CN109325558B - 调配金属建材模板出入库的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调配金属建材模板出入库的方法和系统。其中，该系统包括：电子标签、射频信号阅读器、天线、个人电脑端和后端数据处理单元；电子标签设置在每个金属建材模板上，电子标签用于对应金属建材模板的规格和当前位置；射频信号阅读器用于识别电子标签信息，电子标签和射频信号阅读器通过天线进行电磁耦合实现远距离信息识别；个人电脑端用于在金属建材模板出入库之前选取电子标签信息符合目标产品规格的金属建材模板作为预设金属建材模板，预设金属建材模板组成目标产品的模型；后端数据处理单元用于根据预设金属建材模板的电子标签信息进行入库或出库的调配。本发明解决了现有技术中存在的调配模板速度慢、错误率高的技术问题。

Description

调配金属建材模板出入库的方法和系统

技术领域

本发明涉及建筑方面自动化控制领域，具体而言，涉及一种调配金属建材模板出入库的方法和系统。

背景技术

随着建筑行业的发展，建筑工程对于成本和时间的控制越来越严格，更低的成本和更短的工期是各个施工单位追求的目标，由于金属建材模板在物流过程中的物理性质，为其出入库管理带来了许多问题。首先，金属建材模板的物流存储是大批量的物流运转，出入库的过程中金属建材模板的盘点速度影响着管理难度和施工进度，传统的人工管理方式很难实现对大批量产品短时间、低错误率的统计；其次，金属建材模板施工经常会在运输途中出现丢失模板的情况，如果不能及时了解丢失确定模板型号会对施工进度带来很大影响。

针对上述现有技术中存在的调配模板速度慢、错误率高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种调配金属建材模板出入库的方法和系统，以至少解决现有技术中存在的调配模板速度慢、错误率高的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种调配金属建材模板出入库的系统，其特征在于，包括：电子标签、射频信号阅读器、天线、个人电脑端和后端数据处理单元；所述电子标签设置在每个金属建材模板上，所述电子标签用于对应所述金属建材模板的规格和当前位置；所述射频信号阅读器用于识别所述电子标签信息，所述电子标签和所述射频信号阅读器通过天线进行电磁耦合实现远距离信息识别；所述个人电脑端用于在金属建材模板出入库之前选取所述电子标签信息符合目标产品规格的金属建材模板作为预设金属建材模板，所述预设金属建材模板组成所述目标产品的模型；所述后端数据处理单元用于根据所述预设金属建材模板的电子标签信息进行入库或出库的调配。

进一步地，所述的系统包括：摄像装置、运动传感器和工作状态控制单元；所述运动传感器与所述工作状态控制单元相连，用于判断是否有货车进入检测范围，其中，所述货车装载有所述金属建材模板；如果有货车进入检测范围则触发射频信号阅读器；所述射频信号阅读器识别所述金属建材模板获得所述电子标签信息；所述摄像装置用于获取和识别货车车牌上相关信息。

进一步地，所述的系统包括：LED指示灯，所述LED指示灯与工作状态控制单元相连，用以指示货车是否进入检测范围。

进一步地，所述的系统包括：所述天线的数量至少为4个，所述天线分布于检测范围的四个角，每个天线的设置角度不同。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种调配金属建材模板出入库的方法包括：获得金属建材模板上的电子标签信息，其中，每个金属建材模板设有电子标签，所述电子标签信息包括所述金属建材模板的规格；在金属建材模板出入库之前，选取所述电子标签信息符合目标产品规格的金属建材模板作为预设金属建材模板，其中，所述预设金属建材模板组成所述目标产品的模型；识别所述预设金属建材模板的电子标签信息并根据所述预设金属建材模板的电子标签信息进行入库或出库的调配。

进一步地，获得金属建材模板上的电子标签信息包括：判断是否有货车进入检测范围，其中，所述货车装载有所述金属建材模板；如果有货车进入检测范围则触发射频信号阅读器；所述射频信号阅读器识别所述金属建材模板获得所述电子标签信息。

进一步地，根据所述预设金属建材模板的电子标签信息进行入库的调配包括：根据所述预设金属建材模板的电子标签信息将所述预设金属建材模板存储到相应的仓库位置；根据存入仓库时间和所述预设铝模板的电子标签信息生成入库清单和铝模板管理数据。

进一步地，根据所述预设金属建材模板的电子标签信息进行出库的调配包括：根据仓库状况信息生成出库清单，其中，所述仓库状况信息包括仓库地理位置、库存剩余货物量、金属建材模板的规格和金属建材模板的使用次数，所述出库清单中包括所述金属建材模板的规格；判断所述出库清单中的金属建材模板规格是否与所述预设金属建材模板的规格一致；如果一致则识别预设金属建材模板的电子标签信息并进行装车出库。

进一步地，如果一致则识别预设金属建材模板的电子标签信息并进行装车出库之后包括：更新所述仓库状况信息。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述的方法。

在本发明实施例中，通过射频信号阅读器识别电子标签并且根据每个电子标签上的信息提前在出入库时在个人电脑端进行预建模，再通过电子标签调配和跟踪相应的金属建材模板，可以识别大量的金属建材模板，与现有技术中简单的跟踪金属建材模板不同，本实施例个人电脑端是使用预先建模来将实际需要和金属建材模板本身的电子标签相结合，使得在金属建材模板的调配过程中可以迅速准确的得知所需每一块金属建材模板的规格，从而解决了现有技术中存在的调配模板速度慢、错误率高的技术问题，使得调配模板的出入库时间减少，同时在金属建材模板丢失时可以迅速得知丢失的金属建材模板是什么型号的金属建材模板。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种调配金属建材模板入库的系统示意图；

图2是根据本发明实施例的一种调配金属建材模板出库的系统的示意图；

图3是根据本发明实施例的一种调配金属建材模板出入库的方法的流程图；

图4是根据本发明实施例的一种可选的调配金属建材模板入库的方法流程图；

图5是根据本发明实施例的一种可选的调配金属建材模板出库的方法流程图；

图6是根据本发明实施例的一种可选的RFID标签防碰撞算法流程图；

图7是根据本发明实施例的一种可选的标签估算方法流程图；

图8是根据本发明实施例的一种可选的回避碰撞的时隙随机算法流程图；

图9是根据本发明实施例的一种可选的基于时隙随机算法和后退式二进制算法的剩余标签识别流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例还提供了一种调配金属建材模板出入库的系统，该系统可以通过电子标签、射频信号阅读器、天线、个人电脑端和后端数据处理单元实现其功能。需要说明的是，本发明实施例的调配金属建材模板出入库的系统可以用于执行本发明实施例所提供的一种调配金属建材模板出入库的方法，本发明实施例的调配金属建材模板出入库的方法也可以通过本发明实施例所提供的一种调配金属建材模板出入库的系统来执行。图1是根据本发明实施例的一种调配金属建材模板出入库的系统。如图1所示，一种调配金属建材模板出入库的系统包括：电子标签、射频信号阅读器2、天线3、个人电脑端和后端数据处理单元4；电子标签设置在每个金属建材模板上，电子标签用于对应金属建材模板的规格和当前位置；射频信号阅读器2用于识别电子标签信息，电子标签和射频信号阅读器2通过天线3进行电磁耦合实现远距离信息识别；个人电脑端用于在金属建材模板出入库之前，选取电子标签信息符合目标产品规格的金属建材模板作为预设金属建材模板，预设金属建材模板组成目标产品的模型；后端数据处理单元4用于根据预设金属建材模板的电子标签信息进行入库或出库的调配。

图1中后端数据处理单元与射频信号阅读器相连，工作状态控制单元与射频信号阅读器、运动传感器和指示灯等相连接，共同安装在识别区(检测范围)入口处，并通过工作状态控制单元对上述几个硬件进行控制。

上述系统中的建材可以是铝模板、钢模板和木模板等，优选铝模板，因为钢模板和木模板的施工难度大，施工成本相对较高，而铝模板可以重复循环使用，随着重复使用的不断上涨，铝模板的使用成本会持续走低，相较于其它模板，给铝模板的使用带来了极大的成本优势。

射频识别技术简称(Radio Frequency Identification)射频信号技术。上述系统将每个金属建材模板设置一个电子标签，通过射频信号阅读器识别电子标签并且根据每个电子标签上的信息提前在出入库时在个人电脑端进行预建模，再通过电子标签调配和跟踪相应的金属建材模板，可以识别大量的金属建材模板，与现有技术中简单的跟踪金属建材模板不同，本实施例个人电脑端是使用预先建模来将实际需要和金属建材模板本身的电子标签相结合，使得在金属建材模板的调配过程中可以迅速准确的得知所需每一块金属建材模板的规格，从而解决了现有技术中存在的调配模板速度慢、错误率高的技术问题，使得调配模板的出入库时间减少，同时在金属建材模板丢失时可以迅速得知丢失的金属建材模板是什么型号的金属建材模板。

在一种可选的实施方式中，该调配金属建材模板出入库的系统包括：摄像装置、运动传感器和工作状态控制单元(工作状态控制单元与运动传感器、射频信号阅读器和摄像装置相连，接收运动传感器的信号，并且控制射频阅读器与摄像装置的开关)；运动传感器与工作状态控制单元相连，用于判断是否有货车进入检测范围，其中，货车装载有金属建材模板；如果有货车进入检测范围则触发射频信号阅读器；射频信号阅读器识别金属建材模板获得电子标签信息；摄像装置用于获取和识别货车车牌上相关信息。

通过上述系统预先判断是否开启射频信号阅读器，从而来节约电能，在没有需要识别的货物时就关闭射频信号阅读器。

在上述系统判断是否有货物进入检测范围时可以使用指示灯进行更加清晰的提示，在一种可选的实施方式中，该调配金属建材模板出入库的系统包括：LED指示灯，LED指示灯与工作状态控制单元相连，用以指示货车是否进入检测范围。有货车进入则指示灯亮起。

在一种可选的实施方式中，该调配金属建材模板出入库的系统包括：天线的数量至少为4个，天线分布于检测范围的四个角，每个天线的设置角度不同。从检测范围内四个角布置天线并且天线的数量至少为四个可以保证射频信号阅读器的阅读效果，天线的设置角度不同可以防止漏读。上述天线可以为UHF天线(超高频天线)。

下面通过一个可选的实施例对上述系统进行说明：

射频信号阅读器通过天线进行电磁耦合实现远距离信息识别，实现无接触的数据传递，摄像装置和阅读器与后端处理单元通过无线方式传递数据。摄像装置在载货汽车进入卸货区前进行信息获取，识别车牌得到相关信息，同时通过射频信号阅读器对其进行识别，上传给后端数据库，通过管理系统分配存货位置。载货汽车在卸货区卸货后驶离仓库，由仓库叉车完成后续工作。可以针对不同的出入库建立不同的功能区域，将阅读器与传感器等设备布置在不同的工作区域。卸货区：主要进行叉车与货车间的货物交换，通过叉车装卸货物。识别区(检测范围)：主要功能为识别金属建材模板上的标签信息，布置有UHF天线以及后端的射频信号阅读器、工作状态控制单元、和后端数据处理单元等；同时包含运动传感器与摄像头，用于采集运送货车的车辆信息。模拟搭建区(在个人电脑端进行)：用于在出库前对出库模板进行模拟搭建，可以通过实物模板进行模型样层的搭建，也可以通过电子获取标签信息，在个人电脑端进行模拟样层的搭建。

根据本发明实施例，提供了一种调配金属建材模板出入库的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图3是根据本发明实施例的一种调配金属建材模板出入库方法，如图3所示，该方法包括如下步骤：

步骤S302，获得金属建材模板上的电子标签信息，其中，每个金属建材模板设有电子标签，电子标签信息包括金属建材模板的规格和当前位置；

步骤S304，在金属建材模板出入库之前，选取电子标签信息符合目标产品规格的金属建材模板作为预设金属建材模板，其中，预设金属建材模板组成目标产品的模型；

步骤S306，识别预设金属建材模板的电子标签信息并根据预设金属建材模板的电子标签信息进行入库或出库的调配。

通过上述步骤将每个金属建材模板设置一个电子标签，并且根据每个电子标签上的信息提前在出入时在个人电脑端进行预建模，再通过电子标签调配和跟踪相应的金属建材模板，与现有技术中简单的跟踪金属建材模板不同，本实施例根据实际需要结合金属建材模板本身的电子标签进行预先建模，在出入库之前针对所要使用的金属建材模板进行有针对性的识别，预先了解到需要出库组成某一产品的金属建材模板具体有哪些，也不再像现有技术那样对所有货物都进行跟踪识别，大大减少了工作量，在金属建材模板的调配过程中可以迅速准确的得知所需要的每一块金属建材模板的规格，解决了现有技术中存在的调配模板速度慢、错误率高的技术问题，使得调配模板的出入库时间减少，同时在金属建材模板丢失时可以迅速得知丢失的金属建材模板是什么型号的金属建材模板。

获得金属建材模板上的电子标签信息需要先开启阅读器，开启阅读器需要满足一定的开启条件，在一种可选的实施方式中，获得金属建材模板上的电子标签信息包括：判断是否有货车进入检测范围，其中，货车装载有金属建材模板；如果有货车进入检测范围则触发射频信号阅读器；射频信号阅读器识别金属建材模板获得电子标签信息。通过上述方法节约了成本。

在调配预设金属建材模板或者金属建材模板入库的情况下，在一种可选的实施方式中，根据预设金属建材模板或金属建材模板的电子标签信息将预设金属建材模板存储到相应的仓库位置；根据存入仓库时间和预设金属建材模板的电子标签信息生成入库清单和金属建材模板管理数据。入库清单和金属建材模板管理数据包含入库模板批量、入库模板型号、入库时间、入库货车车牌等信息。在上述入库过程中，一方面，将采集到的标签信息制成模板入库清单以供仓库管理员查阅，用以核对金属建材模板入库情况，存入备份，做出修正；另一方面，上传相关数据(金属建材模板管理数据)至数据库，以便管理层实时掌握金属建材模板使用情况，为企业战略方向做为参考。

下面结合图4对上述入库过程进行说明：

S401，运动传感器检测是否有货车驶入仓库，用于触发射频信号识别系统。

S402，若运动传感器检测到有货车驶入，激活摄像设备，采集货运汽车的拍照信息，触发射频信号阅读器，识别标签信息。所识别的标签信息通过后端数据处理单元将所识别信息整理发布，一方面传输给仓库管理员，用以实时监测核对金属建材模板入库情况，另一方面，将信息汇总收集，经过云端数据整理，生成相应的数据报告，以便管理层及时做出相关决策。

S403，当识别完毕后，开放闸口，货车驶入7卸货区，同时系统通知叉车驶入卸货区，准备开始卸下模板。

S404，系统根据仓库管理需求，将不同的模板指派到不同的货位，叉车根据系统提示，将指定的金属建材模板运送至仓库中的对应货架，完成入库操作。

S405，将入库过程产生的入库日期、模板使用情况、模板存放位置等数据信息传输到后台服务器，处理后生成入库单据、金属建材模板管理数据等信息。

通过上述步骤，实现了短时间(秒级)上千金属建材模板入库清点过程，错误率远远低于人工盘点过程。并且实现了信息的实时传递，可以让公司不同层面的管理者和实际的作业人员随时接触仓库模板信息，有利于公司数据分析与战略决策，也有利于为实际作业人员提供工作凭据。

在调配预设金属建材模板或金属建材模板出库的情况下，在一种可选的实施方式中，根据的电子标签信息进行包括：根据仓库状况信息生成出库清单，其中，仓库状况信息包括仓库地理位置、库存剩余货物量、金属建材模板的规格和金属建材模板的使用次数，出库清单中包括金属建材模板的规格；判断出库清单中的金属建材模板规格是否与预设金属建材模板的规格一致；如果一致则识别预设金属建材模板的电子标签信息并进行装车出库。在上述出库过程中，由调度员综合使用寿命、生产批次、模板型号及要货位置等各个因素，制定出库模板单据，同步至数据库，并将取货信息发送至叉车端，引导叉车进行取货任务。叉车在模拟区进行模拟样层搭建，获取缺漏信息，反馈至数据库，指导调度员进行二次补货，通过该过程的不断反馈减少甚至消除出库错误。

下面结合图5对上述出库过程进行说明：

S501，仓库管理员根据金属建材模板使用需求，综合金属建材模板信息：已使用次数、所在仓库地理位置、库存剩余货物量进行模板调配。整理出金属建材模板出库单据。

S502，由系统依据出库单据将需要调配的金属建材模板进行任务指派，将需要出库的金属建材模板位置信息发送给叉车端，引导叉车取货，叉车再通过核对后对相应的模板进行取货操作，将需要出库的模板运送至卸货区等待后续操作。

S503，叉车取货完成后在模拟搭建区对标签进行扫描，并在个人电脑端进行模拟仿真搭建。

S504，将搭建结果与出库单据进行核对，若出现不一致等缺漏，记录信息并及时补缺，并且反馈至数据库，至完全与出库单据相同后，将模板送入识别区进行装车。

在上述步骤S504中如果核对结果一致则识别预设金属建材模板的电子标签信息并进行装车出库，在一个可选的实施方式中，可以更新仓库状况信息。

下面结合一个可选的实施方式举例对上述所有步骤进行说明：

如图1所示，当载有金属建材模板的货车靠近8识别区时，运动传感器1检测到有物体靠近，向工作状态控制指示单元5传递信号，激活射频信号阅读器2，尝试读写电子标签；当射频信号读写器2检测到电子标签时，金属建材模板入库管理系统开始启动，阅读器开始通过与其相连的四个UHF天线3对电子标签进行读写，四个UHF天线3分别布置在识别区的四个角落，所用读写设备符合EPC CLASS1GEN2协议，以便对电子标签进行批量读取；同时，摄像设备4对车辆信息进行采集，得到车辆相关的牌照信息，与射频信号读写器2得到的金属建材模板信息一同传递给后端数据库进行信息汇总；当射频信号阅读器2工作完毕后向工作状态控制单元发送信号，入库系统关闭，入库系统1指示灯变为可通行状态。货车通过入库系统识别区8后，进入卸货区7，将装载的金属建材模板卸货后从出口方向离开，卸货后的金属建材模板由叉车运送至货架区储藏。

如图2所示，叉车将货架区的金属建材模板运送至卸货区7，并在模拟搭建区9进行模拟搭建。由于金属建材模板在出库时需要对模板之间的拼合搭配进行预先验证，所以需要在投入施工现场使用之前对模板进行预先搭建，观察模板是否符合拼接标准，以免在施工现场出现缺少相关模板从而造成工期延误的情况。使用射频信号标签的金属建材模板，一方面可以在模拟搭建区进行标签扫描生成初步的模板出库单据；另一方面后期可以将扫描结果传入个人电脑端进行电脑模型搭建，从而实现物理拼接过程的简化，逐步实现全数字化的模拟搭建过程，以达到减少出库步骤，缩短出库时间的目的。

将拆卸整理后的金属建材模板在识别区装载到货车上，通过与射频信号阅读器2对其进行射频扫描，启动摄像装置4对货车牌照进行记录，将所得信息传递到后端数据处理单元6，整理成出库信息清单，上传至数据库。

上述电子标签在进行读取时，为了更加快速准确识别同时避免碰撞时隙的发生，需要寻找使得系统效率最高的帧长条件。在Aloha算法中如果某个时隙只有一个标签发送信息，那么这个标签的信息可以被成功读取；如果没有标签发送信息，则代表这是一个空时隙，没有信息传输；如果有两个及以上的标签在同一个时隙发送信息，则阅读器会检测到碰撞，标签信息不能被成功读取。所以，当时隙数相对标签数量较少时，会发生比较严重的碰撞；当时隙数远大于标签数时，又会产生很多空时隙，从而造成浪费。需要找到系统效率最高的条件。通过求解期望值空间向量与观测值空间向量的最小距离预估未读标签数量，其中，期望值空间向量是每帧中的空闲时隙、非碰撞时隙以及碰撞时隙的数学期望值组成的空间向量，观测值空间向量是在每帧中实际采集到的空闲时隙、非碰撞时隙和碰撞时隙的观测值所组成的空间向量。然后根据每帧的帧长与未读标签数量的关系确定每一帧中的时隙数量。将总的未读标签按照时隙数量分配到每个时隙中进行识别判断未读标签数量是否超过阈值，其中，将标签随机分配到不同时隙中，这些时隙包括碰撞时隙，非碰撞时隙和空时隙，碰撞时隙指分配到时隙中的标签数量大于一，非碰撞时隙指分配到时隙中的标签数量为一，空时隙指分配到时隙中的标签数量为零。如果超过阈值则采用时隙随机算法读取未读标签。

下面根据一个可选的实施例对上述过程进行说明：

(一)寻找使得系统效率最高的帧长的方法。

在Aloha算法中如果某个时隙只有一个标签发送信息，那么这个标签的信息可以被成功读取；如果没有标签发送信息，则代表这是一个空时隙，没有信息传输；如果有两个及以上的标签在同一个时隙发送信息，则阅读器会检测到碰撞，标签信息不能被成功读取。所以，当时隙数相对标签数量较少时，会发生比较严重的碰撞；当时隙数远大于标签数时，又会产生很多空时隙，从而造成浪费。需要找到系统效率最高的条件。设阅读器的帧长为L,即每一帧中包含L个时隙，且每个时隙得到的标签应答概率相等。阅读器作用范围内的标签数为N。所以对于一个时隙，N个标签的分配问题可以看作N次伯努利试验，对于一个标签的非配结果有两种：一种是分配到某个特定的时隙中，其概率为

第二种是没有分配到该时隙内，其概率为

所以，在N个标签中有k个被分配到某一时隙内的概率服从二项分布：

则可得到标签正常读取时隙数目，即在L个时隙中，只有一个标签被读取的时隙数为：

在定义系统效率时，定义成功读取时隙数在时隙总数中的占比为系统效率，可以表示为：

寻找使得系统效率η最大的条件，令

则可推出：N＝L；所以，当标签数为N时，时隙数L＝N时，η可以取到最大值：

由于为了电路设计简洁，阅读器的帧长设定符合2的指数次幂分布，即L＝2^Q(Q为整数)，接下来不但要对标签数量进行预估，还需要给定合理的读写器帧长。

采用vogt-Ⅱ算法对标签进行估算，该算法中包含(E₀,E₁,E_k)和(c₀′,c₁′,c_k′)两个空间向量，并使这两个空间向量距离最短的标签数作为标签估计值。其中，向量(E₀,E₁,E_k)分别表示一帧中空闲时隙、成功时隙以及碰撞时隙的数学期望，而向量(c₀′,c₁′,c_k′)则表示在一帧中实际采到的空闲时隙、成功时隙和碰撞时隙的观测值：

其中，

通过求解即可得到估计的标签数目

改进的防碰撞算法结合时隙随机(SR)Aloha算法与后退式二进制算法结合两者优点，针对铝模板出入库的特殊情况，提出一种能快速、准确识别RFID标签的防碰撞方法。由于铝模板出入库过程中模板量在200～1000块左右，如果单纯地使用随机接入的Aloha类算法，有可能导致某个标签在长时间内不能被读取，即产生标签“饿死”的情况；如果仅采用确定性搜索的二进制类算法，当识别标签数量过多时会导致查询树过高，导致识别时间大量增加，系统效率过低。为了形成两种算法的优势互补，采用在多量待识别标签时采用Aloha算法，存在少量待识别标签时采用后退式二进制算法与时隙随机算法结合的识别策略。

根据估算标签数量

对时隙数进行估算，从而确定Q值，满足

即时隙值与标签数越接近，系统的吞吐率就越高。根据前人的工作现有如下标签数量与时隙长度对应的关系：

为了说明算法整体流程，现规定读写器范围内标签有如下三种状态：待识别状态：标签向阅读器发送电子信息，等待阅读器识别；休眠状态：标签暂未被阅读器发现，暂时不参与识别；灭活状态：在读写器范围内被成功识别的标签，其不对任何的读写器命令作出反应，除非读写器重新上电，或者标签重新进入该区域。在时隙随机算法中，最常用的时隙调整命令有：初始查询命令，Q值调整命令，时隙减小命令。初始查询命令：为标签提供初始的Q值，标签依此在[0,2^Q-1]范围内随机选择一个时隙作为应答时隙；Q值调整命令：调整时隙，使参数Q加1或者减1，同时使所有未被识别的标签进入到下一帧循环中，重新选择应答时隙；时隙减小命令：使标签时隙计数器的计数减一。

如图6所示，为改进的RFID防碰撞算法主流程，当铝模板上的标签进入读写器识别区域后，读写器上电，开始对标签数量的估算，并且初始化一个算法裁决阈值p；对于标签估算结果

与p进行比较，如果估算标签数超过此阈值则进行回避碰撞的时隙随机算法，并且将识别结果进行反馈重复识别；如此反复，直到标签数量小于阈值时，对标签采用基于时隙随机算法和后退式二进制算法的识别方法，对标签进行精细识别，从而完成识别标签的任务。

(二)估算标签的方法，如图7所示：

先给定一个初始化帧长L，用于估算标签数量；再初始化一个标签数量阈值p，用于进行标签读取方式的分类判断依据；并对读写器的时隙数计数器：(c₀′,c₁′,c_k′)进行清零操作。对于接收到阅读器清点指令的标签，从时隙1～L中随机选择一个时隙向阅读器发送自身信息，接收到的信息分为三种状态：空时隙、识别时隙和碰撞时隙。读写器对于每种状态，都在相应的计数器(c₀′,c₁′,c_k′)上加一。根据前面所说的vogt-Ⅱ标签估算方法，将上面所得的三种时隙计数输入到vogt-Ⅱ算法中，即可得到标签的估计数量

将这一结果向下传递判断其是否超过阈值p，对其进行识别方法划分。

(三)在标签数量较大时(大于阈值)，针对回避碰撞(处理非碰撞标签)的时隙随机算法，如图8所示：

根据标签预估数量可以根据确定的Q值，从阅读器发送初始查询命令，这时标签就会产生一个范围内的随机数载入到时隙计数器中，但是只有时隙值为0的标签才能向读写器发送一个RN16(16位随机数)作为应答信息。这时，阅读器会判断是否接收到RN16，如果成功识别到标签的RN16信息，说明此时只有一个标签向阅读器传输信息，标签被成功读取，成功读取的标签进入灭活状态，不对阅读器的任何命令进行回应，阅读器发送时隙减小命令寻找下一个时隙的可读标签；如果没有收到RN16则说明遇到了空闲时隙或者是碰撞时隙，此时阅读器不做处理，直接发送时隙减小命令使标签的时隙计数器减一，进一步缩小标签的搜索范围，如此往复到帧长L次，直到把所有的可识别标签识别出来，将未识别的标签返回至标签估算程序进行新一轮的划分。

(四)在标签数量较小(小于阈值)，对于剩余标签识别的改进算法，如图9所示：

经过标签数量的选择，未识别的标签进入基于时隙随机算法和后退式二进制搜索算法的改进算法。前几步与上一种算法没有差别不做赘述，当阅读器接收不到RN16时，便有两种情况产生，一种是空时隙：此时将Q值逐渐减小，减去一个随机参数C，这个参数是一个取值范围为0.1＜C＜0.5的随机数；另外一种是碰撞时隙：此时将Q值逐渐加大，加上一个随机参数C，因为本算法会自动处理碰撞时隙，所以C值选取范围相应减小为(0.1，0.3)并且将碰撞标签使用后退式二进制算法处理。

通过上述方法成功避免了传统时隙随机算法时隙估计过慢，存在标签“饿死”的问题，利用了标签碰撞的时隙对其进行进一步的二进制搜索识别，加快了标签的识别速度，同时在碰撞时隙利用后退式二进制算法，很大程度上的减少了二进制树过高的问题，能充分的发挥二进制搜索算法速度上的优势。

本发明实施例提供了一种处理器，处理器包括处理的程序，其中，在程序运行时控制处理器所在设备执行上述方法。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种调配金属建材模板出入库的系统，其特征在于，包括：

电子标签、射频信号阅读器、天线、个人电脑端和后端数据处理单元；

所述电子标签设置在每个金属建材模板上，所述电子标签用于对应所述金属建材模板的规格和当前位置；

所述射频信号阅读器用于识别所述电子标签信息，所述电子标签和所述射频信号阅读器通过天线进行电磁耦合实现远距离信息识别；

所述个人电脑端用于在金属建材模板出入库之前选取所述电子标签信息符合目标产品规格的金属建材模板作为预设金属建材模板，所述预设金属建材模板组成所述目标产品的模型；

所述后端数据处理单元用于根据所述预设金属建材模板的电子标签信息进行入库或出库的调配；

所述系统还包括摄像装置、运动传感器、工作状态控制单元和LED指示灯；

所述运动传感器与所述工作状态控制单元相连，用于判断是否有货车进入检测范围，其中，所述货车装载有所述金属建材模板；如果有货车进入检测范围则触发射频信号阅读器；所述射频信号阅读器识别所述金属建材模板获得所述电子标签信息；所述摄像装置用于获取和识别货车车牌上相关信息；所述LED指示灯与工作状态控制单元相连，用以指示货车是否进入检测范围；

所述电子标签被随机分配到不同时隙中，这些时隙包括碰撞时隙，非碰撞时隙和空时隙，其中，碰撞时隙指分配到时隙中的标签数量大于一，非碰撞时隙指分配到时隙中的标签数量为一，空时隙指分配到时隙中的标签数量为零；

所述射频信号阅读器通过求解期望值空间向量与观测值空间向量的最小距离预估未读标签数量，其中，期望值空间向量是每帧中的空时隙、非碰撞时隙以及碰撞时隙的数学期望值组成的空间向量，观测值空间向量是在每帧中实际采集到的空时隙、非碰撞时隙和碰撞时隙的观测值所组成的空间向量；然后根据每帧的帧长与未读标签数量的关系确定每一帧中的时隙数量；将总的未读标签按照时隙数量分配到每个时隙中进行识别判断未读标签数量是否超过阈值；如果未读标签数量超过阈值则采用时隙随机算法读取当前未读标签，包括：识别每个时隙中的未读标签并通过时隙随机算法读取每个时隙中的非碰撞标签直到时隙中的标签全部识别完毕或者未读标签数量小于等于阈值；将其余未读取的标签继续分配到每个时隙中进行识别和读取；如果未读标签数量未超过阈值，则采用基于时隙随机算法和后退式二进制搜索算法的改进算法读取未读标签，包括：识别每个时隙中的未读标签，如果未读标签为非碰撞标签则通过时隙随机算法进行读取；如果未读标签为碰撞标签则通过后退式二进制搜索算法进行读取；将其余未读取的标签继续分配到每个时隙中进行识别和读取。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括：所述天线的数量至少为4个，所述天线分布于检测范围的四个角，每个天线的设置角度不同。

3.一种调配金属建材模板出入库的方法，其特征在于，包括：

获得金属建材模板上的电子标签信息，其中，每个金属建材模板设有电子标签，所述电子标签信息包括所述金属建材模板的规格；

在金属建材模板出入库之前，选取所述电子标签信息符合目标产品规格的金属建材模板作为预设金属建材模板，其中，所述预设金属建材模板组成所述目标产品的模型；

识别所述预设金属建材模板的电子标签信息并根据所述预设金属建材模板的电子标签信息进行入库或出库的调配；

其中，获得金属建材模板上的电子标签信息包括：

通过运动传感器判断是否有货车进入检测范围并通过LED指示灯指示货车是否进入检测范围，其中，所述货车装载有所述金属建材模板；

如果有货车进入检测范围则触发射频信号阅读器和摄像装置；

所述射频信号阅读器识别所述金属建材模板获得所述电子标签信息；所述摄像装置获取和识别货车车牌上相关信息；

所述方法还包括将电子标签随机分配到不同时隙中，这些时隙包括碰撞时隙，非碰撞时隙和空时隙，其中，碰撞时隙指分配到时隙中的标签数量大于一，非碰撞时隙指分配到时隙中的标签数量为一，空时隙指分配到时隙中的标签数量为零；

所述射频信号阅读器通过求解期望值空间向量与观测值空间向量的最小距离预估未读标签数量，其中，期望值空间向量是每帧中的空时隙、非碰撞时隙以及碰撞时隙的数学期望值组成的空间向量，观测值空间向量是在每帧中实际采集到的空时隙、非碰撞时隙和碰撞时隙的观测值所组成的空间向量；然后根据每帧的帧长与未读标签数量的关系确定每一帧中的时隙数量；将总的未读标签按照时隙数量分配到每个时隙中进行识别判断未读标签数量是否超过阈值；如果未读标签数量超过阈值则采用时隙随机算法读取当前未读标签，包括：识别每个时隙中的未读标签并通过时隙随机算法读取每个时隙中的非碰撞标签直到时隙中的标签全部识别完毕或者未读标签数量小于等于阈值；将其余未读取的标签继续分配到每个时隙中进行识别和读取；如果未读标签数量未超过阈值，则采用基于时隙随机算法和后退式二进制搜索算法的改进算法读取未读标签，包括：识别每个时隙中的未读标签，如果未读标签为非碰撞标签则通过时隙随机算法进行读取；如果未读标签为碰撞标签则通过后退式二进制搜索算法进行读取；将其余未读取的标签继续分配到每个时隙中进行识别和读取。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述预设金属建材模板的电子标签信息进行入库的调配包括：

根据所述预设金属建材模板的电子标签信息将所述预设金属建材模板存储到相应的仓库位置；

根据存入仓库时间和所述预设金属建材模板的电子标签信息生成入库清单和金属建材模板管理数据。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述预设金属建材模板的电子标签信息进行出库的调配包括：

根据仓库状况信息生成出库清单，其中，所述仓库状况信息包括仓库地理位置、库存剩余货物量、金属建材模板的规格和金属建材模板的使用次数，所述出库清单中包括所述金属建材模板的规格；

判断所述出库清单中的金属建材模板规格是否与所述预设金属建材模板的规格一致；

如果一致则识别预设金属建材模板的电子标签信息并进行装车出库。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，如果一致则识别预设金属建材模板的电子标签信息并进行装车出库之后包括：更新所述仓库状况信息。

7.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求3至6中任意一项所述的方法。

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