CN103632178A - Rfid密集档案管理装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及射频识别技术领域，具体地说是一种RFID密集档案管理装置及其使用方法，其特征在于读写单元中设有射频读写器、多路器、功分器、匹配器、射频天线，其中射频读写器分别经控制线、射频线缆与两个以上的多路器的相应接口相连接，每个多路器的输出端经两条以上射频线分别与两个以上的功分器的射频信号输入端口相连接，射频读写器经控制线与两个以上的功分器的控制信号输入端相连接，功分器的两路以上的输出端分别与两个以上的匹配器相连接，每个匹配器的输出端分别对应连接一个射频天线线圈，本发明与现有技术相比，能够在不增加射频天线数量的情况下实现对密集档案进行盘点、查找和精确定位。

Description

RFID密集档案管理装置及其使用方法

技术领域

 本发明涉及射频识别（RFID, Radio Frequency Identification）技术领域，具体地说是一种能够实现对密集档案进行盘点、查找和精确定位的RFID密集档案管理装置及其使用方法。

背景技术

近年来，我国档案事业取得了长足的发展，档案事业的规模日益扩大，对档案管理的要求也越来越高。为了对密集架中的档案进行准确管理，已经逐步采用RFID(射频识别，Radio Frequency Identification )技术来实现，RFID又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，采用射频识别技术可实现档案的自动查找、盘点和定位，实现了档案的智能化管理，节省了大量人力，提高了档案管理的效率。

目前实现密集档案管理的方法主要有两种：一种是仅仅依靠射频技术实现密集档案的局部范围查找，这种方法虽然能够实现档案的盘点，但无法实现对档案的远程精确定位；另一种采用压敏传感器与RFID结合实现密集档案的管理，这种方法虽然可以实现精确定位，但是有以下缺点：第一，成本较高，不利于大规模推广；第二，组装和生产费时费力，并且存在容易损坏的风险。现有的档案管理技术还存在一个缺陷，如专利CN 202959473 U，档案盒与档案卷对应各自的天线和读写器，即档案盒与档案卷分开分时管理，这样需要的天线和读写器数量多，系统比较复杂，成本较高，实时性差。

鉴于这种现状，档案管理技术的升级与改造迫在眉睫，如何实现密集档案的精确定位以及同时对档案盒和档案卷进行管理是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出一种采用红外技术与射频识别相结合，实现密集文档的精确定位，并通过对档案盒标签与档案卷标签分别设置不同的检测值，实现同时对档案盒和档案卷进行管理，包括上架、定位、查询、盘点、销毁等的RFID密集档案管理装置及其使用方法。

本发明可以通过以下措施达到：

一种RFID密集档案管理装置，包括上位机、读写单元以及RFID标签，其中上位机与读写单元相连接，读写单元完成对RFID标签的检测，其特征在于读写单元中设有射频读写器、多路器、功分器、匹配器、射频天线，其中射频读写器分别经控制线、射频线缆与两个以上的多路器的相应接口相连接，每个多路器的输出端经两条以上射频线分别与两个以上的功分器的射频信号输入端口相连接，射频读写器经控制线与两个以上的功分器的控制信号输入端相连接，功分器的两路以上的输出端分别与两个以上的匹配器相连接，每个匹配器的输出端分别对应连接一个射频天线线圈。

本发明中还设有两个以上的红外传感器、分别与两个以上的红外传感器相连接的红外处理单元，其中红外处理单元与上位机相连接，所述红外处理单元设有单片机、地址编码电路、红外信号接收电路、上传电路，其中单片机分别与地址编码电路、红外信号接收电路、上传电路相连接，红外信号接收电路的输入端与两个以上的红外传感器相连接，上传电路与上位机相连接。

本发明中所述多路器包括电源电路、射频输入电路、切换控制电路和射频输出电路。所述电源电路为自身多路器提供各个部件所需要的电源，并提供外部接口，为其他多路器供电；射频输入电路，射频信号来自读写器，并包含滤波及去耦电路；所述切换控制电路，控制四路射频输出端口，每一路对应一个高频开关，切换控制电路根据上位机的指令，决定打开哪一路高频开关，从而使射频信号输出至其他部分；所述射频输出电路，由高频开关控制通断，当有射频信号通过时，可以输出至功分器。

本发明中所述功分器包括电源电路、一分二功率分配电路、切换控制电路和射频输出电路。所述电源电路，电源来自读写器，经过电压转换电路，转换成不同的电压，为功分器各个部件提供电源；所述一分二功率分配电路，通过使用不同的阻容件，实现输入射频信号的功率平均分配，其输出端连接射频输出电路；所述切换控制电路，控制信号来自读写器，通过控制射频输出端口的每一路对应的高频开关，决定射频信号从哪两路输出端传递；所述射频输出电路，受高频开关控制，决定是否有射频输出，其输出端连接匹配器，为各个天线提供射频能量。

本发明功分器的个数可以与档案柜或置物架等装置的层数相等，使每个功分器对应一层待检测区域，每个功分器优选的设有6路输出，其中每路输出对应连接一个匹配器，六个匹配器的输出端与六个射频天线线圈一一对应连接。

本发明所述射频天线线圈可以嵌入置物架或置物柜某层的竖直挡板中，置物架或置物柜每层至少设有两个嵌入射频天线线圈的竖直挡板，且相邻的嵌入射频天线线圈的竖直挡板之间设有未嵌有射频天线线圈的普通竖直隔板，优选设有两个普通竖直隔板，以降低两个相邻的射频天线线圈工作时的耦合作用。

本发明优选在用于存放档案案卷或档案盒的置物架/置物柜的每层隔板上表面设有与两个以上档案盒或其他表面贴有RFID标签的存放容器数量对应的两个以上的红外传感器，用于检测该位置处是否存有相关案卷。

本发明还提出了一种如上所述RFID档案管理装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：录入每份档案对应的标签信息，并将每份档案与用于盛放其的档案盒上的信息进行关联，上述信息存入上位机；

步骤2：系统上电后，各个模块首先初始化，当系统正常运行时，读写单元处于被动状态，等待上位机的指令，红外处理单元按地址编码信息对两个以上红外传感器的状态进行检测，查询红外传感器的状态是否发生改变，如果红外传感器的状态没有变化，则继续下一轮检测，如果红外传感器的状态有变化，则进行下一步；

步骤3：当红外传感器的状态发生变化，红外处理单元把该红外传感器所对应档案架中的具体位置信息(包括列、节、层、编号)传送给上位机，上位机根据红外处理单元反馈的信息，向射频读写器下达检测指令；

步骤4：射频读写器根据上位机下达的命令确定检测某目标所需的两个射频天线，然后通过控制线，选择对应的多路器，并打开多路器中相应的射频输出端口，同时射频读写器通过控制线选择所需要工作的功分器，并打开功分器输出端对应的射频接口；

步骤5：功分器启动射频输出，射频信号首先通过射频线从读写器到达多路器，然后经过多路器中转，通过射频线到达功分器，功分器具有天线切换和功率平均分配功能，能够输出两路射频，并通过射频线，到达状态发生改变的红外传感器所对应的天线两端，射频能量通过射频天线向外辐射；

步骤6：RFID标签进行应答，将RFID标签的唯一识别码通过射频磁场传递给射频读写器，射频读写器通过对磁场信号的处理获取到RFID标签的唯一识别码，射频读写器对获取到RFID标签的唯一识别码进行处理，将RFID标签信息反馈给上位机。

步骤7：上位机将接收到的RFID标签信息与数据库中原有的RFID标签信息进行对比，即可判断是存操作还是取操作，并且可以确定存放或取走的档案盒的具体位置和信息，由于档案卷信息与对应的档案盒信息绑定，同时可以确定档案盒中档案袋的信息，从而实现了对档案盒和档案卷同时管理和精确定位。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：（1）射频天线数量少：在每层档案架中，放置若干个隔板，其中部分隔板内嵌入天线，相邻嵌入天线的隔板间放置两个不嵌入天线的隔板，这样就减少了天线的数量，嵌入天线的隔板可以实现对档案的管理，不嵌入天线的隔板起到隔离相邻之间档案盒和减少天线间耦合的作用；（2）定位精确：每个档案盒对应一个反射式红外传感器，根据红外是否被遮挡，可以判断是否有档案盒，进而可以给上位机上报不同的值，比如红外被遮挡住，上报“00”，当没有被挡住时，上报“01”，从而实现档案的精确定位；（3）同时对档案盒和档案卷进行管理：在档案管理系统中，档案盒标签与档案卷标签分别设置不同的特定值（AFI值），档案盒和档案卷使用相同的天线和读写器，当上位机发送检测档案盒指令时，射频天线可以检测所有档案盒并予以上报，同理，档案卷也可以用同样的方法管理；档案卷标签也可以和与之相对应的档案盒标签绑定，当检测到某个档案盒时，上位机通过软件系统也可以把档案盒中对应的档案卷信息显示出来，从而实现了同时对档案盒和档案卷进行管理。

附图说明：

附图1是本发明设有一个多路器时的结构示意图。

附图2是本发明中功分器的一种结构示意图。

附图说明：射频读写器1、多路器2、功分器3、匹配器4、RFID标签5、射频天线6、红外传感器7、红外处理单元8、上位机9、读写单元10。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如附图1所示，本发明提出了一种RFID密集档案管理装置，包括上位机9、读写单元以及RFID标签5，其中上位机9与读写单元10相连接，读写单元10完成对RFID标签5的检测，其特征在于读写单元10中设有射频读写器1、多路器2、功分器3、匹配器4、射频天线6，其中射频读写器1分别经控制线、射频线缆与多路器2的相应接口相连接，多路器2的输出端经两条以上射频线分别与两个以上的功分器3的射频信号输入端口相连接，射频读写器1经控制线与两个以上的功分器3的控制信号输入端相连接，功分器3的两路以上的输出端分别与两个以上的匹配器4相连接，每个匹配器4的输出端分别对应连接一个射频天线6。

本发明中还设有两个以上的红外传感器7、分别与两个以上的红外传感器7相连接的红外处理单元8，其中红外处理单元8与上位机9相连接，所述红外处理单元8设有单片机、地址编码电路、红外信号接收电路、上传电路，其中单片机分别与地址编码电路、红外信号接收电路、上传电路相连接，红外信号接收电路的输入端与两个以上的红外传感器相连接，上传电路与上位机9相连接。

本发明中所述多路器包括电源电路、射频输入电路、切换控制电路和射频输出电路。所述电源电路为自身多路器提供各个部件所需要的电源，并提供外部接口，为其他多路器供电；射频输入电路，射频信号来自读写器，并包含滤波及去耦电路；所述切换控制电路，控制四路射频输出端口，每一路对应一个高频开关，切换控制电路根据上位机的指令，决定打开哪一路高频开关，从而使射频信号输出至其他部分；所述射频输出电路，由高频开关控制通断，当有射频信号通过时，可以输出至功分器。

本发明中所述功分器包括电源电路、一分二功率分配电路、切换控制电路和射频输出电路。所述电源电路，电源来自读写器，经过电压转换电路，转换成不同的电压，为功分器各个部件提供电源；所述一分二功率分配电路，通过使用不同的阻容件，实现输入射频信号的功率平均分配，其输出端连接射频输出电路；所述切换控制电路，控制信号来自读写器，通过控制射频输出端口的每一路对应的高频开关，决定射频信号从哪两路输出端传递；所述射频输出电路，受高频开关控制，决定是否有射频输出，其输出端连接匹配器，为各个天线提供射频能量。

如附图2所示，本发明功分器3的个数可以与档案柜或置物架等装置的层数相等，使每个功分器对应一层待检测区域，每个功分器3优选的设有6路输出，其中每路输出对应连接一个匹配器4，六个匹配器的输出端与六个射频天线线圈一一对应连接。

本发明所述射频天线6可以嵌入置物架或置物柜某层的竖直挡板中，置物架或置物柜每层至少设有两个嵌入射频天线线圈的竖直挡板，且相邻的嵌入射频天线线圈的竖直挡板之间设有未嵌有射频天线线圈的普通竖直隔板，优选设有两个普通竖直隔板，以降低两个相邻的射频天线线圈工作时的耦合作用。

本发明优选在用于存放档案案卷或档案盒的置物架/置物柜的每层隔板上表面设有与两个以上档案盒或其他表面贴有RFID标签的存放容器数量对应的两个以上的红外传感器7，用于检测该位置处是否存有相关案卷。

本发明中所述射频读写器1：包含电源电路、用于生成射频信号和控制信号，是整个档案管理的核心，控制射频信号的流向和控制信号的通断；接收上位机的命令，实现相关的操作；读写器射频输出至多路器，根据应用条件的不同，可连接的多路器也有所差别；

所述多路器2：两个输入端分别通过射频线和控制线与读写器相连，输出端通过射频线与功分器相连，接收来自射频读写器的射频信号和控制信号，用于射频信号的转换。射频读写器产生的射频信号通过射频线传输至多路器，并且射频读写器通过控制线传输的控制信号来控制进入多路器的射频信号轮流分配到每层档案架中。

所述功分器3：一个输入端通过控制线与读写器相连，另一个输入端通过射频线与多路器相连，为每层档案架提供射频能量。输入端射频能量来自多路器，输出端根据实际情况，可以有不同数量的输出端口，功分器受射频读写器控制，读写器通过控制线传输的控制信号来控制该层功分器是否工作；

所述匹配器4：包含匹配电路和可调电路，匹配电路是固定阻容值器件，可调电路可以根据产品实际应用环境，对电路进行微调，防止能量反射，提供天线的能量利用率；匹配器与射频天线结合，接收来自射频读写器的射频能量，并通过天线把射频能量发射至空间；

本发明提出的RFID密集档案管理装置，采用红外技术与射频识别相结合，实现密集文档的精确定位，

所述RFID标签5，内置微控制芯片，可存储档案信息，并有不重复的唯一识别码，可被射频读写器识别，用于区分不同的待定物体，并可辅助识别该待定物体是否在可定位区域内。

所述射频天线6，与射频读写器相连接，用于完成对RFID标签的读写，优选的，本发明中射频天线两两一组，完成对档案架某层上RFID标签的识别，在此过程中，同组的两个射频天线分别固定在置物架某层的两侧，并相向发射射频信号，以实现对两个射频天线之间RFID标签的识别。

所述红外传感器7，每层档案架底板中安装有若干红外传感器，每个红外传感器都有编号，档案盒与红外传感器一一对应，红外传感器用于实时检测档案盒在架与否的状态。

所述红外处理单元8：每节的红外处理单元进行实时轮询，查找红外状态是否发生改变，当查询到红外状态改变时，红外处理单元会把密集架中红外传感器的具体位置信息反馈给上位机。

所述上位机9，包括中心处理软件和数据库。所述中心处理软件，输入信息为红外处理单元处理过的红外信号信息(红外传感器的具体位置：列、节、层)，输出信息向上为用户可视界面及数据，向下发起RFID检测请求；所述数据库，存储着档案盒和档案袋的标签信息，并且档案卷信息与对应的档案盒信息绑定，便于档案信息的查找。

本发明在使用时，配合多层结构的档案柜或档案架使用：在每层档案架中，放置若干个隔板，每层最多可以放置16个隔板，其中部分隔板内嵌入射频天线，相邻嵌入射频天线的隔板间放置两个不嵌入射频天线的隔板，这样就减少了射频天线的数量，嵌入射频天线的隔板可以实现对档案的管理，不嵌入射频天线的隔板起到隔离相邻之间档案盒和减少天线间耦合的作用；

使用时，多层档案柜或档案架的每两个隔板之间可以放置两个档案盒，档案盒中可以放置若干档案卷，档案盒和档案卷均贴有RFID标签，且档案盒标签与档案卷标签分别设置不同的特定值（AFI值），例如，档案盒的AFI值设为11，档案袋的AFI值设为22。

档案盒和档案卷使用相同的射频天线和射频读写器，当需要检测档案盒时，上位机选择AFI值为11，然后向射频读写器发送检测指令，射频天线可以检测所有档案盒并予以上报，同理，档案卷也可以用同样的方法管理。

档案盒和档案袋的标签信息存储在数据库中，并且档案卷信息与对应的档案盒信息绑定，便于档案信息的查找。当检测到某个档案盒时，上位机通过查找数据库，也可以把档案盒中对应的档案卷信息显示出来，从而实现了同时对档案盒和档案卷进行管理。

Claims (7)

1.一种RFID密集档案管理装置，包括上位机、读写单元以及RFID标签，其中上位机与读写单元相连接，读写单元完成对RFID标签的检测，其特征在于读写单元中设有射频读写器、多路器、功分器、匹配器、射频天线，其中射频读写器分别经控制线、射频线缆与两个以上的多路器的相应接口相连接，每个多路器的输出端经两条以上射频线分别与两个以上的功分器的射频信号输入端口相连接，射频读写器经控制线与两个以上的功分器的控制信号输入端相连接，功分器的两路以上的输出端分别与两个以上的匹配器相连接，每个匹配器的输出端分别对应连接一个射频天线线圈。

2.根据权利要求1所述的一种RFID密集档案管理装置，其特征在于还设有两个以上的红外传感器、分别与两个以上的红外传感器相连接的红外处理单元，其中红外处理单元与上位机相连接，所述红外处理单元设有单片机、地址编码电路、红外信号接收电路、上传电路，其中单片机分别与地址编码电路、红外信号接收电路、上传电路相连接，红外信号接收电路的输入端与两个以上的红外传感器相连接，上传电路与上位机相连接。

3.根据权利要求1所述的一种RFID密集档案管理装置，其特征在于所述多路器包括电源电路、射频输入电路、切换控制电路和射频输出电路。所述电源电路为自身多路器提供各个部件所需要的电源，并提供外部接口，为其他多路器供电；射频输入电路，射频信号来自读写器，并包含滤波及去耦电路；所述切换控制电路，控制四路射频输出端口，每一路对应一个高频开关，切换控制电路根据上位机的指令，决定打开哪一路高频开关，从而使射频信号输出至其他部分；所述射频输出电路，由高频开关控制通断，当有射频信号通过时，可以输出至功分器。

4.根据权利要求1所述的一种RFID密集档案管理装置，其特征在于所述功分器包括电源电路、一分二功率分配电路、切换控制电路和射频输出电路。所述电源电路，电源来自读写器，经过电压转换电路，转换成不同的电压，为功分器各个部件提供电源；所述一分二功率分配电路，通过使用不同的阻容件，实现输入射频信号的功率平均分配，其输出端连接射频输出电路；所述切换控制电路，控制信号来自读写器，通过控制射频输出端口的每一路对应的高频开关，决定射频信号从哪两路输出端传递；所述射频输出电路，受高频开关控制，决定是否有射频输出，其输出端连接匹配器，为各个天线提供射频能量。

5.根据权利要求1所述的一种RFID密集档案管理装置，其特征在于每个功分器优选的设有6路输出，其中每路输出对应连接一个匹配器，六个匹配器的输出端与六个射频天线一一对应连接。

6.根据权利要求1所述的一种RFID密集档案管理装置，其特征在于所述射频天线嵌入置物架或置物柜某层的竖直挡板中，置物架或置物柜每层至少设有两个嵌入射频天线线圈的竖直挡板，且相邻的嵌入射频天线线圈的竖直挡板之间设有未嵌有射频天线线圈的普通竖直隔板。

7.一种权利要求1-6中任意一项所述RFID档案管理装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：录入每份档案对应的标签信息，并将每份档案与用于盛放其的档案盒上的信息进行关联，上述信息存入上位机；

步骤2：系统上电后，各个模块首先初始化，当系统正常运行时，读写单元处于被动状态，等待上位机的指令，红外处理单元按地址编码信息对两个以上红外传感器的状态进行检测，查询红外传感器的状态是否发生改变，如果红外传感器的状态没有变化，则继续下一轮检测，如果红外传感器的状态有变化，则进行下一步；

步骤3：当红外传感器的状态发生变化，红外处理单元把该红外传感器所对应档案架中的具体位置信息(包括列、节、层、编号)传送给上位机，上位机根据红外处理单元反馈的信息，向射频读写器下达检测指令；

步骤4：射频读写器根据上位机下达的命令确定检测某目标所需的两个射频天线，然后通过控制线，选择对应的多路器，并打开多路器中相应的射频输出端口，同时射频读写器通过控制线选择所需要工作的功分器，并打开功分器输出端对应的射频接口；

步骤5：功分器启动射频输出，射频信号首先通过射频线从读写器到达多路器，然后经过多路器中转，通过射频线到达功分器，功分器具有天线切换和功率平均分配功能，能够输出两路射频，并通过射频线，到达状态发生改变的红外传感器所对应的天线两端，射频能量通过射频天线向外辐射；

步骤6：RFID标签进行应答，将RFID标签的唯一识别码通过射频磁场传递给射频读写器，射频读写器通过对磁场信号的处理获取到RFID标签的唯一识别码，射频读写器对获取到RFID标签的唯一识别码进行处理，将RFID标签信息反馈给上位机。

步骤7：上位机将接收到的RFID标签信息与数据库中原有的RFID标签信息进行对比，即可判断是存操作还是取操作，并且可以确定存放或取走的档案盒的具体位置和信息，由于档案卷信息与对应的档案盒信息绑定，同时可以确定档案盒中档案袋的信息，从而实现了对档案盒和档案卷同时管理和精确定位。

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