提供的测温标签第二结构的结构示意图，如图4所示，在本结构中，所述测温芯片12与所述导热材料13相接触，所述第一天线11与所述导热材料13的不接触。

具体地，在此结构中，导热材料13将从铜排2上获取的温度传递给测温芯片12，测温芯片12通过与导热材料13接触，实现测温。

图5示出本发明实施例二提供的测温标签第三结构的结构示意图，如图5所示，在本结构中，所述第一天线11与所述导热材料13的上表面相接触，所述测温芯片12与所述导热材料13相接触。

具体地，在此结构中，第一天线11通过与导热材料13的上表面相接触，导热材料13将从铜排2上获取的温度传递给第一天线11以及测温芯片12，测温芯片12通过与第一天线11接触或与导热材料13接触，实现测温。

由此，本实施例提供的测温标签，通过设置第一天线11、测温芯片12、导热材料13以及衬底14，所述衬底14设置于所述测温标签1的下部，所述导热材料13设置在所述衬底14中央，并且所述导热材料13的下表面与所述铜排2相接触；所述第一天线11设置在所述衬底14上方，并且与所述衬底14的上表面相接触，可以实现无源rfid测温，无需电池供电，测温芯片体积小，重量轻，抗干扰能力更强，增加测温芯片的使用寿命，满足现场应用需求。

实施例三

图6示出本发明实施例三提供的读写器的结构示意图，如图6所示，所述读写器20包括：处理模块40、第二天线61以及通信接口7。

所述处理模块40用于产生能量信号，将所述能量信号传输至所述第二天线61，其中，所述能量信号用于为测温标签1提供电能。

所述第二天线61用于向测温标签1发送所述能量信号，并接收所述测温标签1发送的反馈信号，其中，所述反馈信号包括测量后的开关柜的铜排的温度数据以及所述开关柜的铜排的标识。

所述处理模块40还用于接收所述反馈信号，并对所述反馈信号进行处理后通过所述通信接口7发送。

本实施例中提供的读写器可以是900mhz超高频测温读写器，抗干扰能力更强。

本发明实施例提供的读写器，通过所述处理模块40用于产生能量信号，将所述能量信号传输至所述第二天线61，其中，所述能量信号用于为测温标签1提供电能。所述第二天线61用于向测温标签1发送所述能量信号，并接收所述测温标签1发送的反馈信号，其中，所述反馈信号包括测量后的开关柜的铜排的温度数据以及所述开关柜的铜排的标识。所述处理模块40还用于接收所述反馈信号，并对所述反馈信号进行处理后通过所述通信接口7发送。本发明实施例提供的读写器，可以实现无源rfid测温，无需电池供电，测温芯片体积小，重量轻，增加测温芯片的使用寿命，满足现场应用需求。

本实施例中，所述处理模块40可以包括：微控制单元4(microcontrollerunit，缩写：mcu)以及调制解调单元(或称调制解调电路)5。

所述mcu4用于产生基带信号，将所述基带信号传输至所述调制解调单元5。

所述调制解调单元5用于对所述mcu4传输的基带信号进行调制处理，形成能量信号，将所述能量信号传输至所述第二天线61。

所述调制解调单元5还用于接收所述第二天线61传输的反馈信号，对所述反馈信号进行解调处理，将解调处理后的信号传输至所述mcu4。

所述mcu4还用于接收所述调制解调单元5传输的解调处理后的信号，对所述解调处理后的信号进行处理，并通过所述通信接口7发送处理后的信号。

具体地，第二天线61将所述反馈信号传输至所述调制解调单元5。

具体地，通信接口可以是无线的也可以为有线的接口。读写器设置在开关柜内，通过通信接口7，可以将与开关柜的铜排的标识对应的温度数据进行发送，传输到柜外，以供用户查看。

本实施例中提供的读写器可以是900mhz超高频测温读写器，抗干扰能力更强。

由此，本发明实施例提供的读写器，通过所述mcu4用于产生基带信号，将所述基带信号传输至所述调制解调单元5。所述调制解调单元5用于对所述mcu4传输的基带信号进行调制处理，形成能量信号，将所述能量信号传输至所述第二天线61。所述调制解调单元5还用于接收所述第二天线61传输的反馈信号，对所述反馈信号进行解调处理，将解调处理后的信号传输至所述mcu4。所述mcu4还用于接收所述调制解调单元5传输的解调处理后的信号，对所述解调处理后的信号进行处理，并通过所述通信接口7发送处理后的信号。本发明实施例提供的读写器，可以实现无源rfid测温，无需电池供电，测温芯片体积小，重量轻，增加测温芯片的使用寿命，满足现场应用需求。

实施例四

本实施例在实施例三的基础上，对调制解调单元进行进一步限定。图7示出本发明实施例四提供的读写器的结构示意图，如图7所示，所述调制解调单元包括：调制电路51、增益放大电路52以及解调电路53。

所述调制电路51用于接收所述mcu传输的基带信号，对所述基带信号进行调制以及滤波，将调制以及滤波后的信号传输至所述增益放大电路52。

所述增益放大电路52用于对调制以及滤波后的信号根据预设等级进行功率调整，形成能量信号，将所述能量信号传输至所述第二天线61。

所述解调电路53用于接收所述测温标签发送的反馈信号，对所述反馈信号进行解调，以获得所述开关柜的铜排的温度数据以及所述开关柜的铜排的标识，将解调后的信号传输至mcu4。

读写器还可以包括电源3，所述电源3与所述以及所述通信接口7，用于为所述读写器20供电。

在一种可能的实现方式中，所述mcu4还用于，若在预设时间间隔内，没有接收到符合预设规则的解调后的信号，则调整所述增益放大电路的预设等级，控制所述增益放大电路对调制以及滤波后的信号再次进行功率调整，将再次调整后的信号传输至所述第二天线61。

其中，符合预设规则的解调处理后的信号可以为解调电路53中解调后的信号。

具体地，针对金属柜内可能存在的特殊结构可能会对设备读取的不到的现象，采用天线功率可调的策略，天线辐射采用可调增益的方式进行，功率分级可调的方式进行信号发送，直至读取到标签信息。

在一种可能的实现方式中，所述读写器20还包括多路选择开关8、第三天线62、第四天线63以及第五天线64。

所述mcu4用于控制所述多路选择开关8在第二天线61、第三天线62、第四天线63、第五天线64所在支路进行切换。

具体的，为了避免现场可能存在的通信盲区采用多天线的方式，本实施例中采用四天线进行管理。

具体的工作过程为：读写器20通过第二天线61发送信号到测温标签1上，测温标签1获取到能量进行测温，将测温的结果返回给第二天线61，第二天线61将反馈信号发送给解调电路53，解调电路53对所述反馈信号进行解调，以获得所述开关柜的铜排的温度数据以及所述开关柜的铜排的标识，将解调后的信号传输至mcu4。若mcu在预设时间间隔内，没有接收到符合预设规则的解调后的信号或者没有接收到解调信号，例如信号功率在预设的强度区间内，则调整所述增益放大电路52的预设等级，控制所述增益放大电路52对调制以及滤波后的信号再次进行功率调整，将再次调整后的信号传输至所述第二天线61。目前增益放大电路52可以设置有8个功率等级进行调整，依次从1-8级进行调整，1-8分别依次表示功率的最小数值到最大数值，选择一个合适的功率进行发送。若第二天线61的预设等级均调整过，但是mcu在预设时间间隔内，依然没有接收到符合预设规则的解调后的信号或者没有接收到解调信号，则多路选择开关8切换至第三天线62所在回路，重复上述步骤。

本发明实施例提供的读写器，通过调制电路51接收所述mcu传输的基带信号，对所述基带信号进行调制以及滤波，将调制以及滤波后的信号传输至所述增益放大电路52。所述增益放大电路52用于对调制以及滤波后的信号根据预设等级进行功率调整，形成能量信号，将所述能量信号传输至所述第二天线61。所述解调电路53用于接收所述测温标签发送的反馈信号，对所述反馈信号进行解调，以获得所述开关柜的铜排的温度数据以及所述开关柜的铜排的标识，将解调后的信号传输至mcu4。本发明实施例提供的读写器，可以实现无源rfid测温，无需电池供电，测温芯片体积小，重量轻，增加测温芯片的使用寿命，满足现场应用需求。

实施例五

本实施例在实施例四的基础上，对调制解调单元进行进一步限定。图8示出本发明实施例五提供的读写器的结构示意图，如图8所示，所述调制电路51包括：锁相环子电路511以及滤波器512。

所述mcu4通过所述锁相环子电路511与所述滤波器512相连接；所述锁相环子电路511用于对所述mcu4产生的基带信号进行调制，并将调制后的信号传输至所述滤波器512；所述滤波器512用于对所述调制后的信号进行滤波。

具体地，滤波器512对噪声信号进行过滤。

所述增益放大电路52包括放大器；所述放大器的输入端通过电容与所述滤波器512的输出端相连接，所述放大器的输出端通过电容与多路选择开关8相连接，所述放大器的功率控制端与所述mcu4相连接。

所述解调电路53包括：检波子电路531、三级信号放大器532以及整流子电路533。

所述检波子电路531用于接收所述测温标签发送的反馈信号，将所述反馈信号进行峰值检波，将检波后的信号传输至所述三级信号放大器532。所述三级信号放大器532对所述检波后的信号进行放大，将放大后的信号传输至整流子电路533。所述整流子电路533将所述放大后的信号转换为数字信号，并将所述数字信号传输至mcu4。

具体地，接收到的反馈信号通过检波子电路531进行峰值检波，然后将信号传送到三级信号放大器532进行放大，将放大后的信号传输至整流子电路533，将整流后的信号传输至mcu，mcu对信号进行处理，mcu将处理完的信号通过通信接口将信号发送出去，通信接口可以是无线的也可以为有线的接口。

本发明实施例提供的读写器，调制电路51包括锁相环子电路511以及滤波器512，所述增益放大电路52包括放大器；所述解调电路53包括：检波子电路531、三级信号放大器532以及整流子电路533。本发明实施例提供的读写器，可以实现无源rfid测温，无需电池供电，测温芯片体积小，重量轻，增加测温芯片的使用寿命，满足现场应用需求。

实施例六

图9示出本发明实施例六提供的测温系统的结构示意图，如图9所示，本实施例提供的测温系统，包括实施例一或实施例二所述的测温标签1以及实施例三、实施例四或实施例五中的读写器20，请参阅前述实施例中的记载本实施例不在赘述。

由此，本实施例提供的测温系统，通过调制解调单元对所述mcu产生的基带信号进行调制处理，形成能量信号，第二天线用于向测温标签1发送所述能量信号；第一天线接收读写器发送的能量信号，为所述测温标签1提供电能；所述测温芯片对所述开关柜的铜排2进行温度测量，形成反馈信号，将所述反馈信号传输至所述第一天线，所述第一天线还用于将所述测温芯片传输的反馈信号发送给读写器，其中，所述反馈信号包括测量后的所述开关柜的铜排2的温度数据以及所述开关柜的铜排2的标识。所述第二天线接收所述测温标签1发送的反馈信号，将所述反馈信号传输至所述调制解调单元，调制解调单元对所述第二天线发送的反馈信号进行解调处理mcu接收解调后的信号，对所述解调后的信号进行处理，并且通过通信接口，发送处理后的所述解调后的信号。本实施例提供的测温系统，可以实现无源rfid测温，无需电池供电，测温芯片体积小，重量轻，抗干扰能力更强，增加测温芯片的使用寿命，满足现场应用需求。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。