一种多路RFID天线切换装置及鱼类监测设备

一种多路rfid天线切换装置及鱼类监测设备
技术领域
1.本实用新型涉及一种多路rfid天线切换装置及鱼类监测设备，属于rfid应用技术领域。


背景技术：

2.在rfid应用中，由于rfid读卡设备只能读取天线附近的数据，一些应用场景下如果需要读取多个不同位置时，要么采用部署多台rfid读取设备及天线的方式，要么在一台设备上连接多个天线，并使用切换电路根据需要将读取点的天线切换到读取设备上，从而实现对多个不同位置的数据读取功能。在鱼类监测应用领域，利用rfid对带有标签的鱼类在河道中的活动情况进行观察和追踪，对于生态保护和大坝建设等都具有重要意义。如果采用多rfid设备对河道进行监测，则会存在设备利用率低，成本高，维护困难，数据分散等问题。而使用一台设备安装多个天线，采用时分复用的方式逐一读不同位置的天线则可以提高设备利用率，减少投入成本，方便设备维护和数据处理。野外鱼类监测是进行鱼类生态研究和人工水道过鱼效率评价的重要内容，现有鱼类监测主要有声呐标签和rfid标签，尤以rfid标签体积小，标识准确在鱼道监测中应用最为广泛。但现有rfid的鱼类监测设备主要以单台或多台设备沿水道进行野外部署，长时间工作，采集的数据通过存储卡进行保存，人工定期进行通过数据线，或将设备上的存储卡取下进行数据读取，完成数据收集，再到实验室进行数据分析。
3.但现有的多天线切换设备及鱼类监测设备，存在几个主要问题：
4.1.使用切换方式如果采用继电器则速率较低，不能满足射频信号快速切换的要求；
5.2.如果使用电子线路切换则结构比较固定，不易扩展性，而且一般只能接入不超过4个天线，也就意识着只能监测不超过四个位置；
6.3.多个天线切换时只切换天线的单侧信号，另一侧不作切换，当一个天线工作时其他天线会因电容电感耦合等因素对天线工作产生影响；
7.4.天线配置状态需要通过命令方式进行设置，直观性和灵活性较低；
8.5.无法通过多个切换模块连接，进行更多天线的接入扩展，以满足更大范围更多监测点的监测应用；
9.6.设备工作状态无法监测，设备故障或设置不合理时无法进行远程干预，只能是在收集数据时发现设备问题再解决，容易错过最佳监测时间，不利于系统运行保障和监测；
10.7.设备不具备自身定位能力，数据只体现反馈标签信息和设备信息，数据无法反映获取位置等其他信息。


技术实现要素：

11.本实用新型的目的在于提供一种多路rfid天线切换装置及鱼类监测设备，以解决上述背景中提出的现有的多天线切换装置及鱼类监测设备在使用中存在的问题。
12.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
13.一种多路rfid天线切换装置，包括通过级联连接的至少一个射频天线切换机构，所述至少一个射频天线切换机构中每个射频天线切换机构均包括切换控制模块以及分别与所述切换控制模块相连接的天线切换模块和天线配置读取模块，所述天线切换模块包括至少一个天线切换单元，且每个天线切换单元连接对应的谐振天线；
14.所述切换控制模块用于根据控制命令生成对应的天线切换控制信号或天线配置状态获取信号；
15.所述天线切换模块用于接收所述天线切换控制信号，并通过对应的天线切换单元连接射频信号输入端、目标谐振天线以及射频信号输出端，以对外发射射频能量信号；
16.所述天线配置读取模块用于接收所述天线配置状态获取信号，获取并反馈所有谐振天线的安装状态。
17.作为优选的，所述切换控制模块包括接口p1-in、级联口p1-out以及控制单元，所述p1-in接口包括多路控制信号，其中第一控制信号用于生成模块选择信号或天线配置状态获取信号，所述多路控制信号中其余控制信号组合使用用于生成多选1的天线切换控制信号；
18.所述控制单元包括译码器，所述译码器包括多个切换控制信号输出端，每个切换控制信号输出端对应设置一个反向器，所述控制单元用于根据所述模块选择信号判断是否进行天线切换，并在需要进行天线切换时驱动所述译码器对所述天线切换控制信号进行译码，根据译码结果控制每个切换控制信号输出端的反向器进行电平反向，生成对应的天线连接信号或天线断开信号。
19.作为优选的，所述天线切换单元包括信号接收电路、光耦开关控制电路以及射频连接电路，所述信号接收电路用于接收所述天线连接信号或天线断开信号；
20.所述光耦开关控制电路包括相连接的光耦合器件和场效应管，用于根据所述天线连接信号或所述天线断开信号控制对应光耦合器件的输出电压，并根据所述输出电压控制对应场效应管的通断；
21.所述射频连接电路包括与所述场效应管串联的射频信号输入端、谐振天线以及射频信号输出端，用于根据对应场效应管的通断状态控制所述谐振天线与射频信号输入端以及射频信号输出端的连接状态。
22.作为更优选的，所述天线配置读取模块包括接口p2-in、并转串移位寄存器、拔码开关以及级联口p2-out，所述拔码开关的引脚与谐振天线一一对应设置；
23.所述并转串移位寄存器的第一输入端连接所述切换控制模块中接口pi-in的第一控制信号输出端，所述并转串移位寄存器的第二输入端连接所述接口p2-in的锁存信号输出端；
24.所述并转串移位寄存器用于根据所述第一控制信号输出端输出的天线配置状态获取信号和所述锁存信号输出端输出的锁存信号对所述拔码开关输出的高低电平信号进行锁存，所述高低电平信号用于表示对应谐振天线的连接状态。
25.进一步的，通过级联连接的多个射频天线切换机构中，下一级射频天线切换机构中切换控制模块的p1-in接口连接上一级射频天线切换机构中切换控制模块的级联口p1-out；
26.下一级射频天线切换机构中天线配置读取模块的p2-in接口连接上一级射频天线切换机构中天线配置读取模块的级联口p2-out。
27.一种鱼类监测设备，包括第一控制模块、第二控制模块、电源模块、身份信息获取模块以及上述多路rfid天线切换装置，
28.所述第一控制模块用于生成天线切换指令，以驱动所述多路rfid天线切换装置根据所述天线切换指令切换对应监测点的目标谐振天线对外发射射频能量信号；
29.所述身份信息获取模块用于通过所述目标谐振天线获取目标鱼类所携带rfid标签的应答数据，对所述应答数据进行解析生成对应的标签数据；
30.所述第二控制模块用于获取并存储所述标签数据。
31.作为优选的，所述第一控制模块具体用于使用一个谐振天线反复监测一个监测点或者轮转使用不同谐振天线监测不同监测点的方案生成天线切换指令，所述天线切换指令还用于驱动目标谐振天线以秒脉冲为起点将一秒钟分为5个相同的时间片，每个时间片200毫秒，所述200毫秒中前50毫秒用于发出射频能量，紧跟着150毫秒用于监测是否有rfid标签处在所述目标谐振天线所在的读取区域，以判断是否有带着rfid标签的目标鱼类处在所述目标谐振天线所在监测点。
32.作为优选的，还包括定位模块，所述第二控制模块具体用于根据所述定位模块获取目标鱼类的坐标数据以及坐标采集时间，并将所述标签数据、所述坐标数据以及所述坐标采集时间打包成数据包后进行存储和/或根据用户指令发送至上位机。
33.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
34.1.支持多路rfid天线接口，并能够由使用者通过配置模块选择可使用的天线，利用天线位置的不同，可以实现更加灵活地在空间和时间上对rfid标签进行监测，能够通过天线切换单元，完成多个rfid阅读天线以分时分别与射频信号处理单元连接，达到分时使用不同天线监测天线所在水域中鱼类活动情况，从而可覆盖较大的监测区域，满足在较大范围内对鱼类进行监测的需要，实现一台设备多点监测的目标；
35.2.能够以级联方式进行扩展，从而满足不同数量射频天线需求的应用；
36.3.由于采用译码器进行信号转换，能够保证切换的唯一性，避免天线时的混乱和干扰；
37.4.通过光藕控制方式进行天线的完全切换，能够尽可能避免天线切换不完全导致的相互干扰。
38.5.通过对判断已收到的鱼类rfid应答标识，根据预先设定的策略，选择合适数量和位置的监测天线工作，并确定天线切换工作顺序和时间间隔。从而实现更加灵活多样的多位置监测，并能够根据监测需要对鱼类活动的一些特殊行为作出有效的检测；
39.6、设备通过北斗/gps卫星定位系统接收同步时钟，以实时时钟脉冲为同步的时间参考，进行天线切换、rfid信号输出和接收，从而保证多台相关设备在相近区域工作时不会因各设备工作不同步产生相互干扰。
附图说明
40.图1为本实用新型的多路rfid天线切换装置的系统总体结构图。
41.图2为本实用新型的天线切换控制模块原理图。
42.图3为本实用新型的天线切换模块原理图。
43.图4为本实用新型的天线配置及读取模块原理图。
44.图5为本实用新型的天线切换装置级联原理图。
45.图6为本实用新型的鱼类监测设备的系统总体结构图。
46.图中：1_1、天线切换控制模块；1_2、天线切换模块；1_2_1、切换单元；1_3、天线配置读取模块；1_4、谐振天线；1_5、射频应答标签；2、控制部件；2_1、控制器；2_2、电源转换模块；2_3、定位及授时同步模块；2_4、数据存储和交换模块；3、射频信号部件；3_1、射频信号处理单元；3_2、射频天线切换单元；3_3、调谐电容单元；3_4、rfid天线单元；3_5、rfid标签；4、电池部件；4_1、供电模块；4-2、充放电控制器；4_3、太阳能电池板。
具体实施方式
47.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
48.一种多路rfid天线切换装置，包括通过级联连接的至少一个射频天线切换机构，所述至少一个射频天线切换机构中每个射频天线切换机构均包括切换控制模块以及分别与所述切换控制模块相连接的天线切换模块和天线配置读取模块，所述天线切换模块包括至少一个天线切换单元，且每个天线切换单元连接对应的谐振天线；
49.所述切换控制模块用于根据控制命令生成对应的天线切换控制信号或天线配置状态获取信号；
50.所述天线切换模块用于接收所述天线切换控制信号，并通过对应的天线切换单元连接射频信号输入端、目标谐振天线以及射频信号输出端，以对外发射射频能量信号；
51.所述天线配置读取模块用于接收所述天线配置状态获取信号，获取并反馈所有谐振天线的安装状态。
52.作为优选的，所述切换控制模块包括接口p1-in、级联口p1-out以及控制单元，所述p1-in接口包括多路控制信号，其中第一控制信号用于生成模块选择信号或天线配置状态获取信号，所述多路控制信号中其余控制信号组合使用用于生成多选1的天线切换控制信号；
53.所述控制单元包括译码器，所述译码器包括多个切换控制信号输出端，每个切换控制信号输出端对应设置一个反向器，所述控制单元用于根据所述模块选择信号判断是否进行天线切换，并在需要进行天线切换时驱动所述译码器对所述天线切换控制信号进行译码，根据译码结果控制每个切换控制信号输出端的反向器进行电平反向，生成对应的天线连接信号或天线断开信号。
54.作为优选的，所述天线切换单元包括信号接收电路、光耦开关控制电路以及射频连接电路，所述信号接收电路用于接收所述天线连接信号或天线断开信号；
55.所述光耦开关控制电路包括相连接的光耦合器件和场效应管，用于根据所述天线连接信号或所述天线断开信号控制对应光耦合器件的输出电压，并根据所述输出电压控制对应场效应管的通断；
56.所述射频连接电路包括与所述场效应管串联的射频信号输入端、谐振天线以及射频信号输出端，用于根据对应场效应管的通断状态控制所述谐振天线与射频信号输入端以及射频信号输出端的连接状态。
57.作为更优选的，所述天线配置读取模块包括接口p2-in、并转串移位寄存器、拔码开关以及级联口p2-out，所述拔码开关的引脚与谐振天线一一对应设置；
58.所述并转串移位寄存器的第一输入端连接所述切换控制模块中接口pi-in的第一控制信号输出端，所述并转串移位寄存器的第二输入端连接所述接口p2-in的锁存信号输出端；
59.所述并转串移位寄存器用于根据所述第一控制信号输出端输出的天线配置状态获取信号和所述锁存信号输出端输出的锁存信号对所述拔码开关输出的高低电平信号进行锁存，所述高低电平信号用于表示对应谐振天线的连接状态。
60.进一步的，通过级联连接的多个射频天线切换机构中，下一级射频天线切换机构中切换控制模块的p1-in接口连接上一级射频天线切换机构中切换控制模块的级联口p1-out；
61.下一级射频天线切换机构中天线配置读取模块的p2-in接口连接上一级射频天线切换机构中天线配置读取模块的级联口p2-out。
62.一种鱼类监测设备，包括第一控制模块、第二控制模块、电源模块、身份信息获取模块以及上述多路rfid天线切换装置，
63.所述第一控制模块用于生成天线切换指令，以驱动所述多路rfid天线切换装置根据所述天线切换指令切换对应监测点的目标谐振天线对外发射射频能量信号；
64.所述身份信息获取模块用于通过所述目标谐振天线获取目标鱼类所携带rfid标签的应答数据，对所述应答数据进行解析生成对应的标签数据；
65.所述第二控制模块用于获取并存储所述标签数据。
66.作为优选的，所述第一控制模块具体用于使用一个谐振天线反复监测一个监测点或者轮转使用不同谐振天线监测不同监测点的方案生成天线切换指令，所述天线切换指令还用于驱动目标谐振天线以秒脉冲为起点将一秒钟分为5个相同的时间片，每个时间片200毫秒，所述200毫秒中前50毫秒用于发出射频能量，紧跟着150毫秒用于监测是否有rfid标签处在所述目标谐振天线所在的读取区域，以判断是否有带着rfid标签的目标鱼类处在所述目标谐振天线所在监测点。
67.作为优选的，还包括定位模块，所述第二控制模块具体用于根据所述定位模块获取目标鱼类的坐标数据以及坐标采集时间，并将所述标签数据、所述坐标数据以及所述坐标采集时间打包成数据包后进行存储和/或根据用户指令发送至上位机。
68.如图1所示，一种多路rfid天线切换装置，包括多个通过级联口连接的射频天线切换机构，所述射频天线切换机构由三个部分组成：一是用于完成控制信号转换的天线切换控制模块1_1，用于将控制命令转换成切换信号打开或关闭对应的切换单元1_2_1；二是用于射频信号切换的天线切换模块图1_2，在控制信号的控制下将射频信号线连接到切换单元1_2_1连接的天线及调谐电容构成的谐振天线1_4上，天线及调谐电容电路则完成射频能量的信号对外发射，如果有射频应答标签1_5在天线附近，则天线将射频应答标签反馈的信号耦合后回传到射频信号线上；三是用于进行天线配置设置和读取的天线配置读取模块1_
3，利用配置开关与天线一一对应，通过开关的状态表示对应位置天线是否安装，并通过配置读取引脚自动获取天线配置情况，为后续使用提供依据。
69.作为一个优选的实施例，每个射频天线切换机构上包括一个天线切换控制模块1_1，一个天线配置读取模块1_3，1个天线切换模块1_2，8个切换单元1_2_1以及1-8个天线及调谐电容组成的谐振天线1_4。
70.如图5所示，当级联使用时，可以将一个天线切换装置通过级联口连接到另一个天线切换装置上，从而最多实现16个谐振天线的接入，最多可以将两个天线切换装置进行级联。
71.作为一个优选的实施例，控制信号转换模块原理如图2所示，图2中p1-in接口输入四根控制信号a0-a3，这四根信号被分为两组，一组由a3信号构成用于产生模块选择信号，另一组由a0-a2信号构成，用于产生八选一的天线切换控制信号。当a3信号为低电平时，当前模块的3-8译码器u10被使能，a0-a2的信号由u10译码后将u10的y0-y7信号中的一个设置为低电平再由反向器反向为高电平输出为对应的c1-c8信号中的1个作为天线连接信号，其余保持高电平经反向器反向为低电平输出对应的c1-c8信号中的其余7个作为天线断开信号。
72.当a3信号为高电平时，当前模块的u10不使能，a3经反向器反向形成低电平与其他三个信号一起输出到级联口p1-out，在该级联口上可连接第二个天线切换控制模块，级联的切换控制模块由p1-in输入，其a3信号将使能级联切换控制模块上的3-8译码器进行译码和天线连接信号输出。
73.同时a3信号还用于控制与该天线切换控制模块对应的天线配置读取操作。
74.作为一个优选的实施例，天线切换模块原理如图3所示，切换控制信号经cx处引入，当cx信号为高电平时，经nmos管g15驱动光藕器件u8,u9工作，在u8,u9的3，4引脚产生控制电压，打开g13、g14、g16、g17四个mos管，从而将l1和c9组成的谐振天线接入到rfid射频信号线a,b点，完成谐振天线与射频读取部分的连接。当cx信号为低电平时，g15停止工作，导致u8,u9也停止工作，从而关闭g13、14、g16、g17四个mos管，则l1和c9组成的谐振天线将断开与rfid射频信号线a,b点的连接，完成谐振天线与射频读取部分的分离。
75.作为一个优选的实施例，天线配置和读取模块原理如图4所示，8位拔码开关s1每一个位闭合时接地低电平表示无天线接入，每一位打开时由电阻r31接在vcc上为高电平，表示有天线接入。让s1的每一位表示有无线状态与图2中c1-c8所连接的天线切换模块上是否接有谐振天线相对应，则读取s1上的开关状态，系统就能够确定天线切换控制模块上哪几个控制信号是有控制对象的，哪几个信号无控制对象，为正确使用天线提供依据。u12为并转串移位寄存器，当p1-in同图2所示p1-in接口a3引脚为低电平时，u12芯片被使能。当p2-in接口上的lock信号为高电平时，开关s1状态对应的u12上a-h信号将被锁存。然后在clk引脚的时钟控制下，a-h信号将依次由p2-in的out脚输出。级联接口p2-out信号与p2-in信号完全相同，只有当级联口p1-out图2所示中a3信号为低电平时此时第一级的a3信号为高电平，对应的天线配置读取模块被关闭，级联的天线配置参数能够被读取，从而实现对级联部分天线配置状态的读取。
76.作为一个优选的实施例，级联使用如图5所示，第一级天线切换控制装置通过p1-in，p2-in，以及射频信号a,b引线与控制射频控制部分连接；第二级则通过第二套天线切换
控制装置的p1-in，p2-in，以及射频信号a,b引线分别连接到第一级天线切换控制装置的p1-out,p2-out，以及射频信号a,b引线上即可。
77.作为一个优选的实施例，如图6所示，一种鱼类监测设备包括如下部件，
78.1、射频信号部件主要包括：
79.（1）rfid阅读器模块由射频信号处理单元3_1，射频天线切换单元3_22个部件组成。射频信号处理单元3_1主要以ri45583器件为核心的射频处理模块（型号为ri-rf-007b），产生射频能量信号，并通过读取安置在被监测鱼身上的rfid应答标签编号获得被监测鱼的身份信息；射频天线切换单元3_2在控制器2_1的控制下，将射频信号处理单元3_1与1至8号天线中任一个进行连接，从而使射频信号处理单元3_1可以从不同位置的天线上读取数据。
80.（2）射频天线及调谐模块，主要包括调谐电容单元3_3和rfid天线单元3_4，每个rfid阅读器可以安装1-8个射频天线及调谐模块，每次通过射频天线切换单元3_2将一个天线连接到射频信号处理单元3_1。通过天线将射频信号发射到天线所在的监测范围，检测是否有相应的rfid标签进行应答，其主要功能是完成能量的输出和射频信号耦合，从而实现rfid标签3_5数据的读取；
81.（3）rfid应答标签模块由若干rfid标签3_5构成，该标签为被动应答装置，由注射方式固定在被监测的鱼身体中的小型玻璃密封式rfid应答标签构成，用于给鱼进行标识，当被标识的鱼运动到rfid阅读器的射频能量场时，rfid标签3_5能够将自身编号信息通过射频方式传输给射频信号模块。
82.2、控制部件主要包括：stm32f103为核心的控制器2_1，电源转换芯片lm3596、lm1117等为核心构成的电源转换模块2_2，以um230为核心的北斗/gps定位及授时同步模块2_3，以tf卡读写器为核心的数据存储和交换模块2_4；
83.3、电池部件主要包括：以12v蓄电池为主要储能结构的供电模块4_1，50w充放电控制器4_2，以及50w太阳电池板4_3。
84.本实用新型的工作原理：
85.1、天线切换采用基于光耦合驱动的两对mos管控制电路，进行天线与射频通路之间的连接和切断控制；
86.2、每个切换控制电路可支持最多8路rfid天线接口，在控制信号的控制下将其中一路rfid天线与输入的射频信号接口连通，其他七路不影响这一路天线收发射频信号工作；
87.3、需要扩展天线数量时，可以通过在第一套切换装置的级联口连接第二套切换装置实现扩展，将系统支持的天线数量扩展到16路。
88.4、能够通过切换电路上的配置开关，表示天线切换电路上的8路接口是否连接天线，并通过配置读取操作自动获取此配置状况；
89.5、当两块切换电路级连时，级连的切换电路配置也可以由级联电路的配置读取引脚自动读取其配置状况。
90.6、对需要观察的鱼类进行捕捞，将带有不同编号的rfid标签3_5注射固定到鱼身体中，然后将鱼类重新放回监测水域；
91.7、设备上可连接1-8个rfid天线单元3_4，根据待监测点的需要，分别放置在不同
的监测点，天线使用前都通过调整调谐电容单元3_3调谐到与射频模块输出频率匹配，通过对不同天线的数据读取反映对应的监测点携带rfid标签的鱼类活动信息；
92.8、控制器2_1通过控制引脚，控制射频天线切换单元3_2将一路rfid天线单元3_4及调谐电容单元3_3与射频信号处理单元3_1连接，并发出信号控制信号给射频信号处理单元3_1进行rfid读取操作，当与射频信号处理单元3_1连接的rfid天线单元3_4读到rfid标签3_5数据后，射频信号处理单元3_1将解析标签数据，并将数据传给控制器2_1。
93.9、控制器2_1读到射频信号处理单元3_1解析的标签数据后，根据定位及授时同步模块2_3单元上获得的坐标和时间信息组成一个数据包，并写入数据存储和交换模块2_4单元，同时根据用户需要可上传至上位机。
94.10、控制器2_1，接收来自计算或网络的命令后根据命令实现对射频天线切换单元3_2上1至8路天线与射频信号处理单元3_1的使用过程控制，包括只使用一个天线反复监测一个监测点，或先使用一个天线监测一个点，下次则使用其他天线监测其他点，并按一定顺序轮转使用多个线，实现针对不同位置的rfid标签监测；
95.11、控制器2_1通过定位及授时同步模块2_3获取实时时钟和每秒一次的脉冲信号（简称秒脉冲）。所有天线的切换均以秒脉冲为参照，按一定周期进行天线切换，读取信号发送等操作。具体方式以秒脉冲为起点将一秒钟分为5个相同的时间片，每个时间片200毫秒，在这200毫秒内前50毫秒用于向天线发出能量，紧跟着150毫秒用于监测是否有rfid标签处在天线所在的读取区域，从而判断是否有带着标签的鱼类处在相应天线所在监测点。通过以上同步方式，实现不同设备在相邻区域工作时的同步，避免不设备工作时相互干扰；
96.12、供电模块4_1为系统中的射频信号处理单元3_1和控制器2_1提供必要的电源支持，方案中采用电压12v，20ah的锂电池提供电源，并选用50w，12v的太阳能电池板为电池提供充电电源支持。
97.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：
1.一种多路rfid天线切换装置，其特征在于，包括通过级联连接的至少一个射频天线切换机构，所述至少一个射频天线切换机构中每个射频天线切换机构均包括切换控制模块以及分别与所述切换控制模块相连接的天线切换模块和天线配置读取模块，所述天线切换模块包括至少一个天线切换单元，且每个天线切换单元连接对应的谐振天线；所述切换控制模块用于根据控制命令生成对应的天线切换控制信号或天线配置状态获取信号；所述天线切换模块用于接收所述天线切换控制信号，并通过对应的天线切换单元连接射频信号输入端、目标谐振天线以及射频信号输出端，以对外发射射频能量信号；所述天线配置读取模块用于接收所述天线配置状态获取信号，获取并反馈所有谐振天线的安装状态。2.根据权利要求1所述的一种多路rfid天线切换装置，其特征在于，所述切换控制模块包括接口p1-in、级联口p1-out以及控制单元，所述p1-in接口包括多路控制信号，其中第一控制信号用于生成模块选择信号或天线配置状态获取信号，所述多路控制信号中其余控制信号组合使用用于生成多选1的天线切换控制信号；所述控制单元包括译码器，所述译码器包括多个切换控制信号输出端，每个切换控制信号输出端对应设置一个反向器，所述控制单元用于根据所述模块选择信号判断是否进行天线切换，并在需要进行天线切换时驱动所述译码器对所述天线切换控制信号进行译码，根据译码结果控制每个切换控制信号输出端的反向器进行电平反向，生成对应的天线连接信号或天线断开信号。3.根据权利要求2所述的一种多路rfid天线切换装置，其特征在于，所述天线切换单元包括信号接收电路、光耦开关控制电路以及射频连接电路，所述信号接收电路用于接收所述天线连接信号或天线断开信号；所述光耦开关控制电路包括相连接的光耦合器件和场效应管，用于根据所述天线连接信号或所述天线断开信号控制对应光耦合器件的输出电压，并根据所述输出电压控制对应场效应管的通断；所述射频连接电路包括与所述场效应管串联的射频信号输入端、谐振天线以及射频信号输出端，用于根据对应场效应管的通断状态控制所述谐振天线与射频信号输入端以及射频信号输出端的连接状态。4.根据权利要求1-3任一项所述的一种多路rfid天线切换装置，其特征在于，所述天线配置读取模块包括接口p2-in、并转串移位寄存器、拔码开关以及级联口p2-out，所述拔码开关的引脚与谐振天线一一对应设置；所述并转串移位寄存器的第一输入端连接所述切换控制模块中接口pi-in的第一控制信号输出端，所述并转串移位寄存器的第二输入端连接所述接口p2-in的锁存信号输出端；所述并转串移位寄存器用于根据所述第一控制信号输出端输出的天线配置状态获取信号和所述锁存信号输出端输出的锁存信号对所述拔码开关输出的高低电平信号进行锁存，所述高低电平信号用于表示对应谐振天线的连接状态。5.根据权利要求4所述的一种多路rfid天线切换装置，其特征在于，通过级联连接的多个射频天线切换机构中，下一级射频天线切换机构中切换控制模块的p1-in接口连接上一级射频天线切换机构中切换控制模块的级联口p1-out；
下一级射频天线切换机构中天线配置读取模块的p2-in接口连接上一级射频天线切换机构中天线配置读取模块的级联口p2-out。6.一种鱼类监测设备，其特征在于，包括第一控制模块、第二控制模块、电源模块、身份信息获取模块以及权利要求1-5任一项所述一种多路rfid天线切换装置，所述第一控制模块用于生成天线切换指令，以驱动所述多路rfid天线切换装置根据所述天线切换指令切换对应监测点的目标谐振天线对外发射射频能量信号；所述身份信息获取模块用于通过所述目标谐振天线获取目标鱼类所携带rfid标签的应答数据，对所述应答数据进行解析生成对应的标签数据；所述第二控制模块用于获取并存储所述标签数据。7.根据权利要求6所述鱼类监测设备，其特征在于，所述第一控制模块具体用于使用一个谐振天线反复监测一个监测点或者轮转使用不同谐振天线监测不同监测点的方案生成天线切换指令，所述天线切换指令还用于驱动目标谐振天线以秒脉冲为起点将一秒钟分为5个相同的时间片，每个时间片200毫秒，所述200毫秒中前50毫秒用于发出射频能量，紧跟着150毫秒用于监测是否有rfid标签处在所述目标谐振天线所在的读取区域，以判断是否有带着rfid标签的目标鱼类处在所述目标谐振天线所在监测点。8.根据权利要求6所述鱼类监测设备，其特征在于，还包括定位模块，所述第二控制模块具体用于根据所述定位模块获取目标鱼类的坐标数据以及坐标采集时间，并将所述标签数据、所述坐标数据以及所述坐标采集时间打包成数据包后进行存储和/或根据用户指令发送至上位机。

技术总结
本实用新型公开了一种多路RFID天线切换装置及鱼类监测设备，涉及RFID应用技术领域，旨在解决不方便切换、灵活性差以及互相干扰等问题，一种多路RFID天线切换装置，包括通过级联连接的至少一个射频天线切换机构，所述至少一个射频天线切换机构中每个射频天线切换机构均包括切换控制模块以及分别与所述切换控制模块相连接的天线切换模块和天线配置读取模块，所述天线切换模块包括至少一个天线切换单元，且每个天线切换单元连接对应的谐振天线，一种鱼类监测设备，包括第一控制模块、第二控制模块、电源模块、身份信息获取模块以及上述多路RFID天线切换装置，方便读取，灵活性强，互不干扰。互不干扰。互不干扰。


技术研发人员：丁晓波 龚国强 刘勇
受保护的技术使用者：三峡大学
技术研发日：2022.04.29
技术公布日：2023/9/1