CN114386546A - 一种rfid物品识别系统 - Google Patents
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Abstract
一种RFID物品识别系统，该系统包括相互配合并完成系统识别的RFID芯片组件、数据读取移动端、数据写入移动端、数据读取固定端以及芯片摘除装置，RFID芯片控制系统具有RFID控制系统与作业管理系统数据连接、芯片内部数据显示的功能，该系统还设有RFID芯片的异常状态与处理、标签安装以及RFID芯片的重复使用功能。本发明尤其适用于钢板堆场环境下的钢板，在钢板出入库的各环节中，管理人员实时利用RFID技术及一系列软硬件设备，通过物联网系统，实时采集钢板在入库、出库、运输过程中的位置情况，经过大数据分析、统计，通过优化算法自动生成出入库任务，减少各环节的人工干预和控制，减少出错，提高效率，实现钢板全流程的智能化管理。
Description
技术领域
本发明属于RFID射频识别技术领域，涉及RFID物品识别系统。
背景技术
RFID射频识别技术尤其是高频RFID，近年来发展速度很快，在工业现场数据采集领域得到广泛的应用。RFID系统通常由电子标签、读写器、天线和上位机软件构成，其中标签是信息的载体，读写器是信息写读的工具，天线是信息交互的媒介，上位机软件控制整个读写流程。与其他自动识别技术相比，高频RFID具有以下优点：识别精度高，可快速识别标签信息；射频识别穿透性强，并且不依靠光源，应用场景更加广泛；由于偶极子天线自身可弯曲的特性，标签能够轻易附着或嵌入到产品上，从而实现对产品的物流过程的追踪；强大的处理能力，能够同时处理多标签，并提供有效解决信息碰撞或干扰成熟的方法；存储量大，系统灵活性更好。
港口码头及钢板堆场的信息化水平是衡量港口现代化水平的重要标志之一。钢板是造船工业最基本的生产原材料，其能否合理有效地流通将直接影响造船企业生产活动能否顺利进行并按时完成。如何对每块钢板进行标识成为对钢板堆场进行智能化改造的关键问题。现有技术中，在卸货员将钢板编码写入RFID标签后，行车读取标签，确定待入库状态，并向WMS系统返回钢板编码、“入库”状态以及货拉信息。堆场管理员与WMS系统交互，根据盘点计划显示货位与钢板清单列表，扫描RFID标签对比确定结果。对于传统的钢板标识一般采用条形码或钢印打码等识别方式，在户外条件下不易保存，且无法实时更新钢板变动信息，缺乏全流程的数字化管理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于钢板堆场环境下的RFID钢板标识系统，用于解决上述现有的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种适用于钢板堆场环境下的RFID钢板识别系统适用于钢板堆场中钢板的数字化管理，包括相互配合并完成系统识别的RFID芯片组件、数据读取移动端、数据写入移动端、数据读取固定端以及芯片摘除装置构成，RFID芯片控制系统具有RFID控制系统与作业管理系统数据连接、芯片内部数据显示的功能，该系统还设有RFID芯片的异常状态与处理、标签安装以及RFID芯片的重复使用功能。
所述RFID芯片标的系统中RFID芯片组件是RFID芯片、外部保护、贴敷部件组成的整体组件，贴敷系统由强磁与胶贴共同形成，贴敷在钢板侧面指定位置形成“一钢板一芯片”的连锁配置，应用于钢板吊运至拖车后，赋值完毕的芯片贴敷以及钢板在钢板库内整个流程进行标的。
所述RFID芯片标的系统中数据读取移动端是堆场管理人员手持进行现场钢板确认、钢板盘点、异常干预的移动端设备且通过无线网络进行数据交换，应用于钢板堆场内日常盘点以及异常缓存区处理。
所述RFID芯片标的系统中数据写入移动端可以重复利用的RFID芯片回收后进行清零，完成重复使用准备应用于RFID芯片在辊道位置回收准备后，二次使用准备。
所述RFID芯片标的系统中数据写入移动端可以进入厂钢板在完成钢板条形码与RFID芯片码对应关系后，对芯片进行赋值，应用于码头区域对装运至拖车的钢板贴敷芯片进行赋值。
所述RFID芯片标的系统中数据读取固定端是行车吊运钢板过程中通过安装在吊排侧面的芯片读取装置，读取贴敷在钢板侧的芯片内部数字串，并与管理系统提供的数字信息进行比对，应用于凡涉及钢板吊运过程中，钢板起吊至3.5m定高位置触发读取，在PLC内部与暂存数据编号进行比对
所述RFID芯片标的系统中芯片摘除装置是为实现RFID芯片的重复利用，通过芯片摘除装置摘除贴敷在钢板侧面的RFID芯片，所述芯片摘除装置为不接入系统的独立设备，由辊道端的特定传感器触发，安装在辊道顶端，在钢板出库进入钢板预处理阶段间触发工作，触发运行由管道控制连锁“开启/关闭”。
所述RFID芯片控制系统为实现RFID芯片读取装置在读取与写入过程中的数据管理，主要功能包括：RFID控制系统与作业管理系统数据连接以及芯片内部数据显示功能。
所述RFID芯片控制系统的RFID控制系统与作业管理系统数据连接功能指的是移动端RFID设备整合条形码与RFID读写功能，在码头区域读取钢板出厂条形码，并将读取的数据信息上传至作业管理系统，对比系统中已生成的钢板号以及对应的RFID芯片编码，通过移动终端对RFID芯片进行赋值，完成目标钢板对应芯片标的。
所述RFID芯片控制系统的芯片内部数据显示功能包括：
(1)读取显示：钢板堆场管理人员在现场读取芯片内部数据后，读取的数字字符串可显示在移动读取设备的指定页面；
(2)对应显示：入厂钢板条码扫码获得数字字符串与系统给定的赋值入芯片的数字字符串，在芯片写入装置的界面上自动形成上下对应显示；
(3)报警显示：移动端设备接收系统的提供的数据与现场读取芯片的数据比对环节中，如比对异常应显示出异常处理界面——含数据错误报警显示与数据清零异常报警显示。
所述RFID芯片的异常状态与处理包括：芯片故障与缺陷、芯片数据读取异常。
所述RFID芯片的故障与缺陷指的是芯片由于故障或缺陷造成无法重新正常赋值的状态，通过特定的芯片回收处理流程排除RFID芯片因重复使用造成的数据无法录入的情况。该流程通过芯片数据清零、输入特定代码、重新读取数据三个步骤完成回收芯片的验收与重复使用准备。
所述RFID芯片的数据读取异常处理方法为：行车吊排侧面的RFID读取装置，在指定高度读取芯片内部数据，通过重复覆盖数据值方式覆盖前以读取的数据值。
所述RFID标签安装流程包括：使用RFID芯片作为钢板单一信息的载体，通过强磁和双面胶安装在入库钢板侧面，完成钢板标的安装。其中，标签安装位置的指示采用如下方案：驳运小车每次都在码头指定位置，作业人员依据设立地面安装标识在指定区域对应钢板侧面中心区域张贴标签。
所述RFID芯片的重复使用流程包括：RFID芯片汇总回收、回收RFID芯片的清洁检查、回收RFID芯片的处理准备。
所述RFID芯片的重复使用流程中RFID芯片汇总回收过程为：钢板RFID芯片经由辊道顶端芯片摘除装置自动摘除，坠入辊道下部的收集箱内，堆场工作人员每天回收收集箱内的芯片。
所述RFID芯片的重复使用流程中回收RFID芯片的清洁检查过程包括：
(1)作业人员在芯片回收处理点使用RFID读写设备，先对集中收集的芯片进行批量清零；
(2)逐个清除芯片外部残留的双面胶，并使用硬毛刷沾清洁剂(可挥发型)清洁芯片表面，最后使用加热电吹风烘干；
(3)清洁过程中通过对芯片的外形检查判断芯片可否重新利用：a、芯片外部变形：芯片出现明显的弯曲或扭转，造成芯片贴敷面无法与钢板表面形成紧密的贴敷结合状态；b、芯片功能损坏：检查芯片是否出现开裂或缺失，造成芯片内部的磁铁磁性变化或磁性不完整。
所述RFID芯片的重复使用流程中回收RFID芯片的处理准备包括：
(1)使用RFID读写设备逐个对芯片进行固定数值赋值；
(2)使用RFID读取设备逐个对芯片进行内部数据读取，顺利读取出芯片内部数据为固定值后确定芯片赋值性能完好；
(3)使用RFID读取设备再次逐个对芯片进行清零；
(4)对检验合格的芯片固定位置再次粘贴双面胶贴，完成芯片再次利用准备工作。
由于采用上述技术方案，当用于钢板堆场环境下的RFID钢板识别系统时，在钢板出入库的各环节中，管理人员实时利用RFID技术及一系列软硬件设备，通过物联网系统，实时采集钢板在入库、出库、运输过程中的位置情况，经过大数据分析、统计，通过优化算法自动生成出入库任务，减少各环节的人工干预和控制，减少出错，提高效率，实现钢板全流程的智能化管理。
附图说明
图1为钢板RFID标的系统设备构成图。
图2为RFID芯片控制系统的主要功能图。
图3为标签安装位置指示图。
图4为RFID芯片重复使用回收流程图。
图5为RFID芯片在全作业流程中的循环过程图。
图6为入库流程图。
图7为出库流程图。
图8为预处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步加以说明。
如本文中所述，术语“包括”及其各种变体可以被理解为开放式术语，其意味着“包括但不限于”。术语“基于”可以被理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”可以被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”可以被理解为“至少一个其它实施例”。
钢板堆场RFID芯片标识系统的主要功能：
钢板堆场项目中为对所有钢板的入厂、卸板、入库、出库等各环节过程中，目标钢板运行数据管理跟踪使用RFID芯片对所有钢板进行贴敷标的，并通过RFID设备对芯片中单一数字字符串进行读取与赋值形成闭环管理。
如图1，为RFID芯片标的系统设备构成，在实施时，为实现钢板堆场中RFID芯片的管理，需要不同相关设备实现不同功能：
表1钢板RFID标的系统设备构成
如图2，为RFID芯片控制系统的主要功能，在实施时，为实现RFID芯片读取装置在读取与写入过程中的数据管理、需要RFID芯片的控制系统具有一些特定的功能与设定：
(1)RFID控制系统与作业管理系统数据连接
移动端RFID设备整合条形码与RFID读写功能，在码头区域读取钢板出厂条形码，并将读取的数据信息上传至作业管理系统，对比系统中已生成的钢板号以及对应的RFID芯片编码，通过移动终端对RFID芯片进行赋值，完成目标钢板对应芯片标的。
(2)芯片内部数据显示
a.读取显示：钢板堆场管理人员在现场读取芯片内部数据后，读取的数字字符串可显示在移动读取设备的指定页面；
b.对应显示：入厂钢板条码扫码获得数字字符串与系统给定的赋值入芯片的数字字符串，在芯片写入装置的界面上自动形成上下对应显示；
c.报警显示：移动端设备接收系统的提供的数据与现场读取芯片的数据比对环节中，如比对异常应显示出异常处理界面——含数据错误报警显示与数据清零异常报警显示。
在实施时，需要对RFID芯片出现异常状态进行确认以及进行相应的处理，芯片的异常状态包括：
(1)芯片故障与缺陷
芯片由于故障或缺陷造成无法重新正常赋值的状态，通过特定的芯片回收处理流程排除RFID芯片因重复使用造成的数据无法录入的情况。该流程通过芯片数据清零、输入特定代码、重新读取数据三个步骤完成回收芯片的验收与重复使用准备。
(2)芯片数据读取异常
行车吊排侧面的RFID读取装置，在指定高度读取芯片内部数据，通过重复覆盖数据值方式覆盖前以读取的数据值。
在实施时，涉及到RFID标签安装，其过程如下：使用RFID芯片作为钢板单一信息的载体，通过强磁和双面胶安装在入库钢板侧面，完成钢板标的安装。如图3，标签安装位置的指示采用如下方案：驳运小车每次都在码头指定位置，作业人员依据设立地面安装标识在指定区域对应钢板侧面中心区域张贴标签。
在实施时，如图4为节约日常运作成本需要对RFID芯片进行重复使用，当钢板出库后应回收RFID芯片进行处理为下一轮次的RFID芯片的贴敷与赋值做好准备。RFID芯片的重复使用流程如下：RFID芯片汇总回收、回收RFID芯片的清洁检查、回收RFID芯片的处理准备。
RFID芯片汇总回收过程：钢板RFID芯片经由辊道顶端芯片摘除装置自动摘除，坠入辊道下部的收集箱内，堆场工作人员每天回收收集箱内的芯片。
回收RFID芯片的清洁检查过程如下：
(1)作业人员在芯片回收处理点使用RFID读写设备，先对集中收集的芯片进行批量清零；
(2)逐个清除芯片外部残留的双面胶，并使用硬毛刷沾清洁剂(可挥发型)清洁芯片表面，最后使用加热电吹风烘干；
(3)清洁过程中通过对芯片的外形检查判断芯片可否重新利用：a、芯片外部变形：芯片出现明显的弯曲或扭转，造成芯片贴敷面无法与钢板表面形成紧密的贴敷结合状态；b、芯片功能损坏：检查芯片是否出现开裂或缺失，造成芯片内部的磁铁磁性变化或磁性不完整。
回收RFID芯片的处理准备过程如下：
(1)使用RFID读写设备逐个对芯片进行固定数值赋值。
(2)使用RFID读取设备逐个对芯片进行内部数据读取，顺利读取出芯片内部数据为固定值后确定芯片赋值性能完好；
(3)使用RFID读取设备再次逐个对芯片进行清零；
(4)对检验合格的芯片固定位置再次粘贴双面胶贴完成芯片再次利用准备工作。
RFID芯片的使用是实现钢板堆场中钢板信息化管理的重要一环，接下来，将就RFID芯片在全作业流程中的循环过程进行详细介绍，旨在进一步对RFID钢板识别系统进行说明，全流程分为三类：入库流程、出库流程、预处理流程，其中，RFID芯片在全作业流程中的循环过程图如图5所示。
外高桥船厂的钢板标识RFID需要建立3个信息之间的对应关系，分别是：钢板条码、钢板号、RFID写入信息。
其中，钢板条码和钢板号之间在船厂的SEM系统中已经建立好了对应关系，这些信息会直接导入YMS(堆场作业管理系统)的数据库中，便于进行查询比对。
一个钢板号应该只对应一张钢板，但在对数据进行整理分析时发现，存在个别钢板(数量在2％以下)，在同一钢板号下，有多张规格不同钢板的情况。这种情况下，后台YMS会在数据库中进行标记工作，对这类钢板原有的钢板号后，加上额外标记，之后“原钢板号”+“标记”构成新的“钢板号”，仍然具有唯一性。
关于标识范围，堆场内钢板上限约10万吨，粗略估计在4万张钢板左右，如果考虑RFID写入信息是2进制编码的话，2^16＝65536，也就是说16位编码可以满足使用需求。
关于标签性能要求，其读取性能需要满足抗干扰、防水防尘等要求。多个芯片距离1米以上时，不会产生相互干扰。
另外其粘附性能需要在使用“磁铁+胶”的条件下，满足：正常作业时，不产生明显位移；1米内高度摔落一次时，标签不脱落。
读写设备要求
关于码头读写设备，码头应当配备读写一体的手持式设备，具备检验RFID芯片是否完全清零、写入编码信息两项功能，具备与软件系统(YMS)进行无线通讯的功能，满足防水、防尘、防撞等可靠性要求(参考其他常用手持式工业设备)。
关于行车读取设备，行车上应当配备固定式RFID读取设备，采用固定支架，安置多个读取天线的形式，以满足不同宽度规格钢板的读取需求，具备与PLC进行有线通讯的功能，满足防水、防尘、防撞等可靠性要求(参考其他常用工业设备)。
关于清零设备，其应当具备批量清零的功能，同时保证可靠性尽可能高。同时满足防水、防尘、防撞等可靠性要求。
钢板的单一信息标注是整个钢板智能化识别系统中最为基础的部分，其中涉及手持端读取录入和固定设备端读取两种方式。整个智能钢板管理流程要实现单一钢板信息便捷的标的方式与流程节点的采集两大功能，为整个钢板堆场的管理提供基础数据依据。条码的安装方式是使用纸质条形码作为钢板单一的载体，通过条形码标贴背后胶条粘贴在入库钢板侧面，完成钢板标的。
图6为入库流程图，入库流程中RFID钢板识别系统实施情况如下：第一步，需要将钢板的信息录入到RFID标签中，该过程是通过手持读写器将该钢板的钢板号写入到RFID标签中实现的，钢板号是每块钢板所独有的，其在作业系统中对应着此钢板的详细信息；第二步，人工通过磁吸或涂胶将RFID标签贴合在钢板上；第三步，拖车将钢板拖运至入库区，行车移动至指定位置，读取钢板RFID信息与作业指令进行对比，RFID中存储的钢板号与作业指令下发的钢板号一致，则继续执行作业任务，RFID中存储的钢板号与作业指令下发的钢板号不同，则传回错误信息。
图7为出库流程图，出库作业流程中的RFID钢板识别系统实施情况如下：第一步，行车根据作业指令移动至指定桩位；第二步，通过安装在行车吊排上的RFID读取器读取钢板RFID标签中的钢板号；第三步，通过与系统下发的指令作对比，如果相同则吊运至指定桩位，如果不同则传回钢板信息错误的信息；
图8为预处理流程图，上线作业流程中的RFID钢板识别系统实施情况如下：第一步，行车根据作业指令移动至指定桩位；第二步，通过安装在行车吊排上的RFID读取器读取钢板RFID标签中的钢板号；第三步，通过与系统下发的指令作对比，如果相同则吊运至辊道，如果不同则传回钢板信息错误的信息；第四步，进入辊道的钢板经由自动机械摘除装置摘除RFID标签；第五步，人工进行RFID标签信息初始化，以进行反复利用。
上述的对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (19)
1.一种RFID物品识别系统，其特征在于：包括相互配合并完成系统识别的RFID芯片组件、数据读取移动端、数据写入移动端、数据读取固定端以及芯片摘除装置。
2.根据权利要求1所述的RFID物品识别系统，其特征在于：所述RFID芯片组件是由RFID芯片、外部保护、贴敷部件组成的整体组件。
3.根据权利要求1所述的RFID物品识别系统，其特征在于：所述数据读取移动端是堆场管理人员手持进行现场物品确认、物品盘点、异常干预的移动端设备，而且是通过无线网络进行数据交换。
4.根据权利要求1所述的RFID物品识别系统，其特征在于：所述数据写入移动端作用是重复利用的RFID芯片回收后进行清零，完成重复使用准备，用于RFID芯片在辊道位置回收准备后，二次使用准备。
5.根据权利要求1所述的RFID物品识别系统，其特征在于：所述数据写入移动端作用是入厂物品在完成物品条形码与RFID芯片码对应关系后，对芯片进行赋值，应用于码头区域对装运至拖车的物品贴敷芯片进行赋值。
6.根据权利要求1所述的RFID物品识别系统，其特征在于：所述数据读取固定端是行车吊运物品过程中通过安装在吊排侧面的芯片读取装置，用于读取贴敷在物品侧的芯片内部数字串，并与管理系统提供的数字信息进行比对。
7.根据权利要求1所述的RFID物品识别系统，其特征在于：所述数据读取固定端应用于凡涉及物品的吊运过程中，物品起吊至定高位置触发读取，在PLC内部与暂存数据编号进行比对。
8.根据权利要求1所述的RFID物品识别系统，其特征在于：所述芯片摘除装置是为实现RFID芯片的重复利用，通过芯片摘除装置摘除贴敷在物品侧面的RFID芯片，所述芯片摘除装置为未接入系统的独立设备，由辊道端的特定传感器触发，该装置安装在辊道顶端，在物品出库进入物品预处理阶段间触发工作，触发运行由管道控制连锁“开启/关闭”。
9.根据权利要求1所述的RFID物品识别系统，其特征在于：所述RFID芯片组件应用场景为：物品吊运至拖车后，赋值完毕的芯片贴敷以及物品在物品库内整个流程进行标定。
10.根据权利要求1所述的RFID物品识别系统，其特征在于：所述数据读取移动端应用场景为：物品堆场内日常盘点以及异常缓存区处理。
11.根据权利要求1所述的RFID物品识别系统，其特征在于：所述RFID芯片控制系统具有RFID控制系统与作业管理系统数据连接、芯片内部数据显示的功能；所述RFID芯片控制系统的芯片内部数据显示功能包括读取显示、对应显示、报警显示。
12.根据权利要求1所述的RFID物品识别系统，其特征在于：所述RFID芯片的异常状态包括芯片故障与缺陷以及芯片数据读取异常。
13.根据权利要求12所述的RFID物品识别系统，其特征在于：所述RFID芯片的异常状态与处理中芯片由于故障或缺陷造成无法重新正常赋值的状态，通过特定的芯片回收处理流程排除RFID芯片因重复使用造成的数据无法录入的情况；该流程通过芯片数据清零、输入特定代码、重新读取数据三个步骤完成回收芯片的验收与重复使用准备。
14.根据权利要求12所述的RFID物品识别系统，其特征在于：所述RFID芯片的异常状态与处理中芯片数据读取异常时行车吊排侧面的RFID读取装置，在指定高度读取芯片内部数据，通过重复覆盖数据值方式覆盖前以读取的数据值。
15.根据权利要求1所述的RFID物品识别系统，其特征在于：所述标签安装为使用RFID芯片作为物品单一信息的载体，通过强磁和双面胶安装在入库物品侧面，完成物品标的安装。
16.根据权利要求15所述的RFID物品识别系统，其特征在于：所述标签安装位置的指示采用如下方案：驳运小车每次都在码头指定位置，作业人员依据设立地面安装标识在指定区域对应物品侧面中心区域张贴标签。
17.根据权利要求1所述的RFID物品识别系统，其特征在于：所述RFID芯片的重复使用包括RFID芯片汇总回收、回收RFID芯片的清洁检查、回收RFID芯片的处理准备。
18.权利要求1至17中任一所述RFID物品识别系统在钢板堆场环境下在钢板上的应用。
19.根据权利要求18所述的应用，其特征在于：RFID物品识别系统的贴敷系统由强磁与胶贴共同形成，贴敷在钢板侧面指定位置形成“一钢板一芯片”的连锁配置。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN118153615A (zh) * | 2024-05-11 | 2024-06-07 | 北京顺特科技有限公司 | 一种rfid智能标签回收用数据处理系统 |
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