CN102163296A - 基于无源数据存储的储物管理系统 - Google Patents

Abstract

一种基于无源数据存储的储物管理系统，它是由无源数据存储设备、手持式RFID读写器、手持个人终端和个人笔记本电脑四个部分组成；无源数据存储设备与手持式RFID读写器通过射频信号连接、手持式RFID读写器与手持个人终端通过蓝牙连接、手持式RFID读写器与个人笔记本电脑通过蓝牙连接；该系统要求手持式RFID读写器使用可充电电池，手持个人终端和个人笔记本电脑有蓝牙通讯装置，手持个人终端和个人笔记本电脑上安装RFID读写操作软件。它对无源标签批量写入大量数据，速度快，准确率高；免去翻箱倒柜找东西的麻烦，提高了储物空间维护的效率；它对无源数据存储设备进行信息的更新，速度快，操作方便。

Description

基于无源数据存储的储物管理系统

(一)技术领域

本发明提供一种基于无源数据存储的储物管理系统，它涉及一种储物查询系统，尤其涉及基于无源数据存储的储物管理系统，它应用于家庭、办公储物时，可以使储物管理规范化，便于查询储物情况，属于数字电子管理设备技术领域。

(二)背景技术

在家庭生活和办公环境中，经常有忘记某些特定物品放到哪个储物空间中(储物箱或柜)的情况，在储物空间上面贴上纸片说明又影响美观，也不宜更换；

另一方面，随着电子商务的普及，淘宝店如雨后春笋般涌现，家用储物电子化也成为热点需求。许多淘宝卖家的家里凌乱不堪，物品储藏缺乏规划。

本发明就是为了解决此类问题，设计了一种基于无源数据存储的智能储存查询系统。本系统主要通过RFID(Radio Frequency Identification射频识别)技术、无线局域通信技术(蓝牙、Wi-Fi)，对家庭或办公储物空间进行管理。本系统的无源数据存储主要通过RFID标签实现，记录储物的相关信息，由手持RFID读写器对RFID卡进行读写，手持RFID读写器再通过无线方式(蓝牙或Wi-Fi)连接到手持个人终端(智能手机或PDA，Personal DigitalAssistant)或者个人电脑上进行人工的控制。从而使家庭及办公储物管理方便、快捷、准确、有序。

(三)发明内容

(1)目的：本发明的目的是为家庭和办公储物空间提供一种基于无源数据存储的储物管理系统，它是基于无源数据存储的储物查询系统。它集合了RFID技术、蓝牙技术(或无线局域网Wi-Fi技术，在下文中凡是出现蓝牙技术的地方都可以用Wi-Fi替代，将只使用蓝牙技术表示)，并利用手持个人终端(智能手机或PDA)或个人笔记本电脑进行人工控制，使储物空间管理规范化、现代化。相对于传统的储物空间管理方法，它在进行查找、修改存储物品的信息时，更加方便、快捷。而且，在一定程度上提高了储存物品信息的保密性。对于目前家用储物电子化的需求，本发明可以解决类似一些淘宝卖家家中凌乱不堪，储藏缺乏规划的现象。

(2)技术方案：本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

见图1，本发明一种基于无源数据存储的储物管理系统，它是由无源数据存储设备、手持式RFID读写器、手持个人终端和个人笔记本电脑四个部分组成；其位置连接关系是：无源数据存储设备与手持式RFID读写器通过射频信号连接、手持式RFID读写器与手持个人终端通过蓝牙连接、手持式RFID读写器(简称读写器)与个人笔记本电脑通过蓝牙连接。该系统要求手持式RFID读写器使用可充电电池，手持个人终端和个人笔记本电脑有蓝牙通讯装置。手持个人终端和个人笔记本电脑上安装RFID读写操作软件，该软件著作权另案申请

所述无源数据存储设备，即某种可以存储大量数据的RFID电子标签(简称标签)。本系统中使用被动式RFID标签(无源)。RFID电子标签由标签芯片和标签天线或线圈组成，利用电感耦合或电磁反向散射耦合原理实现与读写器之间的通讯。当标签进入读写器的作用区域，就可以根据电感耦合原理(近场作用范围内)或电磁反向散射耦合原理(远场作用范围内)在标签天线两端产生感应电势差，并在标签芯片通路中形成微弱电流，如果这个电流强度超过一个阈值，就将激活标签芯片电路工作，从而对标签芯片中的存储器进行读/写操作。在本系统中，标签中存储仓储物品相关信息。

所述手持式RFID读写器，包括RFID模块、控制器、蓝牙通讯模块和供电模块。RFID模块主要包括天线、射频识别单元和数字信号处理单元三部分。RFID电子标签返回的微弱电磁信号通过天线进入读写器的射频识别单元，转换为数字信号，再经过读写器的数字信号处理单元对其进行必要的加工，最后从中解调出返回的信息，完成对标签的识别或读/写操作。控制器为单片机或现场可编程门阵列(即FPGA Field Programmable Gate Array)或者数字信号处理器(即DSP Digital Signal Processing)芯片。控制器控制RFID模块和蓝牙通讯模块，主要包括两种操作：将RFID模块读取的信息通过蓝牙通讯模块发送，和从蓝牙通讯模块收取信息并对RFID模块进行操作。蓝牙通讯模块包括蓝牙通讯芯片和天线。蓝牙信号通过天线进入蓝牙通讯芯片，该芯片将信号转换为串口通讯信息与控制器交互。另外，为了便于查看，控制器还可以外接液晶显示屏显示操作以及读取信息。供电模块包括一块可充电电池和供电充电电路，它向RFID模块、控制器、蓝牙通讯模块供电，保证读写器正常工作。

所述手持个人终端即指智能手机或PDA。智能手机或PDA应具备蓝牙通讯功能。终端上的蓝牙设备作为主设备配置通讯参数，与手持式RFID读写器的蓝牙模块进行通讯。通过手持个人终端可以进行无源数据存储的信息录入、读取操作。

所述个人笔记本电脑，应具备蓝牙通讯功能。笔记本上的蓝牙设备作为主设备设置通讯参数，与手持式RFID读卡器的蓝牙模块进行通讯。通过笔记本电脑可以进行无源数据存储的信息录入、读取操作。另外，在笔记本电脑上，可以支持如Excel等电子数据的导入和导出，方便储物信息的录入和备案。

(3)优点及功效：本发明一种基于无源数据存储的储物管理系统，具有三个基本的功效：

功效一：在将货物存入个人仓库时，通过手持个人终端或个人笔记本电脑将储物信息快速录入，并通过蓝牙通讯将信息发送至手持式RFID读写器，读写器快速完成无源数据存储设备的写入工作，将标签贴于储物箱上，完成货物存入操作；

功效二：在进行查货时，通过手持式RFID读写器快速查询各标签的存储数据，通过蓝牙将信息发送至手持个人终端或个人笔记本电脑显示数据标签内容，方便快速查看货物，掌握储存情况；

功效三：在从个人仓库取出货物时，通过手持式设备对标签进行读写操作，更新储物箱中的信息。

本发明一种基于无源数据存储的储物管理系统，具有三个突出的优点：

优点一：货物入库登记时，支持电子数据导入，免去人力抄写，并且对无源标签批量写入大量数据，速度快，准确率高，信息丰富；

优点二：在进行查货时，通过手持个人终端或笔记本电脑快速查找储物信息，免去翻箱倒柜找东西的麻烦，提高了日常个人储物空间维护的效率；

优点三：从储物空间取货时，使用手持式RFID读写器对无源数据存储设备进行信息的更新，速度快，操作方便，同时读写器与个人终端或笔记本电脑交互，可以维护备份数据，对储物变化进行记录，方便以后的结算工作。

(四)附图说明

图1为本发明所述基于无源数据存储的储物管理系统结构示意图

图2为本发明所述手持式RFID读写设备的结构框图

图3为本发明所述手持式RFID读写器与无源数据存储设备通讯的工作流程图

图4为本发明所述手持个人终端(智能手机、PDA)上的软件流程框图

图中标号说明如下：

1无源数据存储设备

2手持式RFID读写器

3手持个人终端(智能手机或PDA)

4个人笔记本电脑

(五)具体实施方式

见图1所示，一种基于无源数据存储的储物管理系统，它是由无源数据存储设备1、手持式RFID读写器2、手持个人终端3及个人笔记本电脑4四个部分组成；其中，无源数据存储设备1使用MF1 IC S70型号射频标签；手持式RFID读写器2由读写器模块、控制器、蓝牙通讯模块和供电模块组成，读写器模块包括RFID模块(内部使用MF RC500芯片)，蓝牙通讯模块包括蓝牙芯片电路和天线；手持个人终端3为智能手机或PDA，需有蓝牙通讯功能，支持录入文字信息，安装RFID读写操作软件；个人笔记本电脑4需要有蓝牙通讯功能，笔记本电脑上安装RFID读写操作软件，该软件支持Excel等电子数据的导入导出。手持个人终端和笔记本电脑上的软件著作权另行申请。

所述无源数据存储标签，即RFID电子标签，在本系统中使用的标签型号是MF1 IC S70。该标签是容量为8K位EEPROM；分为16个扇区，每个扇区为4块，每块16个字节，以块为存取单位；每个扇区有独立的一组密码及访问控制；每张卡有唯一序列号，为32位；具有防冲突机制，支持多卡操作；无电源，自带天线，内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路；数据保存期为10年，可改写10万次，读无限次；工作温度：-20℃～50℃(温度为90％)；工作频率：13.56MHZ；通信速率：106KBPS；读写距离：10mm以内(与读写器有关)。货物的详细信息(如名称、数量、入库日期、预期储存年限、检查周期、储存条件等)，通过RFID读写设备写入RFID无源标签。该标签支持加密，可以设定通讯加密码，保证货物信息的私密性。

所述手持式RFID读写器由RFID模块、控制器、蓝牙通讯模块和供电模块组成。四部分之间的连接关系为：RFID模块与控制器连接，控制器与蓝牙通讯模块连接，供电模块与另外三个模块连接。RFID模块由MF RC500芯片电路和天线组成。MF RC500是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成读卡IC系列中的一员该读卡IC系列利用了先进的调制和解调概念，完全集成了在13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议；其内部的发送器部分不需要增加有源电路就能够直接驱动近操作距离的天线(可达100mm)；接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路用于ISO14443A兼容的应答器信号。该电路需外接天线，天线通常选用无源定向平板天线即可。控制器选用的型号是W77E58，该单片机支持双串口通讯，可以同时使用串口连接读写器模块和无线通讯模块，并且支持外接液晶显示屏。蓝牙通讯模块包括蓝牙芯片电路和天线。供电模块由供电电路和充电电池组成。

手持式RFID读写器工作原理见图2。充电电池通过供电电路充、放电，通过供电电路将电压转换为合适大小为其它三个模块供电，当工作时，蓝牙天线从手持个人终端或笔记本电脑的蓝牙设备处接收到信号，通过蓝牙通讯模块转换为单片机可识别的串口信息，单片机根据收到的指令，对MF RC500芯片进行操作，MF RC500芯片将操作指令转化为电磁波信号通过天线发送。标签内产生感应电流返回电磁信号再通过MF RC500芯片转化为串口信息，通过控制器控制蓝牙模块将标签内的信息发送到手持个人终端或笔记本电脑，从而完成各种操作。

手持式RFID读写器与无源数据存储标签的通讯工作流程见图3。复位应答：标签的通讯协议和通讯波特率是定义好的，当有标签进入读写器的操作范围时，读写器以特定的协议与它通讯，从而确定该卡是否为M1射频标签，即验证标签的类型。防冲突机制：当有多个标签进入读写器操作范围时，防冲突机制会从其中选择一个进行操作，未选中的则处于空闲模式等待下一次选卡，该过程会返回被选标签的序列号。选择卡片：选择被选中的标签的序列号，并同时返回标签的容量代码。三次互相确认：选定要处理的标签之后，读写器就确定要访问的扇区号，并对该扇区密码进行密码校验，在三次相互认证之后就可以通过加密流进行通讯。之后，就可以对标签上的数据块进行读、写、加、减和中止等操作。

所述手持个人终端指智能手机或PDA设备。使用该设备设定蓝牙通讯参数与手持式RFID读写器配对，从而可以进行读取和写入的操作。读取结果在个人终端的屏幕上显示。手持个人终端上安装程序工作流程图见图4。首先通过手持个人终端设置操作建立蓝牙连接，并绑定COM端口。然后，启动终端上程序。程序初始化，建立两个线程，一个为主线程，负责主界面的操作，另一个为子线程，负责串口通讯。主线程初始化读写操作等功能；子线程设置串口参数，打开串口等待接收/发送数据。当在个人终端输入操作指令及数据时，主线程通过操作系统的消息机制将信息传输到后台串口通讯子线程，串口通讯子线程通过绑定端口，由操作系统将信息通过蓝牙发送，从而完成终端操作过程。

所述个人笔记本电脑即为便携式膝上个人计算机，要求其有蓝牙通讯设备。在个人笔记本电脑上安装RFID读写操作软件，可以通过蓝牙与手持式RFID读写器建立通讯。笔记本电脑上软件的工作流程基本与手持个人终端上的程序一致，并可添加数据库链接，将读取和录入的信息导入数据库，从而使个人储物空间信息快速备份。由于开发主要涉及的技术是串口通讯和多线程通信，在现有的各种操作系统中对这两项技术的支持都较为成熟，因此该程序在移植平台时有较强的通用性。

Claims (6)

1.一种基于无源数据存储的储物管理系统，其特征在于：它是由无源数据存储设备、手持式RFID读写器、手持个人终端和个人笔记本电脑四个部分组成；其位置连接关系是：无源数据存储设备与手持式RFID读写器通过射频信号连接、手持式RFID读写器与手持个人终端通过蓝牙连接、手持式RFID读写器与个人笔记本电脑通过蓝牙连接；该系统要求手持式RFID读写器使用充电电池，手持个人终端和个人笔记本电脑有蓝牙通讯装置，手持个人终端和个人笔记本电脑上安装RFID读写操作软件。

2.根据权利要求1所述的基于无源数据存储的储物管理系统，其特征在于：所述无源数据存储设备，即能存储大量数据的RFID电子标签；该RFID电子标签是由标签芯片和标签天线或线圈组成，利用电感耦合或电磁反向散射耦合原理实现与读写器之间的通讯；当标签进入读写器的作用区域，就可以根据电感耦合原理在近场作用范围内或电磁反向散射耦合原理在远场作用范围内在标签天线两端产生感应电势差，并在标签芯片通路中形成微弱电流，如果这个电流强度超过一个阈值，就将激活标签芯片电路工作，从而对标签芯片中的存储器进行读/写操作，在本系统中的标签中存储仓储物品相关信息。

3.根据权利要求2所述的基于无源数据存储的储物管理系统，其特征在于：所述RFID电子标签在本系统中使用的是无源的被动式RFID标签。

4.根据权利要求1所述的基于无源数据存储的储物管理系统，其特征在于：所述手持式RFID读写器，包括RFID模块、控制器、蓝牙通讯模块和供电模块；该RFID模块包括天线、射频识别单元和数字信号处理单元三部分；RFID电子标签返回的微弱电磁信号通过天线进入读写器的射频识别单元，转换为数字信号，再经过读写器的数字信号处理单元对其进行加工，最后从中解调出返回的信息，完成对标签的识别或读/写操作；该控制器为单片机或现场可编程门阵列即FPGAField Programmable Gate Array或者数字信号处理器即DSP Digital SignalProcessing芯片；控制器控制RFID模块和蓝牙通讯模块，包括两种操作：将RFID模块读取的信息通过蓝牙通讯模块发送，和从蓝牙通讯模块收取信息并对RFID模块进行操作；该蓝牙通讯模块包括蓝牙通讯芯片和天线，蓝牙信号通过天线进入蓝牙通讯芯片，该芯片将信号转换为串口通讯信息与控制器交互；该供电模块包括一块充电电池和供电充电电路，它向RFID模块、控制器、蓝牙通讯模块供电，保证读写器正常工作。

5.根据权利要求1所述的基于无源数据存储的储物管理系统，其特征在于：所述手持个人终端即指智能手机或PDA；该智能手机或PDA具备蓝牙通讯功能，终端上的蓝牙设备作为主设备配置通讯参数，与手持式RFID读写器的蓝牙模块进行通讯，通过手持个人终端进行无源数据存储的信息录入、读取操作。

6.根据权利要求1所述的基于无源数据存储的储物管理系统，其特征在于：所述个人笔记本电脑，具备蓝牙通讯功能；该个人笔记本电脑上的蓝牙设备作为主设备设置通讯参数，与手持式RFID读卡器的蓝牙模块进行通讯；通过该个人笔记本电脑进行无源数据存储的信息录入、读取操作。

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