CN104345721B - 一种基于rfid技术的物资状态监控系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于RFID技术的物资状态监控系统与方法，包括数据采集模块、数据传输与通讯模块，监控中心，三部分顺次连接；本发明方法首先在物资设备上粘贴记录相应物资信息的RFID电子标签，通过安装在固定位置的读卡器和手持移动式读卡器，自动完成物资的入库、识别，定位，跟踪，盘点、监测、报废等。用户可以通过企业网的任意一台PC登录系统进行远程计划申报、远程查询等操作。本发明的系统和方法充分利用和发挥RFID技术优势，能够实现物资信息的自动采集和查询，物资设备运行温度的监控，物资非法带出监控以及物资定位到房间等功能，为电力企业物资的安全、合理、经济、高效运作提供保障。

Description

一种基于RFID技术的物资状态监控系统与方法

技术领域

本发明属于电子标签应用领域，尤其涉及一种基于RFID技术的物资状态监控系统与方法。

背景技术

电力产业的迅猛发展和通信技术的日新月异，使得改进生产方式、提高运行效率、降低经营成本及改善服务质量等管理工作成为目前各大电力企业工作的重中之重。电力物资具有种类繁多，数量庞大，分布相对零散，流动性大的特性，物资变动信息在传递过程中人为因素造成的信息失真和滞后引起帐实无法同步一致，物资管理部门无法及时进行设备优化调配，致使大量高价值电力物资闲置浪费，严重影响财务报告的真实性。此外，信息设备的安全已经越来越制约电力系统的安全运行，现有信息设备的管理模式大多是台帐管理，人为管理，物资数据需要手工输入。但物资变动频繁，无法及时更新数据，导致电力物资去向不明，无法高效管理电力物资的生命周期，也就不能真正满足分布式、网络化的生产和管理模式，不能监控各类电力物资在库状态、使用状态、当前位置、工作状态、故障信息，缺乏实时性监控，远程控制能力弱，造成电力设备的运行状态未知，对电力安全生产带来极大的隐患。

RFID(Radio Frequency Identification)是射频识别技术的英文缩写，又称电子标签。RFID是一种非接触式的自动识别技术，利用无线射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)或反射的传输特性，实现无接触信息传递，达到自动识别。

电子标签能够轻易嵌入或附着在不同形状、类型的产品上，对所附着的物体进行追踪定位，可大大缩短物资管理各环节的时间，提高整个业务的操作效率。

因此，构建基于RFID的物资状态监控系统，充分利用和发挥RFID技术优势，为电力企业物资的安全、合理、经济、高效运作提供保障。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术物资信息人工录入的缺陷，提供一种基于RFID技术的物资状态监控系统与方法。

一种基于RFID技术的物资状态监控系统，包括用于记录、采集物资的相关信息的数据采集模块，与数据采集模块连接用于数据分析处理和传输的数据传输与通信模块，与数据传输与通信模块连接用于对物资数据实时数据查询、定位、报警的监控中心。

进一步，所述数据采集模块包括RFID标签、读卡器、Zigbee节点、红外对射装置、报警装置及电源模块；其中，RFID标签与读卡器之间以无线射频的方式进行通信，内置有温度传感器，能粘贴在物资的表面，用以记录物资的相关信息(如物资的名称、型号、产地、当前温度等)；读卡器与Zigbee 节点连接，用以采集标签的相关信息，并通过Zigbee节点进行数据的传输；红外对射装置包含两对红外对射器，均与读卡器连接，并按一定的顺序安装在入口处，用以判断物资的进出；报警装置与读卡器连接，用于在某些情况下进行声光告警，起到警示的作用；电源模块与读卡器连接，用来对读卡器、红外对射装置及报警装置进行供电。

进一步，所述数据传输与通信模块包括网关节点、前置机和通信模块；其中，网关节点与前置机连接，通过无线传感器网络接收所述Zigbee发送的数据，以串口通信方式传给前置机；前置机还与通信模块连接，为物资数据处理的嵌入式系统，负责对数据进行分析和处理，同时还能够实时的响应监控中心的控制命令；通信模块负责将前置机的数据通过3G/Internet/WiFi/GPRS传给监控中心。

进一步，所述监控中心包括大屏幕监控屏、显示器、手机终端和IPAD 设备，安装有物资状态监控系统，实现对物资数据的采集、处理、展示及统计分析，通过B/S的方式提供实时数据查询、定位、报警功能，以达到对物资设备的远程动态实时监控。

一种基于RFID技术的物资状态监控方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一：物资入库时，给每个物资分配一个标签，标签自身带有物理ID，读卡器读取到该标签后，在后台管理系统数据库中录入该标签的ID所对应的物资的相关信息(如：物资名称、物资型号、物资购买厂家、物资相关参数等)，并在后台系统中为该物资设定一个安全工作温度上限，同时记录物资的入库信息；

步骤二：上述工作完成后，将粘有标签的物资送入仓库，经过仓库入口时，所有标签的ID会被安装在仓库门口的固定读卡器识别，读卡器将其读到的标签信息以及读卡器本身的编号传回后台管理系统，系统将物资状态按入库处理；

步骤三：当要领用物资时，需要和管理员联系，管理员将物资状态设定为出库状态，同时通过监控中心发送相关指令给仓库处的读卡器(该指令应包含有标签的ID号)，读卡器收到该指令后，当识别到该物资为出时，在现场通过语言提示为：“允许带出”，同时，后台管理系统要记录该物资的领用人，领用时间等，并形成相关报表，若没有经过管理员的同意就将物资带出仓库，则仓库处的读卡器经过判断后，认为该物资是被非法带出，读卡器会启动自身连接的报警模块进行声光报警；

步骤四：后台管理系统根据物资的名称或型号将物资进行分类，管理人员根据实际情况为每类物资设备设置存储的下限m，当系统检测到仓库中设备的数量小于m时，则以短信或邮件的形式提醒相关人员制定采购计划；

步骤五：物资盘点时，管理人员带上移动式读卡器，在仓库来回巡视几圈，移动式读卡器将读到的标签信息传给后台管理系统，后台管理系统将该信息和系统中记录的仓库内的标签信息进行比对，如果准确无误，则形成相应的正确报表(包括盘点时间，盘点设备数量，等信息)；如果移动读卡器读到的信息和数据库中的不一致，则后台启动报警系统，并形成相应报表，记录不一致的物资信息；

步骤六：物资报废时，管理员将该设备的相关信息从系统中删除，将物资上粘贴的标签取下，以备其余物资再重复利用，同时，系统记录该设备的具体报废日期；通过查询比较物资的入库日期和报废日期，可以了解该物资的使用寿命；

步骤七：当物资从仓库中领用到某个房间时，在房间门口处安装的读卡器读到该标签的信息后，自动上传给后台管理系统，系统读到该信息后，将该物资设定在该房间；对于某些需要特殊保密的物资，带出房间时还需设备需要从房间中带出时，需要和管理员联系，管理员将物资状态设定为可带出状态，同时通过监控中心发送相关指令给该房间门口处的读卡器(该指令应包含有标签的ID号)，读卡器收到该指令后，当识别到该物资为出时，在现场通过语言提示为：“允许带出”；否则，在门口处的读卡器经过判断后，认为该物资是被非法带出，读卡器会启动自身连接的报警模块进行声光报警；

步骤八：对于运行中的物资设备，安装于现场的读卡器会不停地采集其管辖范围内的粘贴在设备上的标签信息，并传给后台，后台管理系统记录每个标签对应的设备的工作温度，并和系统中存储的设备正常工作温度的上限值进行比对，一旦发现温度高于上限值，则启动后台报警系统，并在后台设备异常工作报表中作相关记录，同时发送相关指令给安装于现场的读卡器，使其启动自身连接的声光告警系统。

效果汇总

本发明的系统和方法能够实现物资信息的自动采集和查询，物资设备运行温度的监控，物资非法带出监控以及物资定位到房间等功能，充分利用和发挥RFID技术优势，为电力企业物资的安全、合理、经济、高效运作提供保障。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种基于RFID技术的物资状态监控系统结构图；

图2是本发明实施例提供的一种基于RFID技术的物资状态监控系统读卡器流程图；

图3是本发明实施例提供的物资进出判断原理图；

其中：1、数据采集模块；1-1、RFID标签；1-2、读卡器；1-3、Zigbee 节点；1-4、红外对射装置；1-5、报警装置；1-6、电源模块；2、数据传输与通信模块；2-1、网关节点；2-2、前置机；2-3、通信模块；3、监控中心； 3-1、大屏幕监控屏；3-2、显示器；3-3、手机终端；3-4、IPAD设备；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1展示了本发明的一种基于RFID技术的物资状态监控系统与方法结构，如图所示，本发明是这样实现的，一种基于RFID技术的物资状态监控系统包括用于记录、采集物资的相关信息的数据采集模块1，与数据采集模块1连接用于数据分析处理和传输的数据传输与通信模块2，与数据传输与通信模块2连接用于对物资数据实时数据查询、定位、报警的监控中心 3。

数据采集模块1包括RFID标签1-1、读卡器1-2、Zigbee节点1-3、红外对射装置1-4、报警装置1-5及电源模块1-6；其中，RFID标签1-1与读卡器1-2以无线射频方式通信，其内置有温度传感器，能粘贴在物资的表面，用以记录物资的相关信息(如物资的名称、型号、产地、当前温度等)；读卡器1-2与Zigbee节点1-3连接，用以采集标签的相关信息，并通过Zigbee 节点1-3进行数据的传输；红外对射装置1-4与读卡器1-2连接，包含两对红外对射器，分别按一定的顺序安装在入口处，用以判断物资的进出；报警装置1-5与读卡器1-2连接，用于在某些情况下进行声光告警，起到警示的作用；电源模块1-6与读卡器1-2连接，用来对读卡器、红外对射装置及报警装置进行供电。

数据传输与通信模块2包括网关节点2-1、前置机2-2和通信模块2-3；其中，网关节点2-1与前置机2-2连接，通过无线传感器网络接收所述Zigbee 发送的数据，以串口通信方式传给前置机；前置机2-2还与通信模块2-3连接，为物资数据处理的嵌入式系统，负责对数据进行分析和处理，同时还能够实时的响应监控中心的控制命令；通信模块2-3负责将前置机的数据通过 3G/Internet/WiFi/GPRS传给监控中心。

监控中心3包括大屏幕监控屏3-1、显示器3-2、手机终端3-3和IPAD 设备3-4，安装有物资状态监控系统，实现对物资数据的采集、处理、展示及统计分析，通过B/S的方式提供实时数据查询、定位、报警功能，以达到对物资设备的远程动态实时监控。

一种基于RFID技术的物资状态监控方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一：物资入库时，给每个物资分配一个标签，标签自身带有物理ID，读卡器读取到该标签后，在后台管理系统数据库中录入该标签的ID所对应的物资的相关信息(如：物资名称、物资型号、物资购买厂家、物资相关参数等)，并在后台系统中为该物资设定一个安全工作温度上限，同时记录物资的入库信息；

步骤二：上述工作完成后，将粘有标签的物资送入仓库，经过仓库入口时，所有标签的ID会被安装在仓库门口的固定读卡器识别，读卡器将其读到的标签信息以及读卡器本身的编号传回后台管理系统，系统将物资状态按入库处理；

步骤三：当要领用物资时，需要和管理员联系，管理员将物资状态设定为出库状态，同时通过监控中心发送相关指令给仓库处的读卡器(该指令应包含有标签的ID号)，读卡器收到该指令后，当识别到该物资为出时，在现场通过语言提示为：“允许带出”，同时，后台管理系统要记录该物资的领用人，领用时间等，并形成相关报表，若没有经过管理员的同意就将物资带出仓库，则仓库处的读卡器经过判断后，认为该物资是被非法带出，读卡器会启动自身连接的报警模块进行声光报警；

步骤四：后台管理系统根据物资的名称或型号将物资进行分类，管理人员根据实际情况为每类物资设备设置存储的下限m，当系统检测到仓库中设备的数量小于m时，则以短信或邮件的形式提醒相关人员制定采购计划；

步骤五：物资盘点时，管理人员带上移动式读卡器，在仓库来回巡视几圈，移动式读卡器将读到的标签信息传给后台管理系统，后台管理系统将该信息和系统中记录的仓库内的标签信息进行比对，如果准确无误，则形成相应的正确报表(包括盘点时间，盘点设备数量，等信息)；如果移动读卡器读到的信息和数据库中的不一致，则后台启动报警系统，并形成相应报表，记录不一致的物资信息；

步骤六：物资报废时，管理员将该设备的相关信息从系统中删除，将物资上粘贴的标签取下，以备其余物资再重复利用，同时，系统记录该设备的具体报废日期；通过查询比较物资的入库日期和报废日期，可以了解该物资的使用寿命；

步骤七：当物资从仓库中领用到某个房间时，在房间门口处安装的读卡器读到该标签的信息后，自动上传给后台管理系统，系统读到该信息后，将该物资设定在该房间；对于某些需要特殊保密的物资，带出房间时还需设备需要从房间中带出时，需要和管理员联系，管理员将物资状态设定为可带出状态，同时通过监控中心发送相关指令给该房间门口处的读卡器(该指令应包含有标签的ID号)，读卡器收到该指令后，当识别到该物资为出时，在现场通过语言提示为：“允许带出”；否则，在门口处的读卡器经过判断后，认为该物资是被非法带出，读卡器会启动自身连接的报警模块进行声光报警；

步骤八：对于运行中的物资设备，安装于现场的读卡器会不停地采集其管辖范围内的粘贴在设备上的标签信息，并传给后台，后台管理系统记录每个标签对应的设备的工作温度，并和系统中存储的设备正常工作温度的上限值进行比对，一旦发现温度高于上限值，则启动后台报警系统，并在后台设备异常工作报表中作相关记录，同时发送相关指令给安装于现场的读卡器，使其启动自身连接的声光告警系统。

图2展示了读卡器的工作流程，如图所示，流程如下：

S201：硬件初始化；

S202：判断是否产生中断，否，则继续判断，是，则同时执行S203、 S209和S221；

S203：射频中断；

S204：解析回复信息；

S205：查询所有标签命令；

S206：构造射频命令使单个标签静默；

S207：进出标签信息；

S208：上传给后台，之后返回S202继续判断是否产生中断；

S209：串口中断；

S210：解析串口命令；

S211：是否发生声光报警命令，是，则跳转到S224执行发送报警信号，并返回S202继续判断是否产生中断；

S212：是否查询所有标签命令，是，则跳转到S214执行设置发射次数为3，否，则继续执行S213；

S213：设置发射次数为1；

S215：构造射频命令；

S216：设定超时时间；

S217：发送命令；

S218：发射次数为减1；

S219：判断定时器是否超时，否，则继续返回S219判断，是，则跳转到S220；

S220：判断发送次数是否大于0，是，则返回继续执行S215，否，则返回S202继续判断是否产生中断；

S221：红外传感器中断；

S222：判断进出方向；

S223：构造射频命令查询附近标签，返回S202继续判断是否产生中断。

为了使该系统能适应不同面积大小的场地要求，标签的发射功率可以调节，来满足不同距离的需要，本系统中的标签的发射功率有四个可以调节的等级，分别为10dBm、0dBm、-6dBm、-12dBm。

系统能实现的具体功能:

(1)物资信息的自动采集和查询

给每个设备分配一个标签，并将标签粘贴在设备表面，同时在后台数据库中录入该标签的ID所对应的设备的相关信息，如：设备名称、设备型号、设备购买厂家、设备相关参数等，并在后台系统中给每个设备设定一个安全工作温度范围，通过在后台监控中心查询该设备所带标签的ID，能全面掌握设备的相关信息；当物资的信息(如物资的位置)有所变动时，通过安装于现场的读卡器可将物资的详细信息采集上来。

(2)物资设备运行温度监控

标签上连接有温度传感器，该温度传感器紧贴在设备表面，当设备运行时，标签将温度传感器采集到的温度信息传给读卡器，读卡器再通过zigbee 网络借助于通信模块将设备的温度传给后台监控系统，后台监控系统对采集的设备温度值进行存储和分析，建立设备温度分布及变化过程模型，从而分析和监控电力设备的运行状态，当发现设备的温度异常(超过设定的最高值或低于设定的最低值时)，则启动读卡器连接的声光报警器报警。

(3)物资非法带出监控

在规定区域的入口处，按一定的顺序安装两对红外对射装置，具体如图 3所示。物资如需从规定的区域取出时，需要和管理员联系，管理员将该设备设定为出库状态，同时发送相关指令给该区域入口处的读卡器(该指令应包含有标签的ID号)，读卡器收到该指令后，即使识别到该设备为带出时，也不再启动报警系统，同时，后台管理系统要记录该设备的借用人，借用时间等，并形成相关报表。若没有经过管理员的同意就将设备带出规定的区域，则后台管理系统通过判断安装于现场入口处的红外对射装置发来的信号，认为该设备是被非法带出，则启动安装于入口处的读卡器连接的声光告警系统。

(4)物资定位到房间

在本系统中，每个读卡器也有一个自身的编号，读卡器在传送标签信息的同时，也会将自身的编号传给后台管理系统，因此，在系统一开始安装时，在系统中记录每个固定读卡器对应的房间号或区域，后台管理系统即可依据发送该标签信息的读卡器的编号来确定标签所粘贴的物资所处的房间或具体所属位置。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于RFID技术的物资状态监控方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一：物资入库时，给每个物资分配一个标签，标签自身带有物理ID，读卡器读取到该标签后，在后台管理系统数据库中录入该标签的I D所对应的物资的相关信息，如：物资名称、物资型号、物资购买厂家、物资相关参数，并在后台系统中为该物资设定一个安全工作温度上限，同时记录物资的入库信息；

步骤二：上述工作完成后，将粘有标签的物资送入仓库，经过仓库入口时，所有标签的ID会被安装在仓库门口的固定读卡器识别，读卡器将其读到的标签信息以及读卡器本身的编号传回后台管理系统，系统将物资状态按入库处理；

步骤三：当要领用物资时，需要和管理员联系，管理员将物资状态设定为出库状态，同时通过监控中心发送相关指令给仓库处的读卡器，指令应包含有标签的I D号，读卡器收到该指令后，当识别到该物资为出时，在现场通过语言提示为：“允许带出”，同时，后台管理系统要记录该物资的领用人，领用时间，并形成相关报表，没有经过管理员的同意就将物资带出仓库，则仓库处的读卡器经过判断后，认为物资是被非法带出，读卡器会启动自身连接的报警模块进行声光报警；

步骤四：后台管理系统根据物资的名称或型号将物资进行分类，管理人员根据实际情况为每类物资设备设置存储的下限m，当系统检测到仓库中设备的数量小于m时，则以短信或邮件的形式提醒相关人员制定采购计划；

步骤五：物资盘点时，管理人员带上移动式读卡器，在仓库来回巡视几圈，移动式读卡器将读到的标签信息传给后台管理系统，后台管理系统将该信息和系统中记录的仓库内的标签信息进行比对，如果准确无误，则形成相应的正确报表，包括盘点时间，盘点设备数量；如果移动读卡器读到的信息和数据库中的不一致，则后台启动报警系统，并形成相应报表，记录不一致的物资信息；

步骤六：物资报废时，管理员将该设备的相关信息从系统中删除，将物资上粘贴的标签取下，以备其余物资再重复利用，同时，系统记录该设备的具体报废日期；通过查询比较物资的入库日期和报废日期，了解该物资的使用寿命；

步骤七：当物资从仓库中领用到某个房间时，在房间门口处安装的读卡器读到该标签的信息后，自动上传给后台管理系统，系统读到该信息后，将该物资设定在该房间；对于需要特殊保密的物资，从房间中带出时，需要和管理员联系，管理员将物资状态设定为可带出状态，同时通过监控中心发送相关指令给该房间门口处的读卡器，指令应包含有标签的I D号，读卡器收到该指令后，当识别到该物资为出时，在现场通过语言提示为：“允许带出”；否则，在门口处的读卡器经过判断后，认为该物资是被非法带出，读卡器会启动自身连接的报警模块进行声光报警；

步骤八：对于运行中的物资设备，安装于现场的读卡器会不停地采集其管辖范围内的粘贴在设备上的标签信息，并传给后台，后台管理系统记录每个标签对应的设备的工作温度，并和系统中存储的设备正常工作温度的上限值进行比对，一旦发现温度高于上限值，则启动后台报警系统，并在后台设备异常工作报表中作相关记录，同时发送相关指令给安装于现场的读卡器，使其启动自身连接的声光告警系统。