KR20070024094A - Redio frequency identification tag and system for managing material laid under the ground using the same - Google Patents

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KR20070024094A
KR20070024094A KR1020050078643A KR20050078643A KR20070024094A KR 20070024094 A KR20070024094 A KR 20070024094A KR 1020050078643 A KR1020050078643 A KR 1020050078643A KR 20050078643 A KR20050078643 A KR 20050078643A KR 20070024094 A KR20070024094 A KR 20070024094A
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문재욱
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Abstract

An RFID(Radio Frequency IDentification) tag and an underground facility management system using the same are provided to raise a recognition rate and minimize power consumption by using an active RFID tag using an optimal carrier wave frequency band. The RFID tag stores underground facility information. An RFID reader includes an antenna for transceiving a carrier wave of a specific frequency band with the RFID tag. A terminal processes information for managing the underground facility by receiving the information stored in the RFID tag from the RFID reader. The RFID tag includes an LC resonator(10) having a resonance frequency of the first frequency band and receiving an external signal, an amplifier(20) amplifying the received signal, a band pass filter(30) separating a signal component of the first frequency band from the signal output from the amplifier, a demodulator(60) demodulating a carrier wave from the signal output from the band pass filter and a comparator(70) extracting data by comparing the signal output from the demodulator with predetermined reference voltage.

Description

ＲＦＩＤ 태그 및 이를 이용한 지중 매설물 관리 시스템 {Redio Frequency Identification Tag and System for managing material laid under the ground using the same}RDF tag and underground buried land management system using the same {Redio Frequency Identification Tag and System for managing material laid under the ground using the same}

도 1은 일반적인 지중 매설물 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a general underground buried material management system.

도 2는 본 발명에 따른 RFID 태그의 구성 블록도를 도시한 것이다.2 shows a block diagram of an RFID tag according to the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 RFID 태그의 바람직한 일 실시예로서 상세 회로도를 도시한 것이다.FIG. 3 shows a detailed circuit diagram as a preferred embodiment of the RFID tag shown in FIG.

도 4는 주파수에 따른 전도성 및 비전도성 매체에 대한 전송 특성을 설명하기 위한 파형도이다.4 is a waveform diagram illustrating transmission characteristics of conductive and non-conductive media according to frequency.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10: LC 공진부 20,40: 증폭기10: LC resonator 20, 40: amplifier

30,50: 대역통과필터 60: 복조부30,50: bandpass filter 60: demodulator

62,70: 비교기 64: 저역통과필터62, 70: Comparator 64: Low Pass Filter

80: 제어부 82: 송신안테나80: control unit 82: transmission antenna

90: 메모리 92: 전원90: memory 92: power

본 발명은 RFID 태그(Redio Frequency Identification Tag: 이하, RFID 태그로 약술함) 및 이를 이용한 지중 매설물 관리 시스템에 관한 것으로, 특히 능동형 방식으로 지중 매설 특성에 최적화된 반송 주파수 대역을 이용하여 인식율을 높이고 소비 전력을 최소화할 수 있는 RFID 태그 및 이를 이용한 지중 매설물 관리 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an RFID tag (hereinafter, abbreviated as RFID tag) and an underground buried management system using the same. The present invention relates to an RFID tag capable of minimizing power and an underground buried material management system using the same.

일반적으로 이미 사회 각 분야에서 널리 사용되고 있는 바코드 방식으로 해결되지 못하는 곳에 무선 통신 기술과 마이크로 콘트롤러 기술을 응용한 효율적인 정보 시스템이 개발 되고 있다. 특히, 물체의 데이터 정보를 비 접촉형으로 자동 인식하는 기술은 바코드,OCR(Optical Character reader) 음성 인식 등 여러 방식들이 개발되어 각종 자동화 시스템에 응용되고 있으나, 이러한 방식은 고정된 위치에서 읽기 전용 형태로 설치가 열악한 곳(눈, 비, 먼지, 기름 등)에서는 사용이 곤란하여 반자동 시스템으로 분류되고 있다. 따라서, 완전한 자동 인식을 위해서는 읽기/쓰기 기능과 열악한 환경에서 물체를 자동 식별할 수 있는 무선 인식 방식이 필요하다. 무선 인식 기술은 관리 대상 물체의 정보를 기억하는 전자태그에 전파나 광을 전송 매체로 하여 비 접촉 방식으로 대상 물체의 정보를 판독하는 기술로서 최근 자동화 기술의 보급에 따라 급속히 발전하고 있으며, 특히 정보와 제어의 분산화 기술 추세에 따라 가능성과 매력이 대단히 크기 때문에 응용 분야가 확대 되고 있다.In general, efficient information systems using wireless communication technology and microcontroller technology have been developed where they cannot be solved by the barcode method widely used in various fields of society. In particular, technology for automatically recognizing data information of an object as a non-contact type has been applied to various automation systems such as barcode and optical character reader (OCR) voice recognition, but this method is read-only at a fixed position. It is classified as semi-automatic system because it is difficult to use in places with poor installation (snow, rain, dust, oil, etc.). Therefore, a full automatic recognition requires a read / write function and a wireless recognition method capable of automatically identifying an object in a harsh environment. Wireless recognition technology is a technology that reads information of a target object in a non-contact manner by using radio waves or light as a transmission medium to an electronic tag that stores information of the object to be managed, and is rapidly developing with the recent spread of automation technology. With the trend of decentralization technology of control and control, the field of application is expanding because of its great potential and attractiveness.

최근들어 무선 인식 기술의 발전하면서 다양한 응용 분야중에서 특히, 지하 매설물(하수도관, 가스관 등) 관리에 관한 유도 무선 인식 방식의 개발이 진행되고 있다. 이러한 지하 매설물 관리 시스템은 전력, 통신관, 가스관, 수도관 등의 각종 지중 매설물에 각종 정보를 기록한 RFID 태그를 탐재하고, 그 위치를 탐지, 정보화, 및 관리하는 종합 시스템을 말한다. 이러한 RFID 태그는 일반적으로 자체 전원의 유무에 따라 능동형 및 수동형으로 구분할 수 있다. 수동형 RFID 태그는 자체 전원을 가지고 있지 않으므로 별도의 전원 관리가 필요치 않은 장점을 가지고 있으나 인식 거리에 한계를 가지며, 특히 지중과 같이 눈, 비, 및 각종 오염 등 열악한 환경에서 그 인식율이 극히 낮아지는 문제점이 있었다. 반면에, 능동형 방식은 인식율은 상대적으로 높일 수 있으나, 자체 전원을 가지고 있으므로 높은 전력 소모가 발생하는 경우에는 잦은 교체를 해야 하는 문제점이 있었다. Recently, with the development of wireless recognition technology, development of guided wireless recognition method for managing underground buried materials (sewer pipe, gas pipe, etc.) among various application fields has been developed. The underground buried material management system refers to a comprehensive system that detects RFID tags that record various types of information in various underground works such as electric power, communication pipes, gas pipes, and water pipes, and detects, informatizes, and manages their locations. Such RFID tags are generally classified into active and passive types according to their own power supply. Passive RFID tag does not have its own power source, so it does not need separate power management, but it has a limitation in recognition distance. Especially, the recognition rate is extremely low in poor environment such as snow, rain, and various pollution such as underground. There was this. On the other hand, the active method has a relatively high recognition rate, but because it has its own power source, when high power consumption occurs, there is a problem that frequent replacement.

상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 RFID 태그 및 이를 이용한 지중 매설물 관리 시스템의 목적은 지중 매설 특성을 고려한 최적의 반송파 주파수 대역을 이용하여 인식율을 높이고 소비 전력을 최소화 할 수 있는 능동형 RFID 태그 및 이를 이용한 지중 매설물 관리 시스템을 제공하는 데 있다.In order to solve the above-mentioned problems, the purpose of the RFID tag according to the present invention and the underground buried material management system using the same is an active RFID capable of increasing the recognition rate and minimizing the power consumption by using the optimal carrier frequency band considering the underground buried characteristics. It is to provide a tag and underground buried land management system using the same.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 RFID 태그의 특징은Features of the RFID tag according to the present invention for achieving the above object of the present invention is

소정 제1주파수 대역의 공진 주파수를 가지며, 외부 신호를 수신하는LC 공진부; 상기 LC 공진부의 수신 신호를 소정 이득율로 증폭하는 증폭기; 상기 증폭기의 출력 신호의 상기 제1주파수 대역의 신호 성분을 분리하는 대역 통과 필터; 상기 대역 통과 필터의 출력 신호로부터 반송파 복조하는 복조부; 및 상기 복조부의 출력 신호와 소정 기준 전압을 비교하여 데이터를 추출하는 제1비교기를 포함하는 데 있다.An LC resonator having a resonant frequency of a predetermined first frequency band and receiving an external signal; An amplifier for amplifying the received signal of the LC resonator unit at a predetermined gain ratio; A band pass filter for separating signal components of the first frequency band of the output signal of the amplifier; A demodulator for demodulating a carrier from an output signal of the band pass filter; And a first comparator for extracting data by comparing an output signal of the demodulator with a predetermined reference voltage.

또한, 본 발명에 따른 RFID 태그의 부가적인 특징은 상기 제1주파수 대역은 150Khz 인 것에 있다.In addition, an additional feature of the RFID tag according to the present invention is that the first frequency band is 150Khz.

또한, 본 발명에 따른 RFID 태그의 부가적인 다른 특징은 상기 증폭기 및 대역 통과 필터는 직렬 연결된 2단 구성인 데 있다.In addition, an additional feature of the RFID tag according to the present invention is that the amplifier and the band pass filter have a two stage configuration connected in series.

또한, 본 발명에 따른 RFID 태그의 부가적인 또 다른 특징은 상기 증폭기는 JFET를 이용한 1단 증폭기인 것에 있다.In addition, an additional feature of the RFID tag according to the present invention is that the amplifier is a first stage amplifier using a JFET.

또한, 본 발명에 따른 RFID 태그의 부가적인 또 다른 특징은 상기 복조부는 입력 신호와 소정 기준 전압을 비교하는 제2비교기; 및 상기 제2비교기의 출력 신호를 반송파를 제거하기 위한 저역 통과 필터를 포함하는 데 있다.Further, an additional feature of the RFID tag according to the present invention is that the demodulator comprises: a second comparator for comparing the input signal with a predetermined reference voltage; And a low pass filter for removing a carrier wave from the output signal of the second comparator.

또한, 본 발명에 따른 RFID 태그의 부가적인 또 다른 특징은 상기 제1 및 제2비교기는 전원 단자 및 접지 사이에 직렬 연결되는 제1 및 제2저항; 및 상기 제1 및 제2저항의 공통점을 반전 입력으로 하고, 입력 신호를 비반적 입력으로 하는 연산 증폭기를 포함하는 데 있다. In addition, an additional feature of the RFID tag according to the present invention is that the first and second comparators include: first and second resistors connected in series between a power supply terminal and a ground; And an operational amplifier in which the common point of the first and second resistors is an inverting input and the input signal is an inverse input.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지중 매설물 관리 시스템의 특징은 지중 매설물 정보를 저장하는 RFID 태그; 상기 RFID 태그에 소정 주파수 대역의 반송파를 송수신하는 안테나를 포함하는 RFID 리더기; 및 상기 RFID 리더기를 통해 RFID 태그의 기록된 정보를 수신받아, 이를 이용하여 지중 매설물 관리를 위한 정보 처리를 수행하는 단말기를 포함하는 지중 매설물 관리 시스템에 있어서, 상기 RFID 태그는 150Khz 주파수 대역의 공진 주파수를 가지는 LC 공진부; 상기 LC 공진부의 출력 신호를 증폭하는 증폭기; 상기 증폭기의 출력신호로부터 상기 150khz 주파수 대역 신호를 분리하는 대역 통과 필터; 상기 대역 통과 필터의 출력 신호로부터 150Khz 주파수 대역의 반송파를 제거하고 데이터를 복조하는 복조부; 및 상기 복조부의 출력 신호를 기준 전압과 비교하여 데이터를 추출하는 비교기를 포함하며, 상기 RFID 리더기는 150Khz의 반송파 주파수 대역을 이용하는 것에 있다.Features of the underground buried material management system according to the present invention for achieving the above object of the present invention is an RFID tag for storing underground buried information; An RFID reader including an antenna for transmitting and receiving a carrier wave of a predetermined frequency band to the RFID tag; And a terminal configured to receive the recorded information of the RFID tag through the RFID reader and to perform information processing for underground buried management using the RFID tag, wherein the RFID tag has a resonance frequency of 150 Khz frequency band. LC resonator having a; An amplifier for amplifying the output signal of the LC resonator; A band pass filter separating the 150 kHz frequency band signal from the output signal of the amplifier; A demodulator for demodulating data by removing a carrier of a 150 kHz frequency band from an output signal of the band pass filter; And a comparator for extracting data by comparing the output signal of the demodulator with a reference voltage, wherein the RFID reader uses a carrier frequency band of 150 Khz.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 본 발명이 적용되는 지중 매설물 관리 시스템을 설명하면 다음과 같다.First, to explain the underground buried material management system to which the present invention is applied to help understanding of the present invention.

도 1은 일반적인 지중 매설물 관리 시스템의 구성 블록도를 도시한 것으로, 도 1에 도시된 지중 매설물 관리 시스템은 지중 매설물(111)와 지중 매설물(111)에 탑재되는 RFID 태그(Tag)(121)와 바퀴(151), 바퀴축(155), 지지대(161), 손잡이(171) 등으로 구성된 이동수단과, 통신 안테나(131), 그리고 디스플레이(143)와 자판(145)을 포함하는 단말기(141)로 구성된다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a general underground burial management system. The underground burial management system illustrated in FIG. 1 includes an RFID tag 121 mounted on the underground burial 111 and the underground burial 111. The terminal 141 includes a moving means composed of a wheel 151, a wheel shaft 155, a support 161, a handle 171, and the like, a communication antenna 131, and a display 143 and a keyboard 145. It consists of.

상기 구성에 따른 개략적인 동작을 살펴보면, 먼저 RFID 태그(121)은 상수관, 하수관, 각종 통신 케이블 등의 다양한 지중 매설물(111)의 제조 공정 중에 매설물(111)의 중간에 미리 부착되거나, 아니면 매설물(111)을 지중에 매설하는 과정에서 매설물(111)의 표면에 부착된다. 이때, RFID 태그(121)에는 고유 인식을 위한 고유 번호와 함께 해당 지중 매설물에 관한 매설물의 종류, 위치정보, 도로명, 매설 날짜, 매설 기관, 시공 회사 이름, 지중 깊이 등의 각종 정보가 저장된다. RFID 태그(121)에 저장된 정보는 통신 안테나(131)를 통해 단말기(141)에 전달되고, 전달된 정보를 이용하여 내부 관리 프로그램에 의해 지중 매설물 관리를 위한 다양한 정보 처리가 수행된다.Referring to the schematic operation according to the above configuration, first, the RFID tag 121 is previously attached to the middle of the buried material 111 during the manufacturing process of various underground buried material 111, such as a water pipe, a sewer pipe, various communication cables, or the buried material. It is attached to the surface of the buried material 111 in the process of embedding (111) in the ground. At this time, the RFID tag 121 stores a variety of information such as the type of the buried material, location information, road name, buried date, buried organization, construction company name, underground depth, along with the unique number for unique recognition. Information stored in the RFID tag 121 is transmitted to the terminal 141 through the communication antenna 131, and various information processing for underground buried material management is performed by the internal management program using the transferred information.

이러한 지중 매설물 관리 시스템은 지중 매설물(111)에 탑재되는 RFID 태그(121)에 따라 전체 시스템의 성능이 좌우될 만큼 RFID 태그(121)의 설계는 대단히 중요한 요소가 된다. In the underground buried material management system, the design of the RFID tag 121 becomes a very important factor so that the performance of the entire system depends on the RFID tag 121 mounted on the underground buried material 111.

따라서, 후술하는 본 발명은 이러한 지중 매설물 관리 시스템에 적용 가능한 지중 매설 특성에 최적화된 RFID 태그에 관한 것이다.Accordingly, the present invention described below relates to an RFID tag optimized for underground embedding characteristics applicable to such underground laying management system.

도 2는 본 발명에 따른 지중 매설용 RFID 태그의 구성 블록도를 도시한 것으로, LC 공진부(10), 두개의 증폭기(20,40), 두개의 대역 통과 필터(30,50), 복조부(60), 비교기(70), 제어부(80), 송신 안테나(82), 메모리(90) 및 전원(92)로 구성된다.2 is a block diagram showing the construction of an underground RFID tag according to the present invention. The LC resonator 10, two amplifiers 20 and 40, two band pass filters 30 and 50, and a demodulator are shown in FIG. 60, a comparator 70, a controller 80, a transmit antenna 82, a memory 90, and a power supply 92.

도 3은 본 발명에 따른 RFID 태그의 저 소비 전력을 달성할 수 있는 바람직한 일시예로서 그 상세 회로도를 도시한 것이다.Figure 3 shows a detailed circuit diagram as a preferred instant that can achieve a low power consumption of the RFID tag according to the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 RFID 태그의 구성을 살펴보면, 먼저 LC 공진부(10)는 커패시터(C1) 및 인덕터(L1)가 병렬 구성되며, 150Khz의 공진 주파수를 가진다.Referring to the configuration of the RFID tag according to the present invention with reference to FIGS. 2 and 3, first, the LC resonator 10 has a capacitor C1 and an inductor L1 in parallel, and has a resonance frequency of 150 Khz.

1차 증폭기(20)는 입력 단자와 접지 사이에 연결되는 저항(R1), 전원 단자(VDD)와 일측이 연결되는 저항(R4)과, 드레인이 저항(R4)의 타측과 연결되는 N채널 접합형 전계 효과 트랜지스터(JFET: junction field effect transistor, 이하 엔모스로 약술함)(M1), 엔모스(M1)의 소오스측과 접지 사이에 병렬 연결되는 커패스터(C3) 및 저항(R2), 그리고 입력 단자와 엔모스(M1)의 게이트 입력 사이에 연결되어 DC 성분을 차단하는 커패시터(C2)로 구성된다. The primary amplifier 20 includes a resistor R1 connected between an input terminal and ground, a resistor R4 connected to one end of the power supply terminal VDD, and an N-channel junction having a drain connected to the other side of the resistor R4. Junction field effect transistor (JFET: NMOS) (M1), capacitor (C3) and resistor (R2) connected in parallel between the source side of NMOS (M1) and ground, And a capacitor C2 connected between the input terminal and the gate input of the NMOS M1 to block the DC component.

대역 통과 필터(30)는 입력 단자와 직렬 연결되는 커패시터(C4) 및 인덕터(L2), 인덕터(L2)와 접지 사이에 연결되는 저항(R5)로 구성된다. The band pass filter 30 includes a capacitor C4 and an inductor L2 connected in series with an input terminal, and a resistor R5 connected between the inductor L2 and ground.

2차 증폭기(40)은 전원 단자(VDD)와 그 일측이 연결되는 저항(R6), 그 드레인측이 저항(R6)의 타측과 연결되는 엔모스(M2), 엔모스(M2)의 소오스측과 접지 사이에 병렬 연결되는 저항(R7) 및 커패스터(C5)로 구성된다. The secondary amplifier 40 has a source terminal of an NMOS M2 and an NMOS M2 having a power supply terminal VDD and a resistor R6 connected to one side thereof, and a drain side thereof connected to the other side of a resistor R6. It consists of a resistor (R7) and a capacitor (C5) connected in parallel between the ground and the ground.

대역 통과 필터(50)은 입력 단자와 직렬 연결되는 커패스터(C6) 및 인덕터(L3), 인덕터(L3)와 접지 사이에 연결되는 저항(R8)로 구성되며, 앞단의 대역 통과 필터(30)와 동일 구성을 가진다. The band pass filter 50 is composed of a capacitor C6 and an inductor L3 connected in series with an input terminal, and a resistor R8 connected between the inductor L3 and ground, and the band pass filter 30 of the front end. ) Has the same configuration.

비교기(62)는 전원 단자(VDD)와 접지 사이에 직렬 연결되어 기준 전압을 결정하는 저항(R9) 및 저항(R10), 입력 신호를 비반전 입력으로 하고 저항(R9) 및 저항(R10)의 접촉점을 반전 단자와 연결되는 연산 증폭기(OP1)으로 구성된다.  The comparator 62 is connected in series between the power supply terminal VDD and the ground to determine the resistor voltage R9 and resistor R10 and the input signal as the non-inverting input, and the resistor R9 and resistor R10 The contact point is composed of an operational amplifier OP1 connected to an inverting terminal.

저역 통과 필터(64)는 입력 단자와 그 일측이 연결되는 저항(R11), 저항(R11)의 타측과 접지 사이에 연결되는 커패스터(C7)로 구성된다. The low pass filter 64 is composed of a resistor R11 connected to an input terminal and one side thereof, and a capacitor C7 connected between the other side of the resistor R11 and the ground.

비교기(70)는 전원 단자(VDD)와 접지 사이에 직렬 연결되는 저항(R12) 및 저항(R13), 입력 신호를 비반전(+) 입력으로 하고 저항(R12) 및 저항(R3)의 접촉점과 반전(-) 입력으로 하는 연산 증폭기(OP2)로 구성된다.Comparator 70 is a resistor (R12) and a resistor (R13) connected in series between the power supply terminal (VDD) and the ground, the input signal as a non-inverting (+) input and the contact point of the resistor (R12) and resistor (R3) It consists of an operational amplifier OP2 serving as an inverting (-) input.

상기 구성에 따른 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation according to the configuration as follows.

먼저 LC 공진부(10)는 RFID 리더기(미도시) 등에서 전송된 특정 주파수 대역의 신호를 수신하는 공진 회로로, L 및 C 값에 의해 주파수 대역이 선택된다. First, the LC resonator 10 is a resonant circuit that receives a signal of a specific frequency band transmitted from an RFID reader (not shown). The frequency band is selected by L and C values.

이때, LC 공진부(10)의 주파수 대역 선택은 1m 내외의 전송 거리를 유지하면서도 매설물의 영향을 적게 받아야 하므로 중요한 의미를 가진다.At this time, the frequency band selection of the LC resonator 10 has a significant meaning because it should be less affected by the buried material while maintaining a transmission distance of about 1m.

다음 표 1은 전송 방식별 장단점을 나타낸 것이다.Table 1 below shows the advantages and disadvantages of each transmission method.

항 목 ＼ 방식 Item ＼ Method 전자 유도  Electromagnetic induction 마이크로파 microwave 광통신 Optical communication 전송매체 Transmission medium 유도 전자계 Induction 방사 전자계 A radiating electromagnetic field 광 ore 사용주파수 Frequency of use 수백 Khz Hundreds Khz 2.45Ghz 2.45Ghz 근 적외강선 Near infrared steel wire 통신거리 Communication distance 1m 내외 About 1m ~3m ~ 3m 수mm~300mm Several mm ~ 300mm 외란의 영향 The effects of disturbance 없음 none 없음 none 있음 has exist 수분등의 영향 Influence of moisture 없음 none 없음 none 있음 has exist 비전도체 Non-conductor 없음 none 일부 반사 Some reflection 직선거리 이외 Out of straight line 철판의 영향 Iron plate influence 흡수 absorption 반사 reflect 통신 차단 Communication blocking 내잡음성 Noise resistance 잡음에 약함 Weak in noise 비교적 양호 Relatively good 없음 none

상기 표 1에 따르면, 지중 매설인 점을 고려하면 전자 유도 방식과 마이크로파 방식이 실제 이용 가능하다. 먼저, 전자 유도 방식은 수백 Khz 대역의 저주파로 상대적으로 외란, 수분, 비전도체 등의 영향이 적다. 반면에 2.45Ghz 대역의 마이크로파 방식은 통신거리가 긴 장점을 가지고 있으나, 비전도체에서의 전송 특성이 좋지 않다. 따라서, 지중 매설인 점을 고려하면 비전도체 즉, 매설물에 대한 영향이 없는 전송 방식으로는 전자 유도 방식이 적합함을 알 수 있다.According to Table 1, in consideration of the buried underground, the electromagnetic induction method and the microwave method are actually available. First, the electromagnetic induction method has a low frequency of several hundred Khz band and relatively less influence of disturbance, moisture, and non-conductor. On the other hand, the microwave method of 2.45Ghz band has a long communication distance, but the transmission characteristics of non-conductor are not good. Therefore, considering that it is underground buried, it can be seen that the electromagnetic induction method is suitable as a transmission method having no influence on the non-conductor, that is, the buried material.

도 4는 주파수에 따른 전도성 및 비전도성 매체에 대한 전송 특성을 설명하기 위한 파형도이다.4 is a waveform diagram illustrating transmission characteristics of conductive and non-conductive media according to frequency.

도 4에 도시된 바와 같이, 비전도성 매질에서는 주파수에 따른 변화가 적으나, 전도성 매질에서는 저주파일 수록 전도성 매질에 대해 진폭 감쇠가 적으며, 반대로 고주파일 수록 진폭 감쇠가 심해짐을 알 수 있다. 반대로 저주파일 수록 전송 거리가 줄어들게 되므로 전도성 매질과 비전도성 매질에 전송 특성이 우수하면서도 1m 내외의 전송 거리를 유지할 수 있도록 LC 공진부(10)는 대략 150Khz의 공진 주파수 대역을 선택하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 4, it can be seen that the change in frequency in the non-conductive medium is smaller, but the damping of the conductive medium is less amplitude attenuation for the conductive medium. On the contrary, as the curse file is reduced, the transmission distance is reduced, so that the LC resonator 10 selects a resonant frequency band of about 150 Khz so that the transmission characteristics of the conductive medium and the non-conductive medium are excellent while maintaining the transmission distance of about 1 m.

이어서, 1차 증폭기(20)는 LC 공진부(10)에서 수신된 미세한 신호를 증폭하며, 대역 통과 필터(30)을 통해 선택된 150khz 주파수 대역 성분을 분리하여 노이즈를 제거한다. 이어서, 인식 거리를 좀 더 확보하기 위하여 2차 증폭기(40)에 의해 2차 증폭을 수행하고 대역 통과 필터(50)을 통해 다시 한번 노이즈를 제거한다. Subsequently, the primary amplifier 20 amplifies the minute signal received by the LC resonator 10 and removes noise by separating the 150 kHz frequency band component selected through the band pass filter 30. Subsequently, second order amplification is performed by the secondary amplifier 40 to further secure the recognition distance, and the noise is once again removed through the band pass filter 50.

이때, 1차 및 2차 증폭기(20,40)에 있어서, 연산 증폭기를 이용한 증폭 방법은 원하는 증폭율은 충분히 얻을 수 있으나, 고속과 관련한 대역폭(bandwith) 및 슬루율(slew rate)을 만족시키면서 공급 전류를 작게 할 수 없다. 또한, 바이폴라 트랜지스터를 이용한 증폭 방법 또한 증폭을 위해 입력 베이스단에 적정 DC 바이어스 전류를 인가해야만 하므로 전력 소비가 크다는 문제점이 있다. 따라서, 전력적인 측면에서 고려했을 경우 게이트단에 입력 신호가 없을 경우에 드레인-소스에 흐르는 전류를 최소화해야 하므로, 접합형 전계 효과 트랜지스터(JFET: junction field effect transistor)를 이용한 1단 증폭 회로로 구성되었다. In this case, in the primary and secondary amplifiers 20 and 40, the amplification method using an operational amplifier can sufficiently obtain a desired amplification ratio, but is supplied while satisfying the bandwidth and slew rate associated with high speed. Current cannot be made small. In addition, the amplification method using a bipolar transistor also has a problem in that power consumption is high because an appropriate DC bias current must be applied to the input base stage for amplification. Therefore, in consideration of power, the current flowing through the drain-source should be minimized when there is no input signal at the gate end, so it is composed of a single stage amplification circuit using a junction field effect transistor (JFET). It became.

복조부(60)는 대역 통과 필터(50)의 출력 신호를 반송파 복조하며, 입력 신호와 저항(R9) 및 저항(R10)에 의해 결정되는 기준 전압을 비교하는 비교기(62)와 반송 주파수 성분을 제거하기 위한 저역 통과 필터(64)로 구성된다.The demodulator 60 performs carrier demodulation on the output signal of the band pass filter 50, and compares the comparator 62 and the carrier frequency component to compare the input signal with a reference voltage determined by the resistors R9 and R10. And a low pass filter 64 for removal.

이어서, 비교기(70)는 복조된 신호와 저항(R12)와 저항(R13)에 의해 결정되는 기준 전압을 각각 비교하여 데이터를 최종 축출한다. The comparator 70 then compares the demodulated signal with the reference voltages determined by the resistors R12 and R13, respectively, and finally evicts the data.

제어부(80)는 비교기(70)를 통해 데이터를 수신받고 이에 응답하여 고유 번호 및 메모리(90)에 저장된 각종 매설물 정보를 송신 안테나(82)를 통해 송신하게 된다. 이때, 전원(92)은 RFID 태그 각 구성 회로의 전원을 공급하기 위한 최소 2.4Ah 용량의 배터리로서 본 발명의 상세 설계에 따르면 대략 5년 정도 사용할 수 있는 용량에 해당한다. The control unit 80 receives the data through the comparator 70 and in response thereto transmits the unique number and various types of buried information stored in the memory 90 through the transmitting antenna 82. At this time, the power source 92 is a battery having a minimum 2.4Ah capacity for supplying power to each component circuit of the RFID tag and corresponds to a capacity that can be used for about five years according to the detailed design of the present invention.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 지중 매설물 관리시스템의 RFID 태그는 능동형 태그로서 지중의 전송 매체에 적합한 최적의 전송 주파수 대역을 이용하여 인식율을 높이면서도 전력 소모를 최소화하여 장기 이용이 가능하도록 최적화 설계를 도입하였다.As described above, the RFID tag of the underground buried material management system according to the present invention is an active tag optimized design to enable long-term use by increasing the recognition rate while minimizing the power consumption by using an optimal transmission frequency band suitable for underground transmission media Was introduced.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above-described preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 지중 매설물 관리시스템의 RFID 태그는 지중 전송 매체의 특성을 고려한 최적의 전송 주파수 대역을 이용하여 인식율을 높이면서도 소비 전력을 최소화 할 수 있다.As described above, the RFID tag of the buried ground management system according to the present invention can minimize the power consumption while increasing the recognition rate by using the optimal transmission frequency band in consideration of the characteristics of the underground transmission medium.

Claims (7)

소정 제1주파수 대역의 공진 주파수를 가지며, 외부 신호를 수신하는LC 공진부;An LC resonator having a resonant frequency of a predetermined first frequency band and receiving an external signal; 상기 LC 공진부의 수신 신호를 소정 이득율로 증폭하는 증폭기;An amplifier for amplifying the received signal of the LC resonator unit at a predetermined gain ratio; 상기 증폭기의 출력 신호의 상기 제1주파수 대역의 신호 성분을 분리하는 대역 통과 필터;A band pass filter for separating signal components of the first frequency band of the output signal of the amplifier; 상기 대역 통과 필터의 출력 신호로부터 반송파 복조하는 복조부; 및A demodulator for demodulating a carrier from an output signal of the band pass filter; And 상기 복조부의 출력 신호와 소정 기준 전압을 비교하여 데이터를 추출하는 제1비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.And a first comparator for extracting data by comparing the output signal of the demodulator with a predetermined reference voltage. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1주파수 대역은 150Khz 인 것을 특징으로 하는 RFID 태그.The first frequency band is an RFID tag, characterized in that 150Khz. 제1항에 있어서, 상기 증폭기 및 대역 통과 필터는 직렬 연결된 2단 구성인 것을 특징으로 하는 RFID 태그.The RFID tag of claim 1, wherein the amplifier and the band pass filter have a two-stage configuration connected in series. 제1항 또는 제3항에 있어서, The method according to claim 1 or 3, 상기 증폭기는 JFET를 이용한 1단 증폭기인 것을 특징으로 하는 RFID 태그.The amplifier is an RFID tag, characterized in that the first stage amplifier using a JFET. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복조부는 입력 신호와 소정 기준 전압을 비교하는 제2비교기; 및The demodulator may include a second comparator configured to compare an input signal with a predetermined reference voltage; And 상기 제2비교기의 출력 신호의 반송파를 제거하기 위한 저역 통과 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.And a low pass filter for removing a carrier of the output signal of the second comparator. 제1항 또는 제5항에 있어서, The method according to claim 1 or 5, 상기 제1 및 제2비교기는 전원 단자 및 접지 사이에 직렬 연결되는 제1 및 제2저항; 및The first and second comparators include first and second resistors connected in series between a power supply terminal and a ground; And 상기 제1 및 제2저항의 공통점을 반전 입력으로 하고, 입력 신호를 비반적 입력으로 하는 연산 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그. And an operational amplifier having a common point of the first and second resistors as an inverting input and an input signal as an inverse input. 지중 매설물 정보를 저장하는 RFID 태그;An RFID tag for storing underground buried information; 상기 RFID 태그에 소정 주파수 대역의 반송파를 송수신하는 안테나를 포함하는 RFID 리더기; 및An RFID reader including an antenna for transmitting and receiving a carrier wave of a predetermined frequency band to the RFID tag; And 상기 RFID 리더기를 통해 RFID 태그의 기록된 정보를 수신받아, 이를 이용하여 지중 매설물 관리를 위한 정보 처리를 수행하는 단말기를 포함하는 지중 매설물 관리 시스템에 있어서,In the underground buried material management system comprising a terminal for receiving the recorded information of the RFID tag through the RFID reader, and performs information processing for underground buried material management using the same, 상기 RFID 태그는 150Khz 주파수 대역의 공진 주파수를 가지는 LC 공진부;The RFID tag includes an LC resonator having a resonant frequency of 150 Khz frequency band; 상기 LC 공진부의 출력 신호를 증폭하는 증폭기;An amplifier for amplifying the output signal of the LC resonator; 상기 증폭기의 출력신호로부터 상기 150khz 주파수 대역 신호를 분리하는 대역 통과 필터;A band pass filter separating the 150 kHz frequency band signal from the output signal of the amplifier; 상기 대역 통과 필터의 출력 신호로부터 150Khz 주파수 대역의 반송파를 제거하고 데이터를 복조하는 복조부; 및A demodulator for demodulating data by removing a carrier of a 150 kHz frequency band from an output signal of the band pass filter; And 상기 복조부의 출력 신호를 기준 전압과 비교하여 데이터를 추출하는 비교기를 포함하며,Comprising a comparator for extracting data by comparing the output signal of the demodulator with a reference voltage, 상기 RFID 리더기는 150Khz의 반송파 주파수 대역을 이용하는 것을 특징으로 하는 지중 매설물 관리 시스템.The RFID reader is a buried ground management system, characterized in that using the carrier frequency band of 150Khz.
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CN104036376A (en) * 2014-05-22 2014-09-10 济南奥维信息科技有限公司 Digital library collection system and method based on radio frequency identification
KR20160074971A (en) 2014-12-19 2016-06-29 신호테크 주식회사 The coordinates detecting marker for the underground facility

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