CN111066040A - 清单管理系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于对布置在预定义的容积体内的物品进行编目的系统；所述物品中的每个物品具有与其关联的标签；每个所述标签具有唯一标识符；每个所述标签包括：具有预定义的标签传输范围的标签无线电发射器、具有预定义的标签接收范围的标签无线电接收器、响应逻辑设备；所述系统还包括标签查询器；所述标签查询器包括：数据库、查询逻辑设备、具有预定义的标签查询器传输范围的标签查询器发射器、具有预定义的标签查询器接收范围的标签查询器无线电接收器。
Description
技术领域
本发明涉及清单(inventory)系统，该系统允许通过与相应物件关联的标签的点对点通信来识别特定位置的物件(article)。在优选形式中，每个物件都与一个标签机械地关联。
在另一形式中，本发明涉及用于为物品(item)编目的系统，并且更具体地涉及为设置在预定容积体内的物品编目的系统。在另一形式中，本发明涉及用于非近端清单管理的混合低功率多模式群集半自主标签系统。
背景技术
库存盘点(stocktake)用于确定存在于指定位置的物件。最基本的形式是一个人走过预定位置并手动记录当前库存。对于已在指定位置的库存，此过程可能很耗时，特别是对于大量的物品。因此，库存盘点之间的时间可能比期望的时间更长。
参考图1，通过使用机械地附着到每个物件上的条形码和便携式阅读器，实现用于记录当前库存的过程的自动化(例如，US 7370027B2——使用移动设备来库存盘点资产物件的系统)。然而，这仍然需要将阅读器物理运送到物件处或将物件物理运送到阅读器处。
射频识别(RFID)设备可用于将阅读器与要扫描的库存之间的距离增加到几米(CN1776719A——基于无线射频的自动库存盘点系统)和自动系统在仓库中移动阅读器(CN203025737U——自动清单统计设备以及CN204087267U-适用于储物架的RFID智能库存盘点系统)。然而，距离仍然受限，并且阅读器仍需要物理地在更大位置上运送。
在入口和出口处扫描库存的另一种系统得出的结论是：在指定位置存在登入而非登出的物品。这样的系统甚至可以自动化地用于允许将入口处的扫描物品存储在仓库内的特定位置(US20080024274——存储系统)。这取决于库存经由一个位置进入和离开，如果不是这种情况，则不能保证对实际存在的库存的准确了解。
通过硬接线到货架等的传感器确定库存物品存在与否，可以实现货架上的库存的持续监测，从而提供实时的清单(EP2144194A1/US2010001086——用于货架等上的库存物件的消耗的移除和/或延迟监控的系统)。该系统的局限性在于需要库存和货架适当地匹配。将物件放在错误的货架上会导致库存的不正确统计。此外，这需要事先对库存位置进行布线。
市售产品：
http://web.archive.org/web/20070206082227/http://www.ti.com/rfid/
shtml/prod-trans.shtml
http://web.archive.org/web/20070210142917/http://www.ti.com/rfid/
default.htm
US2007/0046467公开了“用于RFID阅读器对阅读器通信的系统和方法”。该专利公开了RFID网络之间的点对点通信。该专利强调逐个阅读器问询，而不是一般的“群聊(chatter)”。
所有上述系统都存在问题在于不准确和/或将库存锁定在特定容积体内并在某些情况下锁定在容积体内的特定位置。如果能够提供以下系统将是有利的：该系统不需要库存或阅读器的物理运送并且不需要在库存存储位置进行任何硬接线，并且可以在分布在各种区域和/或容积体内的库存的情况下操作。
注释
在本说明书中，术语“包括”(及其语法变化)以“具有”或“包含”的包容性含义使用，而不是以“仅由...组成”的排他性含义使用。
在本发明的背景技术中对现有技术的以上讨论并不是承认这里讨论的任何信息都是可引用的现有技术或在任何国家中的本领域技术人员的公知常识的一部分。
发明内容
定义
单一化(singulation)：一种允许RFID阅读器在其字段中从一定数量的标签中识别出具有特定识别号的标签的方法。
数值包(value bag)：一种由ID号码和从标签到标签查询器的任何其它请求信息组成的标记或数据包。
标签(tag)：一种与库存物件机械关联的具有逻辑能力的设备。
局域网(LAN)：一种数据通信网络，该数据通信网络在地理方面受限并允许计算机化设备的互连。
解决该问题的优选方式可以包括与库存物件机械关联的标签的点对点通信。因此，为进行库存盘点而可被扫描的容积体(volume)可以为任何尺寸，且系统的限制变成相邻标签之间的距离。这意味着扫描仪可以固定在一个位置。
为了允许点对点通信，优选地，标签具有一些逻辑能力和足够用于发送和接收消息的功率。由于标签与将要运输的库存关联，因此标签优选地具有自身的便携电源。由于库存可能远距离运输或长期存放，因此当不发送或接收消息时，优选地，标签处于极低或零功率状态。这将最大程度减少功耗并延长标签寿命。
在优选形式中，“被动式的波束供电的”RFID标签允许RFID标签由来自基站的信号供电。然而，可由RFID标签执行的动作受到限制，这些RFID标签可以用于将通信设备从零功耗状态唤醒(比较US 6525648B1：射频识别系统和唤醒用于无线通信的数据存储设备的方法)。然而，在这种情况下，一旦被RFID标签唤醒，通信设备将消耗其自身有限的电源。可以将被动式的波束供电的RFID标签编程/制造成用于仅在来自基站的信号与其ID匹配时才唤醒通信设备，从而允许通信设备的选择性唤醒。
因此，在本发明的一种广义形式中，提供了一种用于对布置在预定义的容积体内的物品进行编目的系统；物品中的每个物品具有与其关联的标签；每个标签具有唯一标识符；每个标签包括：具有预定义的标签传输范围的标签无线电发射器、具有预定义的标签接收范围的标签无线电接收器、响应逻辑设备；系统还包括标签查询器，所述标签查询器包括：数据库、查询逻辑设备、具有预定义的标签查询器传输范围的标签查询器发射器、具有预定义的标签查询器接收范围的标签查询器无线电接收器。
优选地，每个标签还包括电源。
优选地，电源为内部的。
优选地，电源为电池的形式。
优选地，电源接收在专用功率天线上接收的电磁充电信号。
优选地，每个所述标签存储关于与其关联的物品的信息。
优选地，标签上存储的有关库存中的与标签关联的物品的信息通过直接连接的传感器来更新。
优选地，来自标签查询器的通信以标签对标签的方式(tag to tag)传递，从而增加标签查询器的通信的范围。
优选地，在直接地或经由另一标签从标签查询器接收到通信之后，标签从极低或零功率状态改变为较高功率状态。
优选地，在较高功率状态下，标签传输对所接收的通信的响应且/或与其它标签通信以传递标签查询器的通信或返回其它标签的响应。
优选地，如果标签对标签查询器的通信做出响应，则该响应可以以标签对标签的方式传递，返回到标签查询器。
优选地，响应可以在返回时被打包，其中，打包进行返回通信上的标签添加。
优选地，标签查询器周期性地或在手动开始输入之后更新在预定义的容积体内存在的库存的加标签物件的数据库。
优选地，标签的逻辑能力确定其对标签查询器的通信的响应，并且如果标签传递从相邻标签接收的任何通信。
优选地，标签查询器能够组合来自标签的响应，并删除任何重复项以创建一个单一库存盘点列表，利用所述单一库存盘点列表来更新所述数据库。
优选地，在由标签的逻辑能力确定的预定义的时间之后，标签返回到极低或零功率状态。
附图说明
现在将参考附图说明本发明的实施例，其中：
图1示出了现有技术的基于条形码识别认知的清单管理系统。
图2是根据优选实施例的清单管理系统的基本部件的图示。
图3是优选实施例的查询/盘点呼叫阶段的图示。
图4是每个标签在从其它标签或标签查询器接收信号时的判定逻辑的流程图。
图5是根据优选实施例的标签结构的框图。
图6是标签查询器在编辑从标签接收的响应时的流程图。
图7用图解的方式示出了初始广播消息。
图8用图解的方式示出了图7的广播消息的选择性接收。
图9用图解的方式示出了第二广播消息。
图10示出了标签的传递操作(pass along operation)。
图11示出了在时间窗关闭时的传输停止。
图12是示例性区块链数据结构的图。
图13用图解的方式示出了图12的区块链数据结构的使用。
图14示出了标签系统在销售点系统上的应用。
具体实施方式
图1示出了现有技术的条形码识别认知系统。在该系统中，被动式条形码12机械地关联到物件13。阅读器11需识别物件13，并且必须被运送至物件13处。一旦阅读器11扫描物件上的条形码12，则条形码中包含的信息可被数据库10访问，并由此可以进行清单开列。
在本系统的实施例中，没有必要将阅读器运送至感兴趣的物件处。标签的读取可以利用无线通信进行。在特定形式中，可以使用与物品关联的主动式的具有逻辑能力的ID设备(被称为标签)。这些设备包括无线电通信能力，使得标签查询器(在某些形式中可是固定的，在其它形式中可是便携的或移动的)可以通过无线电通信与标签通信，从而将数据从一个或多个标签传输到数据库。在优选形式中，将物件放置在任意库存盘点中所要包含的预定义的容积体(例如，仓库)内是不重要的。在优选形式中，预定义的容积体不必具有诸如货架上的布线或传感器等硬件。因此，本发明的实施例可使最新的库存盘点和库存定位能力具有高的确定性水平。
图2示出了本系统20的第一优选实施例的基本部件。在这种情况下，数据库24存储关于标签19和与标签机械关联的物件21的信息。在优选形式中，每个物件21都关联一个标签19。标签查询器15连接到数据库14，且能够向标签19发送查询/盘点呼叫(enquiry/inventory call)，且接收标签19的响应并转换该信息以更新数据库14。标签19优选与放置在至少一个其它标签19的预定通信范围内的物件机械关联。在优选形式中，由标签查询器15发送的唤醒呼叫16将唤醒处于查询器15的预定通信范围内的标签19和所有其它标签。在优选形式中，标签19能够进行标签对标签通信(tag-to-tag communication)，标签对标签通信可以用于将标签查询器的查询/盘点呼叫传播到可能不在查询器15的预定通信范围内的其它标签19。在一种形式中，作为标签查询器的查询结果，存在的标签的有关信息被整理并返回到标签查询器15。在一种优选形式中，只要每个标签都处于利用同一唤醒ID呼叫唤醒的至少一个其它标签的通信范围内，则放置库存和关联标签的容积体可没有限制。
当每个标签上包含的信息机械归属于它们的关联物件时，通过中央库存管理计算机来印记每个标签上包含的信息。每个标签可以具有硬件级别的唯一识别码。标签上包含的信息可包括但不限于产品类型、颜色、尺寸和生产日期。标签也可以直接链接到产品上的传感器，传感器可以给出产品状态(例如，圆筒中的剩余液体)的定期更新。可以通过传感器读取来更新存储在标签19上的信息。可以各自将信息写在标签上或在标签上打印标记，或者可以将相同的信息写在与相同的库存物件机械相关的一组标签上。
由法拉第笼(faraday cage)材料制成的标签箱系统允许将信息一次写入整个组的标签。法拉第笼确保没有来自外部源的电磁辐射在干扰标签上进行的标记。在出售库存物品之后，可以将标签移除，并将其附接到新的库存物件上，然后重新标记。在优选形式中，标签可重复使用。
标签具有足够用于自我标记、自我识别和自我盘点的通信和控制能力。EPC 96位码的扩展允许进行分类，以允许类别自我标识。
在优选实施例中，每个标签具有三个天线，其中，一个天线接收低功率信号以将其唤醒，一个天线接收包含信号的高功率消息，并且一个天线接收对标签充电的信号。也可以更换天线以便用电池充电。可以运行具有一个较高功率的通信天线的系统，尽管该系统由于标签不能进入极低或零功率的状态而是一个使用更多功率的更受限制的系统。
在优选实施例中，标签一直处于零功率状态直到被唤醒。唤醒信号将提供唤醒标签所需的功率，然后标签将利用其自身的电源。在优选形式中，虽然唤醒过程可以是选择性的，但系统也可唤醒所有标签并仍然用作清单管理系统。
图3示出了查询/盘点呼叫中涉及的过程。标签查询器15例如使用LAN 18发出安全的低功率唤醒信号，该信号被处于标签查询器15的传输范围内的那些标签接收。然后，接收查询/盘点呼叫的那些标签将呼叫传播到处于它们的标签间传输范围22内的其他标签。查询/盘点呼叫通过标签对标签通信继续传播，使得处于预定容积体中的所有标签都接收到查询/盘点呼叫。所有标签都传递查询/盘点呼叫并进行响应，从而使查询/盘点呼叫传播到所有标签。此过程中可包含的标签数量没有限制，仅要求所有标签都在其它唤醒标签的低功率信号范围内。
在优选实施例中，查询/盘点呼叫可以是选择性的，但系统也可以呼叫所有物件类型。查询/盘点呼叫将针对所有物件或仅针对由唯一ID或ID范围或ID组定义的特定物件类型。特定物件类型的一个示例是由特定个人员/组织拥有的物件。所搜寻的ID通过初始的查询/盘点呼叫的特定频率来识别。
在优选实施例中，只有那些与所请求的ID匹配的标签才会被唤醒，并能够在较高功率的安全通信系统上接收进一步的消息信号，并能够使用同一较高功率的安全通信系统进行自我识别。
在优选实施例中，在标签查询器已发送较低功率的唤醒LAN之后，标签查询器随后在较高功率的安全通信上发送消息。该消息由波(wave)/消息ID组成，以用于识别消息并然后识别消息请求自身。在其最简单的形式中，消息请求可以是统计请求或库存盘点。该信号的传播类似于图2所示的唤醒信号，但该信号的传播将跳过尚未唤醒的任何标签。
在优选实施例中，当标签接收到消息时，该标签将消息传递给传输范围内的任何其它标签。另外，如果标签先前未接收到该消息，则标签自我识别，将其ID添加到消息中且/或应答消息请求。确定先前是否已接收到消息的逻辑或“锁闭协议”可确保标签对于给定的消息仅自我识别一次。如果标签自我识别，则它使用特定的ID消息识别和控制协议将更新后的消息传输到其它标签。通过使用该协议向标签进行传输，消息优先返回到标签查询器。图4的流程图示出了由标签遵循的预定义的逻辑。
在标签查询器的传输范围内的标签将向标签查询器发送具有所有添加的ID和对请求的应答的消息信号。标签查询器将从传输范围内的标签接收多个消息信号。然后，标签查询器将消息信号进行单一化以获得标签ID的单个列表，其中，删除所请求的ID中的重复项，并从而完成对感兴趣的物件类型的库存盘点。然后，标签查询器更新库存数据库。图6是由标签查询器使用的逻辑的流程图。
在从标签查询器发出初始唤醒信号开始经过预定时间之后，标签查询器忽略/拒绝由传输范围内的标签发送的任何其它消息，并且标签返回到它们的休眠(半被动)状态，从而传输逐渐停止。应当对预定义的时间进行选择，使得所有感兴趣的标签都应该已经接收到消息并作出响应并且响应已返回到标签查询器。对于较大容积体，允许的响应时间将需要更长。
在整个过程中，标签已执行以下四个任务中的一者：使用消息识别和控制协议的具有对标签的波/消息ID锁定的传输自我识别；向同类设备的呼叫传输；来自其它标签的呼叫的接收；以及单一化束的传输。标签查询器已通过查询/盘点呼叫启动该过程，接收响应，并然后将返回的响应单一化为单个库存列表。
图5是根据优选实施例的标签结构的框图。
图6是标签查询器在编辑从标签接收的响应时的流程图。
使用：
参考图7，启动广播消息被发送到以类似于半被动式RFID的方式构造的电子开关。这被调频至库存的所有者。[可选为半被动式，不需要电源]
参考图8，那些频率键控的标签授权智能标签中的第二电路，该第二电路在短时段内开启以接收第二波消息。第二低功耗广播机制基于wifi或类似类型的信号，并且能够完全接收和传输。这使用了RFID单一化的自适应二叉树机制。
参考图9，第二波消息启动群体行为。它们由波ID和消息请求(其也是标识符)组成。在此以分类自我统计(库存盘点)消息请求为例。这涉及将具有一元值的词典标记或增量的、现有词典标记添加到数值包。
参考图10，如果标签在时间窗内接收到数值包，则标签总是将数值包传递给相邻标签。在将标记放置在数值包中或增加之后，将波ID和动作时间写入内部缓冲器。所有后续请求都被视为单纯传递操作，其中波ID和消息ID连同数值包一起没有任何更改地传递到相邻标签。传递操作的性质是其还将搜索出主导(Queen)计算机。标签最接近主导计算机。因此，开始向主导计算机发送多个数值包，然后主导计算机将它们减少为唯一数值组。
参考图11，最后阶段是在时间窗关闭时停止数值包的传输。如果支配计算机即使在时间窗的最后一刻还接收到两个不类似的数值包，则主导计算机仍然会执行将数值减少为唯一组的操作。所有传输停止后，正处于主动状态的标签将返回到其半被动状态。
区块链结构
可以使用区块链结构以在任何上述实施例的情况下展现有利效果。
图12是示例性区块链数据结构的图。
图13用图解的方式示出了图12的区块链数据结构的使用。
参考图12和13，区块链是一种数据结构和分布式记录系统，其旨在提供如下一种数据结构和系统，该数据结构和系统保持所有交易的完整记录，并且最大程度地减少追溯变更或者重复或相同交易的风险。
数据结构由按区块分组的一系列交易组成，该一系列交易需要在它们被添加到链之前进行验证。可以设置规则以使任何数据都不会被删除，其中，最长的链被视为最新的链，因此该链按时间顺序记录了从其起始以来的所有交易。
链的副本由所有用户保存，并且因此是分布式记录系统。在添加任何交易之前，大多数用户需要同意该交易是可接受的，然后将其与其他可接受的交易打包成区块，该区块被添加到链中。每个区块都具有标头(header)，只有在知晓所有先前交易的情况下才能创建标头。因此，如果进行追溯变更，则标头将不正确，并且该用户提出的任何新区块都将被拒绝。通过提出只能通过反复试错才能解决的数学问题来进一步提高系统的安全性，这些问题使用标头并且在区块被接受到链中之前必须被大多数其他用户解决并然后验证。只要真正用户多于试图改变链的协同攻击者，那么链将是安全的。可能还有其他方法可用来确定数据块的真实性，这可能包括投票或知情同意流程，其中，与交易或相关交易或链本身中的利益相关的各方被授予“投票”权限。另一过程可能涉及随机或系统化的投票或审批系统，其中，数据块的有效性是根据与数据链的真实性相关的各方所同意的一组协议来批准的。
在更特定的形式中，每个区块包括经验证的交易，并且区块链保留所有先前交易的总账。区块链被网络中的所有计算机复制。
链中的第一个区块被称为创始(Genesis)区块，并且可以按照线性和时间顺序添加新区块。从链中的任何给定的区块中，都可以检索到该创始区块和返回到这一区块的所有区块的信息。区块链本质上是通过哈希(hash)链连接的大量区块，其中每个区块由以下项组成：
时间戳：提供数据块中的数据在特定时间存在的证明
前一哈希值：本质上是指向前一区块的指针
默克尔哈希值(Merkle Hash)：所有已执行交易的摘要
随机数(Nonce)：单独区块标识并且是只能使用一次的任意数字
区块链由分布式节点的网络管理，其中，每个节点包含整个区块链的副本。网络中的每个节点可以向链中添加区块，其中，每个节点同时在链中的同一点添加区块。网络包括的节点越多，就越难破坏区块链的存储。与依靠单一权限的集中式系统不同，在这些分布式节点网络中没有单一故障点。如果更改区块内容，则更改了其哈希值。
图14示出了标签系统在销售点系统上的应用。
在这种布置中，用于通过数据库24进行分类的系统14跟踪诸如物件21等物件，使得当物件在出口26的方向上经过销售点终端25时，系统14与销售点终端25进行通信，从而进行涉及由标签19标识的物件21的出售的交易。交易的成功完成使存储在数据库24中的清单得以更新。
Claims (21)
1.一种用于对布置在预定义的容积体内的物品进行编目的系统；
所述物品中的每个物品具有与其关联的标签；
每个所述标签具有唯一标识符；
每个所述标签包括：具有预定义的标签传输范围的标签无线电发射器、具有预定义的标签接收范围的标签无线电接收器、响应逻辑设备；
所述系统还包括标签查询器；
所述标签查询器包括：数据库、查询逻辑设备、具有预定义的标签查询器传输范围的标签查询器发射器、具有预定义的标签查询器接收范围的标签查询器无线电接收器。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，每个所述标签还包括电源。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述电源是内部的。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述电源为电池的形式。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述电源接收在专用功率天线上接收的电磁充电信号。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，每个所述标签存储关于与所述标签关联的所述物品的信息。
7.根据权利要求3所述的系统，其中，所述标签上存储的有关库存中的与所述标签关联的所述物品的所述信息通过直接连接的传感器来更新。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，来自所述标签查询器的通信以标签对标签的方式传递，从而增加所述标签查询器的通信的范围。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述标签在直接地或经由另一标签从所述标签查询器接收到通信之后从极低或零功率状态改变为较高功率状态。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，在所述较高功率状态下，所述标签传输对所接收的通信的响应且/或与其它标签通信以传递所述标签查询器的通信或返回其它标签的响应。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，如果标签对所述标签查询器的通信作出响应，则所述响应能够以标签对标签的方式传递，返回到所述标签查询器。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，响应可以在返回时被打包，其中，所述打包进行所述返回通信上的标签添加。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述标签查询器周期性地或在手动开始输入之后更新在预定义的容积体内存在的库存的加标签物件的数据库。
14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述标签的逻辑能力确定其对所述标签查询器的通信的响应，并且如果所述标签传递从相邻标签接收的任何通信。
15.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标签查询器能够组合来自标签的响应，并删除任何重复项以创建一个单一库存盘点列表，利用所述单一库存盘点列表来更新所述数据库。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，在由所述标签的逻辑能力确定的预定义的时间之后，所述标签返回到所述极低或零功率状态。
17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数据库被实施为区块链结构。
18.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中，每个所述标签包括被动式的波束供电的RFID标签，所述RFID标签能够被编程/制造为仅在来自基站的信号与所述RFID标签的ID匹配的情况下才唤醒与所述RFID标签关联的通信设备，因而允许所述通信设备的选择性唤醒。
19.一种用于对布置在预定义的容积体内的物品进行编目的系统，
所述物品中的每个物品具有与其关联的标签；
每个所述标签具有唯一标识符；
每个所述标签包括：具有预定义的标签传输范围的标签无线电发射器、具有预定义的标签接收范围的标签无线电接收器、响应逻辑设备；
所述系统还包括标签查询器；
所述标签查询器包括：数据库、查询逻辑设备、具有预定义的标签查询器传输范围的标签查询器发射器、具有预定义的标签查询器接收范围的标签查询器无线电接收器；
每个所述标签包括低功率状态，当信号被发送到所述标签时，能够将所述标签从所述低功率状态唤醒。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，每个所述标签包括被动式的波束供电的RFID标签，所述RFID标签能够被编程/制造为仅在来自基站的信号与所述标签的ID匹配的情况下才唤醒所述通信设备，因而允许所述通信设备的选择性唤醒。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述RFID标签将与所述标签关联的通信设备从零功率状态唤醒。
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