一种基于RFID技术的档案进出库的自动判断系统
技术领域
本发明属于物联网技术领域,尤其涉及一种基于RFID技术的档案进出库的自动判断系统。
背景技术
仓库存储档案种类繁多而且机密性、重要性极高,而这些档案会被借阅出库区、还回库区。考虑到档案的机密性、安全性与完整性,这些档案出库区、入库区的记录应该被实时、准确的记录,并长时间存储。然而目前依靠人工操作,会产生漏记、错记、重复记录、记录丢失等弊端。
发明内容
发明目的:为解决背景技术中存在的技术问题,本发明提出一种高精度的、实时的、安全的、全自动的一种方法和系统,可以自动判断档案的进出,并长期、及时保存。
一种基于RFID技术的档案进出库的自动判断系统,包括数据收集模块和服务器数据处理模块;
所述数据收集模块包括RFID装置;
所述RFID装置用于实时扫描箱子上二维码,实时扫描箱子上RFID标签,判断箱子是进库还是出库,并将扫描得到RFID标签、检测时间、判断结果上传至服务器处理模块,接收服务器处理模块返回的查询数据,与扫描到的数据(二维码、RFID标签)进行比对并提示;
所述服务器数据处理模块用于存储RFID装置发送的数据,并根据RFID标签查询箱子二维码、所有者,将查询结果发回给数据收集模块;
所述RFID装置包括前置信号屏蔽罩、后置信号屏蔽罩、多通道RFID读写器、RFID天线、二维码扫描仪、工业平板;
所述前置信号屏蔽罩和后置信号屏蔽罩的形状均为拱形门,RFID天线有4个,其中两个设置在前置信号屏蔽罩的两侧,另外两个设置在后置信号屏蔽罩的两侧;
所述二维码扫描仪设置在前置信号屏蔽罩和后置信号屏蔽罩上;进一步地,二维码扫描仪有4个,设置在前置信号屏蔽罩和后置信号屏蔽罩中间侧面;
所述二维码扫描仪用于扫描箱子上的二维码;
所述多通道RFID读写器和工业平板安装在前置信号屏蔽罩的顶部;
所述多通道RFID读写器用于读取RFID天线的信号。
所述RFID装置具有如下功能:
配置连接:工业平板、多通道RFID读写器、二维码扫描仪连接到同一个WIFI下,多通道RFID读写器通过抗干扰线缆和四个RFID天线连接;
检测:通过RFID天线实时扫描RFID标签,通过二维码扫描仪实时扫描二维码;
判断:根据RFID天线扫描RFID标签时间对比计算判断进库还是出库;
上传:将检测到RFID标签、检测时间、判断结果上传至服务器处理模块;
显示;接收服务器处理模块返回的数据,与扫描到的数据(RFID标签、二维码)进行对比,如果数据一致,正常显示服务器处理模块返回的数据,包括箱子二维码、所有者、进出库状态、检测时间。如果不一致,说明RFID装置扫描到的二维码、标签与服务器处理模块存储的二维码、标签不一样,表示箱子数据异常,此时需要人为介入检查箱子信息并处理,工业平板会在界面显示错误提示,并且发出语音提醒。
所述RFID装置通过扫描箱子上的RFID标签获取箱子的关联数据,关联数据包括箱子二维码、RFID标签信息、所有者等信息。
所述物流输送机构包括输送辊道,所述前置信号屏蔽罩和后置信号屏蔽罩设置在输送辊道两侧,前置信号屏蔽罩靠近入库口,后置信号屏蔽罩靠近出货口。
所述前置信号屏蔽罩上的RFID天线分别记为RFID天线A、RFID天线B,RFID天线A和RFID天线B统称为M组;
所述后置信号屏蔽罩上的RFID天线分别记为RFID天线C、RFID天线D,RFID天线C和RFID天线D统称为N组;
当M组或N组在任一组的RFID天线检测到RFID电子标签时,记此刻为开始检测时间点,记作T0。开始倒计时,倒计时的时长tDown计算公式为:
tDown=3*l/v
其中,l为前置信号屏蔽罩与后置信号屏蔽罩外侧相隔最大距离,v为输送辊道运行速度;3为多次实验所测得系数,一般倒计时时长为15s;
当M组内RFID天线A或B任一个RFID天线接收到RFID信号时,工业平板记录相应的天线、检测到RFID信号的时间点、信号参数,存入数组mList;
当N组内RFID天线C或D任一个RFID天线接收到RFID信号时,工业平板记录相应的天线、检测到RFID信号的时间点、信号参数,存入数组nList;
倒计时t结束后,此时箱子已经运行出RFID装置的检测范围,工业平板停止记录工作,系统开始执行箱子出入库判断方法,包括如下步骤:
步骤一:
分别统计数组mList与数组nList内所包含记录数量,分别记作mCount,nCount。
如果mCount=0或nCount=0,此时说明只有M组或者只有N组RFID天线扫描到了数据,而另一组没有扫描到任何数据。判定为错误检测,并没有箱子通过,停止执行后续步骤,检测数据清零,直接返回到系统的初始状态;否则执行步骤二;
步骤二:
统计数组mList的数据,生成一个新的数组mRfidList,用于存储M组记录的RFID标签信息;
统计数组nList的数据,生成一个新的数组nRfidList,用于存储N组记录的RFID标签信息;
步骤三:
求数组mRfidList和数组nRfidList的交集,记作数组rfidList,数组rfidList中的RFID标签表示被M组和N组共同扫描到的RFID标签;
如果数组rfidList内记录数量=0,即数组mList与数组nList没有交集,说明并没有RFID标签被M组和N组共同扫描到,即并没有箱子通过,判定为错误检测,停止执行后续步骤,检测数据清零,直接返回到系统的初始状态;否则执行步骤四;
步骤四:
依次取出rfidList数组中的RFID标签,在数组mList中找到对应的检测到所述RFID标签信号的时间点,计算平均间隔时间,并生成新的数组mTList存储计算结果;
依次取出rfidList数组中的RFID标签,在数组nList中找到对应的检测到所述RFID标签信号的时间点,计算平均间隔时间,并生成新的数组nTList存储计算结果;
平均间隔时间tAverage计算方法如下:
tAverage=T/n
T表示RFID标签在该组(M组或N组)RFID天线所记录间隔时间tIntervals之和,n表示该组所记录条目总数;
间隔时间tIntervals计算方法如下:
tIntervals=Tn-T0
Tn表示RFID标签在该组(M组或N组)RFID天线所记录的时间点;
T0表示开始检测时间点
步骤五:
计算RFID电子标签在M组RFID天线和N组RFID天线平均检测时间的一个差值,记为tResult,计算公式如下
tResult=mTList[i]-nTList[i]
i表示该数组的坐标;
mTList[i]代表mTList中位于i位置的数值;
nTList[i]代表nTList中位于i位置的数值。
由于是对数组进行的一对一计算,会产生与数组数量同样多的tResult。
对每一个tResult进行判断:
如果所有的tResult>0,则判断箱子为出库;
如果所有的tResult<0,则判断箱子为入库。
所述工业平板将RFID标签、检测时间、箱子出入库判断结果上传至服务器处理模块,服务器处理模块接收到数据后,在数据库内根据RFID标签查询箱子二维码、所有者并发回给工业平板,工业平板接收到数据后,与RFID天线扫描到的RFID标签以及二维码扫描仪扫描到的二维码进行比对,如果数据一致,正常显示服务器处理模块返回的数据,包括箱子二维码、所有者、进出库状态、检测时间;如果不一致,说明RFID装置扫描到的二维码、RFID标签和服务器处理模块存储的二维码、RFID标签不一样,表示箱子数据异常,此时需要人为介入处理,工业平板显示错误提示,并且发出语音提醒。
所述前置信号屏蔽罩和后置信号屏蔽罩的四角均留有孔位,用于通过抗干扰线缆。
所述前置信号屏蔽罩和后置信号屏蔽罩设有安装预留孔位,用于安装到物流输送机构上。
所述前置信号屏蔽罩和后置信号屏蔽罩的材料为能够屏蔽RFID信号的材料。
所述RFID天线与所述信号屏蔽罩通过螺栓固定、连接;所述工业平板与所述RFID读写器通过网线接入局域网络;所述RFID读写器与所述RFID天线通过抗干扰线缆连接。
本发明具有如下有益效果:本发明系统配置完成后全程无需任何其他操作,不影响操作人员正常工作;全自动判断进出库,不依赖其他指令,高可信度;全自动记录进出库,实时上传数据,高及时性;实时显示进出库信息,方便二次核对,避免出入库错误。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明,本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是系统的结构组成图。
图2是本发明系统的工作流程图。
图3是装置的轴测图。
图4是被检测的箱子组成图。
图5是装置安装到输送辊道上的示意图。
图6、图7、图8、图9、图10、图11是本发明方法流程示意图。
具体实施方式
如图1所示为本系统的结构图,包括数据收集模块、服务器数据处理模块。数据收集模块负责RFID装置的配置、检测、判断、上传、显示交互等功能。服务器数据处理模块存储箱子二维码、RFID标签、所有者、时间等关联数据,负责接收并存储数据收集模块上传的数据,存储、查询相关参数并发回给数据收集模块。
如图2所示为本系统的工作流程图,数据收集模块部署到输送辊道之后,开始工作,可以检测并判断档案的进出,此时将判断结果和扫描到的RFID数据、端口、时间等参数上传至服务器数据处理模块,服务器数据处理模块接收到数据之后将该记录保存,然后检索数据库查询RFID相关信息,并将信息返回至数据收集模块,数据收集模块接收到数据后与扫描到的数据进行比对,如果数据一致,正常显示服务器处理模块返回的数据;如果数据不一致,工业平板会在界面显示错误提示,并且发出语音提醒。流程结束。
如图3所示为RFID装置的轴测图,RFID装置包括前置信号屏蔽罩3、后置信号屏蔽罩5、多通道RFID读写器2、RFID天线1、工业平板4、二维码扫描仪6。
前置信号屏蔽罩3,其材料为于金属等可以屏蔽RFID信号材料。有安装预留孔位,可以安装到对应物流输送机构上。有一定结构强度,可以拆分、组装。有固定机构,可以固定RFID天线1。在四角预留四个孔位用于通过抗干扰线缆。在顶部预留空位用于安装多通道RFID读写器2和工业平板4。
后置信号屏蔽罩5,其材料为于金属等可以屏蔽RFID信号材料。有安装预留孔位,可以安装到对应物流输送机构上。有一定结构强度,可以拆分、组装。有固定机构,可以固定RFID天线1。在四角预留四个孔位用于通过抗干扰线缆。
工业平板4,使用型号为GM-DCT338,为Android系统平板,Android系统版本为4.4以上,支持交流供电,配有RS232网线接口、USB接口、扬声器。
多通道RFID读写器2,使用型号为GM-HP202-4P,支持交流供电,配有RS232接口,工作频率范围:860MHz~960MHz,多通道(大于4)。
RFID天线1,使用型号为GM-08,频率范围:902MHz~928MHz,可与多通道RFID读写器2配套使用。
二维码扫描仪6,可以扫描二维码1与条形码,二维码扫描仪6还包含有WIFI模块。所述二维码扫描仪有4个,分别设置在前置信号屏蔽罩和后置信号屏蔽罩中间侧面,用于扫描箱子上的二维码。
如图4所示为本系统中存放档案的箱子,箱子由箱体上盖7,箱体本体11,RFID标签8,RFID标签10,二维码9组成。箱体本体5已经在内部贴好RFID标签10,外部粘贴二维码9。将档案放进箱体本体11内部,装配箱体上盖7,然后用RFID标签8对角将箱体封住,该箱子上RFID标签、二维码在本系统内部都是唯一值,不会重复,与所有者的关系表存储于服务器数据处理模块。
如图5所示为本系统安装到输送辊道之后的示意图,12为输送辊道。
如图6、图7、图8、图9、图10、图11是档案进库的自动判断方法意图,根据现场实际情况,输送线配置前置信号屏蔽罩(靠近入库口)、后置信号屏蔽罩(靠近出货口)。图中,13表示M组天线,14表示RFID天线A,15表示RFID天线B,16表示N组天线,17表示表示RFID天线C,15表示RFID天线D,
前置信号屏蔽罩内放置RFID天线A、RFID天线B,定义为M组13;
后置信号屏蔽罩内放置RFID天线C、RFID天线D,定义为N组16。
当M组或N组在任一组检测到RFID电子标签时,此为开始检测时间点,记作T0,例如20201010100000,表示2020年10月10日00点00分00秒检测到了RFID标签。开始倒计时,倒计时的时长tDown计算公式为:
tDown=3*l/v
其中,l为前置信号屏蔽罩与后置信号屏蔽罩外侧相隔最大距离,v为输送辊道(如图5所示)运行速度;3为多次实验所测得系数,一般倒计时时长为15s;
当M组内RFID天线A或B任一RFID天线接收到RFID信号时,工业平板记录相应的天线、检测到RFID信号的时间点、信号参数,记作数组mList。
mList示例数据如下:
记录1:A,20201010100000,rfid00001;
记录2:B,20201010100001,rfid00001;
记录3:A,20201010100002,rfid00002;
记录4:B,20201010100003,rfid00002;
当N组内RFID天线C或D任一RFID天线接收到RFID信号时,工业平板记录相应的天线、检测到RFID信号的时间点、信号参数,记作数组nList。
nList示例数据如下:
记录1:C,20201010100008,rfid00001;
记录2:D,20201010100009,rfid00001;
记录3:C,20201010100010,rfid00002;
记录4:D,20201010100011,rfid00002;
倒计时tDown(此处为15s)后,此时箱子已经运行出RFID装置的检测范围,工业平板停止记录工作,系统开始执行判断方法:
步骤一:
分别统计数组mList与数组nList内所包含记录数量,记作mCount,nCount。
如果mCount=0或nCount=0,此时说明只有M组或者只有N组RFID天线扫描到了数据,而另一组没有扫描到任何数据。判定为错误检测,并没有箱子通过,停止执行后面的判定,检测数据清零,直接返回到系统的初始状态。
示例数据中,mCount=4,nCount=4.所以继续执行。
步骤二:
统计数组mList的数据,生成一个新的数组,用于存储M组记录的RFID标签信息,记作数组mRfidList。
根据示例数据mList可生成数组mRfidList,所包含的数据如下:
rfid00001;
rfid00002
统计数组nList的数据,生成一个新的数组,用于存储N组记录的RFID标签信息,记作数组nRfidList。
根据示例数据nList可生成数组nRfidList,所包含的数据如下:
rfid00001;
rfid00002
步骤三:
求数组mRfidList和数组nRfidList的交集,记作数组rfidList,表示被M组和N组共同扫描到的RFID标签。
如果数组rfidList内记录数量=0,即数组mList与数组nList没有交集,说明并没有RFID标签被M组和N组共同扫描到,即并没有箱子通过,判定为错误检测。停止执行后面的判定,检测数据清零,直接返回到系统的初始状态。
根据示例数据,rfidList数组包含的数据如下:
rfid00001;
rfid00002
步骤四:
依次取出rfidList数组中的RFID标签,在mList中找到对应的检测到该RFID信号的时间点,计算平均间隔时间,并生成新的数组mTList存储计算结果;
依次取出rfidList数组中的RFID标签,在nList中找到对应的检测到该RFID信号的时间点,计算平均间隔时间,并生成新的数组nTList存储计算结果;
平均间隔时间tAverage计算方法如下:
tAverage=T/n
T表示RFID标签在该组(M组或N组)所记录间隔时间tIntervals之和,n表示该组所记录条目总数;
间隔时间tIntervals计算方法如下:
tIntervals=Tn-T0
Tn表示RFID标签在该组所记录的时间点;
T0表示开始检测时间点。
根据示例数据,rfidList数组里的数据为:
rfid00001;
rfid00002。
mList数组中,rfid00001对应的记录为记录1和记录2,记录如下:
记录1:A,20201010100000,rfid00001;
记录2:B,20201010100001,rfid00001;
rfid00001在记录1的记录时间点Tn为:20201010100000,
rfid00001在记录1的间隔时间tIntervals,根据公式:
tIntervals=Tn-T0
计算如下:
tIntervals=20201010100000-20201010100000=0
rfid00001在记录2的记录时间点Tn为:20201010100001,
rfid00001在记录2的间隔时间tIntervals,根据公式:
tIntervals=Tn-T0
计算如下:
tIntervals=20201010100001-20201010100000=1
rfid00001的平均间隔时间tAverage,根据公式:
tAverage=T/n
rfid00001的平均间隔时间tAverage计算如下:
mList数组中,rfid00002对应的记录为记录3和记录4,记录如下:
记录3:A,20201010100002,rfid00001;
记录4:B,20201010100003,rfid00001;
rfid00002在记录3的记录时间点Tn为:20201010100002,
rfid00002在记录3的间隔时间tIntervals,根据公式:
tIntervals=Tn-T0
计算如下:
tIntervals=20201010100002-20201010100000=2
rfid00002在记录4的记录时间点Tn为:20201010100003,
rfid00002在记录4的间隔时间tIntervals,根据公式:
tIntervals=Tn-T0
计算如下:
tIntervals=20201010100003-20201010100000=3
rfid00002的平均间隔时间tAverage,根据公式:
tAverage=T/n
rfid00002的平均间隔时间tAverage计算如下:
平均间隔时间数组mTList包含的数据如下:
rfid00001对应的平均间隔时间tAverage为:0.5;
rfid00002对应的平均间隔时间tAverage为:2.5。
重复以上步骤,可得平均间隔时间数组nTList包含的数据为:
rfid00001对应的平均间隔时间tAverage为:8.5,
rfid00002对应的平均间隔时间tAverage为:10.5。
步骤五:
依次取出对mTList和nTList同坐标的值进行减法运算:
tResult=mTList[i]-nTList[i]
i表示数组该数组的坐标;
mTList[i]代表mTList中位于i位置的数值;
nTList[i]代表nTList中位于i位置的数值。
由于是对数组进行的一对一计算,会产生与数组数量同样多的tResult。
对每一个tResult进行判断:
如果所有的tResult>0,则判断箱子为出库;
如果所有的tResult<0,则判断箱子为入库。
根据示例数据,计算计算公式:
tResult=mTList[i]-nTList[i]
计算如下:
tResult=mTList[0]-nTList[0]=0.5-8.5=-8
tResult=mTList[1]-nTList[1]=2.5-10.5=-8
所有的tResult<0,判断箱子为入库。
所述数据收集模块中工业平板将RFID标签、检测时间、判断结果上传至服务器处理模块,服务器处理模块接收到数据后,在数据库内根据RFID标签查询箱子二维码、所有者并发回给所述数据收集模块中工业平板。工业平板接收到数据后,与通过RFID天线扫描到的RFID标签比对,与通过二维码扫描仪扫描到的二维码比对,如果数据一致,正常显示服务器处理模块返回的数据,包括箱子二维码、所有者、进出库状态、检测时间。如果不一致,说明RFID装置扫描到的二维码、RFID标签与服务器处理模块存储的二维码、RFID标签不一样,表示箱子数据异常,,此时需要人为介入检查箱子信息并处理,工业平板会在界面显示错误提示,并且发出语音提醒。
本发明提供了一种基于RFID技术的档案进出库的自动判断系统,具体实现该技术方案的方法和途径很多,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。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。