CN101567825A - 一种物流rfid无线局域网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有无线局域网络的物流RFID系统。它建立在无线局域网和无线射频识别技术的基础之上，利用WLAN的无线传输和RFID的非接触式自动识别的特点，为用户提供更快捷更灵活的识别服务。该系统结构为：多个RFID芯片，这些RFID芯片被置于物流过程中需要运输的各种货物中；多个WLAN的AP接入点，所述AP接入点均连接有一个RFID读取器和一个WLAN适配器，所述WLAN适配器将RFID读取器接收到的RFID芯片的信息传输到WLAN的所述的WLAN的AP接入点；一台接收WLAN数据的计算机；所述AP接入点的数目按照如下方法计算：(1)计算WLAN中计算机网络QoS值Q；(2)假设RFID芯片的存储信息占总存储容量的比率为V，RFID芯片的数目为n；(3)所述AP接入点的数目为n乘以Q除以V。

Description

一种物流RFID无线局域网络系统

技术领域

[001]本发明涉及一种网络系统，更具体地，涉及一种应用在物流领域的RFID无线局域网络系统。

背景技术

[002]近来许多物流配送商指出使用RFID物流技术是一件“很重要的事情”。物流是指物品从供应地向接收地的实体流动过程，根据实际需要，将运输、储存、装卸、搬运、包装、流通、加工、配送、信息处理等基本功能实施有机结合。由于需要满足一些顾客的特别配送要求，RFID技术的优势由此浮出水面。目前世界各国的许多供应商，包括DHL，UPS，TNT，都在深入研究并深刻体会RFID技术的精髓，而最好的研究是为了最棒的应用；通过在实地工作操作中有效运用这项技术，他们中的大多数已经坚信RFID能够在全球引发一场提速浪潮，它在提高工作效率和无与伦比的竞争力方面不容小觑。特别是物流配送商，他们在RFID物流应用这场比赛中已经处于领跑的位置。

[003]供应商们认为采用RFID是一个公司成长所必须的。近来许多物流配送商指出使用RFID技术是一件″很重要的事情″。由于需要满足一些顾客的特别配送要求，RFID的优势由此浮出水面，一些物流公司最先采用了RFID物流配送技术，这样可以使他们在与其他处于观望状态的公司的竞争中先行占据优势。此外，像DHL这样的大公司，引入了发展成型的RFID技术同样使自己处在了领导地位。

[004]RFID具有前瞻性、战略性，会给经济和社会生活带来革命性的变化，这也已成为国际上的共识。其特点一是信息量大，二是可以在移动中识别，只要信息化条件满足，在任何时间、地点都可以开展业务。这就意味着，RFID可以支撑移动商务的模式。

[005]一般的RFID除了包括RFID芯片以外，还包括与之配套的RFID的阅读器。RFID阅读器由控制系统、通信接口、微带天线和电源等模块构成。手持阅读器(Handheld Reader，HR)是阅读器当中的一种，它适合于移动用户手持使用，其工作原理和其它的阅读器完全一样。它除了一般阅读器所具有的模块以外，还可以带有LCD、键盘和条形码扫描模块。HR的通信接口可选802.11、RS232等，因此能与WLAN的接入点(Access Point，AP)通信。HR的供电电压采用可充电池供电；操作系统可以采用WinCE或其它操作系统；数据存储32M闪存、32M内存；天线为内置天线或探针探测器。

[006]另一方面，从目前应用的情况来看，无线局域网技术是对普通局域网的一种延伸。它为移动办公的用户和网络之间提供实时连接的手段，现已在许多行业都取得了成功应用。同时无线技术、移动计算技术、条码数据采集技术的结合，使得一种新的产品——无线手持条码终端(RF)应运而生，并广泛应用于物流领域的仓储出入库管理、货物检验、运输以及工业生产线管理等各个环节。

[007]无线局域网络(Wireless Local Area Networks，WLAN)是相当便利的数据传输系统，它利用射频(Radio Frequency，RF)的技术，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线(Coaxial)所构成的局域网络，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到“信息随身化、便利走天下”的理想境界。

[008]无线局域网技术是一种柔性的数据交换系统，是对普通局域网技术的一种延伸补充。它通过采用无线通讯技术，无需在计算机之间连线就可以发送接受数据，实现数据资源的共享。网络管理人员不需要重新连线，配置网络。无线网络与普通的局域网相比有以下几个特点：

[009]1灵活移动性：无线网络可为用户提供实时的、移动性网络资源共享。这是普通局域网无法达到的。

[010]2、安装简单、快速。

[011]3、运行成本低廉：尽管初期投资比普通局域网要高，但从整体的安装成本、运行成本以及使用寿命而言，都得到了巨大的改善。尤其是在用户经常移动的工作环境下，运行费用很低。

[012]4、可扩展性强：无线局域网可以配制成各种网络拓扑结构来满足多种应用和安装需要。从点对点的小型网络，到拥有数千台节点的网络系统，以及某一范围内实现漫游功能的大型网络，均不需要更改任何硬件设施。

发明内容

[013]本发明提供了一种具有无线局域网络的物流RFID系统。它建立在无线局域网和无线射频识别技术的基础之上，利用WLAN的无线传输和RFID的非接触式自动识别的特点，为用户提供更快捷更灵活的识别服务。

[014]该系统结构为：多个RFID芯片，这些RFID芯片被置于物流过程中需要运输的各种货物中；多个WLAN的AP接入点，所述AP接入点均连接有一个RFID读取器和一个WLAN适配器，所述WLAN适配器将RFID读取器接收到的RFID芯片的信息传输到WLAN的所述的WLAN的AP接入点；一台接收WLAN数据的计算机；所述AP接入点的数目按照如下方法计算：

[015](1)计算WLAN中计算机网络QoS值Q；

[016](2)假设RFID芯片的存储信息占总存储容量的比率为V，RFID芯片的数目为n；

[017](3)所述AP接入点的数目为n乘以Q除以V。

[018]所述计算机网络的QoS值是根据包括专用带宽抖动控制和延迟、丢包率的改进以及WLAN的网络流量计算的。

[019]所述的RFID芯片的存储信息占总存储容量的比率优选地控制在0.7以下，以便于使该无线局域网络的物流RFID系统收到较高的通信质量同时用数目较少的AP接入点。

附图说明

[020]图1：本发明物流RFID无线局域网络系统的结构图；

[021]图2：本发明中的数据适配器结构方框图。

具体实施方式

[022]在大型仓库，特别是室外露天货场，由于场地大，物料和物品的种类繁多，传统的人工操作耗费大量的人力和时间，而且容易出现差错。在智能仓储应用组合系统，在仓库安装多个AP，使WLAN的无线信号覆盖整个仓库。物料和物品的标签储存了代表货物和供货单位的识别代码和名称等信息。

[023]建立组合系统识别货物，并对中心数据库进行无线访问，使货物的收货、发货和盘点的整个处理过程非常方便快捷，而且差错率大大减少。

[024]当物料和物品到达或离开仓库时，固定阅读器或HR自动阅读标签上的信息，并将所有数据通过WLAN传给仓库管理中心。因此，使物料和物品的入库验收、存放、寻找、出库、查询、盘点和分配库位的整个处理过程，方便快捷，而且差错率大大减少，有效地解决了有关物料和物品流动的信息管理。仓库管理中心一直跟踪整个过程的进行，从而能实时和方便地生成准确的存货报告。

[025]职员在对货物进行验收、存放、登记、挑选、寻找和运输时，他们和铲车的位置需要移动。在货场建筑物的楼顶或有关地方安装多个AP，使WLAN的无线信号覆盖整个货场。手持机可以在覆盖区内漫游，并通过WLAN连接到货场的存货系统，由此解决了操作人员的流动性问题。

[026]在收货时，职员携带手持机靠近货物。在识读范围内，标签的数据可以在手持机的液晶显示屏上显示出来，并通过WLAN进入中心数据库。职员也可以在手持机的小型键盘输入其它相关数据，这些数据也通过WLAN进入中心数据库。接下来，系统将该货物的存放地点和有关数据反馈回手持机，并在显示屏上显示。职员和铲车司机按照指令将货物送到存放地点。在出货时，职员根据库存管理系统提供的出货清单，到达货物的存放地点附近。只要货物的标签进入手持机的识读范围内，手持机就会从货物堆中识别出要寻找的货物，并在显示屏上显示出该批货物的数据。盘点货物与收货和发货的方法相同。库存管理系统一直跟踪收货、发货和盘点整个过程的进行，从而能实时和方便地生成准确的存货报告。在货场的出口处安装读头，用来识别运出的货物。当货车将要通过出口处时，读头对所有货物的标签进行识别。如果全部是出货清单上的货物，读头会发出语音提示，并通过控制系统自动打开通道的闸门，放行货物。与此同时，库存管理系统数据库自动更新数据。反之，如果有不准放行的货物，包括隐藏在准予运出的货物包装箱内，读头会自动识别出来，关闭通道的闸门，并发出提示。因此，应用组合系统对货物也能起到防盗监控的作用。

[027]在港口码头、车站或物流中心的室外露天大型货场，由于场地大且运输的物资种类多，而且转运环节多，对在运物资的箱内可视化要求较高，可以将RFID技术和其它技术结合起来进行使用，即在运输物资上附加标签，并在关键的运输节点设置射频阅读器，同时在运输车辆上装备车载装置，建立相应的在运物流网络可视化监控中心，以便在实现在运物流和在运物资箱内可视化的同时，提高可视化的实时性和直观效果。

[028]在组合系统中，WLAN与RFID必须共存，两者的射频信号互相不干扰。频率分割是最好最简单的选择。因此，在组合系统中的WLAN选用2.4GHz频段，RFID选用902MHz频段。它们都是可以自由使用的开放频段，但是发射功率受到规定的限制。

[029]如图1所示，在物流过程中，某物流仓储地有物流货物A、B、C、...、X等，分别被一系列RFID读取器读取。该物流RFID无线局域网络系统具有多个RFID芯片，这些RFID芯片被置于物流过程中需要运输的各种货物中；多个WLAN的AP接入点，所述AP接入点均连接有一个RFID读取器和一个WLAN适配器，所述WLAN适配器将RFID读取器接收到的RFID芯片的信息传输到WLAN的所述的WLAN的AP接入点；一台接收WLAN数据的计算机；所述AP接入点的数目按照如下方法计算：

[030](4)计算WLAN中计算机网络QoS值Q；

[031](5)假设RFID芯片的存储信息占总存储容量的比率为V，RFID芯片的数目为n；

[032](6)所述AP接入点的数目为n乘以Q除以V。

[033]所述计算机网络的QoS值是根据包括专用带宽、抖动控制和延迟、丢包率的改进以及WLAN的网络流量计算的。

[034]所述的RFID芯片的存储信息占总存储容量的比率优选地控制在0.7以下，以便于使该无线局域网络的物流RFID系统收到较高的通信质量同时用数目较少的AP接入点。

[035]所述的WLAN适配器这样设计：

[036]1.使用RS485标准工业总线收发转换器与计算机相连，通讯由双绞线连接，工作方式为半双工，工作波特率9600bps，可靠传输距离1200m，最多一总线挂接127台设备。设备地址从1-127由拨段开关控制。

[037]2.具有COM1、COM2两个串行口，用于与其它智能设备相连。COM1、COM2都具RS232、RS485(2线)、RS422(4线或5线、6线)外界接口，通过内部跳线选择通讯方式。

[038]3.具有4路模拟量输入，8路数字量输入，4路数字量输出。

[039]其中，全部是数字量模拟量输入输出采用光电隔离和过压电路，保护外部设备与适配器之间正常工作互不影响。四路数字量输出，采用误操作保护电路。串行通信接口采用电源隔离供电，与主机之间采用光电隔离技术，提高了系统安全性。并且，该适配器具有如下具体指标：

[040]1)可完成两种协议转换

[041]2)四路模拟量输入输入范围0～+5V测量精度小于1％

[042]3)八路数字量输入，四路数字量输出

[043]4)输入电流范围4～20mA输入电压+5V  输出电流范围4～20mA

[044]5)通信接口：标准RS232，RS485，RS422接口

[045]6)供电：直流36～63V DC

[046]7)工作环境：工作温度-10℃～55℃相对湿度20～90％RH

[047]8)外形尺寸：430×305×87(mm)

[048]9)功耗：小于15瓦

[049]现在全球占主导地位的WLAN产品工作在2.4GHz频段。标签与阅读器之间进行无线通信的频段是：低频135KHz以下，高频13.56MHz，超高频869MHz、902～928MHz和微波2.4GHz、5.8GHz。低频和高频的通信距离近，数据传输速率慢。高频、超高频和微波的通信距离远，数据传输速率快。

[050]目前，RFID存在两个技术标准：欧美的EPC标准和日本的UID标准。两者使用的无线频段不一样，EPC标准采用超高频902～928MHz，UID标准采用2.45GHz和13.56MHz。组合系统中的WLAN采用IEEE802.1lb标准。802.1lb是802.11的一个扩充，规定采用2.4GHz频段。它在802.11协议的物理层中增加了两个新的速率：5.5Mbps和11Mbps。为了实现这个目标，DSSS被选作该技术的惟一物理层传输技术，这是由于FHSS在不违反FCC原则的基础上无法再提高速度了。DSSS的调制方式在1Mbps时为DBPSK，在2Mbps时为DQPSK，在5.5Mbps和11Mbps时采用了CCK，都使用QPSK作为调制技术。RFID的射频传输可以采用电感耦合方式，又称为负载调制，常用在近距离的低频和高频识别系统a射频传输也可以采用电磁反向散射耦合方式，又称为反向散射调制，常用在较远距离的超高频(如902MHz)和微波(如2.4GHz)识别系统。在组合系统中，RFID采用反向散射调制，工作频率为902MHz频段。

[051]反向散射调制的工作原理是：在无源标签将数据发回给读头时，标签根据要发回的数据信号控制天线开关，使标签的天线处于阻抗失配或阻抗匹配状态，因此标签反射回读写器的能量相应也有大和小的两种情况，分别代表了二进制信号中的“0”和“l”。

Claims (3)

1.一种物流RFID无线局域网络系统，该系统结构为：多个RFID芯片，这些RFID芯片被置于物流过程中需要运输的各种货物中；多个WLAN的AP接入点，所述AP接入点均连接有一个RFID读取器和一个WLAN适配器，所述WLAN适配器将RFID读取器接收到的RFID芯片的信息传输到WLAN的所述的WLAN的AP接入点；一台接收WLAN数据的计算机；所述AP接入点的数目按照如下方法计算：

(1)计算WLAN中计算机网络QoS值Q；

(2)假设RFID芯片的存储信息占总存储容量的比率为V，RFID芯片的数目为n；

(3)所述AP接入点的数目为n乘以Q除以V。

2.根据权利要求1的一种物流RFID无线局域网络系统，所述计算机网络的QoS值是根据包括专用带宽、抖动控制和延迟、丢包率的改进以及WLAN的网络流量计算的。

3.根据权利要求1的一种物流RFID无线局域网络系统，所述的RFID芯片的存储信息占总存储容量的比率优选地控制在0.7以下，以便于使该无线局域网络的物流RFID系统收到较高的通信质量同时用数目较少的AP接入点。

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