一种应用于气溶胶生成系统的射频识别系统及使用方法
技术领域
本发明涉及一种应用于气溶胶生成系统的射频识别系统及其使用方法。具体来说，本发明涉及一种通过将读写器设置于加热器中并将电子标签设置于气溶胶生成体中，利用射频识别(RFID)技术实现加热器对气溶胶生成体进行识别的气溶胶生成系统，属于电操作吸烟技术领域。
背景技术
以生成气溶胶为特点的新型烟草制品给使用者提供了危害性较低的可替代选择，这其中包括可供加热而非燃烧的含尼古丁气溶胶生成系统。例如在公开号为CN109219360A和CN106163306A的中国专利申请的说明书中公开的气溶胶生成系统。此类加热不燃烧(“加热不燃烧”或“Heat Not Burn”的名称已经被很多专业人士所接受)产品通过精确控制气溶胶生成体的加热温度，使得尼古丁能随生成的气溶胶进行递送，而同时避免大部分的已知有害或者潜在有害物质因为燃烧而被释放出来，从而达到既满足使用者需要，又能够显著降低危害的目的。但此类加热不燃烧产品不同于电子烟，不使用纯尼古丁溶液或者尼古丁盐溶液，而是使用包含烟草制品的气溶胶生成体；而且不同于包含雾化器的电子烟烟弹，气溶胶生成体中并没有雾化器。因此，加热不燃烧产品在使用体验上更加接近传统香烟，在寻求替烟方案的使用者中广受欢迎。
图1为现有的气溶胶生成系统的主视图，气溶胶生成系统101包括加热器102和气溶胶生成体104。其中加热器102包括加热器壳体122、电池105和控制器106。加热器壳体122内部具有加热腔109。气溶胶生成体104具有近端107和远端108。在使用时，气溶胶生成体104以远端108朝前插入至加热腔109之中，电池105中所存储的电能在控制器106的控制下，通过接触或者非接触的方式转化为气溶胶生成体104的热能，气溶胶生成体104在受热后生成的气溶胶从近端107释放被使用者所获取。图2为现有的气溶胶生成系统的轴测图，图2展示了加热器102和气溶胶生成体104之间的空间关系。
在本申请的所属领域，生产者和使用者均对于气溶胶生成系统101的智能化提出了要求。智能化的一个关键技术在于实现加热器102对气溶胶生成体104的自动化识别，识别的目的在于获取有关气溶胶生成体102的ID身份编号、规格、生产商、生产日期等产品信息。现有技术，如公开号为CN107708455A的中国专利申请在说明书中已经提出了一种利用图像传感器实现上述识别功能的方案。但是这种方案面临结构复杂、不耐污染、价格昂贵、识别速度较低和信息容量较小的问题。同时现有技术，如公开号为CN108025151A的中国专利申请在说明书中还提出了一种将射频识别技术应用于雾化型气溶胶生成系统(电子烟)的方案，从而实现上述识别功能的方案。但是对于本申请中所涉及的加热不燃烧型的气溶胶生成系统，现有技术仍缺乏考虑。
发明内容
本发明的目的是提出一种应用于气溶胶生成系统的射频识别系统及其使用方法，将射频识别技术应用于加热不燃烧型气溶胶生成系统，以解决现有的识别系统结构复杂、不耐污染、价格昂贵、识别速度较低和信息容量较小的问题。
一种应用于气溶胶生成系统的射频识别系统，包括气溶胶生成系统，所述气溶胶生成系统包括加热器和气溶胶生成体；其中，所述加热器包括加热器壳体、电池、控制器，所述电池、控制器设置在加热器壳体内部；所述控制器包括读写器；所述加热器壳体具有加热腔；所述气溶胶生成体包括电子标签；电子标签随所述气溶胶生成体一起进入到所述加热腔；读写器与电子标签通过射频技术进行连接和通讯，由读写器对电子标签的有效信息进行读取。
进一步的，所述控制器还包括处理器、存储器，其中：
所述处理器用于控制所述读写器对所述电子标签的有效信息进行读取、并对读取到的信息进行处理；
所述存储器用于存储所述电子标签的有效信息。
进一步的，所述读写器包括控制处理模块、射频模块以及读写器天线，其中：
所述控制处理模块，用于对需向所述电子标签发射的信号进行编码和调制处理、对从所述电子标签接收的信号进行解调和解码处理、执行防碰撞算法、实现与所述处理器和存储器的规范接口；
所述射频模块，用于基带信号与射频信号的相互转换，并与所述读写器天线相连；
所述读写器天线，用于将射频信号发射到空间，并收集所述电子标签的射频信号。
进一步的，所述读写器天线安装在所述加热器壳体中所述加热腔的侧壁或底部。
进一步的，所述电子标签包括专用芯片和标签天线，其中：
所述专用芯片，用于以预先定义的方式存储有效信息并对外部激励做出响应，包括对接收的信号进行解调和解码，以及对需要返回的信号进行编码和调制；所述有效信息包括预先设定的所述气溶胶生成体的ID身份编号、规格、生产商、生产日期信息；
所述标签天线，用于与所述读写器天线无线连接，接受和发送电磁波，进行能量或者信息的交换；
进一步的，所述电子标签环绕在所述气溶胶生成体的表层，或嵌入在所述气溶胶生成体的内部。
进一步的，所述加热器包括电阻加热元件；所述电阻加热元件的一端连接所述控制器，电阻加热元件的另一端延伸至所述加热腔，并能在使用时插入到所述气溶胶生成体中。
进一步的，所述读写器天线不与电阻加热元件相干涉；在电阻加热元件插入所述气溶胶生成体之后，所述电子标签不与所述电阻加热元件产生干涉。
一种应用于气溶胶生成系统的射频识别系统的使用方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一，将所述溶胶生成体插入所述加热器的所述加热腔之中，所述电子标签与所述读写器天线的距离进入到预设的可读写距离；
步骤二、所述处理器向所述读写器发送读取指令；
步骤三、所述读写器向所述电子标签发送射频信号、搜索响应信号、并对信号进行识别和匹配，直至与所述电子标签建立通讯；
步骤四、所述读写器读取所述电子标签中的有效信息；
步骤五、所述读写器将读取到的有效信息发送给所述处理器，若所述读写器没有读取到有效信息，则也会将该情况作为信息发送给所述处理器；
步骤六、所述处理器对所述读写器采集到的信息进行处理，所述读写器采集到的信息也可保存在所述存储器中，或上传到用户的终端或者互联网上。
进一步的，步骤五完成之后，关闭所述读写器；步骤六中，所述处理器对所述读写器采集到的信息进行处理的结果包括调整所述加热器的工作参数，工作参数包括加热最高温度、加热最长时间以及加热温度随时间变化的函数关系。
本发明相对于现有技术具有的有益效果是：本发明提出的一种应用于气溶胶生成系统的射频识别系统及其使用方法，通过应用射频识别技术实现了加热器对气溶胶生成体的自动识别，相对于现有的利用图像传感器进行识别的方式，具有结构简单、可靠性高、耐污染、成本较低、识别速度快且信息容量较大的优点；本发明充分考虑了加热不燃烧型气溶胶生成系统在结构、功能上特点，相比较于现有将射频识别技术应用于雾化型气溶胶生成系统(电子烟)的方案，填补了射频识别技术在应用上的空白；基于对气溶胶生成体的识别结果，可进一步阻止加热器对假冒伪劣的气溶胶生成体进行加热，从而保障使用者的权益；基于对气溶胶生成体的识别结果，加热器可进一步根据不同品牌或类型的气溶胶生成体执行对应的加热方案，从而拓宽加热器的适用范围，使其不再局限于单一加热方式或者单一种类的气溶胶生成体；基于对气溶胶生成体的识别结果，加热器可完成对用户消费信息的采集，并进一步通过互联网形成气溶胶生成体整体市场消费行为的大数据，提供给生产者或者监管者作为追踪、优化或者监控相关产品的重要依据；基于对气溶胶生成体的识别结果，加热器可进一步准确记录使用者日常消费情况，帮助使用者规划自己的吸烟习惯，为控烟和戒烟提供了一种辅助手段；本发明有效地实现了气溶胶生成系统的数字化和智能化水平，可显著提升现有气溶胶加热系统产品的品质及档次，并为进一步提高烟草工业的数字化和智能化水平创造了有利条件。
附图说明
图1为现有的气溶胶生成系统的主视图；
图2为现有的气溶胶生成系统的轴测图；
图3为本发明的应用于不含电阻加热元件的气溶胶生成系统的射频识别系统的一种实施方式的主视图；
图4为本发明的应用于不含电阻加热元件的气溶胶生成系统的射频识别系统的另一种实施方式的主视图；
图5为本发明的应用于包含电阻加热元件的气溶胶生成系统的射频识别系统的一种实施方式的主视图；
图6为本发明的应用于包含电阻加热元件的气溶胶生成系统的射频识别系统的另一种实施方式的主视图；
图7为电子标签绕着气溶胶生成体表面周向安装的示意图；
图8为电子标签沿着径向安装在气溶胶生成体内部的示意图；
图9为电子标签沿着轴向安装在气溶胶生成体内部的示意图；
图10为本发明的电子标签的组成图；
图11为本发明的控制器的组成图；
图12本发明的应用于气溶胶生成系统的射频识别系统的使用方法的流程图。
上述图中涉及到的部件名称及标号如下：
101为气溶胶生成系统，102为加热器，103为电阻加热元件，104为气溶胶生成体，105为电池，106为控制器，107为气溶胶生成体近端，108为气溶胶生成体远端，109为加热腔，110为读写器天线，111为电子标签，112为专用芯片，113为标签天线，114为处理器，115为存储器，116为读写器，117为控制处理模块，118为射频模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
具体实施方式一：如图3所示，本实施方式披露了一种应用于气溶胶生成系统的射频识别系统，包括气溶胶生成系统101，气溶胶生成系统101包括加热器102和气溶胶生成体104；其中，加热器102包括加热器壳体122、电池105、控制器106，电池105、控制器106设置在加热器壳体122内部；控制器106包括读写器116；加热器壳体122具有加热腔109；气溶胶生成体104包括电子标签111；其特征在于：电子标签111随气溶胶生成体104一起进入到加热腔109；读写器116与电子标签111通过射频技术进行连接和通讯，由读写器116对电子标签111的有效信息进行读取。
具体的，如图3所示，本发明在原有气溶胶生成系统的结构上增加了读写器天线110和电子标签111。其中读写器天线110位于加热器壳体122中，以充分利用加热器102的内部空间，读写器天线110和控制器106相连，从而拓展原有控制器106的功能，实现射频识别。电子标签111位于气溶胶生成体104中，实现对气溶胶生成体104的标记，并随气溶胶生成体104一起进入到加热腔109内，在不改变原有气溶胶生成系统101使用习惯的前提下，满足读写器天线110和电子标签111的最小读写距离。该最小读写距离的设计能确保只有进入该范围的电子标签111才能得到读取，避免读取尚未进入加热腔109内的气溶胶生成体104的电子标签111，并节省能源。
如图3至图6及图11所示，在本部分优选实施例中，控制器106还包括处理器114和存储器115，其中：
处理器114用于控制读写器116对电子标签111的有效信息进行读取、并对读取到的信息进行处理，从而满足更为丰富的应用需求；
存储器115用于存储电子标签111的有效信息，方便对这些信息进行后续利用。
具体的，有效信息包括预先设定的气溶胶生成体102的ID身份编号、规格、生产商、生产日期信息。这些信息能够明确产品的身份属性，为加热器102提供进行相应操作的依据，进而精确地将使用者个人信息和产品信息进行连接，形成气溶胶生成体102的消费信息闭环。为了节省电子标签111的存储空间并降低成本，一种优选的方案为只在电子标签111中存储气溶胶生成体102的ID身份编号，其余规格、生产商、生产日期等信息可通过互联网从数据库检索获得。
如图11所示，在本部分优选实施例中读写器116包括控制处理模块117、射频模块118以及读写器天线110，其中：
控制处理模块117，用于对需向电子标签111发射的信号进行编码和调制处理、对从电子标签111接收的信号进行解调和解码处理、执行防碰撞算法、实现与处理器114和存储器115的规范接口；
射频模块118，用于基带信号与射频信号的相互转换，并与读写器天线110相连；
读写器天线110，用于将射频信号发射到空间，并收集电子标签111的射频信号。
具体的，读写器天线110既可以是一个独立的部分，也可以内置到读写器116中。在不影响本申请的创新型和新颖性的情况下，本申请在进行结构展示时仍将控制器106和读写器天线110作为两个单独的组件。
在本部分优选实施例中，读写器天线110安装在加热器壳体122中加热腔109的侧壁或底部。如图3、图5所示，读写器天线110既可制作成片状，安装在加热腔109的侧壁上；或者如图4所示，读写器天线110还可制作成片状，安装在加热腔109的底部；或者如图6所示，也可以制作成环状，安装在加热腔109的底部，并绕开电阻加热元件103，以适应多种加热方式及结构形式的加热器102在设计上的需要。
具体的，如图10所示，在本部分优选实施例中，电子标签111包括专用芯片112和标签天线113，其中：
专用芯片112，用于以预先定义的方式存储有效信息并对外部激励做出响应，如对接收的信号进行解调和解码，以及对需要返回的信号进行编码和调制；有效信息包括预先设定的气溶胶生成体102的ID身份编号、规格、生产商、生产日期信息；
标签天线113，用于与读写器天线110无线连接，接受和发送电磁波，进行能量或者信息的交换。
具体的，以当前的主流技术方案，电子标签111内部的专用芯片112和标签天线113已经高度集成，所以在不影响本申请的创新型和新颖性的情况下，本申请在进行结构展示时只对电子标签111进行表达。
如图7至图9所示，电子标签111可沿着气溶胶生成体104的周向、径向以及轴向，按照到远端108的某一特定距离，环绕在气溶胶生成体104的表面或者嵌入到气溶胶生成体104的内部，以适应气溶胶生成体104的不同结构和不同加工工艺的需要。
在本部分优选实施例中，如图5、图6所示，加热器102包括电阻加热元件103；电阻加热元件103的一端连接控制器106，电阻加热元件103的另一端延伸至加热腔109，并能在使用时插入到气溶胶生成体104中，从而实现对气溶胶生成体104进行接触式加热。
具体的，读写器天线110不与电阻加热元件103相干涉；在电阻加热元件103插入所述气溶胶生成体104之后，所述电子标签111不与所述电阻加热元件103产生干涉，从而不影响气溶胶生成系统101为使用者递送含尼古丁气溶胶的基本功能。
射频识别所涉及的基本原理已经为本领域的技术人员所熟知。本申请所涉及的技术参数包括频率、读写距离、识别时间、功率、信息容量、天线大小、芯片大小以及材料。控制器106及包含在其中的读写器116和电子标签111的设计应适应具体所选取的技术参数。
具体的，如图3、图5所示，一种优选的射频识别方案为，采用超高频(UHF)频率，如860MHz～960MHz，以简化电子标签111的结构，并将读写器天线110设计成片状安装在加热器壳体122内，位于加热腔109的侧壁上，并靠近其底部；同时将电子标签111设计成柔性电子标签，沿着周向绕在气溶胶生成体104的表面，并尽量靠近远端108，从而缩短在使用时读写器天线110和电子标签111之间的距离，降低读写器116和电子标签111的设计难度，并节省能源。
具体实施方式二：如图12所示，本实施方式披露了一种应用于气溶胶生成系统的射频识别系统的使用方法，方法包括以下步骤：
步骤一，将溶胶生成体104插入加热器102的加热腔109之中，电子标签111与读写器天线110的距离进入到预设的可读写距离；
步骤二、处理器114向读写器116发送读取指令；
步骤三、读写器116向电子标签111发送射频信号、搜索响应信号、并对信号进行识别和匹配，直至与电子标签111建立通讯；
步骤四、读写器116读取电子标签111中的有效信息；
步骤五、读写器116将读取到的有效信息发送给处理器114，若读写器116没有读取到有效信息，则也会将该情况作为信息发送给处理器114；
步骤六、处理器114对读写器116采集到的信息进行处理，读写器116采集到的信息也可保存在存储器115中，或上传到用户的终端或者互联网上。
具体的，以上步骤以程序的形式预先存储在加热器102中，在使用时由使用者进行操作并按照程序执行自动执行，不影响使用者以习惯的方式对气溶胶生成系统101进行操作。
在本部分优选实施例中，步骤五完成之后，关闭读写器116；步骤六中，处理器114对读写器116采集到的信息进行处理的结果包括调整加热器102的工作参数，工作参数包括加热最高温度、加热最长时间以及加热温度随时间变化的函数关系，从而适应不同品牌、不同规格、不同类型的气溶胶生成体104的使用需要。
