CN103310242B - 一种具视讯监控的rfid资产管理系统及其资产管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具视讯监控的RFID资产管理系统及其资产管理方法。通过弯折微带天线以电磁耦合方式感应电子标签，并通过读写器将电子标签的识别信息传送至控制端，且在资产设备异动时产生监控信号以启动电荷耦合组件进行实时摄影，用以达成提高资产设备的安全性的技术效果。

Description

一种具视讯监控的RFID资产管理系统及其资产管理方法

技术领域

本发明涉及资产管理领域，具体涉及一种具视讯监控的RFID资产管理系统及其资产管理方法。

背景技术

近年来，各个产业领域应用射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)的事例越来越多，在物流、医疗、国防、交通、实时监控等新型商业模式当中的应用不断增加。RFID自动识别技术以进化的方式扩散到各种产业现场、制造设施及现实生活当中。在图书馆书库或者食品卖场的陈列台当中，利用安装有近场天线的智能货架，实时进行图书管理，提供所陈列商品的流通履历和各种产品信息，与使用者形成了一种新的交流模式。

RFID系统中的射频工作原理主要可以分为电磁耦合方式和微波方式。其中，电磁耦合方式的RFID系统受周围环境影响的程度相对较小，所以在电子标签(Tag)方面具有相对稳定的特性。这种电磁耦合方式的RFID系统，虽然不适合应用在远距离识别、标签的移动识别、多重标签的群读等场合，但适用于密集(群集形态)标签的识别方面。而微波方式的RFID系统在多重标签识别速度、群读性、远距离识别、大容量存储等方面虽然具有较好的优点。但是想要群读有限空间内密集的标签，则需要可以从根本解决电磁波干扰和周边环境影响问题，且具有有限识别距离特性的系统。若采用高频(High Frequency，HF)频段电磁耦合方式的RFID系统，因物理性界限问题，其可读识别距离的改善在技术上难以实现。因此，具有可以排除周边频率资源干涉，而且能有效读取附着在机柜设备上标签的超高频(Ultra-High Frequency，UHF)频段近场天线的需求不断增大。

目前为止的UHF频段近场天线，主要采用的是单纯的环天线，或者是改变这种环天线的耦合式环天线。这种环天线的缺点是天线相隔一定距离的接地面才能稳定辐射，并且，当天线整体外形变大的时候，这种天线不适合应用设备管理当中。另外因环天线周边部和中心部之间磁场的分布差异，随着读写器天线位置的不同，对电子标签(或简称标签)的识别率也有明显的差异，很容易因为造成误判而影响资产设备的安全性。为了在天线有效面积内形成均匀的场分布，也有人提出过螺旋式天线，但是，螺旋式天线的整体拓扑不适合应用成设备管理读写器天线。

UHF频段的RFID技术是利用电磁波的反向散射来识别电子标签。根据原先远场工作原理而设计的UHF频段天线的排列设计方式，随着排列因子形成特定方向的指向性，其无法根本消除电磁波的干扰和散射影响，所以会出现识别率明显降低的情况。特别是无法形成天线有效界面识别领域内的均匀场分布，因此，根据RFID天线特定位置的不同，具有识别率急剧下降的缺点。另外，当识别率急遽下降时，容易对资产设备造成误判，导致资产管理的不便，并且在误判的情况下，因为无法确认资产设备是否仍存在，故无法维持资产设备的安全性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种具视讯监控的RFID资产管理系统及其资产管理方法，以解决当前天线无法在天线有效界面识别领域内形成均匀场分布，导致天线识别率明显降低而产生误判，并且因误判而影响资产设备安全性的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种具视讯监控的RFID资产管理系统，其特征在于，包括：电子标签、弯折微带天线、读写器、控制端及电荷耦合组件。其中，电子标签用以设置在资产设备上，每一电子标签具有唯一的识别信息；弯折微带天线具有弯折微带线路，此弯折微带线路以电磁耦合方式感应所述电子标签；读写器电性连接弯折微带线路用以读取并传输所述电子标签的识别信息；控制端电性连接该读写器用以接收所述电子标签的识别信息，并且于识别信息与资产管理信息比对不符合时，产生监控信号；电荷耦合组件电性连接控制端，用以于监控信号产生后启动实时摄影以产生监控视讯，并且将此监控视讯储存至控制端。

关于本发明的具视讯监控的RFID资产管理方法，其特征在于，包括：设置电子标签于相应的资产设备，每一电子标签具有唯一的识别信息；设置具有弯折微带线路的弯折微带天线，并且以电磁耦合方式感应所述电子标签；通过读写器接收所述弯折微带天线所读取到的电子标签的识别信息；通过控制端接收所述电子标签的识别信息，并且于识别信息与资产管理信息比对不符合时，产生监控信号；电荷耦合组件根据监控信号进行实时摄影以产生监控视讯，并且将监控视讯储存至控制端。

与现有技术相比，应用本发明，解决当前天线无法在天线有效界面识别领域内形成均匀场分布，导致天线识别率明显降低而产生误判，并且因误判而影响资产设备安全性的问题，通过弯折微带天线以电磁耦合方式读取电子标签降低误判机率，且在资产设备异动时由控制端产生监控信号来启动电荷耦合组件进行实时摄影，提高了资产设备的安全性。

附图说明

图1为本发明具视讯监控的RFID资产管理系统的方块图。

图2为本发明具视讯监控的RFID资产管理方法的流程图。

图3为本发明的弯折微带天线的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

请参阅图1，图1为本发明具视讯监控的RFID资产管理系统的方块图，包括：电子标签10、弯折微带天线20、读写器30、控制端40及电荷耦合组件50(Charge-coupled Device，CCD)。其中，每一电子标签10分别设置于相应的资产设备11，所述电子标签10具有唯一的识别信息。换句话说，机柜内部可按层存放多台资产设备11，每台资产设备11上附着有一个电子标签10，此电子标签10具有唯一的识别码代表设备的资产信息并与预设在控制端40中的资产管理信息内的资产设备名称对应，以便位于控制端40的使用者可根据电子标签10的识别码得知其对应哪一台资产设备11。在实际实施上，电子标签为超高频(Ultra-HighFrequency，UHF)的金属标签。

弯折微带天线20具有弯折微带线路320(请参阅图3)，并以电磁耦合方式感应所述电子标签10。在实际实施上，弯折微带线路320设置在介电体基板的第一面上，介电体基板的第二面形成有接地面，介电体基板的第一端设置输入端以电性连接弯折微带线路320的头端及读写器30，介电体基板的第二端设置负载电阻以电性连接弯折微带线路320的尾端，接地面与负载电阻通过通孔形成短路回路，弯折微带天线20详细的结构将在稍后配合图式作详细说明。

读写器30电性连接所述弯折微带天线20的弯折微带线路，用以读取并传输所述电子标签10的识别信息。在实际实施上，每个机柜具有一个弯折微带天线20，当要同时追踪多个机柜的资产设备，但读写器30的连接端口数量不足以提供给所有弯折微带天线20时，可先通过连接端口充足的分配器(图中未示)连接各机柜的弯折微带天线20，接着，再将分配器与读写器30相互连接，如此一来，可以扩展成几个相邻机柜并联系统。并且，扩展的弯折微带天线20搜集到的识别信息将通过无线或者有线的接入点(Access Point，AP)记录于控制端40中。

控制端40电性连接读写器30用以接收所述电子标签10的识别信息，并且于识别信息与预设的资产管理信息比对不符合时，产生监控信号并且将此监控信号传送至电荷耦合组件50。在实际实施上，控制端40可通过通信接口与读写器30相互连接，并且将通过所述弯折微带天线20及读写器30所读取到的识别信息储存至数据库以用于资产管理。所述控制端40一般是具备中央处理设备和储存设备的电脑终端，并且具备通信接口用以与读写器30相互通信，所述通信接口，如：RS-232、Ethernet、Wi-Fi、GPRS......等。由于通信接口为现有技术，故在此不再多作赘述。特别要说明的是，控制端40可持续每隔一段间隔时间便接收识别信息，并且在超过所述间隔时间却仍未接收到识别信息时产生并显示通知信息以告知使用者资产设备发生异动，或是在超过所述间隔时间却仍未接收到识别信息时产生监控信号直到再次接收到识别信息为止。上述方式中，通信接口是以无线通信或有线通信的方式与读写器30相连，并把实时读取到的识别信息传达给控制端40和记录于控制端40的数据库中。此时，使用者可通过控制端40的操作系统检索、移动并提取所接收的识别信息来与资产管理信息进行比对，并通过识别信息的变动进而得知资产设备的活动信息值及设施信息。另外，使用者也可操作数据库对资产及设施的新添置、更新、移动、出售、废弃、交替等信息进行实时储存及管理。

电荷耦合组件50电性连接控制端40，用以于监控信号产生后启动实时摄影以产生监控视讯，并且将产生的监控视讯储存至控制端40。也就是说，在资产设备变动的情况下，将造成识别信息与原先的资产管理信息比对不符合，所以控制端40会产生监控信号驱动电荷耦合组件50来进行实时摄影，并且将产生监控视讯及储存此监控视讯于控制端40供使用者进行监控。所述电荷耦合组件50是能够感应光线并且将影像转变成数字信号的装置。

接下来，针对控制端40根据所读取到的识别信息用于资产管理的部份作说明，首先控制端40陆续接收并处理从读写器30接收到识别范围内多数电子标签10的数据，并且，所读到的电子标签10信息将被认定为是特定机柜的实时运营资产。这种过程每隔一段时间周期性更新，若发生特定时间应读取到的电子标签10信息没能正常读取到的事件，将会被认定为电子标签10已脱离了特定机柜的弯折微带天线20的识别范围，并把相应电子标签10的信息反馈给控制端40的使用者界面(UI)应用程序，传送到辅助的输出媒介(PDP画面)上。UI应用程序把这些信息的详细内容显示在操作系统的PDP画面上，操作者能实时管理、监督所监控到的资产流向。

请参阅图2，图2为本发明具视讯监控的RFID资产管理方法的流程图。其步骤包括：设置电子标签10于相应的资产设备，每一电子标签10具有唯一的识别信息(步骤210)；设置具有弯折微带线路的弯折微带天线20，并且以电磁耦合方式感应所述电子标签10(步骤220)；通过读写器30接收所述弯折微带天线20所读取到的电子标签10的识别信息(步骤230)；通过控制端40接收所述电子标签10的识别信息，并且于识别信息与资产管理信息比对不符合时，产生监控信号(步骤240)；及电荷耦合组件50根据监控信号进行实时摄影以产生监控视讯，并且将监控视讯储存至控制端40(步骤250)。通过上述步骤，可藉由弯折微带天线20以电磁耦合方式感应电子标签10，并通过读写器30将电子标签10的识别信息传送至控制端40，且在资产设备11异动时产生监控信号以启动电荷耦合组件50进行实时摄影，用以达成提高资产设备的安全性的技术效果。

本发明中的弯折微带天线20，可以把应用范围扩展使用成智能搁板型读写器天线或者图书馆书籍管理天线。并且，也可以应用成医药管理传送带天线、搁板型天线，或者管理大型卖场各种陈列产品的专用搁板天线。

请参阅图3，图3为本发明的弯折微带天线的结构示意图，在实际实施上，此弯折微带天线20可包括：介电体基板310、弯折微带线路320、输入端330、负载电阻340及通孔350。其中，在介电体基板310的第一面上设置弯折微带线路320，介电体基板310的第二面形成有接地面311，介电体基板310的第一端设置输入端330以电性连接弯折微带线路320的头端及读写器(图中未示)，介电体基板310的第二端设置负载电阻340以电性连接弯折微带线路320的尾端，接地面311与负载电阻340通过通孔350形成短路回路。在实际实施上，介电体基板110可由薄型单一基板所构成，其亦可称为基材，用以提供建立导体线路。由于介电体基板110为现有技术，故在此不再多作赘述。

弯折微带线路320以电磁耦合方式读取电子标签(图中未示)。在实际实施上，为了减少介电体基板310的电气影响并实现超薄型，所述弯折微带线路320可为共面波导(co-planar waveguide，CPW)或接地共平面波导(Grounded CPW，GCPW)的带状弯折辐射结构体，用以实现周期性近场正弦波。所述弯折微带线路320于弯折处偏移一段距离还可设有寄生因子321，所述距离及寄生因子321的长度是根据天线阻抗带宽及反射损失的设计变量进行调整。特别要说明的是，所述弯折微带天线20为超高频(Ultra-High Frequency，UHF)频段的近场天线。

在实际实施上，输入端330可先连接至分配器(图中未示)后再通过分配器连接至读写器。所述分配器可同时与多个弯折微带天线20的输入端330相互连接。另外，本发明中的弯折微带天线20可竖向安装在机柜(图中未示)门窗内侧，并且具有适合于机柜门窗的长度(如：110cm左右)和可以确保设备操作人员视野的适当的宽度(如：5～10cm)。弯折微带天线20的外观尺寸可根据实际使用环境自由变更，并且，这种变更对天线反射损失和可读识别距离特性的影响较小。另外，考虑到机柜中的安装位置和搁板上的应用，上述介电体基板310选择以薄型单一基板所构成。特别要说明的是，薄型介电体电参数、介电常数和其厚度是决定弯折微带天线20的微带宽度的主要参数。

前面提到，弯折微带线路320为带状弯折辐射结构体，也就是说，弯折微带天线20从输入端330到末端形成了弯折形态的串联结构辐射体。这种‘之’字形弯折微带线路320的形成，与直线形的单纯微带形态相比，其天线有效面积内的磁流分布范围较广。因此，在天线可读距离范围内，可以确保均匀的识别领域。而直线形的单纯微带形态上形成的驻波，将会出现周期性阴影区，并且在这些位置将形成不利于识别电子标签的条件。另外，可通过敷设扩张到Y轴且与主辐射体相隔一定间距的寄生因子321，维持了均匀的辐射场和改善了弯折微带天线20的阻抗特性。

更详细的说，形成近场辐射场为目的的上述弯折微带线路320是由以下几个部分构成。一是，以弯折曲线形成的横向主辐射线路。二是，与上述主辐射线路相隔一定距离，并横向形成的寄生辐射线路。三是，以一端的转接头为基准，纵横两方向都对称的周期性结构。本发明中利用具有近场读写器天线(即弯折微带天线20)的机柜实现资产实时管理系统，为了使其只在天线垂直面一定的有限范围内识别到标签，设计成只在有限辐射领域内工作的模式。并且，附着在每个机柜中的资产设备上的电子标签，其附着位置要选在弯折微带天线20水平宽度以内和最短垂直高度(5cm以内)上。

另外，图3中所示的弯折微带天线20是附设有寄生因子321的周期性结构。然而，本发明并未以此限定所述寄生因子321的数量及其形态。并且，各寄生因子321之间以及与弯折微带线路320相邻的间隔也可根据阻抗匹配状态而有所不同。弯折微带天线20的末端，通过通孔350形成了与接地面311之间的短路回路。并且，利用具有特定阻抗的负载电阻340，改善了天线的反射损失特性。

根据本发明中实施例，上述弯折微带线路320的间隔和寄生因子321的间距越大，耦合电场大小将会减弱，从而使天线垂直方向的可读识别距离将会变短。本发明中的弯折微带天线20可以利用双面背胶、粘合剂、螺丝钉等方式固定到机柜门窗内侧。特别注意的是安装位置要选在弯折微带天线20的接地面311不接触机柜门窗金属门框上的位置。

上述弯折微带天线20可安装在机柜玻璃门或者铁网门的门框上。另外，根据本发明中附带天线外观来看，因弯折微带天线20是安装在机柜门窗内使用，所以考虑到美观，弯折微带天线20宽度需要较窄(10cm以内)。受到这种有限接地面影响，弯折微带天线20会存在一些反响散射。因此，根据附着弯折微带天线20的机柜门窗接地面情况，弯折微带天线20的接地面311上的电场/磁场分布将有所不同。特别是机柜门窗的导电性面积大于接地面311时，可将其利用在反响散射问题和在天线有效面积内确保均匀识别领域的问题上。要想确保稳定的识别率，附着在每台设备上的电子标签10不能脱离弯折微带天线20有效面积以外。并且，电子标签10和弯折微带天线20的附着位置也得要确保相对的有效面积为最大。

如上所述，在本发明中是通过有限的实施例和附图，具体化了弯折微带线路的组成因素和寄生因子等特定事项。但是，这些是为了帮助提高全面的理解水平而提供的实施例。本发明不能只局限在本文中提到的实施例上。在本发明所属的领域当中，只要是有类似相关知识的人，就能通过这些基础，进行各种形式的修正和变形。因此，本发明的思想不能只局限在上述说明的实施例上，不仅是后述的权利要求项，与这些权利要求项均等或者等效变换而成的所有内容，都将视为包含在本发明的思想范围当中。

Claims (8)

1.一种具视讯监控的RFID资产管理系统，其特征在于，包括：

至少一电子标签，用以设置在资产设备上，每一电子标签具有唯一的一识别信息；

一弯折微带天线，所述弯折微带天线具有一弯折微带线路，该弯折微带线路以电磁耦合方式感应所述电子标签；

一读写器，该读写器电性连接该弯折微带线路，用以读取并传输所述电子标签的识别信息；

一控制端，该控制端电性连接该读写器，用以接收所述电子标签的识别信息，并且于该识别信息与一资产管理信息比对不符合时，产生一监控信号；及

一电荷耦合组件，该电荷耦合组件电性连接该控制端，用以于该监控信号产生后启动实时摄影以产生一监控视讯，并且将该监控视讯储存至该控制端，该弯折微带线路为共面波导(co‐planar waveguide，CPW)或接地共平面波导(Grounded CPW，GCPW)的带状弯折辐射结构体，用以实现周期性近场正弦波；

该弯折微带线路设置在一介电体基板的第一面上，该介电体基板的第二面形成有一接地面，该介电体基板的第一端设置一输入端以电性连接该弯折微带线路的头端及该读写器，该介电体基板的第二端设置一负载电阻以电性连接该弯折微带线路的尾端，该接地面与该负载电阻通过一通孔形成短路回路。

2.如权利要求1所述的具视讯监控的RFID资产管理系统，其中该弯折微带线路于弯折处偏移一距离设有寄生因子，所述距离及寄生因子的长度根据天线阻抗带宽及反射损失的设计变量进行调整。

3.如权利要求1所述的具视讯监控的RFID资产管理系统，其特征在于，该弯折微带天线为超高频(Ultra‐High Frequency，UHF)频段的近场天线。

4.一种具视讯监控的RFID资产管理方法，其特征在于，包括：

设置至少一电子标签于相应的资产设备，每一电子标签具有唯一的一识别信息；

设置具有一弯折微带线路的一弯折微带天线，并且以电磁耦合方式感应所述电子标签；

通过一读写器接收所述弯折微带天线所读取到的所述电子标签的识别信息；

通过一控制端接收所述电子标签的识别信息，并且于该识别信息与一资产管理信息比对不符合时，产生一监控信号；及

一电荷耦合组件根据该监控信号进行实时摄影以产生一监控视讯，并且将该监控视讯储存至该控制端，该弯折微带线路为共面波导(co‐planar waveguide，CPW)或接地共平面波导(Grounded CPW，GCPW)的带状弯折辐射结构体，用以实现周期性近场正弦波

该弯折微带线路设置在一介电体基板的第一面上，该介电体基板的第二面形成有一接地面，该介电体基板的第一端设置一输入端以电性连接该弯折微带线路的头端及该读写器，该介电体基板的第二端设置一负载电阻以电性连接该弯折微带线路的尾端，该接地面与该负载电阻通过一通孔形成短路回路。

5.如权利要求4所述的具视讯监控的RFID资产管理方法，其特征在于，该电子标签为超高频的金属标签。

6.如权利要求4所述的具视讯监控的RFID资产管理方法，其特征在于，该控制端是以无线通信或有线通信的方式与该电荷耦合组件相互连接。

7.如权利要求4所述的具视讯监控的RFID资产管理方法，其特征在于，该控制端持续每隔一间隔时间接收识别信息，并且在超过该间隔时间仍未接收到识别信息时产生并显示一通知信息。

8.如权利要求4所述的具视讯监控的RFID资产管理方法，其特征在于，该控制端持续每隔一间隔时间接收识别信息，并且在超过该间隔时间仍未接收到识别信息时产生该监控信号直到再次接收到识别信息为止。