CN106446981A - 一种电能计量用rfid电子标签批量识别定位系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明设计实现了一种电能计量用RFID电子标签批量识别定位系统及方法，通过首先判断周转箱的层数来确定周转箱的堆叠模式，进而实现不同模式下的电子标签得批量识读定位功能，准确定位未被识别的计量设备，解决人工定位效率低下的弊端。所述系统包括：物理单元、网络单元、定位处理单元和定位应用单元，其中：物理单元包括阅读器、无源电子标签、定位辅助子单元以及阅读器控制子单元，用于进行阅读器的移动控制；网络单元利用局域网的通信方式，实现各单元间的数据传递；定位处理单元包括数据预处理子单元以及定位结果输出子单元，用于判别堆叠模式及识别结果输出；所述定位应用单元包括仓储出入库管理交互子单元，用于展示周转箱的识别结果。

Description

一种电能计量用RFID电子标签批量识别定位系统及方法
技术领域
本发明属于无线射频识别领域，并且更具体地，涉及一种电能计量用RFID电子标签批量识别定位系统及方法。
背景技术
随着国网公司省级计量中心建设全面展开，计量管理模式、方案和过程产生巨变，计量生产和运维业务向智能化、一体化方向发展，计量检定工作任务量加重。省公司开展“四线一库”系统建设并已逐步投入正式运行，在提高计量集中检定效率，实现计量资产的优化配置和管理方面取得了极高的经济效益和社会效益。其中，研究使用的射频电子标签技术广泛应用于计量器具自动化检定流水线及智能仓储出入库系统中，实现计量器具各项信息的准确快速读写，全面提升了公司计量自动化检定水平。但在实际智能仓储出入库环节应用中，采集电子标签数据尤其是批量采集，会出现无法读全电子标签，识别率达不到100％，或者误读电子标签，准确率达不到100％。为提高识别率和准确率，还需人工参与，否则无法全部识读，给检定工作带来困难。因此，需要建立一套完善的电子标签批量识读定位方法，准确定位未被正确识读的标签，从而对相关计量物资进行及时处理，提高检定效率。
发明内容
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提出一种电能计量用RFID电子标签批量识别定位系统，包括：物理单元、网络单元、定位处理单元和定位应用单元，其中：
所述物理单元包括阅读器，用于识别周转箱上的无源电子标签；无源电子标签，用于识别和定位周转箱；定位辅助子单元，用于判定周转箱的堆叠模式和实现装置传动；以及，阅读器控制子单元，用于进行阅读器的移动控制；
所述网络单元利用局域网的通信方式，实现各单元间的数据传递；
所述定位处理单元包括：数据预处理子单元，用于进行周转箱堆叠模式的处理；定位结果输出子单元，用于将周转箱识别结果输出；以及
所述定位应用单元包括：仓储出入库管理交互子单元，用于展示周转箱的识别结果，
其特征在于，所述数据预处理子单元还用于判断周转箱的堆叠模式为一层周转箱模式或多层周转箱模式，并根据不同的堆叠模式进行不同的周转箱识别方式。
优选地，所述定位辅助子单元包括屏蔽门、双U型导轨、传送装置以及红外装置，其中，所述双U型导轨位于屏蔽门顶部，用于定向天线的移动；所述传送装置位于屏蔽门底部，用于周转箱的传送和停止；所述红外装置位于屏蔽门内部、周转箱前进方向的前方，且高度为一层周转箱高度的上方2厘米至5厘米处，用于识别周转箱是否大于一层。
优选地，所述阅读器包括定向可伸缩天线以及8个圆极化天线，且所述8个圆极化天线平均分为上下两层，下层的4个圆极化天线固定在与一层周转箱的高度持平的位置，上层的4个圆极化天线可延轨道上下滑动，且所述8个圆极化天线以及轨道均被安装在屏蔽门内部的四条垂直于地面的棱上。
优选地，所述每个周转箱上均有一个无源电子标签，且每个无源电子标签粘贴在周转箱的位置固定。
优选地，当红外装置识别出周转箱的层数时，所述定位处理子单元的数据预处理子单元判断周转箱的堆叠模式为一层周转箱模式或多层周转箱模式，并通过局域网将判断结果输出至仓储出入库管理交互子单元，通过仓储出入库管理交互子单元发出指令至物理单元，以进行周转箱的识别定位。
优选地，当所述红外装置识别出周转箱的层数为一层时，周转箱的堆叠模式被判定为一层周转箱模式，载一层周转箱模式下，所述定向伸缩天线通过伸缩式悬臂固定于双U型轨道上，定向伸缩天线以每个无源电子标签的粘贴距离作为固定步长进行移动，通过阅读器控制子单元控制阅读器对电子标签进行识别并将坐标显示于管理交互子单元。
优选地，当所述红外装置识别出周转箱的层数为多层时，周转箱的堆叠模式被判定为多层周转箱模式，此模式下，利用8个圆极化天线进行识别，保证多层周转箱的每个电子标签均能被至少3个天线识别，识别后采用基于反向功率强度的数据并考虑数据预处理、内插值定义虚拟标签及阈值自修正的虚拟参考标签的改进算法进行定位。
优选地，所述改进算法为利用预先布置的实际参考标签来确定虚拟参考标签坐标，首先通过读写器获取实际参考标签的反向信号强度，然后通过内插值得到虚拟参考标签的反向信号强度；每个阅读器通过实际标签与参考标签的信号强度偏差来与设定的阈值进行比较，并利用阈值的自修正能力来进行趋近，绘制出各阅读器的参考标签选择图像，并综合考虑得出所需要的参考标签，进而确定实际标签位置。
优选地，所述定位结果输出子单元将周转箱的识别结果的输出至仓储出入库管理交互子单元。
优选地，所述仓储出入库管理交互子单元将接收到的周转箱的定位结果进行展示。
根据本发明的另一方面，提出一种电能计量用RFID电子标签批量识别定位方法，包括：
识别周转箱层数为一层还是多层；
根据周转箱的层数识别结果判断周转箱的堆叠模式为一层周转箱模式还是多层周转箱模式；
若堆叠模式为一层周转箱模式，则利用固定于双U型轨道上的定向伸缩天线，定向伸缩天线以每个无源电子标签的粘贴距离作为固定步长进行移动以识别和定位周转箱的位置；以及
若堆叠模式为多层周转箱模式，则利用8个圆极化天线进行识别，保证多层周转箱的每个电子标签均能被至少3个天线识别，识别后采用基于反向功率强度的数据并考虑数据预处理、内插值定义虚拟标签及阈值自修正的虚拟参考标签的改进算法进行定位。
本发明通过首先判断周转箱的层数来确定周转箱的堆叠模式，进而确定周转箱的识别定位方式，进而实现不同模式下的电子标签得批量识读定位功能，准确定位未被识别的计量设备，解决人工定位效率低下的弊端。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施例的电能计量用RFID电子标签批量识别定位系统的系统结构图；
图2为根据本发明优选实施例的物理单元的模型示意图；
图3为根据本发明优选实施例的改进算法的示意图；以及
图4为根据本发明优选实施例的电能计量用RFID电子标签批量识别定位方法的方法流程图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明优选实施例的电能计量用RFID电子标签批量识别定位系统的系统结构图。如图1所示，电能计量用RFID电子标签批量识别定位系统主要由物理单元10,、网络单元11、定位处理单元12记忆定位应用单元13组成。其中，物理单元10由阅读器101、无源电子标签102、定位辅助子单元103以及阅读器控制子单元104组成。优选地，所述阅读器101包括定向可伸缩天线以及8个圆极化天线，用于识别周转箱上的无源电子标签；所述无源电子标签102用于识别和定位周转箱；所述定位辅助子单元103包括屏蔽门、双U型导轨、传送装置以及红外装置，用于判定周转箱的堆叠模式和实现装置传动；所述阅读器控制子单元104用于进行阅读器的移动控制。
优选地，所述双U型导轨位于屏蔽门顶部，用于定向天线的移动；所述传送装置位于屏蔽门底部，用于周转箱的传送和停止；所述红外装置位于屏蔽门内部、周转箱前进方向的前方，且高度为一层周转箱高度的上方2厘米至5厘米处，用于识别周转箱是否大于一层。
优选地，所述每个周转箱上均有一个无源电子标签，且每个无源电子标签粘贴在周转箱的位置固定。
优选地，所述网络单元11利用局域网的通信方式，实现各单元间的数据传递。
优选地，所述定位处理单元12包括：数据预处理子单元121，用于进行周转箱堆叠模式的处理，以及定位结果输出子单元122，用于将周转箱识别结果输出。
优选地，所述数据预处理子单元121还用于判断周转箱的堆叠模式为一层周转箱模式或多层周转箱模式，并根据不同的堆叠模式进行不同的周转箱识别方式。
优选地，所述定位应用单元14包括仓储出入库管理交互子单元141，用于展示周转箱的识别结果。
优选地，当红外装置识别出周转箱的层数时，所述定位处理子单元12的数据预处理子单元121判断周转箱的堆叠模式为一层周转箱模式或多层周转箱模式，并通过局域网111将判断结果输出至仓储出入库管理交互子单元141，通过仓储出入库管理交互子单元141发出指令至物理单元10，以进行周转箱的识别定位。
优选地，当所述红外装置识别出周转箱的层数为一层时，周转箱的堆叠模式被判定为一层周转箱模式，载一层周转箱模式下，所述定向伸缩天线通过伸缩式悬臂固定于双U型轨道上，定向伸缩天线以每个无源电子标签的粘贴距离作为固定步长进行移动，通过阅读器控制子单元104控制阅读器101对无源电子标签102进行识别并将坐标显示于管理交互子单元141。
优选地，当所述红外装置识别出周转箱的层数为多层时，周转箱的堆叠模式被判定为多层周转箱模式，此模式下，利用8个圆极化天线进行识别，保证多层周转箱的每个电子标签均能被至少3个天线识别，识别后采用基于反向功率强度的数据并考虑数据预处理、内插值定义虚拟标签及阈值自修正的虚拟参考标签的改进算法进行定位。
优选地，所述改进算法为利用预先布置的实际参考标签来确定虚拟参考标签坐标，首先通过读写器获取实际参考标签的反向信号强度，然后通过内插值得到虚拟参考标签的反向信号强度；每个阅读器101通过实际标签与参考标签的信号强度偏差来与设定的阈值进行比较，并利用阈值的自修正能力来进行趋近，绘制出各阅读器101的参考标签选择图像，并综合考虑得出所需要的参考标签，进而确定实际标签位置。
图2为根据本发明优选实施例的物理单元的模型示意图。如图2所示，201为定向可伸缩天线，距离一层周转箱600cm左右，以便达到最佳识读效果，当处于多层周转箱模式下，通过伸缩装置将定向天线收回。优选地，202为双U型导轨，用于定向天线的移动。优选地，203为圆极化天线，用于多层周转箱堆叠模式下的定位，且圆极化天线203的个数为8个，且所述8个圆极化天线203平均分为上下两层，下层的4个圆极化天线固定在与一层周转箱的高度持平的位置，上层的4个圆极化天线可延轨道上下滑动，且所述8个圆极化天线以及轨道均被安装在屏蔽门内部的四条垂直于地面的棱上。优选地，204为传送装置，用于周转箱的传送和停止.优选地，205为装入计量装置的周转箱，所述周转箱的堆叠模式分为一层周转箱模式和多层周装箱模式。优选地，206为红外装置，布置于屏蔽门内部、周转箱行进方向的前方，高度位于一层周转箱高度上方2-5cm处，用于判定周转箱是否大于一层从而发送模式选取指令。
优选地，当周转箱的堆叠模式为一层周转箱模式时，定向伸缩天线201通过伸缩式悬臂固定于双U型轨道202上，以每个计量装置标签粘贴距离作为固定步长进行移动，通过阅读器控制子单元对无源电子标签进行识读并将坐标显示于管理交互子单元。
优选地，当周转箱的堆叠模式为多层周转箱模式时，采用上下层共8个圆极化天线203进行周转箱的定位，底层4个圆极化天线203与一层周转箱水平布局，上层4个圆极化天线203可上下滑动，满足多层周转箱每个电子标签均能被至少三个天线识读。
图3为根据本发明优选实施例的改进算法的示意图。当周转箱的堆叠模式被判定为多层周转箱模式时，启动多层周转箱模式，根据层数对上层4个圆极化天线进行调整，满足多层周转箱每个电子标签均能被至少三个天线识读。如图3所示，针对一层12个周转箱利用预先布置的实际参考标签来确定虚拟参考标签坐标，先通过读写器获取实际参考标签的反向信号强度，然后通过内插值得到虚拟参考标签的反向信号强度；每个阅读器通过实际标签与参考标签的信号强度偏差来与设定的限值进行比较,并对阈值进行自修正来进行趋近，从而绘制出各阅读器的参考标签选择图像，并综合考虑得出所需要的参考标签，进而确定实际标签位置。
图4为根据本发明优选实施例的电能计量用RFID电子标签批量识别定位方法的方法流程图。如图4所示，电能计量用RFID电子标签批量识别定位方法400从步骤401开始。在步骤401中，通过红外装置识别周转箱的层数为一层还是多层。
优选地，在步骤402中，根据周转箱的层数识别结果判断周转箱的堆叠模式为一层周转箱模式还是多层周转箱模式，若周转箱的堆叠模式为一层周转箱模式，则进行步骤403，若周转箱的堆叠模式为多层周转箱模式，则进行步骤404。
优选地，在步骤403中，利用固定于双U型轨道上的定向伸缩天线，定向伸缩天线以每个无源电子标签的粘贴距离作为固定步长进行移动以识别和定位周转箱的位置，并将识别结果输出至定位应用单元展示。
优选地，在步骤404中，利用8个圆极化天线进行识别，保证多层周转箱的每个电子标签均能被至少3个天线识别，识别后采用基于反向功率强度的数据并考虑数据预处理、内插值定义虚拟标签及阈值自修正的虚拟参考标签的改进算法进行定位，并将识别结果输出至定位应用单元展示。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (11)

1.一种电能计量用RFID电子标签批量识别定位系统，包括：物理单元、网络单元、定位处理单元和定位应用单元，其中：
所述物理单元包括阅读器，用于识别周转箱上的无源电子标签；无源电子标签，用于识别和定位周转箱；定位辅助子单元，用于判定周转箱的堆叠模式和实现装置传动；以及，阅读器控制子单元，用于进行阅读器的移动控制；
所述网络单元利用局域网的通信方式，实现各单元间的数据传递；
所述定位处理单元包括：数据预处理子单元，用于进行周转箱堆叠模式的处理；定位结果输出子单元，用于将周转箱识别结果输出；以及
所述定位应用单元包括：仓储出入库管理交互子单元，用于展示周转箱的识别结果，
其特征在于，所述数据预处理子单元还用于判断周转箱的堆叠模式为一层周转箱模式或多层周转箱模式，并根据不同的堆叠模式进行不同的周转箱识别方式。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位辅助子单元包括屏蔽门、双U型导轨、传送装置以及红外装置，其中，所述双U型导轨位于屏蔽门顶部，用于定向天线的移动；所述传送装置位于屏蔽门底部，用于周转箱的传送和停止；所述红外装置位于屏蔽门内部、周转箱前进方向的前方，且高度为一层周转箱高度的上方2厘米至5厘米处，用于识别周转箱是否大于一层。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述阅读器包括定向可伸缩天线以及8个圆极化天线，且所述8个圆极化天线平均分为上下两层，下层的4个圆极化天线固定在与一层周转箱的高度持平的位置，上层的4个圆极化天线可延轨道上下滑动，且所述8个圆极化天线以及轨道均被安装在屏蔽门内部的四条垂直于地面的棱上。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述每个周转箱上均有一个无源电子标签，且每个无源电子标签粘贴在周转箱的位置固定。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当红外装置识别出周转箱的层数时，所述定位处理子单元的数据预处理子单元判断周转箱的堆叠模式为一层周转箱模式或多层周转箱模式，并通过局域网将判断结果输出至仓储出入库管理交互子单元，通过仓储出入库管理交互子单元发出指令至物理单元，以进行周转箱的识别定位。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，当所述红外装置识别出周转箱的层数为一层时，周转箱的堆叠模式被判定为一层周转箱模式，载一层周转箱模式下，所述定向伸缩天线通过伸缩式悬臂固定于双U型轨道上，定向伸缩天线以每个无源电子标签的粘贴距离作为固定步长进行移动，通过阅读器控制子单元控制阅读器对电子标签进行识别并将坐标显示于管理交互子单元。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，当所述红外装置识别出周转箱的层数为多层时，周转箱的堆叠模式被判定为多层周转箱模式，此模式下，利用8个圆极化天线进行识别，保证多层周转箱的每个电子标签均能被至少3个天线识别，识别后采用基于反向功率强度的数据并考虑数据预处理、内插值定义虚拟标签及阈值自修正的虚拟参考标签的改进算法进行定位。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述改进算法为利用预先布置的实际参考标签来确定虚拟参考标签坐标，首先通过读写器获取实际参考标签的反向信号强度，然后通过内插值得到虚拟参考标签的反向信号强度；每个阅读器通过实际标签与参考标签的信号强度偏差来与设定的阈值进行比较，并利用阈值的自修正能力来进行趋近，绘制出各阅读器的参考标签选择图像，并综合考虑得出所需要的参考标签，进而确定实际标签位置。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位结果输出子单元将周转箱的识别结果的输出至仓储出入库管理交互子单元。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述仓储出入库管理交互子单元将接收到的周转箱的定位结果进行展示。
11.一种电能计量用RFID电子标签批量识别定位方法，包括：
识别周转箱层数为一层还是多层；
根据周转箱的层数识别结果判断周转箱的堆叠模式为一层周转箱模式还是多层周转箱模式；
若堆叠模式为一层周转箱模式，则利用固定于双U型轨道上的定向伸缩天线，定向伸缩天线以每个无源电子标签的粘贴距离作为固定步长进行移动以识别和定位周转箱的位置；以及
若堆叠模式为多层周转箱模式，则利用8个圆极化天线进行识别，保证多层周转箱的每个电子标签均能被至少3个天线识别，识别后采用基于反向功率强度的数据并考虑数据预处理、内插值定义虚拟标签及阈值自修正的虚拟参考标签的改进算法进行定位。
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