基于RFID的便利店智能照明系统开发

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1、本科毕业设计外文翻译RFID based intelligent lighting system developmentfor the convenience store基于RFID的便利店智能照明系统开发作者姓名 指导教师 所在院系 信息工程学院 专业班级 电气工程及其自动化0802 完成日期 2012.02 基于RFID的便利店智能照明系统开发摘要：本文中，通过便利店里面冷藏柜与RFID控制系统相结合，为商店生产了智能照明冷藏展示柜，它是使用实验室自行开发的软件界面和能出现照明重点的高效节能的发光二极管作为灯源，从而能显示重点商品，让客户可以迅速选择提示计数器获得商品，以节省冰箱消耗的电力

2、。低功耗低电磁扫描的发展解决了电磁波对人体危害的问题。如果使用这种有发光二极管的光源替换传统的日光灯灯源，可以节省77%的电能。有自主开发软件的射频识别定位控制系统，可以使系统最大无功功率降到45W，最大降幅为25W，更可以使射频系统节省44%的能量，即功耗在20W以下，这样的概率是92%-100%。一个冰箱同时装备两种节能技术，它的照明系统可以节约65.6%的电能，在我们学校便利店使用有这种技术的冰箱可以节约63.5%的电能，在未来这种技术将给我们提供节能和便利的生活环境。关键词：智能照明、节能、便利店、冰箱、RFID技术、发光二极管LED1.RFID的频率和应用程序通过使用无线电频谱范围的

3、差异，频谱范围可以划分为以下三种：（1）30-300kHz的低频（LF）（2）3- 30MHZ的高频（HF），射频（RF）（3）300MHz至3GHz的超高频（UHF）或更高超过3GHz的微波在整个无线电频谱中，属于公众使用的就这么多。使用分段的目的是限制的作用，因为每个国家都有不同的公共频率。大多数国家为了避免使用混乱和出现不同标准射频的困境，都会遵守国际电信无线电联盟、国际电联的规定。2.无线传感器的频率和特性读取器或射频电磁波的传输系统主站包括微控制器、单片机、PLC、数字信号处理器、DSP模块、RF前端模块和圆形偏振天线等电路块。计算等效全向辐射功率，首先要从一点出发计算电场强度的距离

4、。如果总辐射功率相当于等效的全向辐射功率，以R值测量的密度D（宽1平方米）等于辐射功率除以半径为R的圆的面积。D=dPdA=EIRP43.14rr 1自由空间的阻抗：Zo = 377n = 1t x 120n 2因此，均方根值电场强度等于： E=D*Zo=D*3.14*120 3方程式1到3，可得：E=EIRP*3.14*1204*3.14*r=1r30*EIRP 4排列公式4, 得到下面的等式：EIRP=r2E2*30 5对数方程5两边: EIRPdBm = EdBV/m + 20log r m - 10 x log30 - 90dB 6使用公式6计算ERIPdBm。读取器的无线电频率传输系

5、统的结构包括一个数字信号处理器和发射功能的开关和接收器的功能的微控制器。射频模块天线发出的电磁功率的载体数据应满足安全需求，如最大EI RP915兆赫是1.803dBm。图1智能照明系统示意图图2智能照明系统实体图RFID系统实验结构如图2所示， 它是由外国人开发。控制智能照明系统的软件是实验室自主开发的。图2（A）是RFID标签；（B）RFID天线是在位于冰箱的正面上方；（C）自主开发的软件；（D）RFID系统的核心是一个接收信号来控制LED照明的RFID阅读器和输入输出开关；（E）（F）LED在冰箱的位置和照明条件。RFID射频对象识别技术由以下三个部分组成：(1)读写器：高频电磁波传递能

6、量可以使识别率高达到每秒50个标签。(2)标签：它被称为转发器，是由一组耦合组件和电子元件组成。(3)中间件及系统集成：它是用户和RFID系统之间的通信的一个桥梁。这个设计是为了使用户更方便地操控整个系统。这样设计也是为了使用户方便了解整个系统的状况。图3实验系统设备连接图这项研究阐述了实验系统操作的流程和设备的安装。通过RFID读取器读取的数据与数据中心的原始处理数据进行相比较。用软件控制便利店里冷藏柜的LED照明，实现对冷藏柜里重点商品的照明。图4实验系统的一个动态的流程图3.中间件和集成系统 图5标签信息分页界面使用集成软件Microsoft Visual Basic6.0（VB6.0中

7、）和它的接口如下：图5显示标签信息的界面： 此标签显示展示系统的RFID读取器设置信息。标签信息：显示标签信息自动阅读：开始扫描系统，并设置扫描周期时间间隔的参数 自动写：扫描周期的参数，扫描和保存标签信息。停止：停止扫描系统清除：清洁读取标签数据间隔时间：显示扫描每个标签的时间间隔。间隔时间：显示的时间间隔为每个扫描每一个标签毫秒（毫秒）。RF衰减：显示每个扫描dBm的功率衰减电磁波的发送量：显示每次扫描发送电磁波量LED重点照明：显示重点照明的LED图6分页界面读取器设置读取器设置如图6所示:在这方面，你可以了解用系统设置参数调整系统的输出功率和扫描功能。读者信息标签：显示读取器信息。命令

8、输入标签：输入命令来设置读取器间隔时间：设定每个扫描标签时间间隔。RF衰减：每个扫描从15到0 dBm的功率衰减电磁波的发送量：显示从0到255每个扫描量发送的电磁波读取器的信息：显示读取器的配置资讯说明：显示读取器配置说明清除：清除文本列由于电磁波的辐射对人类健康是一个有争议的问题，而这个RFID扫描系统侧重于减少电磁辐射和发射器功率的功耗。如果LED重点照明的设置太远，它可能很容易被其他柜干扰。因此，需要按照环保要求进行优化的扫描设置，即两个柜的距离是两米。4. RFID系统扫描参数的比较默认为2米的距离时，观察RFID的扫描参数中的电磁波的强度，衰减，发送波的数量和扫描时间间隔的变化。图

9、7显示扫描速度和它的设置状况如下:(1)标签和天线之间的距离是2米(2)间隔扫描时间是100ms(3)最后收到的是电磁波量天线在前面45度角读取的成功率是92至100，衰减程度从1到4 dBm，但并不影响成功率。然而衰减是5dBm的背侧45度角，它的成功读取率低于90%，6dBm后迅速下降。此外，它的衰减是5dBm，可能会影响在2米的距离的成功率。图7距离2米时的成功率和衰减图每个扫描发送电磁波量可能影响RFID系统功率消耗。根据下图数据的每个扫描发射的电磁量不影响功率。图8是距离为2米时，电磁波扫描频率和扫描成功率的图射频电磁波衰减不会影响系统功耗。影响系统功耗的是天线所发出电磁波损耗。当传

10、输时间是标准的15倍以上时，整个系统能耗已经达到饱和点，将在23之间25浮动。整个电力消耗最大的变化发生在发送量为1至5，即出现了一个陡峭的直线。发送量为1时，系统功耗降低到15-16W。图9距离为2米时，系统的能耗和衰减以及每一个电磁波扫描的图在2米处智能照明系统的读取成功率是92%到100%。射频发射器的衰减和电磁波的发送量不影响功率，但电磁波的发送量影响了系统的功耗。这项研究确定了电磁波在1次扫描时，功耗只有14-16 dBm，扫描时间间隔是l00ms，衰减了4dBm-6dBm。这个系统降低了电磁波的能耗和发送时间，来减小电磁波对人体健康的危害。对射频扫描定位系统的自主开发软件进行优化设

11、置，可以减少扫描次数，以达到降低整个系统的电源的能耗。在这项研究中，RFID系统使能耗降低了44%，从最大的45W降到25W,节省了20W的电能。在机柜中灯泡功率和LED照明栏比较估测灯泡和LED照明管在便利店中的损耗通过对智能照明系统损耗的估算，如果LED照明灯取代传统的荧光灯可节省77.5%的能源。实验室的LED投资回收期约为1.46年，学校的便利店约2.56年.RFID系统一年的功耗智能照明LED系统一年的功耗估测智能照明系统LED在便利店中的损耗结合有LED智能照明的RFID系统和回收成本的分析之后。因整个RFID系统的成本150万台币，它将扩大成本回收的时间。其结果是，在实验室的智能

12、照明展示柜回收的成本的时间将超过67.16年，而在便利店中使用只要25.68年就能完全回收成本。参考文献1http:/energymonthly.tier.org.tw/outdatecont ent.asp?ReportIssue=9510&Page=17o2R. Want el aI., The Active Badge Location System, ACM Trans. Information Systems, Jan. 1992, pp. 91-102.3P. Bahl and V. N. Padmanabhan, RADAR: An In-4 building RF-based

13、User Location and Tracking System, Proceedings IEEE INFOCOM 2000, Tel-Aviv, Israel (March 2000), infocom2000.pdf.4Andy Harter, Andy Hopper, Pete Steggles, Any Ward, and Paul Webster. The anatomy ofa context-aware application. In Proceedings of the 5th Annual ACM/IEEE international Conference on Mobi

14、le Computing and Networking (Mobicom 1999), pages 59-68, Seattle, WA, August 1999, ACM Press. 5Nissanka B. Priyantha, Anit Chakraborty, and HariBalakrishnan. The cricket location-support system. In proceedings of MOBICOM 2000, pages32-43, Boston, MA, August 2000.ACM, ACM Press. 6www.itri.org.tw/chi/lib/DownloadFile.aspx?AttNBR=15257http:/www.rtc.itri.org.tw/research/rfid.htm