CN104574012A - 基于uhf智能传感标签的物流仓储监控系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于UHF智能传感标签的物流仓储监控系统，计算机管理系统与UHF智能传感标签进行通讯，电子标签读写器终端读取UHF智能传感标签采集的传感信息和货物的编码信息通过串口或互联网传递给计算机管理系统，计算机管理系统对数据分析处理后，再通过串口或互联网将控制命令传递给电子标签读写器终端，电子标签读写器终端将控制命令写入UHF智能传感标签，UHF智能传感标签根据系统的反馈信息通过自身的信息显示单元将信息呈现给工作人员。实现了货物传感信息的采集和反馈，以及物流仓储作业信息的有效提示，结合云服务和互联网，实现了货物运输途中的实时监控，为物流仓储作业提供及时可靠的信息反馈，提高整个物流仓储环节的效率，降低错误率，也可以通过扫描二维码快速便捷的获取货物信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种物流仓储监控系统，具体是涉及一种基于特高频(UltraHigh Frequency,UHF)智能传感标签的物流仓储监控系统。
背景技术
现代物流仓储行业的迅猛发展，使物流仓储自动化程度越来越高，为保证物流仓储作业的效率、准确率，降低错误操作带来的损失，作业中货物各方面信息的采集和及时反馈就显得格外重要。传统的标签只标记了货物的基本信息，而现有的传感标签不能很好的及时反馈信息，Zigbee、WiFi等传感监控技术存在结构复杂，功耗大等问题。无线射频识别技术(RFID)作为一种广泛应用于物流仓储的非接触式自动识别技术没有发挥出最大作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于UHF智能传感标签的物流仓储监控系统，其利用射频识别技术、传感技术、嵌入式技术的有机结合，实现物流仓储作业中货物识别、状态信息监控、作业环节提示的功能，解决目前射频识别技术信息获取量少，没有信息反馈的问题，为物流仓储作业提供及时可靠的信息反馈，提高整个物流仓储环节的效率，降低错误率。
本发明实现上述目的的技术方案是：
包括UHF智能传感标签、固定电子标签读写器终端、车载电子标签读写器终端、GPRS网络模块、云端服务中心、移动智能终端、计算机管理系统。计算机管理系统通过读写器终端与UHF智能传感标签进行通讯，固定电子标签读写器终端、车载电子标签读写器终端读取UHF智能传感标签采集的传感信息和货物的编码信息，通过串口或互联网传递给计算机管理系统，计算机管理系统对数据分析处理后，再通过串口或互联网，将控制命令传递给固定电子标签读写器终端、车载电子标签读写器终端，固定电子标签读写器终端、车载电子标签读写器终端将控制命令写入UHF智能传感标签，UHF智能传感标签根据系统的反馈信息，通过自身的信息显示单元将信息呈现给工作人员。
按上述方案，所述UHF智能传感标签包括：微控制器MCU、传感单元、信息显示单元、标签芯片、电源单元、标签天线、二维码。微控制器MCU具有I2C接口、SPI接口；标签芯片具有I2C接口功能和一个大容量EEPROM，符合EPCglobal射频识别协议第1类第2代UHF RFID 860MHz至960MHz通信协议；传感单元可以是温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光度传感器等，可与微控制器MCU进行数据通讯的尺寸合适的传感设备；信息显示单元可以是LED灯、蜂鸣器、液晶屏等，可与微控制器MCU进行通讯的尺寸合适的信息显示设备；UHF智能传感标签可安放在托盘、货架、物流箱等物流仓储设施中。
微控制器MCU的引脚P00、P01、P02和标签芯片以I2C接口的形式连接，实现数据的读写传输和射频信号的收发；微控制器MCU的引脚P21、P22和传感单元以I2C接口形式连接，实现采集的环境数据传输；信息显示单元和微控制器MCU连接，用于显示信号的传输；微控制器MCU的引脚P10、P11、P12分别和LED1、LED3、LED3连接，引脚的高低电平实现灯的状态控制；电源单元采用纽扣电池，为UHF智能传感标签供电。
按上述方案，所述固定电子标签读写器终端和车载电子标签读写器终端具有读写电子标签的功能，安放在货架、仓库或物流运输车辆中。固定电子标签读写器终端通过串口与计算机管理系统连接；固定电子标签读写终端读取标签存储的编码信息和传感信息，通过串口上传到计算机管理系统，计算机管理系统对信息分析处理后，根据读写器端口地址可以定位货物所在区域，根据传感信息可以监控货物状态，也可以发送相应指令控制UHF智能传感标签的信息显示单元。车载电子标签读写器终端连接GPRS网络模块，与云端服务中心通过互联网进行通讯，云端服务中心与计算机管理系统通过互联网保持信息同步，从而实现车载电子标签读写器终端与计算机管理系统的通讯。
按上述方案，所述云端服务中心保存货物的各类信息，可以通过互联网和车载电子标签读写终端、计算机管理系统进行信息交换，并且设有移动智能终端的访问接口。
按上述方案，所述计算机管理系统设置有货物信息的数据库、传感信息显示和分析模块、控制指令发送模块。计算机管理系统的货物信息数据库包括货物的生产信息、物流仓储作业信息、传感信息；计算机管理系统的传感信息显示和分析模块，接收电子标签读写终端读取UHF智能传感标签采集的传感信息，实现传感信息的实时监控显示。当计算机管理系统分析对比设定的信息阈值后，判断是否报警，并发送反馈信息给UHF智能传感标签；计算机管理系统的控制指令发送模块根据导入的货物编码数据，发送包括货物进出库、待装、复检等相关物流仓储作业指令，控制UHF智能传感标签的信息显示单元。
本发明的有益效果是：基于UHF智能传感标签和RFID射频技术，实现了货物传感信息的采集和反馈，以及物流仓储作业信息的有效提示，结合云服务和互联网，实现了货物运输途中的实时监控，为物流仓储作业提供及时可靠的信息反馈，提高整个物流仓储环节的效率，降低错误率，也可以通过扫描二维码快速便捷的获取货物信息。
附图说明
图1是本发明系统框图。
图2是本发明智能传感标签电路原理图。
图3是本发明智能传感标签外观示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于UHF智能传感标签的物流仓储监控系统，包括UHF智能传感标签、固定电子标签读写器终端、车载电子标签读写器终端、GPRS网络模块、云端服务中心、移动智能终端、计算机管理系统。计算机管理系统通过读写器终端与UHF智能传感标签进行通讯，固定电子标签读写器终端、车载电子标签读写器终端工作在860-928MHz频段，读取UHF智能传感标签采集的传感信息和货物的编码信息，通过串口或互联网传递给计算机管理系统，计算机管理系统对数据分析处理后，再通过串口或互联网，将控制命令传递给固定电子标签读写器终端、车载电子标签读写器终端，固定电子标签读写器终端、车载电子标签读写器终端将控制命令写入UHF智能传感标签，UHF智能传感标签根据系统的反馈信息，通过自身的信息显示单元将信息呈现给工作人员。工作人员根据信息提示进行操作可提高作业效率、降低错误率。
UHF智能传感标签包括：微控制器MCU、传感单元、信息显示单元、标签芯片、电源单元、标签天线、二维码。微控制器MCU具有I2C接口、SPI接口；标签芯片是NXP公司型号为SL3S4021的无源射频识别标签芯片,具有I2C接口功能和一个3328bit大容量EEPROM，符合EPCglobal射频识别协议第1类第2代UHF RFID 860MHz至960MHz通信协议；传感单元可以是温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光度传感器等可与微控制器MCU进行数据通讯的尺寸合适的传感设备；信息显示单元可以是LED灯、蜂鸣器、液晶屏等可与微控制器MCU进行通讯的尺寸合适的信息显示设备；UHF智能传感标签可安放在托盘、货架、物流箱等物流仓储设施中。
如图2所示，微控制器MCU的引脚P00、P01、P02和标签芯片以I2C接口的形式连接，实现数据的读写传输和射频信号的收发；微控制器MCU的引脚P21、P22和传感单元以I2C接口形式连接，实现采集的环境数据传输；信息显示单元和微控制器MCU连接，用于显示信号的传输；微控制器MCU的引脚P10、P11、P12分别和LED1、LED3、LED3连接，引脚的高低电平实现灯的状态控制；电源单元采用纽扣电池，为UHF智能传感标签供电。
UHF智能传感标签的微控制器MCU通过I2C接口接收传感单元的数据信号，再通过I2C接口将传感信息写入标签芯片内部的EEPROM，读写器读取编码信息和传感信息上传给计算机管理系统分析处理，对每一件货物的状态进行监控。反之，计算机管理系统通过读写器将控制命令，如报警提示、出库、入库、复检等物流作业提示命令，写入标签芯片内部的EEPROM，微控制器MCU通过I2C接口读取标签芯片内部的EEPROM存储的命令信息，根据程序执行命令，进行灯的控制、显示屏显示文字等。
如图3所示，是UHF智能传感标签外观的一种示例，液晶屏可以显示传感信息和物流仓储作业信息；三个不同颜色的LED可以表示不同的物流仓储作业命令或传感信息报警提示；可用移动智能终端扫描每个标签唯一的二维码访问云端服务中心，用于货物信息的现场快速查询。
对于货物在厂区内的监控通过以下方式实现。固定电子标签读写器终端通过串口与计算机管理系统连接，安放在货架、墙壁、地面等位置。固定电子标签读写终端读取标签存储的编码信息和传感信息并通过串口上传到计算机管理系统，计算机管理系统对信息分析处理后，根据读写器端口地址可以定位货物所在区域，根据传感信息可以监控货物状态，并可以发送相应指令控制UHF智能传感标签的信息显示单元，现场工作人员就可以根据信息提示进行作业。
对于货物运输途中的监控通过以下方式实现。车载电子标签读写器终端连接GPRS网络模块，读写器读写的信息可以通过GPRS网络模块传输，安放在车辆的货箱内。GPRS网络模块，通过互联网和云端服务中心通讯，云端服务中心通过互联网和计算机管理系统保持信息同步，这样，计算机管理系统就可以根据读写器的端口地址信息，定位货物所在车辆，根据上传的传感信息实时监控货物状态，并可以发送相应指令控制UHF智能传感标签的信息显示单元，运输人员就可以根据信息提示进行作业。
计算机管理系统设置有货物信息的数据库、传感信息显示和分析模块、控制指令发送模块。计算机管理系统的货物信息数据库包括货物的生产信息、物流仓储作业信息、传感信息、位置信息等信息的存储；计算机管理系统的传感信息显示和分析模块，接收电子标签读写终端读取UHF智能传感标签采集的传感信息，实现传感信息的实时监控显示；计算机管理系统的控制指令发送模块根据导入的货物编码表，可以向指定货物的传感标签发送包括货物进出库、待装、复检等相关物流仓储作业指令以及报警提示指令，控制UHF智能传感标签的信息显示单元。
计算机管理系统可以分析对比货物传感信息和设定的信息，例如某货物光度超过设定阈值，计算机管理系统报警并通过读写终端发送报警控制命令，写入对应的UHF智能传感标签的标签芯片内存，微控制器MCU通过I2C接口读取标签芯片内存信息分析处理，从而控制传感标签红色LED1闪烁报警或通过显示屏显示文字，有效的提示现场工作人员货物的位置并及时处理。
计算机管理系统可以对货物不同的物流仓储操作发送相应控制命令来提示现场工作人员，例如某批货物进入出库复检区，计算机管理系统根据导入的货物信息表，通过电子标签读写终端将出库复检控制命令写入该批货物UHF智能传感标签的标签芯片内存，微控制器MCU通过I2C接口读取标签芯片内存数据，根据指令控制该批货物的传感标签黄色LED2常亮进行提示，有效提高现场工作人员货物复检效率，降低人为错误。
云端服务中心保存货物的各类信息，通过互联网和车载电子标签读写终端、计算机管理系统进行信息交换,保持信息同步；提供移动智能终端访问接口，移动智能终端应用扫描传感标签的二维码可以访问云端服务中心检索货物信息。
Claims (5)
1.一种基于UHF智能传感标签的物流仓储监控系统，其特征在于：UHF智能传感标签、固定电子标签读写器终端、车载电子标签读写器终端、GPRS网络模块、云端服务中心、移动智能终端、计算机管理系统；计算机管理系统通过读写器终端与UHF智能传感标签进行通讯，固定电子标签读写器终端、车载电子标签读写器终端读取UHF智能传感标签采集的传感信息和货物的编码信息，通过串口或互联网传递给计算机管理系统，计算机管理系统对数据分析处理后，再通过串口或互联网，将控制命令传递给固定电子标签读写器终端、车载电子标签读写器终端，固定电子标签读写器终端、车载电子标签读写器终端将控制命令写入UHF智能传感标签，UHF智能传感标签根据系统的反馈信息，通过自身的信息显示单元将信息呈现给工作人员。
2.根据权利要求1所述的基于UHF智能传感标签的物流仓储监控系统，其特征在于：所述UHF智能传感标签包括：微控制器MCU、传感单元、信息显示单元、标签芯片、电源单元、标签天线、二维码；微控制器MCU具有I2C接口、SPI接口；标签芯片具有I2C接口功能和一个大容量EEPROM，符合EPCglobal射频识别协议第1类第2代UHF RFID 860MHz至960MHz通信协议；传感单元可以是温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光度传感器等，可与微控制器MCU进行数据通讯的尺寸合适的传感设备；信息显示单元可以是LED灯、蜂鸣器、液晶屏等，可与微控制器MCU进行通讯的尺寸合适的信息显示设备；UHF智能传感标签可安放在托盘、货架、物流箱等物流仓储设施中；
微控制器MCU的引脚P00、P01、P02和标签芯片以I2C接口的形式连接，实现数据的读写传输和射频信号的收发；微控制器MCU的引脚P21、P22和传感单元以I2C接口形式连接，实现采集的环境数据传输；信息显示单元和微控制器MCU连接，用于显示信号的传输；微控制器MCU的引脚P10、P11、P12分别和LED1、LED3、LED3连接，引脚的高低电平实现灯的状态控制；电源单元采用纽扣电池，为UHF智能传感标签供电。
3.根据权利要求1或2所述的基于UHF智能传感标签的物流仓储监控系统，其特征在于：所述固定电子标签读写器终端和车载电子标签读写器终端具有读写电子标签的功能，安放在货架、仓库或物流运输车辆中；固定电子标签读写器终端通过串口与计算机管理系统连接；固定电子标签读写终端读取标签存储的编码信息和传感信息，通过串口上传到计算机管理系统，计算机管理系统对信息分析处理后，根据读写器端口地址可以定位货物所在区域，根据传感信息可以监控货物状态，也可以发送相应指令控制UHF智能传感标签的信息显示单元；车载电子标签读写器终端连接GPRS网络模块，与云端服务中心通过互联网进行通讯，云端服务中心与计算机管理系统通过互联网保持信息同步，从而实现车载电子标签读写器终端与计算机管理系统的通讯。
4.根据权利要求3所述的基于UHF智能传感标签的物流仓储监控系统，其特征在于：所述云端服务中心保存货物的各类信息，可以通过互联网和车载电子标签读写终端、计算机管理系统进行信息交换，并且设有移动智能终端的访问接口。
5.根据权利要求4所述的基于UHF智能传感标签的物流仓储监控系统，其特征在于：所述计算机管理系统设置有货物信息的数据库、传感信息显示和分析模块、控制指令发送模块；计算机管理系统的货物信息数据库包括货物的生产信息、物流仓储作业信息、传感信息；计算机管理系统的传感信息显示和分析模块，接收电子标签读写终端读取UHF智能传感标签采集的传感信息，实现传感信息的实时监控显示；当计算机管理系统分析对比设定的信息阈值后，判断是否报警，并发送反馈信息给UHF智能传感标签；计算机管理系统的控制指令发送模块根据导入的货物编码数据，发送包括货物进出库、待装、复检等相关物流仓储作业指令，控制UHF智能传感标签的信息显示单元。
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