智能保险箱及采用其的保险控制系统的制作方法
智能保险箱及采用其的保险控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种智能保险箱及采用其的保险控制系统，其包括箱体、卡槽和读卡器天线，其中，卡槽内置于箱体中，用于收纳文件夹，所述文件夹上设有标签，所述标签含有含RFID天线和芯片，读卡器天线与文件夹的标签相对设置，通过读卡器天线和RFID天线的数据传输，一一对应读取并识别各标签的芯片中所记录的信息，所述读卡器天线包括射频接头、射频接地层、若干条不等宽天线走线、若干个负载阻抗，其中，所述射频接头贯穿埋孔与所述若干条不等宽天线走线相连接，所述若干条不等宽天线走线亦贯穿埋孔与若干个负载阻抗分别相连接，所述各不等宽天线走线互不重叠连接，各负载阻抗的阻值相等。
【专利说明】智能保险箱及采用其的保险控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种保险装置和系统，尤其是指带RFID天线的智能保险箱以及采用其的保险控制系统。
【背景技术】
[0002]随着信息化的发展，文件或贵重物品的信息化管理逐步得到了应用和推广，然而，现有的文件电子化防盗系统，缺乏整体上的结合，受限于读卡器天线的辐射范围，不能兼用于近距离和远距离范围的标签信息读取。在内置文件或贵重物品的保险箱中，若采用UHFRFID方案，当需要放置多个文件或贵重物品时，并对其排列顺序有一定要求时，需要设置屏蔽槽使得各个物品读卡器可分别地读取相应的物品的标签信息，以判断物品是否按照顺序存放于保险箱内。现有适用于保险箱内可为对文件或物品进行区分管理的是HF RFID天线方案，HF RFID天线，标签工作所需能量靠标签天线通过电感耦合的方式获得，因此标签只能在有限区域内被读取，一般的读取范围为Icm至10cm，其特性对文件或物品的区域定点管理是有利的，但是由于其不能被远距离读取，因此不具备远距离追踪防盗的功能。UHFRFID天线工作的原理为电磁反射散射，标签可以在较远距离处被有效读取，在标准协议的最大功率下，读取距离可以达到IOm或更远，该特性可以被用在物品防盗的方案中。但是，UHF RFID在常规读卡器天线下，无法限定标签的读取范围，根据其通信协议，读卡器将读取读卡器天线辐射覆盖范围内的所有标签，因此UHF RFID很难被用到小范围的区域区分的管理方案中，如文件管理等方案，常规的UHF RFID技术就很难实现。
[0003]也有一些厂家提出同时采用双频的方案一即在文件或物品上同时同时贴有HFRFID天线和UHF RFID天线，在保险箱的区域区分管理中使用HF RFID天线，在防盗的远距离读取中使用UHF RFID天线；该方案虽然解决了一定的系统问题，一定程度上弥补了 HFRFID方案与UHF RFID方案各自的缺憾，但是该方案必须提供两套不同频率不同协议的硬件设施，成本巨大；另外，在同一文件或物品上，同时贴有HF RFID天线及UHF RFID天线，难以避免会造成两个标签天线相互干扰影响，从而造成两个标签性能的严重恶化。
[0004]一些厂家提出通过在保险箱内制作屏蔽腔的方式，来对文件或物品进行区分管理，即增加了成本及制作难度，又很难从根本上限定天线的工作区域范围，难以达到预期的效果。
[0005]因此，有必要提供一种全新的能兼顾近距离的文件管理的智能保险箱，和远距离的文件防盗体系的保险控制系统及控制方法，实为必要，以有效地将文件或物品进行精确的区分管理和盘点，既能近距离鉴别文件是否被取出保险箱，同时通过远距离鉴别来避免了文件非法被拿出防盗空间区域。
实用新型内容
[0006]基于现有技术的不足，本实用新型的主要目的在于提供一种可对文件存放和摆放次序进行精确管理控制的智能保险箱。[0007]本实用新型的另一主要目的在于提供一种可同时对文件摆放次序进行精确控制管理，且对其在一定空间范围内进行有效防盗的保险控制系统。
[0008]本实用新型提供了一种智能保险箱，其包括箱体、卡槽和读卡器天线，其中，卡槽内置于箱体中，用于收纳文件夹，所述文件夹上设有标签，所述标签含有含RFID天线和芯片，读卡器天线与文件夹的标签相对设置，通过读卡器天线和RFID天线的数据传输，一一对应读取并识别各标签的芯片中所记录的信息，其特征在于:所述读卡器天线包括射频接头、射频接地层、若干条不等宽天线走线、若干个负载阻抗，其中，所述射频接头贯穿埋孔与所述若干条不等宽天线走线相连接，所述若干条不等宽天线走线亦贯穿埋孔与若干个负载阻抗分别相连接，所述各不等宽天线走线互不重叠连接，各负载阻抗的阻值相等。
[0009]优选地，所述读卡器天线中进一步设有功分器，其连接于射频接头与各个不等宽天线走线之间，所述不等宽天线走线为2-8条，其设置于两接地层之间，所述功分器的分线数与天线走线条数相对应。
[0010]优选地，所述天线的弧度曲线满足二次函数方程式:Y=ax2+bx+C，其中，X为弧线的横坐标，Y为弧线的纵坐 标，所述各条同轴走线的曲线弧度相同，所述不等宽天线走线的总长为二分之一的波长，不等宽天线走线的弧度采用二次函数方程曲线，使得天线走线的宽度变化以平缓的方式进行，有效地避免了由于走线宽度的突变，而造成阻抗不连续的情况，可以有效地展宽天线的工作带宽。
[0011]优选地，所用的负载阻抗能够满足计算所得总的天线阻抗为50欧姆，各个不等宽天线走线所连接的负载阻抗的阻值相等。
[0012]在智能保险箱中，当文件夹伸入到保险箱内时，所述RFID天线与读卡器天线之间的间距为l-4cm，所述读卡器天线之间的间距大于或等于4cm。各个读卡器天线在有效范围内读取标签信息。
[0013]本实用新型提供了一种采用所述智能保险箱的保险控制系统，其包括中央处理器及与之连接的单通道读卡器、多通道读卡器，所述单通道读卡器与高增益定向天线相连接，所述多通道读卡器与智能保险箱内各个读卡器天线相连接，分别将通过高增益定向天线和读卡器天线所获取标签信息，经单通道读卡器和多通道读卡器传输至中央处理器进行判定。通过保险控制系统，将保险箱和门禁防盗体系统一结合在一个保险控制系统中，通过中央处理器对两个防盗系统进行管理，分别地控制，通过不同的天线对同一标签进行识读，使其在不同方位被读取时表示不同的意义，巧妙地运用了改良天线的特性，在近距离可鉴别文件是否被取出保险箱，或是否正确摆放，在远距离鉴别文件是否被拿出防盗区域。
[0014]与现有技术相比，本实用新型一种智能保险箱以及采用其的保险控制系统具有以下优点:
[0015](I)所述智能保险箱中采用了改良的UHF RFID读卡器天线来实现近距离的数据传
递，各个读卡器天线、RFID天线和芯片为--对应关系，通过读卡器天线对应读取RFID天
线，判定近距离范围内文件夹的摆放是否正确；
[0016](2)通过对保险箱内的读卡器天线进行改良，通过采用功率分配器及末端接有负载阻抗的二分之一长不等宽的天线走线，有效限定了了读卡器天线的辐射范围，其辐射电场随距离天线距离迅速衰减，改良后的读卡器天线限定了标签的读取范围，仅在一定范围内读取标签信息，免去了为每个文件夹设置屏蔽盒，也避免了相邻读卡器之间发生误读的现象；
[0017](3)采用了在标签中内置UHF RFID天线，利用该天线的特性，既可以满足近距离读卡器的数据读取，同时，亦可被高增益定向天线远距离地读取到标签信息，实现在保险箱内精确的文件管理，并具有被远距离读取的防盗作用；
[0018](4)通过设置保险控制系统，将保险箱和高增益定向天线的近距离和远距离防盗体系相结合，对文件的收纳和防盗进行统一管理，并根据不同的状况进行不同形式的报警提示，以协助相关人员及时了解监控文件的当前状况，若发生被盗时，亦可及时采取措施补救。
[0019](5)通过设置保险控制方法，将保险箱内文件管理和远距离防盗相结合控制，按一定顺序读取标签的信息，确认摆放的顺序是否正确，当读卡器天线未读取到任何标签信息时，说明文件夹不在卡槽内，即时启动高增益定向天线的防盗系统，通过远程防盗系统来判定标签的所在区域，以对非法带出防盗区域的文件夹进行及时的监控，起到远程防盗的效果，防止重要文件夹的失窃。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型智能保险箱的结构示意图；
[0021]图2为本实用新型智能保险箱的单一文件夹与读卡器天线的装配示意图；
[0022]图3为本实用新型智能保险箱的多个文件夹与多个读卡器天线的装配示意图；
[0023]图4a为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的输入埋孔示意图；
[0024]图4b为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的输出埋孔示意图；
[0025]图4c为本发明智能保险箱的读卡器天线的埋孔侧视图；
[0026]图4d为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的PCB第二层功分器示意图；
[0027]图4e为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的PCB第三层GND2示意图；
[0028]图5a为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的PCB第一层GNDl示意图；
[0029]图5b为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的PCB第八层GND3示意图；
[0030]图6a为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的PCB第四层天线走线I的示意图；
[0031]图6b为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的PCB第五层天线走线2的示意图；
[0032]图6c为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的PCB第六层天线走线3的示意图；
[0033]图6d为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的PCB第七层天线走线4的示意图；
[0034]图7为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的反射系数Sll与工作频率的关系图；
[0035]图8为本实用新型智能保险箱的读卡器天线不同距离空间的电场强度分布示意图；
[0036]图9a为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的天线空间平行面电场强度分布效果图一；
[0037]图9b为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的天线空间平行面电场强度分布效果图二；
[0038]图1Oa为本实用新型智能保险控制系统框图；
[0039]图1Ob为本实用新型智能保险控制系统的空间示意图一；[0040]图1Oc为本实用新型智能保险控制系统的空间示意图二 ；
[0041]图11为本实用新型智能保险控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0042]参照图1-图3所示，为了使得各种重要的物品或文件能够妥当收纳，且防止在一定范围内被盗或误放，提高其保管的安全性，提供了一种智能保险箱以及采用所述保险箱的保险控制系统，准确限定其标签的读取范围，实现在保险箱内精确文件管理，及远距离的防盗设置，建立统一化统一化、多元化的无线防盗体系，简化了防盗设置，并将近距离防盗和远距离防盗相结合，大大提高了物品或文件在一定区域范围内存放的安全性和准确性。以下分别依次介绍智能保险箱、保险控制系统及控制方法。
[0043]本实用新型提供了一种智能保险箱100，其包括箱体1、卡槽2和读卡器天线4，其中，卡槽2内置于箱体I中，用于收纳文件夹3，所述文件夹3上设有标签40，所述标签40含有含RFID天线42和芯片(未标示)，读卡器天线4与文件夹3的标签相对设置，通过读卡器天线4和RFID天线42的数据传输，一一对应读取并识别各标签40中芯片所记录的信息。其中，箱体I用于收纳待保管的物品或文件，在本实施例中，以收纳文件夹为例。在箱体I中内置有若个组卡槽2，所述卡槽2相互平行排列，其宽度略宽于文件夹3的厚度，保证文件夹3沿卡槽2推入箱体I内，其背脊部标签正对应所述读卡器天线4，不发生较大距离的偏离，且保证每次沿卡槽2伸入到箱体I内时，其背脊部的标签40与读卡器天线4的距离是固定的，在本实用新型中，所述标签40和读卡器天线4之间的间距为l-4cm。卡槽2仅用于将各个文件夹3相互间隔，使其摆放有序整齐，所以可不必设置过高。所述每个文件夹3的背面设有标签40，所述标签40内嵌有芯片和RFID天线42，所述芯片中载有对应文件夹的相关信息，如文件夹名、责任人、具体内容等，以对文件夹的内容进行标识。所述RFID天线42，将相应标签40所记载的信息传输至与之相对的读卡器天线4，通过读卡器天线4对其进行读取并识别，若两者对应匹配，则表示该卡槽2中的文件夹3放置正确；反之，若两者不匹配，则表示该卡槽2中的文件夹3放置不正确；若未能读取到任何信号或数据，则表示该卡槽2中未放置文件夹。所述每个卡槽2对应放置一个文件夹3，所述每个文件夹3对应一个标签40，每个标签40中内置有一个RFID天线42，每个RFID天线42对应一个读卡器天线4，通过读卡器天线4 一一对应读取各个相应的RFID天线42，以将相应标签中的属性信息传输至读卡器天线4进行识别和判断，防止误读或误放。在本实施例中，所述文件夹3为财务报表，第一季度财务报表对应放置于I号卡槽中，并与I号读卡器天线对应；第二季度财务报表对应放置于2号卡槽中，并与2号读卡器天线对应；依次对应排布。在本实用新型中，RFID天线优选为UHF RFID天线，其频率范围为86OMHz-96OMHz。
[0044]在本实用新型中，在智能保险箱中，所述RFID天线42与读卡器天线4之间的间距为l-4cm，所述读卡器天线之间的间距大于或等于4cm，即所述RFID天线42的读取范围为宽度4cm，高度4cm的立体空间内，读卡器天线4的背面亦不被有效读取，通过限定RFID天线42的有效读取范围，使得相邻RFID天线42的信号传输不受干扰，省去了屏蔽设置的需要，简化了箱体结构，亦提高了信号数据传输的准确性。
[0045]以下对所述读卡器天线4的具体结构进行进一步说明。参照图4a所示，所述读卡器天线4包括设置于天线板上的射频接头420、射频接地层421、若干条不等宽天线走线422和若干个负载阻抗423，其中，所述射频接头420通过功分器424贯穿埋孔425与所述若干条不等宽天线走线422相连接，所述若干条不等宽天线走线422亦贯穿埋孔423与若干个负载阻抗423分别相连接，所述各不等宽天线走线422互不重叠连接，各负载阻抗423的阻值相等。从天线的截面图示出，从上至下，第一层为射频接地层421，射频接头420的外缘与射频接地层421共地，射频头中心信号线连接埋孔425，并与不等宽天线走线422线连接。其中，所述各条不等宽天线走线422互不重叠连接。结合图4b-4c所示，各个不等宽天线走线422分别由相互间隔的埋孔D1、D2、D3和D4中穿入，再经平行走线后，由另组埋孔A1、A2、A3和A4中穿出，分别连接其负载阻抗423，其中，各条不等宽天线走线422的长度相等。
[0046]结合参照图4d所示，在本实用新型的优选实施例中，所述读卡器天线4进一步设有功分器424，其连接于射频接头420与各个不等宽天线走线422之间。所述功分器424由射频接头420引出，并与各个不等宽天线走线422相对接，以将射频接头420的输入信号分为多路输出，所述功分器424的分线数与天线走线422的条数相对应。在本实施例中，以一分四功分器为例，所述不等宽天线走线422设为四条，所述一分四功分器的输出端分别与四条不等宽天线走线422相接。在本实用新型中，所述不等宽天线走线可选2-8条，其设置于两射频接地层421之间。在 本实施例中，从上至下，第一层为射频接地层GND1，第二层为一分四功分器424走线层，第三层为射频接地层GND2，第四层至第七层为天线走线422，分别为第四层422a，第五层422b，第六层422c，第七层422d:第八层为射频接地层GND3。射频接头420的外缘与射频接地层GNDl共地，射频头中心信号线连接埋孔425，并与不等宽天线走线422线通过功分器424连接，其中，所述各条不等宽天线走线422互不重叠连接。
[0047]与不等宽天线走线4相对接的各负载阻抗423的阻值相等，以下具有说明负载阻抗的阻值设定要求。参照图4d所示，所述一分四功分器的功分器输入总线424a通过右侧埋孔与射频接头相接，所述输入总线经四分线分为四组输出端424b，分别对应地与各个不等宽天线走线422相连。设总线的特性阻抗Ztl为50欧姆，宽度为Ka，总线长度为1/8工作波长，各四公分走线的特性阻抗Zd，宽度为Kd，长度为1/4工作波长，各功分器输出走线424c的特性阻抗Ztl,宽度为Ka，长度为1/8工作波长。
[0048]根据匹配原理:功分器总输入阻抗应与各端输入阻抗的并联电阻相等，即:Z0=ZinlI Izin2 Izin3I Zin 4=SO欧姆，由于该功率分配器为四等分功分器，因此各端输入阻抗因为总输入阻抗的四倍，即=Zinl = Zin2 = Zin3 = Zin4 = 4Z0 = 200 Ω ;又由于 Zinl, Zin2, Zin3, Zin4是通过四分之一波长阻抗变换线与各终端负载阻抗Zatl匹配，根据四分之一波长阻抗变换线的公式可得:
[0049]Zinl*Za01 = (Zd)2，Zin2*Za02 = (Zd)2，Zin3*Za03 = (Zd)2，Zin4*Za04 = (Zd)2，其中 Za01 =Za02 = Za03 = Za04 = 50 Ω，故可以计算可得功分器各四公分走线特性阻抗为:
[0050]Zd = ,Jznl* Zm = ^Zin2* Za02 == ^Zin4-* Zm = V20(”50_Q = 100Ω
[0051]根据以上的计算可得，再根据带状线特性阻抗计算公式:
=~JE ().bln{T + ()m) 其中H为射频接地层GNDl与射频接地层GND2之间的高度，
T为厚度，W为走线宽度；当定义好PCB高度H，及走线厚度T，及PCB板材介电常数民，即可以根据不同的特性阻抗值来计算对应的线宽W。根据该公式，取PCB高度H为2.0mm,走线厚度T为0.035mm，相对介电常数E,取为4.5，即可计算总线的特性阻抗Ztl = 50 Ω的对应线宽Ka约为0.8mm,四条公分线路的特性为Zd = 100 Ω的对应线宽Kd约为0.1mm。
[0052]在功分器末端，四公分口分别打埋孔D1、D2、D3、D4，分别与(PCB第四层)天线走线422a, (PCB第五层)天线走线422b, (PCB第六层)天线走线422c, (PCB第七层)天线走线422d相连接；各天线走线层末端，再通过埋孔A1、A2、A3、A4，分别与位于PCB底层的负载阻抗432相连接，各负载阻抗的电阻均为\ = 200 Ω，即所用的负载阻抗能够满足计算所得总的天线阻抗为50欧姆。
[0053]参照图5a-图5b所示，图5a为天线顶层的俯视图，图5b为天线底层的仰视图，若干个过孔426设置于天线板的外缘，并贯穿整个天线板，且连接射频接地层421，并与其他不等宽天线走线422没有电连接。设射频接头420的接入口埋孔尺寸为a，外围净空尺
寸为b，其尺寸由以下理论公式确定:由于导线的单位长度电容计算公式为:
【权利要求】
1.一种智能保险箱，其包括箱体、卡槽和读卡器天线，其中，卡槽内置于箱体中，用于收纳文件夹，所述文件夹上设有标签，所述标签含有含RFID天线和芯片，读卡器天线与文件夹的标签相对设置，通过读卡器天线和RFID天线的数据传输，一一对应读取并识别各标签的芯片中所记录的信息，其特征在于:所述读卡器天线包括射频接头、射频接地层、若干条不等宽天线走线、若干个负载阻抗，其中，所述射频接头贯穿埋孔与所述若干条不等宽天线走线相连接，所述若干条不等宽天线走线亦贯穿埋孔与若干个负载阻抗分别相连接，所述各不等宽天线走线互不重叠连接，各负载阻抗的阻值相等。
2.根据权利要求1所述的智能保险箱，其特征在于:所述读卡器天线中进一步设有功分器，其连接于射频接头与各个不等宽天线走线之间。
3.根据权利要求2所述的智能保险箱，其特征在于:所述不等宽天线走线为2-8条，其设置于两接地层之间，所述功分器的分线数与天线走线条数相对应。
4.根据权利要求2所述的智能保险箱，其特征在于:所述天线的弧度曲线满足二次函数方程式:Y=ax2+bX+c，其中，X为弧线的横坐标，Y为弧线的纵坐标，所述各条不等宽天线走线的曲线弧度相同。
5.根据权利要求4所述的智能保险箱，其特征在于:所述不等宽天线走线的总长为二分之一的波长。
6.根据权利要求5所述的智能保险箱，其特征在于:所述RFID天线为UHFRFID天线。
7.根据权利要求2所述的智能保险箱，其特征在于:所用的负载阻抗能够满足计算所得总的天线阻抗为50欧姆。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的智能保险箱，其特征在于:在智能保险箱中，当文件夹伸入到保险箱内后，所述RFID天线与读卡器天线之间的间距为l-4cm，所述读卡器天线之间的间距大于或等于4cm。
9.一种采用权利要求1的智能保险箱的保险控制系统，其特征在于:包括中央处理器及与之连接的单通道读卡器、多通道读卡器，所述单通道读卡器与高增益定向天线相连接，所述多通道读卡器与智能保险箱内各个读卡器天线相连接，分别将通过高增益定向天线和读卡器天线所获取标签信息，经单通道读卡器和多通道读卡器传输至中央处理器进行判定。
【文档编号】E05G1/10GK203430281SQ201320449542
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月25日 优先权日:2013年7月25日
【发明者】章伟, 赵田野 申请人:章伟
【专利摘要】本实用新型提供了一种智能保险箱及采用其的保险控制系统，其包括箱体、卡槽和读卡器天线，其中，卡槽内置于箱体中，用于收纳文件夹，所述文件夹上设有标签，所述标签含有含RFID天线和芯片，读卡器天线与文件夹的标签相对设置，通过读卡器天线和RFID天线的数据传输，一一对应读取并识别各标签的芯片中所记录的信息，所述读卡器天线包括射频接头、射频接地层、若干条不等宽天线走线、若干个负载阻抗，其中，所述射频接头贯穿埋孔与所述若干条不等宽天线走线相连接，所述若干条不等宽天线走线亦贯穿埋孔与若干个负载阻抗分别相连接，所述各不等宽天线走线互不重叠连接，各负载阻抗的阻值相等。
【专利说明】智能保险箱及采用其的保险控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种保险装置和系统，尤其是指带RFID天线的智能保险箱以及采用其的保险控制系统。
【背景技术】
[0002]随着信息化的发展，文件或贵重物品的信息化管理逐步得到了应用和推广，然而，现有的文件电子化防盗系统，缺乏整体上的结合，受限于读卡器天线的辐射范围，不能兼用于近距离和远距离范围的标签信息读取。在内置文件或贵重物品的保险箱中，若采用UHFRFID方案，当需要放置多个文件或贵重物品时，并对其排列顺序有一定要求时，需要设置屏蔽槽使得各个物品读卡器可分别地读取相应的物品的标签信息，以判断物品是否按照顺序存放于保险箱内。现有适用于保险箱内可为对文件或物品进行区分管理的是HF RFID天线方案，HF RFID天线，标签工作所需能量靠标签天线通过电感耦合的方式获得，因此标签只能在有限区域内被读取，一般的读取范围为Icm至10cm，其特性对文件或物品的区域定点管理是有利的，但是由于其不能被远距离读取，因此不具备远距离追踪防盗的功能。UHFRFID天线工作的原理为电磁反射散射，标签可以在较远距离处被有效读取，在标准协议的最大功率下，读取距离可以达到IOm或更远，该特性可以被用在物品防盗的方案中。但是，UHF RFID在常规读卡器天线下，无法限定标签的读取范围，根据其通信协议，读卡器将读取读卡器天线辐射覆盖范围内的所有标签，因此UHF RFID很难被用到小范围的区域区分的管理方案中，如文件管理等方案，常规的UHF RFID技术就很难实现。
[0003]也有一些厂家提出同时采用双频的方案一即在文件或物品上同时同时贴有HFRFID天线和UHF RFID天线，在保险箱的区域区分管理中使用HF RFID天线，在防盗的远距离读取中使用UHF RFID天线；该方案虽然解决了一定的系统问题，一定程度上弥补了 HFRFID方案与UHF RFID方案各自的缺憾，但是该方案必须提供两套不同频率不同协议的硬件设施，成本巨大；另外，在同一文件或物品上，同时贴有HF RFID天线及UHF RFID天线，难以避免会造成两个标签天线相互干扰影响，从而造成两个标签性能的严重恶化。
[0004]一些厂家提出通过在保险箱内制作屏蔽腔的方式，来对文件或物品进行区分管理，即增加了成本及制作难度，又很难从根本上限定天线的工作区域范围，难以达到预期的效果。
[0005]因此，有必要提供一种全新的能兼顾近距离的文件管理的智能保险箱，和远距离的文件防盗体系的保险控制系统及控制方法，实为必要，以有效地将文件或物品进行精确的区分管理和盘点，既能近距离鉴别文件是否被取出保险箱，同时通过远距离鉴别来避免了文件非法被拿出防盗空间区域。
实用新型内容
[0006]基于现有技术的不足，本实用新型的主要目的在于提供一种可对文件存放和摆放次序进行精确管理控制的智能保险箱。[0007]本实用新型的另一主要目的在于提供一种可同时对文件摆放次序进行精确控制管理，且对其在一定空间范围内进行有效防盗的保险控制系统。
[0008]本实用新型提供了一种智能保险箱，其包括箱体、卡槽和读卡器天线，其中，卡槽内置于箱体中，用于收纳文件夹，所述文件夹上设有标签，所述标签含有含RFID天线和芯片，读卡器天线与文件夹的标签相对设置，通过读卡器天线和RFID天线的数据传输，一一对应读取并识别各标签的芯片中所记录的信息，其特征在于:所述读卡器天线包括射频接头、射频接地层、若干条不等宽天线走线、若干个负载阻抗，其中，所述射频接头贯穿埋孔与所述若干条不等宽天线走线相连接，所述若干条不等宽天线走线亦贯穿埋孔与若干个负载阻抗分别相连接，所述各不等宽天线走线互不重叠连接，各负载阻抗的阻值相等。
[0009]优选地，所述读卡器天线中进一步设有功分器，其连接于射频接头与各个不等宽天线走线之间，所述不等宽天线走线为2-8条，其设置于两接地层之间，所述功分器的分线数与天线走线条数相对应。
[0010]优选地，所述天线的弧度曲线满足二次函数方程式:Y=ax2+bx+C，其中，X为弧线的横坐标，Y为弧线的纵坐 标，所述各条同轴走线的曲线弧度相同，所述不等宽天线走线的总长为二分之一的波长，不等宽天线走线的弧度采用二次函数方程曲线，使得天线走线的宽度变化以平缓的方式进行，有效地避免了由于走线宽度的突变，而造成阻抗不连续的情况，可以有效地展宽天线的工作带宽。
[0011]优选地，所用的负载阻抗能够满足计算所得总的天线阻抗为50欧姆，各个不等宽天线走线所连接的负载阻抗的阻值相等。
[0012]在智能保险箱中，当文件夹伸入到保险箱内时，所述RFID天线与读卡器天线之间的间距为l-4cm，所述读卡器天线之间的间距大于或等于4cm。各个读卡器天线在有效范围内读取标签信息。
[0013]本实用新型提供了一种采用所述智能保险箱的保险控制系统，其包括中央处理器及与之连接的单通道读卡器、多通道读卡器，所述单通道读卡器与高增益定向天线相连接，所述多通道读卡器与智能保险箱内各个读卡器天线相连接，分别将通过高增益定向天线和读卡器天线所获取标签信息，经单通道读卡器和多通道读卡器传输至中央处理器进行判定。通过保险控制系统，将保险箱和门禁防盗体系统一结合在一个保险控制系统中，通过中央处理器对两个防盗系统进行管理，分别地控制，通过不同的天线对同一标签进行识读，使其在不同方位被读取时表示不同的意义，巧妙地运用了改良天线的特性，在近距离可鉴别文件是否被取出保险箱，或是否正确摆放，在远距离鉴别文件是否被拿出防盗区域。
[0014]与现有技术相比，本实用新型一种智能保险箱以及采用其的保险控制系统具有以下优点:
[0015](I)所述智能保险箱中采用了改良的UHF RFID读卡器天线来实现近距离的数据传
递，各个读卡器天线、RFID天线和芯片为--对应关系，通过读卡器天线对应读取RFID天
线，判定近距离范围内文件夹的摆放是否正确；
[0016](2)通过对保险箱内的读卡器天线进行改良，通过采用功率分配器及末端接有负载阻抗的二分之一长不等宽的天线走线，有效限定了了读卡器天线的辐射范围，其辐射电场随距离天线距离迅速衰减，改良后的读卡器天线限定了标签的读取范围，仅在一定范围内读取标签信息，免去了为每个文件夹设置屏蔽盒，也避免了相邻读卡器之间发生误读的现象；
[0017](3)采用了在标签中内置UHF RFID天线，利用该天线的特性，既可以满足近距离读卡器的数据读取，同时，亦可被高增益定向天线远距离地读取到标签信息，实现在保险箱内精确的文件管理，并具有被远距离读取的防盗作用；
[0018](4)通过设置保险控制系统，将保险箱和高增益定向天线的近距离和远距离防盗体系相结合，对文件的收纳和防盗进行统一管理，并根据不同的状况进行不同形式的报警提示，以协助相关人员及时了解监控文件的当前状况，若发生被盗时，亦可及时采取措施补救。
[0019](5)通过设置保险控制方法，将保险箱内文件管理和远距离防盗相结合控制，按一定顺序读取标签的信息，确认摆放的顺序是否正确，当读卡器天线未读取到任何标签信息时，说明文件夹不在卡槽内，即时启动高增益定向天线的防盗系统，通过远程防盗系统来判定标签的所在区域，以对非法带出防盗区域的文件夹进行及时的监控，起到远程防盗的效果，防止重要文件夹的失窃。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型智能保险箱的结构示意图；
[0021]图2为本实用新型智能保险箱的单一文件夹与读卡器天线的装配示意图；
[0022]图3为本实用新型智能保险箱的多个文件夹与多个读卡器天线的装配示意图；
[0023]图4a为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的输入埋孔示意图；
[0024]图4b为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的输出埋孔示意图；
[0025]图4c为本发明智能保险箱的读卡器天线的埋孔侧视图；
[0026]图4d为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的PCB第二层功分器示意图；
[0027]图4e为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的PCB第三层GND2示意图；
[0028]图5a为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的PCB第一层GNDl示意图；
[0029]图5b为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的PCB第八层GND3示意图；
[0030]图6a为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的PCB第四层天线走线I的示意图；
[0031]图6b为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的PCB第五层天线走线2的示意图；
[0032]图6c为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的PCB第六层天线走线3的示意图；
[0033]图6d为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的PCB第七层天线走线4的示意图；
[0034]图7为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的反射系数Sll与工作频率的关系图；
[0035]图8为本实用新型智能保险箱的读卡器天线不同距离空间的电场强度分布示意图；
[0036]图9a为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的天线空间平行面电场强度分布效果图一；
[0037]图9b为本实用新型智能保险箱的读卡器天线的天线空间平行面电场强度分布效果图二；
[0038]图1Oa为本实用新型智能保险控制系统框图；
[0039]图1Ob为本实用新型智能保险控制系统的空间示意图一；[0040]图1Oc为本实用新型智能保险控制系统的空间示意图二 ；
[0041]图11为本实用新型智能保险控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0042]参照图1-图3所示，为了使得各种重要的物品或文件能够妥当收纳，且防止在一定范围内被盗或误放，提高其保管的安全性，提供了一种智能保险箱以及采用所述保险箱的保险控制系统，准确限定其标签的读取范围，实现在保险箱内精确文件管理，及远距离的防盗设置，建立统一化统一化、多元化的无线防盗体系，简化了防盗设置，并将近距离防盗和远距离防盗相结合，大大提高了物品或文件在一定区域范围内存放的安全性和准确性。以下分别依次介绍智能保险箱、保险控制系统及控制方法。
[0043]本实用新型提供了一种智能保险箱100，其包括箱体1、卡槽2和读卡器天线4，其中，卡槽2内置于箱体I中，用于收纳文件夹3，所述文件夹3上设有标签40，所述标签40含有含RFID天线42和芯片(未标示)，读卡器天线4与文件夹3的标签相对设置，通过读卡器天线4和RFID天线42的数据传输，一一对应读取并识别各标签40中芯片所记录的信息。其中，箱体I用于收纳待保管的物品或文件，在本实施例中，以收纳文件夹为例。在箱体I中内置有若个组卡槽2，所述卡槽2相互平行排列，其宽度略宽于文件夹3的厚度，保证文件夹3沿卡槽2推入箱体I内，其背脊部标签正对应所述读卡器天线4，不发生较大距离的偏离，且保证每次沿卡槽2伸入到箱体I内时，其背脊部的标签40与读卡器天线4的距离是固定的，在本实用新型中，所述标签40和读卡器天线4之间的间距为l-4cm。卡槽2仅用于将各个文件夹3相互间隔，使其摆放有序整齐，所以可不必设置过高。所述每个文件夹3的背面设有标签40，所述标签40内嵌有芯片和RFID天线42，所述芯片中载有对应文件夹的相关信息，如文件夹名、责任人、具体内容等，以对文件夹的内容进行标识。所述RFID天线42，将相应标签40所记载的信息传输至与之相对的读卡器天线4，通过读卡器天线4对其进行读取并识别，若两者对应匹配，则表示该卡槽2中的文件夹3放置正确；反之，若两者不匹配，则表示该卡槽2中的文件夹3放置不正确；若未能读取到任何信号或数据，则表示该卡槽2中未放置文件夹。所述每个卡槽2对应放置一个文件夹3，所述每个文件夹3对应一个标签40，每个标签40中内置有一个RFID天线42，每个RFID天线42对应一个读卡器天线4，通过读卡器天线4 一一对应读取各个相应的RFID天线42，以将相应标签中的属性信息传输至读卡器天线4进行识别和判断，防止误读或误放。在本实施例中，所述文件夹3为财务报表，第一季度财务报表对应放置于I号卡槽中，并与I号读卡器天线对应；第二季度财务报表对应放置于2号卡槽中，并与2号读卡器天线对应；依次对应排布。在本实用新型中，RFID天线优选为UHF RFID天线，其频率范围为86OMHz-96OMHz。
[0044]在本实用新型中，在智能保险箱中，所述RFID天线42与读卡器天线4之间的间距为l-4cm，所述读卡器天线之间的间距大于或等于4cm，即所述RFID天线42的读取范围为宽度4cm，高度4cm的立体空间内，读卡器天线4的背面亦不被有效读取，通过限定RFID天线42的有效读取范围，使得相邻RFID天线42的信号传输不受干扰，省去了屏蔽设置的需要，简化了箱体结构，亦提高了信号数据传输的准确性。
[0045]以下对所述读卡器天线4的具体结构进行进一步说明。参照图4a所示，所述读卡器天线4包括设置于天线板上的射频接头420、射频接地层421、若干条不等宽天线走线422和若干个负载阻抗423，其中，所述射频接头420通过功分器424贯穿埋孔425与所述若干条不等宽天线走线422相连接，所述若干条不等宽天线走线422亦贯穿埋孔423与若干个负载阻抗423分别相连接，所述各不等宽天线走线422互不重叠连接，各负载阻抗423的阻值相等。从天线的截面图示出，从上至下，第一层为射频接地层421，射频接头420的外缘与射频接地层421共地，射频头中心信号线连接埋孔425，并与不等宽天线走线422线连接。其中，所述各条不等宽天线走线422互不重叠连接。结合图4b-4c所示，各个不等宽天线走线422分别由相互间隔的埋孔D1、D2、D3和D4中穿入，再经平行走线后，由另组埋孔A1、A2、A3和A4中穿出，分别连接其负载阻抗423，其中，各条不等宽天线走线422的长度相等。
[0046]结合参照图4d所示，在本实用新型的优选实施例中，所述读卡器天线4进一步设有功分器424，其连接于射频接头420与各个不等宽天线走线422之间。所述功分器424由射频接头420引出，并与各个不等宽天线走线422相对接，以将射频接头420的输入信号分为多路输出，所述功分器424的分线数与天线走线422的条数相对应。在本实施例中，以一分四功分器为例，所述不等宽天线走线422设为四条，所述一分四功分器的输出端分别与四条不等宽天线走线422相接。在本实用新型中，所述不等宽天线走线可选2-8条，其设置于两射频接地层421之间。在 本实施例中，从上至下，第一层为射频接地层GND1，第二层为一分四功分器424走线层，第三层为射频接地层GND2，第四层至第七层为天线走线422，分别为第四层422a，第五层422b，第六层422c，第七层422d:第八层为射频接地层GND3。射频接头420的外缘与射频接地层GNDl共地，射频头中心信号线连接埋孔425，并与不等宽天线走线422线通过功分器424连接，其中，所述各条不等宽天线走线422互不重叠连接。
[0047]与不等宽天线走线4相对接的各负载阻抗423的阻值相等，以下具有说明负载阻抗的阻值设定要求。参照图4d所示，所述一分四功分器的功分器输入总线424a通过右侧埋孔与射频接头相接，所述输入总线经四分线分为四组输出端424b，分别对应地与各个不等宽天线走线422相连。设总线的特性阻抗Ztl为50欧姆，宽度为Ka，总线长度为1/8工作波长，各四公分走线的特性阻抗Zd，宽度为Kd，长度为1/4工作波长，各功分器输出走线424c的特性阻抗Ztl,宽度为Ka，长度为1/8工作波长。
[0048]根据匹配原理:功分器总输入阻抗应与各端输入阻抗的并联电阻相等，即:Z0=ZinlI Izin2 Izin3I Zin 4=SO欧姆，由于该功率分配器为四等分功分器，因此各端输入阻抗因为总输入阻抗的四倍，即=Zinl = Zin2 = Zin3 = Zin4 = 4Z0 = 200 Ω ;又由于 Zinl, Zin2, Zin3, Zin4是通过四分之一波长阻抗变换线与各终端负载阻抗Zatl匹配，根据四分之一波长阻抗变换线的公式可得:
[0049]Zinl*Za01 = (Zd)2，Zin2*Za02 = (Zd)2，Zin3*Za03 = (Zd)2，Zin4*Za04 = (Zd)2，其中 Za01 =Za02 = Za03 = Za04 = 50 Ω，故可以计算可得功分器各四公分走线特性阻抗为:
[0050]Zd = ,Jznl* Zm = ^Zin2* Za02 == ^Zin4-* Zm = V20(”50_Q = 100Ω
[0051]根据以上的计算可得，再根据带状线特性阻抗计算公式:
=~JE ().bln{T + ()m) 其中H为射频接地层GNDl与射频接地层GND2之间的高度，
T为厚度，W为走线宽度；当定义好PCB高度H，及走线厚度T，及PCB板材介电常数民，即可以根据不同的特性阻抗值来计算对应的线宽W。根据该公式，取PCB高度H为2.0mm,走线厚度T为0.035mm，相对介电常数E,取为4.5，即可计算总线的特性阻抗Ztl = 50 Ω的对应线宽Ka约为0.8mm,四条公分线路的特性为Zd = 100 Ω的对应线宽Kd约为0.1mm。
[0052]在功分器末端，四公分口分别打埋孔D1、D2、D3、D4，分别与(PCB第四层)天线走线422a, (PCB第五层)天线走线422b, (PCB第六层)天线走线422c, (PCB第七层)天线走线422d相连接；各天线走线层末端，再通过埋孔A1、A2、A3、A4，分别与位于PCB底层的负载阻抗432相连接，各负载阻抗的电阻均为\ = 200 Ω，即所用的负载阻抗能够满足计算所得总的天线阻抗为50欧姆。
[0053]参照图5a-图5b所示，图5a为天线顶层的俯视图，图5b为天线底层的仰视图，若干个过孔426设置于天线板的外缘，并贯穿整个天线板，且连接射频接地层421，并与其他不等宽天线走线422没有电连接。设射频接头420的接入口埋孔尺寸为a，外围净空尺
寸为b，其尺寸由以下理论公式确定:由于导线的单位长度电容计算公式为:
【权利要求】
1.一种智能保险箱，其包括箱体、卡槽和读卡器天线，其中，卡槽内置于箱体中，用于收纳文件夹，所述文件夹上设有标签，所述标签含有含RFID天线和芯片，读卡器天线与文件夹的标签相对设置，通过读卡器天线和RFID天线的数据传输，一一对应读取并识别各标签的芯片中所记录的信息，其特征在于:所述读卡器天线包括射频接头、射频接地层、若干条不等宽天线走线、若干个负载阻抗，其中，所述射频接头贯穿埋孔与所述若干条不等宽天线走线相连接，所述若干条不等宽天线走线亦贯穿埋孔与若干个负载阻抗分别相连接，所述各不等宽天线走线互不重叠连接，各负载阻抗的阻值相等。
2.根据权利要求1所述的智能保险箱，其特征在于:所述读卡器天线中进一步设有功分器，其连接于射频接头与各个不等宽天线走线之间。
3.根据权利要求2所述的智能保险箱，其特征在于:所述不等宽天线走线为2-8条，其设置于两接地层之间，所述功分器的分线数与天线走线条数相对应。
4.根据权利要求2所述的智能保险箱，其特征在于:所述天线的弧度曲线满足二次函数方程式:Y=ax2+bX+c，其中，X为弧线的横坐标，Y为弧线的纵坐标，所述各条不等宽天线走线的曲线弧度相同。
5.根据权利要求4所述的智能保险箱，其特征在于:所述不等宽天线走线的总长为二分之一的波长。
6.根据权利要求5所述的智能保险箱，其特征在于:所述RFID天线为UHFRFID天线。
7.根据权利要求2所述的智能保险箱，其特征在于:所用的负载阻抗能够满足计算所得总的天线阻抗为50欧姆。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的智能保险箱，其特征在于:在智能保险箱中，当文件夹伸入到保险箱内后，所述RFID天线与读卡器天线之间的间距为l-4cm，所述读卡器天线之间的间距大于或等于4cm。
9.一种采用权利要求1的智能保险箱的保险控制系统，其特征在于:包括中央处理器及与之连接的单通道读卡器、多通道读卡器，所述单通道读卡器与高增益定向天线相连接，所述多通道读卡器与智能保险箱内各个读卡器天线相连接，分别将通过高增益定向天线和读卡器天线所获取标签信息，经单通道读卡器和多通道读卡器传输至中央处理器进行判定。
【文档编号】E05G1/10GK203430281SQ201320449542
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月25日 优先权日:2013年7月25日
【发明者】章伟, 赵田野 申请人:章伟
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