CN104951723A - 基于射频识别技术的环境状态监测装置及一次性消耗用品 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于射频识别技术的环境状态监测装置，包括：为对应RFID标签提供能源并可阅读所述RFID标签信息的RFID阅读器；基于距离触发所述RFID阅读器对所述RFID标签进行阅读的接近开关；对所述RFID阅读器的阅读情况进行分析处理的微处理器或逻辑控制单元；根据所述微处理器或逻辑控制单元的分析处理结果，输出环境状态信息的状态指示器。本发明实施例采用了最普通、最成熟、最大众化的射频识别技术实现了有效的环境状态监测，具有简单、方便、实用的特点。

Description

基于射频识别技术的环境状态监测装置及一次性消耗用品

技术领域

本发明涉及一种监测装置，尤其涉及一种基于射频识别技术的环境状态监测装置及一次性消耗用品。

背景技术

射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）是一种方便有效的无线技术，通常应用于RFID标签（RFID Tag或RFID Label）的读取，以便对贴有RFID标签的货物流通实施管理。RFID标签通常要与RFID读写器（或阅读器）配合使用，令人们可以读取标签内的唯一识别码（ID），亦可将自定义的用户识别码写入到对应的RFID标签之内。

从工作模式上来看，RFID标签通常分有源（Active）标签及无源（Passive）标签两种。有源标签本身配有电源，可提供标签进行信号发射、接收及数据写入等操作的能源，从而实现双向的信息交流。至于无源标签本身则是没有电源的，其工作所需的能源全部由读写器通过无线辐射或电磁耦合方式提供，因此无源标签可以做得非常纤薄，可以很方便地贴在书本、衣物、货品等物件上。

除在商品流通领域应用之外，在某些场合下，RFID还可以作为无线传感器使用。例如在中国专利申请CN1302381A中，其提供了一种具有传感器输入的射频识别标签装置，该传感器输入改变由阅读器读出的标签数据，从而实现相应的传感器功能。又例如中国专利申请CN101196530A提供了一种尿片检测***，包括尿片、RFID标签传感器，所述RFID标签传感器包含包括检测液体的标签传感器，所述传感器输入改变由读取器非接触读出的标签数据，从而实现尿湿检测功能。

上述现有技术的无线传感器应用都依赖于RFID标签的传感器输入，这对标签本身有着一个特殊的要求，因为市面上大部分RFID标签都没有传感器输入端的，如何通过无输入端的通用RFID标签来进行环境变量监测（例如湿度检测），是一个很有挑战性及实用价值的一个问题，而这个问题在现有的技术方案中都没有详细的揭示和论述。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种简单实用且具有普遍适用性的基于射频识别技术的环境状态监测装置及一次性消耗用品。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于射频识别技术的环境状态监测装置，包括：

为对应RFID标签提供能源并可阅读所述RFID标签信息的RFID阅读器；

基于距离触发所述RFID阅读器对所述RFID标签进行阅读的接近开关；

对所述RFID阅读器的阅读情况进行分析处理的微处理器或逻辑控制单元；

根据所述微处理器或逻辑控制单元的分析处理结果，输出环境状态信息的状态指示器。

其中，还包括与环境变量相互作用的无源RFID标签。

其中，还包括给出指定时间的定时单元，并且

当所述RFID阅读器在所述指定时间内读取到所述RFID标签的有效信息时，所述状态指示器给出环境状态未改变的信息；及

当所述RFID阅读器在所述指定时间内读取不到所述RFID标签的有效信息时，所述状态指示器给出环境状态已改变的信息。

其中，所述RFID阅读器包括标签灵敏度测试及比较单元，用于测试及比较同一个RFID标签的灵敏度变化情况，并根据所述变化情况给出环境信息未改变或已改变的状态指示。

其中，所述RFID阅读器包括有标签读取率计算及比较单元，用于计算及比较同一个RFID标签的读取率变化情况，并根据所述变化情况给出环境信息未改变或已改变的状态指示。

其中，所述接近开关包括金属探测接近开关、微波探测接近开关、超声波探测接近开关、红外探测接近开关、射频识别接近开关中的任一种。

其中，还包括与射频识别接近开关配套使用的参考标签，所述参考标签与所述RFID标签具有确定的位置关系，并且所述射频识别接近开关与参考标签的工作频率在120KHz至150KHz之间或为13.56MHz。

其中，还包括检测按钮，分别与所述微处理器和接近开关电连接，当所述检测按钮按下时，所述RFID阅读器及接近开关进入工作状态；以及

所述定时单元还用于在所述检测按钮按下后为所述RFID阅读器及接近开关设定一个工作时间，当所述工作时间届满后，所述RFID阅读器及接近开关进入省电休眠状态。

其中，还包括调节装置，分别与所述微处理器和接近开关电连接，用于调整所述接近开关的触发距离，或调整所述RFID阅读器的发射功率。

其中，所述RFID标签包括有涂层，所述涂层与所述标签所处的环境变量相互作用并反映环境的状态。

其中，所述涂层为湿敏材料，当所述RFID标签所处环境湿度增加时，所述涂层的电阻变小或介电常数增大，从而对标签阅读带来影响。

其中，所述涂层为气敏材料，当所述RFID标签所处环境中包含有特定气体成分时，所述涂层的电阻变小或介电常数增大，从而对标签阅读带来影响。

其中，所述RFID标签为超高频段无源RFID标签，其工作频率在840MHz至960MHz之间。

其中，所述状态指示装置包括三色LED，通过同一LED的三种颜色来分别显示干爽、尿湿及检测三种状态。

其中，所述状态指示装置包括蜂鸣器，通过同一蜂鸣器的不同长短或长短组合声音来分别表示干爽、尿湿及检测三种状态。

其中，所述微处理器或逻辑控制单元还包括：

用于产生包括时、分、秒在内的时间信息的计时单元；

用于记录所述RFID阅读器每一次成功阅读RFID标签的时间信息，以及同一RFID标签自第一次被阅读与最近一次被阅读的时间间隔信息的时间记录单元。

其中，所述状态指示器包括液晶显示器，用于显示环境状态信息以及所述时间记录单元所记录的时间信息或时间间隔信息。

本发明还提供一种一次性消耗用品，包括所述的环境状态监测装置，并且：

所述状态指示器给出的状态未改变信息代表所述一次性消耗用品处于可用状态；以及

所述状态指示器给出的状态已改变信息代表所述一次性消耗用品处于需更换状态。

其中，所述一次性消耗用品为一次性纸尿裤或纸尿片，并且

所述状态指示器给出的状态未改变信息代表所述纸尿裤或纸尿片处于干爽或未污染状态；以及

所述状态指示器给出的状态已该变信息代表所述纸尿裤或纸尿片处于湿润或已污染状态。

其中，所述RFID标签被设置于所述纸尿裤或纸尿片的吸湿层及防漏层之间，并粘贴于所述防漏层上。

本发明实施例采用了最普通、最成熟、最大众化的射频识别技术实现了有效的环境状态监测，具有简单、方便、实用的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一基于射频识别技术的环境状态监测装置的工作原理示意图。

图2本发明实施例一中RFID标签配置在纸尿裤上从而实现纸尿裤的尿湿状态监测的示意图。

图3是本发明实施例一中RFID标签配置在纸尿裤上的局部侧面剖视示意图。

图4是本发明实施例一中标签灵敏度与纸尿裤尿湿程度的关系示意图。

图5是本发明实施例一中标签读取率与纸尿裤尿湿程度的关系示意图。

图6是本发明实施例一中RFID标签包括特定材料涂层的结构示意图。

图7是本发明实施例一中基于RFID的环境状态监测器的正面外观示意图。

图8是本发明实施例一基于RFID的环境状态监测装置的功能模块方框图。

图9是本发明实施例一基于RFID的环境状态监测装置的又一功能模块方框图。

图10是本发明实施例一基于RFID的环境状态监测装置的再一功能模块方框图。

图11是本发明实施例二的一次性消耗用品的构成示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非对本发明保护范围的限制。

请参照图1所示，这是本发明实施例一基于射频识别技术的环境状态监测装置的工作原理示意图，通过RFID阅读器于设定的距离上对可与所处环境变量相互作用的无源RFID标签进行阅读从而实现对目标物体所在环境的状态监测。图中RFID阅读器11与RFID标签12之间的距离为d。在正常使用情况（或初始状态）下，RFID阅读器11对RFID标签12的阅读距离大于d，亦即是说，在正常情况下阅读器11可读取标签12的ID信息，并对标签12进行有效的识别。

在正常阅读/识别时，阅读器11会发出阅读指令15，所述15为一组无线电波（电磁场），所述电波同时作为一种能源为标签12的天线所接收（对于无源标签来说），并令RFID标签12进入工作状态，同时RFID标签12在接收到相关的指令后，会根据指令的要求将其自身的ID信息通过无线信号16的方式反射/反馈回来，并为RFID阅读器11所接收及识别，从而完成一个RFID阅读器对RFID标签的阅读/识别过程。

由于实际使用时，RFID标签12通常会贴在一些特定的物体13上，而物体13的材料成分成对RFID标签12的阅读反过来会产生一定的影响。目前的RFID有多种不同的分类，其工作频段从120kHZ至10GHz不等，工作于不同频段的标签对环境的敏感性各不相同，其标签读取距离亦不一样，标签的成本也有较大的差异。超高频（UHF）RFID标签（频率范围在840Hz-960Hz之间）因采用电磁反向散射耦合方式工作，其成本较低，而读取的距离又较远（范围可达数米），是目前有较高性能价格比的标签，因此本发明优选工作于该频段的RFID***，包括相应的无源标签及阅读器。

超高频段RFID的电磁反向散射耦合工作方式，令其对周围物体/环境特别敏感。例如将标签贴在金属物体表面时，由于金属物体的影响，标签天线无法“切割”磁力线，因而不能获得足够的电磁能量而激活，导致标签不能正常工作。另外高介电常数的物质（例如水，其相对介电常数约为80）具有易吸收电磁波的特点，会大大降低天线的辐射效率，缩短标签的读写距离，甚至令读写失效。在日常环境中空气的相对介电常数约为1，其对标签的影响很小；玻璃、塑料、木头、衣物等物质的介电常数在2-10之间，会对RFID标签的读取带来一定的影响，但较之金属及水分，其影响显然要小得多。

本发明实施例正是利用所述不同物体、不同材料对RFID标签阅读情况会产生不同影响这个特点来实现环境状态监测的，例如可以将RFID标签设置在纸尿裤（包括纸尿片、护理垫及其它吸湿性护理用品）上从而实现对纸尿裤的尿湿状态的监测。在这个例子中，RFID标签12会贴在纸尿裤（或纸尿片等吸湿性护理用品）13之上，或设置于纸尿裤13之中。当纸尿裤13为干爽状态时，阅读器11在距离d情况下可正常阅读到标签12的信息；而当纸尿裤13为湿润状态时，RFID阅读器11的阅读能力会因纸尿裤的含水量增加而受到影响，在同样的距离下阅读器就不一定可读到标签的信息了。适当设置距离d，便可有效区分标签所粘贴的物体的湿度或含水量情况，从而可对设置有RFID标签的纸尿裤的尿湿状况进行有效识别。

本发明主要目的是为了监测环境状态的变化。为了实现这个目的，就需要定期对同一个标签进行多次的检测（阅读），并通过比较前后不同时间段上的阅读情况来判别环境状态是否已发生了改变。评价一个标签的阅读情况主要有三项可比性的指标，一是看能否读到标签，能读到标签信息是一种状态，读不到标签信息是另一种状态。这种“是”或“否”的检测是最简单的，但其只能包含“是”及“否”两种状态。如果要进一步“量化”读标签的状态，则要看另外二项指标了。指标二是测试成功读入标签信息所需的最小阅读器发射功率（标签灵敏度）是多少，而指标三则是在特定阅读器发射功率下，测试标签的读取率是多少，有关所述第二、第三指标的具体测定方法将在下面的有关章节中作进一步的论述。这里要强调的是，为了令前后标签的阅读情况有可比性，需要尽可能令每一次标签阅读条件相一致。在本发明实施例中，标签及阅读器都是不变的，唯一有可能变化的是阅读器与标签的距离，因此在本发明实施例中需要有相应的机制/装置去令每次阅读的距离一致。

为了解决上述的问题，本发明实施例于RFID阅读器11上设置了测距装置，所述测距装置可发射无线测距信号17（图中与信号15相重叠），这个信号为RFID标签12所反射并形成回波信号18（图中与信号16相重叠），而信号18为RFID阅读器11所接收，这样便可确定RFID标签12与RFID阅读器之间的距离。在实际应用中，这个测距装置可以采用无线接近开关的方式工作，当RFID阅读器11从远处逐步移近RFID标签12并达到临界距离d时，所述接近开关被触发，并令RFID阅读器11在这个距离上实施对标签12的阅读操作；反过来如果RFID阅读器11与标签12之间的距离小于d，则要将RFID阅读器11逐步向外移，令接近开关于临界距离d时复位，并在此时令阅读器11实施对标签12的阅读操作。上述这两种方式都可令RFID阅读器11在设定距离d的附近实施对标签12的阅读操作，大大增加了每一次标签阅读情况的可比性。在实际应用中，所述无线测距装置可以用超声波测距、红外线测距、微波（多普勒）测距、交变磁场测距（金属探测）等方式来实现，亦即所述接近开关可以为超声波接近开关、红外线接近开关、微波（多普勒）接近开关、交变磁场接近开关（金属探测器接近开关）中的任意一种或组合。

下面再请参照图2所示，这是本发明实施例一中RFID标签配置在纸尿裤上实现纸尿裤的尿湿状态监测的示意图，这是本发明实施例的环境状态监测装置的一个具体及实际应用。图中20为一常规纸尿裤（婴儿或成人纸尿裤均适用，其等效于图1中的物体13），其分前后两部分，前边部分为腹部，后边部分为臀部，从后边部分延伸形成左、右（以朝向阅读者为参照）两个围边21、22，可将纸尿裤腰围拉紧，从而将纸尿裤前后两部分连在一起包裹使用者的腹部及臀部。

在本发明实施例中，RFID标签12可设置在纸尿裤的前腹部正中位置上，设置在这个位置的最大好处是方便阅读器对标签的阅读操作，特别是当纸尿裤的使用者平躺在床上时，即使纸尿裤使用者穿着裤子、盖着被子，RFID标签12离被面的位置一般也不超过10cm，这个距离几乎所有常规的UHF阅读器都能够轻松实现其RFID标签的读取，因此阅读器可在小功率发射状态下工作，有利于节省能量及延长电池使用寿命。而当纸尿裤被尿湿时，RFID标签12下面的水分增加（如果RFID标签12放置在纸尿裤内部的话，则尿液可包围在标签的四周，对标签的影响会更大），RFID阅读器11对标签12的阅读距离因此会大大缩短，此时如果RFID阅读器11仍然维持在10cm左右的阅读距离的话，就可能会完全读不到标签12的信息，在这种情况下，本发明实施例就可以判别纸尿裤20已经被尿湿，需要更换了。

下面再请参照图3所示，这是本发明实施例中RFID标签配置在纸尿裤上的局部侧面剖视示意图。图中的纸尿裤显示为腹部位置，23为纸尿裤的内层（干爽层），在穿着时最贴近使用者的下腹部/排尿器官；25为纸尿裤的中间层（吸湿层），可吸收尿液；26为纸尿裤的外层（防渗层），可防止尿液渗漏。在本发明中，RFID标签12被配置在纸尿裤的吸湿层与防渗层之间，既可在尿湿时接触到尿液（或被尿液所浸泡），又距离身***置比较远，容易为RFID阅读器所读到。标签12在纸尿裤生产过程，可通过背胶（或结构胶）粘贴在纸尿裤外层26的PE膜（聚乙烯薄膜）上，这符合纸尿裤的生产工艺，因而适合大规模生产。

下面再请参照图4所示，这是本发明实施例一中标签灵敏度与纸尿裤尿湿程度的关系示意图。本实施例的标签灵敏度是指RFID阅读器11与RFID标签12在间距为d（假设为10cm）的情况下读取到标签信息所需的最小阅读器发射功率。图中的纵坐标为RFID阅读器11的发射功率（单位为dBm），横坐标为纸尿裤的含水量（单位为ml，测试时将相应的水量倒入纸尿裤的标签区域内），图中显示当纸尿裤在干爽情况下（含水量为0），要读取到标签信息（ID）只需要5dBm的发射功率（功率越低代表标签灵敏度越高）；而当水量增加到100ml时，读取标签所需的功率便增大到15dBm；如果进一步增加纸尿裤的含水量（例如300ml），还有可能出现在最大发射功率（例如30dBm）时仍读不到标签的情况，这些情况的变化都与纸尿裤（待监测物体）的环境状态（尿湿情况）有关，本发明实施例正是利用及比较RFID标签阅读情况的变化（例如标签灵敏度的变化）来判断环境状态的改变的。

下面再请参照图5所示，这是本发明实施例一中标签读取率与纸尿裤尿湿程度的关系示意图。图中的读取率是在RFID阅读器11与RFID标签12之间保持10cm间距，并采用25dBm的发射功率情况下测试得到的大概情况（不同的RFID标签及不同的RFID阅读器天线下测试的结果可能会有所不同）。图中的横坐标为纸尿裤的含水量（单位为ml，测试时将相应的水量倒入纸尿裤的标签区域内），纵坐标为阅读器的标签读取率（%），在纸尿裤干爽情况下（含水量为0），标签的读取率达到100%（约数），随着纸尿裤含水量的增加，标签读取率逐步下降，在100ml时读取率下降到60%，而当纸尿裤含水量达到或超过250毫升，标签读取率下降到0，这意味着出现了标签读不到的情况，这些情况及变化都与纸尿裤这个待检测物体的环境状态（尿湿情况）有关，本发明实施例正是利用及比较RFID标签阅读情况的变化（例如标签读取率的变化）来判断环境状态的改变的。

下面再请参照图6所示，这是本发明实施例一中RFID标签包括特定材料涂层的结构示意图，这是标签的一个侧面剖视图，与前述图3所示的情况是一致的，不同的是本图中的RFID标签12包括有背胶（或其它粘合剂）27，其可以令RFID标签12易于粘贴于纸尿裤外层内侧的PE膜26之上。此外，RFID标签12中还包括有一特定的材料涂层28，所述材料涂层适合与RFID标签所处环境的参数变量相互作用并反映环境的状态。例如所述涂层28可以为一种湿敏材料，当环境中湿度增加或当所述标签被液体浸润时，所述湿敏材料涂层的电阻变小，或介电常数增大，或产生其它相关效应，从而对标签阅读带来影响并实现对环境状态的监测，这时我们可以将所述的标签称为湿敏标签。又例如所述涂层28可以为一种气敏材料，当所述环境中包含有特定气体成分时（例如大便中的硫化氢气体），所述涂层的电阻变小，或介电常数增大，或产生其它相关效应，从而对标签阅读带来影响并实现对环境状态的监测（例如实现纸尿裤使用者的大便监测），这时我们可以将所述的标签称为气敏标签。如果一条纸尿裤内同时配置有湿敏标签及气敏标签，便可同时实现对纸尿裤的大小便的监测。

下面再请参照图7所示，这是本发明实施例一的环境状态监测器的正面外观示意图。图中30为环境状态监测器（为环境状态监测装置的主体部分，为方便起见，以下亦统称为环境状态监测装置），其内部包括有RFID阅读器。在环境状态监测装置30中包括有检测按钮33，当所述按钮按下时，可触发RFID阅读器11发射无线信号并实施对RFID标签的阅读/扫描操作，并对所述阅读/扫描的情况进行分析和判断，及将有关环境状态监测装置的工作状态，以及由环境状态监测装置分析得到的环境状态信息通过状态指示装置35进行状态信息的输出指示。

下面再请参照图8所示，这是本发明实施例一基于射频识别技术的环境状态监测装置的功能模块方框图。图中30为环境状态监测装置，在环境状态监测装置30中包括有RFID阅读器11，检测按钮33，状态指示装置35。此外还包括有联结11、33及35的微处理器38（MCU），所述微处理器38完成***装置中所有所需的逻辑、时序的控制，并对阅读/扫描的情况进行分析和判断，及将有关工作状态，以及分析得到的环境状态通过状态指示装置35进行状态信息的输出指示，在这种情况下，所述的微处理器亦可称为逻辑控制单元，或可用相关的逻辑装置来替代MCU。与检测按钮33及微处理器38相连的还有无线接近开关36，所述接近开关36用来实现前述图1中所述的距离d的控制。在实际应用中接近开关36可以用超声波感应、红外线感应、微波（多普勒）感应、交变磁场感应（金属探测）等方式来实现。在本发明实施例优选金属探测方式实现接近开关功能，因为这种方式可有效避开衣物的遮挡，直接探测到含有金属成分的标签天线并可在设定的触发距离d上触发RFID阅读器11实施标签12的阅读操作，具有较好的稳定性及抗干扰能力。

图8中的检测按钮33既与微处理器38电连接，又与无线接近开关36电连接，可同时启动RFID阅读器11及接近开关36，但标签阅读的情况则以接近开关36在设定距离上被触发一刻为准，以确保RFID阅读器11与RFID标签12的间距为触发距离d。当然在这个应用中，RFID阅读器11亦可先处于睡眠状态，待接近开关36被触发时再将其唤醒并实施阅读操作，这种方式比较省电，但RFID阅读器11的反应相对会慢一些，测试误差会稍大一些，但多数情况下这种误差是可以接受的。

图8中的状态指示装置35包括有检测指示单元、干爽指示单元及尿湿指示单元，这是本发明实施例的环境状态监测装置作为纸尿裤尿湿监测应用时的一个特例。当检测按钮33被按下时，状态指示装置35中的检测指示单元被点亮；而当检测到纸尿裤的干爽状态（在距离d时可以读到RFID标签12的信息，或在读标签时呈现出较高的标签灵敏度或标签读取率，详情可参考图4、图5的相关描述）时，状态指示装置35中的干爽指示单元被点亮；最后当检测到纸尿裤的尿湿状态（在距离d时读不到RFID标签12的信息，或在读标签时呈现较低的标签灵敏度或标签读取率，详情可参考图4、图5的相关描述）时，状态指示装置35中的尿湿指示单元被点亮。状态指示器的三种状态具有或逻辑关系，通常只有其中一个状态被激活，或全部状态被屏蔽（无状态输出），而所有这些逻辑关系都可由图中的微处理器38（或逻辑控制单元）来实施控制。当无状态输出时，代表所述环境状态监测装置（或具体为尿湿检测装置）处于睡眠的省电状态，在这种状态下，所述的接近开关36及RFID阅读器11可同时进入睡眠状态。为了有效控制所述状态切换的时序，图中的环境状态监测装置30还包括有一个定时单元37，所述定时单元同时与接近开关36及微处理器38电连接，以便控制接近开关36、阅读器11及状态显示器35的工作时间。例如当检测按钮33按下时，接近开关36及RFID阅读器11会被唤醒并进入工作状态，定时单元37会自动设定一个工作时间（例如3秒钟）并由此开始计时，如果在3秒钟接近开关36没有被触发，或虽有触发但RFID阅读器11读不到任何标签信息，定时单元37便会起作用并会令接近开关36、RFID阅读器11及状态指示单元35关闭并进入省电的休眠状态。

下面再请参照图9所示，这是本发明实施例一基于射频识别技术的环境状态监测装置的又一功能模块方框图，这是对前述图8的一个发展和补充。图中的状态指示装置35包括有发光二极管（LED）、蜂鸣器或振动器，代表状态指示可分别用声、光或振动方式来实现（可为其中之一或组合）。所述LED可为一个三色（例如红、绿、蓝）LED，可用三种不同的颜色来代表前述三种不同状态，例如用蓝色代表检测状态，用绿色代表干爽状态及用红色代表尿湿状态等。所述状态亦可用蜂鸣器发出的不同长短或长短组合声音来代表，例如短音代表检测状态的开始，长音代表干爽状态，两声或三声短音代表尿湿状态等。

至于图中的无线接近开关36，则除了包括前述图1及图8提及的金属探测接近开关、微波探测接近开关、超声接近开关、红外接近开关之外，本实施例的环境状态监测装置还包括了一个射频识别接近开关（在实际应用中可采用上述接近开关中的任一种或组合）及与之配套使用的参考标签19，所述参考标签19与前述的RFID标签12共同设置在环境状态监测装置的目标物体20（例如前述提及的纸尿裤、纸尿片等一次性吸湿性护理用品）之内，与RFID标签12具有确定的位置关系（例如并列放置），这样便可通过射频识别接近开关36对参考标签19的定位（设置于间距d上触发）间接实现RFID阅读器11对RFID标签12的定位。具体来说，射频识别接近开关对参考标签19的有效阅读距离一般是固定的（例如为d），当射频识别接近开关读到参考标签19的有效信息时，间接代表RFID阅读器11与RFID标签12之间的距离已落入到间距d的范围之内（假设RFID标签12与参考标签19，以及RFID阅读器11与射频识别接近开关36均处于同一个水平位置上）。要留意的是，在本实施例中设置射频识别接近开关及参考标签的目的是为了实现阅读距离d的间距控制，这个功能和前述的其它接近开关是一样的，其可替代前述的其它接近开关，当然也可为其它接近开关所代替。为了确保定位的精确性，要求参考标签19对环境状态的抵抗能力越强越好，即目标物体20的环境状态（例如湿度、含水量等）对参考标签19的影响越小越好。在实际应用中可选用低频（120-150KHz）或高频（13.56MHz）的射频识别标签做参考标签，以及采用相应频段的射频识别阅读器作射频识别接近开关，因为所述频段的射频识别***对环境因素比较不敏感。

在图9中定时单元37被连接到微处理器38上，接近开关36及阅读器11均可直接由微处理器38控制。事实上，该定时单元37还可以进一步放置在微处理器38的内部，由微处理器38实现所有相关的时序及逻辑控制。

下面再请参照图10所示，这是本发明实施例一基于射频识别技术的环境状态监测装置再一功能模块方框图，这是对前述图9的一个发展和补充。与图9相比，图10中增加了一个调节装置55（可以是开关或旋钮等），这个调节装置可直接作用于接近开关36从而实现对检测距离d的调节（增大或减少设定阅读距离），以便达到最佳的测试及使用效果。另外所述调节装置亦可作用于微处理器38，通过微处理器38实现对RFID阅读器11的发射功率的调节（增大或减少设定发射功率），这同样有利于达到最佳的测试及使用效果。

图中的状态指示器35则为显示器所构成，例如液晶显示器（LCD），由于LCD显示的灵活性，其可以很方便按不同的具体应用来显示不同的状态。除了可以包括之前的检测状态、干爽状态及尿湿状态之外（图中没有标示），图中的液晶显示还可包括有时间相关的信息显示。为了实现时间信息的显示，图中的微处理器38还包括有计时单元、定时单元，可产生包括时、分、秒在内的时间信息，并且所述信息可通过时间输入/调校按钮53来输入或调校。图中的时间记录单元可记录每一个标签读取及每一次标签读取的标签ID信息及时间信息，并将有关信息送往LCD进行显示。所述MCU还可以对有关的时间信息进行处理，以产生一些新的有用信息，例如将最近一次读标签的时间减去第一次读到同一标签（根据标签ID来判别，如果前后ID相同则认为是同一标签）的时间，并将所述的时间差通过LCD进行显示，这个时间差可看作为所述RFID标签对应的物体（例如纸尿裤）的“使用时间”。

为了正确实现上述的“使用时间”显示功能，当一条新的纸尿裤给用户使用时，首先需要用尿湿检测装置（环境状态监测装置）30测试一下纸尿裤，这时阅读器11就可读入设置在纸尿裤内的RFID标签12的ID信息。由于RFID标签在出厂时都有唯一的识别ID，而所述ID第一次被读入时，因***中并无其ID记录而LCD会显示新尿裤开始使用的信息。当下一次检测这条纸尿裤时，阅读器会读到相同的ID信息，这时MCU便可将这次读标签的时间（作为最近一次读标签的时间）减去当初第一次读同一标签的时间，并将这个时间差作为所述纸尿裤已使用的时间进行显示。这个时间显示的意义在于令纸尿裤的使用及更换具有双重保障，当超过设定的换片时间（例如白天设定6小时，夜晚设定12小时）时，无论是否检测到纸尿裤的尿湿状态均可显示需要更换纸尿裤的信息，防止因尿湿位置不同（例如没有湿到RFID标签的位置）而造成误报/漏报情况的出现。

图中的微处理器38还包括有标签灵敏度测试及比较单元，以及标签读取率计算及比较单元，亦即是说前述的灵敏度测试及读取率计算都可通过微处理器来控制实现。标签灵敏度测试及比较单元用于测试及比较同一个标签的灵敏度的变化情况，并根据所述变化情况给出环境信息未改变或已改变的状态指示。标签读取率计算及比较单元，用于计算及比较同一个标签的读取率变化情况，并根据所述变化情况给出环境信息未改变或已改变的状态指示。具体来说，当测试标签的灵敏度时，微处理器38会通过逐步增加RFID阅读器11的发射功率，直到在设定的距离d时可以读到RFID标签12的ID信息为止，此时对应的发射功率便为所述RFID标签12在所述环境状态下的灵敏度。而当要测试标签的读取率时，则通过一设定的时间，由阅读器11对标签12进行连续的扫描/阅读，然后再计算出所述设定时间内成功读取标签信息的百分比。微处理器38还可以通过相应的比较单元，比较每一次标签读取灵敏度及/或每一次标签读取率的变化，并根据所述的变化确定环境状态的改变。另外在图10中，前述的定时单元被集成到微处理器38的内部，以便对接近开关36、阅读器11及状态指示器35进行所需的时序控制。

基于本发明实施例一的环境状态监测装置，本发明实施例二提供一种一次性消耗用品，包括前述本发明实施例一的环境状态监测装置，其构成示意图如图11所示。图中20为一次性消耗用品（纸尿裤），12为配置在纸尿裤内的RFID标签，30为环境状态监测装置（本实施例中可称为尿湿检测装置），33为测试按钮，35为状态指示器。当尿湿检测装置30检测纸尿裤20的状态（例如湿度）时，可按下检测按钮33并令尿湿检测装置30靠近纸尿裤20，这时尿湿检测装置30中的接近开关会发出无线信号17并接收回波18，然后在距离d时触发尿湿检测装置30内的阅读器，所述阅读器发出RFID无线信号15并接收其回波16，从而可实现对纸尿裤上的无线标签12的阅读操作，并根据阅读情况（或情况变化）判断纸尿裤的状态（例如是否尿湿等），并通过状态指示器35进行状态输出指示，这些和前述的相关描述是一致的。

例如：所述状态指示器给出的状态未改变信息代表所述一次性消耗用品处于可用状态；以及所述状态指示器给出的状态已改变信息代表所述一次性消耗用品处于需更换状态。

具体地，所述一次性消耗用品为一次性纸尿裤或纸尿片，并且所述状态指示器给出的状态未改变信息代表所述纸尿裤或纸尿片处于干爽或未污染状态；以及所述状态指示器给出的状态已该变信息代表所述纸尿裤或纸尿片处于湿润或已污染状态。

相应地，所述RFID标签被设置于所述纸尿裤或纸尿片的吸湿层及防漏层之间，并粘贴于所述防漏层上。

由上可知，本发明实施例采用了最普通、最成熟、最大众化的射频识别技术实现了有效的环境状态监测，具有简单、方便、实用的特点。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (20)

1.一种基于射频识别技术的环境状态监测装置，其特征在于，包括：

为对应RFID标签提供能源并可阅读所述RFID标签信息的RFID阅读器；

基于距离触发所述RFID阅读器对所述RFID标签进行阅读的接近开关；

对所述RFID阅读器的阅读情况进行分析处理的微处理器或逻辑控制单元；

根据所述微处理器或逻辑控制单元的分析处理结果，输出环境状态信息的状态指示器。

2.如权利要求1所述的环境状态监测装置，其特征在于，还包括与环境变量相互作用的无源RFID标签。

3.如权利要求1所述的环境状态监测装置，其特征在于，还包括给出指定时间的定时单元，并且

当所述RFID阅读器在所述指定时间内读取到所述RFID标签的有效信息时，所述状态指示器给出环境状态未改变的信息；及

当所述RFID阅读器在所述指定时间内读取不到所述RFID标签的有效信息时，所述状态指示器给出环境状态已改变的信息。

4.如权利要求1所述的环境状态监测装置，其特征在于，所述RFID阅读器包括标签灵敏度测试及比较单元，用于测试及比较同一个RFID标签的灵敏度变化情况，并根据所述变化情况给出环境信息未改变或已改变的状态指示。

5.如权利要求1所述的环境状态监测装置，其特征在于，所述RFID阅读器包括有标签读取率计算及比较单元，用于计算及比较同一个RFID标签的读取率变化情况，并根据所述变化情况给出环境信息未改变或已改变的状态指示。

6.如权利要求1所述的环境状态监测装置，其特征在于，所述接近开关包括金属探测接近开关、微波探测接近开关、超声波探测接近开关、红外探测接近开关、射频识别接近开关中的任一种。

7.如权利要求6所述的环境状态监测装置，其特征在于，还包括与所述射频识别接近开关配套使用的参考标签，所述参考标签与所述RFID标签具有确定的位置关系，并且所述射频识别接近开关与参考标签的工作频率在120KHz至150KHz之间或为13.56MHz。

8.如权利要求1所述的环境状态监测装置，其特征在于，还包括检测按钮，分别与所述微处理器和接近开关电连接，当所述检测按钮按下时，所述RFID阅读器及接近开关进入工作状态；以及

所述定时单元还用于在所述检测按钮按下后为所述RFID阅读器及接近开关设定一个工作时间，当所述工作时间届满后，所述RFID阅读器及接近开关进入省电休眠状态。

9.如权利要求1所述的环境状态监测装置，其特征在于，还包括调节装置，分别与所述微处理器和接近开关电连接，用于调整所述接近开关的触发距离，或调整所述RFID阅读器的发射功率。

10.如权利要求2所述的环境状态监测装置，其特征在于，所述RFID标签包括有涂层，所述涂层与所述标签所处的环境变量相互作用并反映环境的状态。

11.如权利要求10所述的环境状态监测装置，其特征在于，所述涂层为湿敏材料，当所述RFID标签所处环境湿度增加时，所述涂层的电阻变小或介电常数增大，从而对标签阅读带来影响。

12.如权利要求10所述的环境状态监测装置，其特征在于，所述涂层为气敏材料，当所述RFID标签所处环境中包含有特定气体成分时，所述涂层的电阻变小或介电常数增大，从而对标签阅读带来影响。

13.如权利要求2所述的环境状态监测装置，其特征在于，所述RFID标签为超高频段无源RFID标签，其工作频率在840MHz至960MHz之间。

14.如权利要求1所述的环境状态监测装置，其特征在于，所述状态指示装置包括三色LED，通过同一LED的三种颜色来分别显示干爽、尿湿及检测三种状态。

15.如权利要求1所述的环境状态监测装置，其特征在于，所述状态指示装置包括蜂鸣器，通过同一蜂鸣器的不同长短或长短组合声音来分别表示干爽、尿湿及检测三种状态。

16.如权利要求1所述的环境状态监测装置，其特征在于，所述微处理器或逻辑控制单元还包括：

用于产生包括时、分、秒在内的时间信息的计时单元；

用于记录所述RFID阅读器每一次成功阅读RFID标签的时间信息，以及同一RFID标签自第一次被阅读与最近一次被阅读的时间间隔信息的时间记录单元。

17.如权利要求16所述的环境状态监测装置，其特征在于，所述状态指示器包括液晶显示器，用于显示环境状态信息以及所述时间记录单元所记录的时间信息或时间间隔信息。

18.一种一次性消耗用品，其特征在于，包括如权利要求1-17任一项所述的环境状态监测装置，并且：

所述状态指示器给出的状态未改变信息代表所述一次性消耗用品处于可用状态；以及

所述状态指示器给出的状态已改变信息代表所述一次性消耗用品处于需更换状态。

19.如权利要求18所述的一次性消耗用品，其特征在于，所述一次性消耗用品为一次性纸尿裤或纸尿片，并且

所述状态指示器给出的状态未改变信息代表所述纸尿裤或纸尿片处于干爽或未污染状态；以及

所述状态指示器给出的状态已该变信息代表所述纸尿裤或纸尿片处于湿润或已污染状态。

20.如权利要求19所述的一次性消耗用品，其特征在于，所述RFID标签被设置于所述纸尿裤或纸尿片的吸湿层及防漏层之间，并粘贴于所述防漏层上。