CN116902468A - 一种用于电力物资的仓库识别系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电力物资的仓库识别系统，属于电力物资仓储技术领域，包括内部设置有若干层行走轨道以及底座承载型材的立体货架；设置于立体货架顶部的无线馈电单元；配合于所述底座承载型材的标准化底座；配合于不同类型电力物资外形结构的物资模具，所述物资模具与标准化底座之间耦合连接；射频标签读取设备，与无线馈电单元通讯连接，根据射频识别信号的频域特性确定立体货架中待提取电力物资的存储区域。本申请通过无线馈电单元在识别定位各射频标签的过程中提供增益辅助信号以提高辐射强度，进行标签识别信号的频域特性粗定位，再在移动至粗定位区域后通过射频识别芯片调制信号实现精确定位，在用于电力物资仓储时能提升识别效果。

Description

一种用于电力物资的仓库识别系统及方法

技术领域

本发明属于电力物资仓储技术领域，具体涉及一种用于电力物资的仓库识别系统及方法。

背景技术

电力物资种类繁多、数量庞大、出入库作业频繁，在仓储配送作业效率提升方面具有较多困难。近年来电力仓储自动化水平已有显著提升，但由于电力物资包装防护能力低、部分物资的仓储不利于自动化的装卸作业，仍极大地依赖于人为控制，作业的精度和效率都比较低，尤其其中所大量存在的铁附件、绝缘子及线缆等异型体，极易在标签识别时带来信号干扰，影响识别准确率。

申请号为2020106845859的中国专利公开了一种基于RFID技术的仓储物资定位系统，其物资定位系统包括货物定位子系统和货架定位子系统，所述货架定位子系统包括设置在库房内的若干货架摆放区以及安装在货架底部的RFID货架标签。其对货架位置的定位追踪能够提高货物定位的效率，但忽略了不规范货物自身难以避免的对定位过程的干扰。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种用于电力物资的仓库识别系统及方法，通过在电力物资的提取或存储程序中，根据标签识别信号的频域特性粗定位，再在射频标签读取设备移动至粗定位区域后通过各物资的射频识别芯片调制信号实现精确定位，提升识别效果。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案如下：

一种用于电力物资的仓库识别系统，包括立体货架，其内部设置有若干层行走轨道以及布置于行走轨道上的底座承载型材；

设置于立体货架顶部的无线馈电单元，用于向立体货架区域辐射无线信号；

配合于所述底座承载型材的标准化底座，用于承托不同电力物资并将电力物资存储于立体货架上的相应位置；所述标准化底座上部设置馈电耦合接口；

配合于不同类型电力物资外形结构的物资模具，物资模具底部设置有射频标签，所述物资模具与标准化底座之间通过射频标签和馈电耦合接口实现耦合连接；

射频标签读取设备，与无线馈电单元通讯连接，响应于各射频标签3向外辐射的射频识别信号，根据射频识别信号的频域特性确定立体货架中待提取电力物资的存储区域。

进一步的，各标准化底座1的底板内部设置无线交互线圈，将无线交互线圈和馈电耦合接口电连接，通过无线交互线圈接收仓库中的无线信号，向馈电耦合接口馈入增益辅助信号。

进一步的，所述无线馈电单元为配合于无线交互线圈谐振频段的无线射频充电发射器，其配合于立体货架内部分区分别均匀布置于各分区顶部；所述射频标签读取设备在获取各射频标签向外辐射的射频识别信号的过程中触发无线馈电单元周期性地向射频标签读取设备所处立体货架区域辐射无线信号。

进一步的，所述标准化底座四周设置进叉结构。

进一步的，所述标准化底座的顶部四角均分别设置插孔，所述馈电耦合接口设置于插孔底部；所述物资模具底部设置有配合于插孔的插接固定结构，其中射频标签设置于插接固定结构的底部，与插孔内所设置的馈电耦合接口电连接。

进一步的，所述射频标签包括基板、馈电连接结构、馈电臂、调谐臂和芯片；所述基板一侧固定连接于插接固定结构的底部；所述馈电连接结构为设置于基板另一侧的外周的金属薄片，在插接固定结构插接于插孔中的状态下，馈电连接结构的外侧边缘顺插接方向向后翻折、紧密抵接于插孔内壁并保持与馈电耦合接口电连接；所述馈电臂包括平行于射频标签的基板长边设置的至少一对，其中，一侧馈电臂与基板一侧边缘的馈电连接结构电连接，另一侧馈电臂与基板另一侧边缘的馈电连接结构电连接；各所述馈电臂上分别沿其长轴方向间隔布置有若干个匹配于调谐零点的调谐臂，调谐臂与馈电臂垂直连接，相邻馈电臂之间的各调谐臂以芯片为中心对称设置，相邻两馈电臂各自所连接的调谐臂之间相互平行且设置为相互交错；芯片连接在馈电臂中相邻设置的调谐臂之间，用以实现对射频识别信号的调制。

进一步的，所述调谐臂的长度为芯片工作波长的1/4，接近于馈电臂端部的调谐臂宽度小于接近基板中心的调谐臂宽度。

进一步的，所述基板为柔性基板，其长、宽尺寸不小于插接固定结构的底部尺寸。

本发明还公开了一种基于上述用于电力物资的仓库识别系统的识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过射频标签读取设备触发无线馈电单元周期性地向立体货架所存放不同类型电力物资的不同区域辐射无线信号，根据不同区域中射频标签反馈信号的频域特性粗定位获得待提取电力物资的存储区域；

射频标签读取设备移动至待提取电力物资的存储区域，而后通过不同物资模具的射频识别芯片调制信号实现待提取电力物资的精确定位。

本发明的技术方案能产生以下的技术效果：

本发明所提供的一种用于电力物资的仓库识别系统，通过由不同区域的射频信号频域特性进行粗定位，再进一步通过射频识别芯片调制信号实现精确定位的方式最大限度地减少搬运设备在智能仓库中查找定位待搬运物资的过程，提升射频标签读取设备查找识别各类电力物资的效率，进而提高仓储效率。通过在识别定位各射频标签的过程中触发无线馈电单元周期性地向射频标签读取设备所处立体货架区域辐射无线信号，提供增益辅助信号以提高标签识别信号的辐射强度，通过标签识别信号的频域特性粗定位，再在射频标签读取设备移动至粗定位区域后通过射频识别芯片调制信号进行精确定位，能够避免传统电力物资中存在的零散、异型体在标签识别过程中带来的信号干扰，实现待存储/待提取电力物资的识别效果提升。

附图说明

图1为本发明的用于电力物资的仓库识别系统的结构示意图；

图2本发明所提供的矩形分隔盘式模具安装方式的示意图；

图3为本发明实施例中所采用的射频标签及其安装位置的示意图；

图4为本发明所提供的蛇形分隔盘式模具安装方式的示意图；

图5为本发明所提供的横向模具安装方式的示意图；

图6为本发明所提供的标准化底座与护网之间安装方式的示意图；

图7为本发明所提供的在标准化底座与护网之间增设分隔网的示意图；

图8为本发明所提供的垂直模具安装方式的示意图；

图9为本发明所提供的阵列排布有圆盘结构的垂直模具安装方式的示意图；

图10为本发明实施例中射频标签方向角方向图。

附图标记：标准化底座1、物资模具2、射频标签3、插孔10、插接固定结构20、蛇形分隔盘式模具21、横向模具22、护网23、分隔网24、垂直模具25、馈电连接结构30、芯片31、馈电臂32、调谐臂33、立体货架40、无线馈电单元41。

实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及对应的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1所示为本发明所述的一种用于电力物资的仓库识别系统的结构示意图。本发明所述的用于电力物资的仓库识别系统，包括：

立体货架40，其内部设置有若干层行走轨道以及布置于行走轨道上的底座承载型材；

设置于立体货架顶部的无线馈电单元41，用于向立体货架40区域辐射无线信号；

配合于所述底座承载型材的标准化底座1，所述标准化底座1包括图2所示的底板，以及安装于底板下方的若干中空金属型材，中空金属型材之间可平铺设置钢板加固；中空金属型材内部具有空腔，相邻中空金属型材之间由钢板连接形成的中空结构共同形成环绕标准化底座1四周设置的进叉结构；所述标准化底座1的长宽尺寸配合于立体货架40行走轨道上的底座承载型材的宽度，用于承托不同电力物资并将电力物资存储于立体货架40上的相应位置。

为配合对不同电力物资提供存储空间，避免电力物资存放时出现倾倒或磨损，本实施例在各标准化底座1底板四角分别设置插孔10以连接不同物资模具2实现对电力物资的承托和固定。各插孔10底部设置馈电耦合接口，同时在各标准化底座1底板中部设置无线交互线圈，所述无线交互线圈与各插孔10底部设置的馈电耦合接口电连接，无线交互线圈响应于无线信号而相应地向馈电耦合接口馈入增益辅助信号。

物资模具2，其上可通过任意形式排布有配合于不同类型电力物资外形结构的容纳腔，各物资模具2底部分别设置有配合于标准化底座1四角插孔10尺寸的插接固定结构20以将物资模具2插接固定在标准化底座1上；所述插接固定结构20底部设置有射频标签3，所述物资模具2与标准化底座1之间通过射频标签3和馈电耦合接口实现耦合连接，通过馈电耦合接口将增益辅助信号馈入射频标签3，实现对射频识别信号辐射强度的增强。

所述射频标签3，如图3所示，包括基板，基板背面设置背胶以固定黏贴于插接固定结构20底端；馈电连接结构30，布置于相对背胶的另一面上，为沿基板外周一圈设置的金属薄片，其外侧边缘在插接固定结构20向插孔10底部插接的过程中外翻，以紧密抵接于插孔10内壁并保持与插孔10底部的馈电耦合接口金属薄片之间的电连接，接收增益辅助信号；馈电臂32，同样设置于背胶的另一面，位于馈电连接结构30的内部，由馈电连接结构30一侧向基板中心位置延伸，所述馈电臂32可设置为平行于基板长边的一对或几对，馈电臂32之间以基板中心为旋转对称中心对称布置。如图3下方的射频标签结构3，其以一对馈电臂为例，该对馈电臂的一侧馈电臂与基板左侧边缘的馈电连接结构电连接，另一侧馈电臂与基板右侧边缘的馈电连接结构电连接，当设置两对馈电臂时，相应地将基板上部的两个馈电臂分别与基板左侧边缘的馈电连接结构电连接，将基板下部的两个馈电臂分别与基板右侧边缘的馈电连接结构电连接；调谐臂33，与馈电臂32垂直连接，所述调谐臂33沿馈电臂32长轴方向间隔布置，以通过调谐臂33之间产生的阻抗变化而引入若干调谐零点，实现对射频标签3辐射特性的调制，将不同类型的物资模具2分别对应设置具有相同频域零点特性的射频标签3，且在最接近基板中心的一对馈电臂之间的中心位置设置向基板中心延伸的调谐臂，以通过调谐臂的末端与射频识别芯片31电连接，实现与射频识别芯片31的阻抗匹配，进而实现芯片31对射频标签3辐射特性的调制，以在射频标签3向外辐射的射频信号中叠加用于识别物资模具类型。由此，射频标签读取设备能够直接根据各个标签的辐射特性及标签辐射信号的调谐特性实现对物资模具2类型的识别，并进一步通过芯片31提供的电力物资识别代码准确定位待取物资，执行插取、搬运等操作。

在本实施例的各射频标签中，相邻两馈电臂之间的各调谐臂分别以芯片为中心对称设置，通过调谐臂之间的叉指结构引入寄生感抗实现调谐零点。由此，将同类型模具归纳至仓储系统中相邻仓位后，射频标签读取设备能够通过对该区域射频识别信号频域特性的识别而准确定位获得待提取电力物资的大致存储区域，进而迅速移动至该区域内，以进一步通过射频芯片所调制的射频识别代码定位获得待提取电力物资的准确位置。这样由射频信号频域特性进行粗定位，再通过射频识别芯片31调制信号实现精确定位的方式能最大限度地减少搬运设备在智能仓库中查找定位待搬运物资的过程，提高仓储效率。

射频标签读取设备，与无线馈电单元41通讯连接，响应于各射频标签3向外辐射的射频识别信号，根据射频识别信号的频域特性确定立体货架40中待提取电力物资的存储区域，并待移动至该存储区域后，进一步通过射频识别芯片31所调制的识别代码定位获得待提取电力物资的准确位置。

其中，为配合不同电力物资，本实施例提供如图2及图4-9所示的排布有配合于不同类型电力物资外形结构容纳腔的形式：

（1）如图2，排布有配合电力物资长宽尺寸的矩形分隔盘式模具，其可通过图1所示结构平放容纳半圆扁铁抱箍（U240）、半圆抱箍（U18×260）、T型线夹（TY-120），矩形分隔盘中的隔板可分别将各物资间隔开，避免其在运输存取过程中磕碰；

（2）排布有配合柱式瓷绝缘子外径尺寸的蛇形分隔盘式模具21，其可通过图4所示结构平放容纳线路柱式瓷绝缘子，蛇形的分隔板可以配合于绝缘子外径的宽度尺寸，将绝缘子紧密卡接固定在其中，避免其在运输存取过程中磕碰；

（3）排布有横向容纳孔阵列的横向模具22，其可参照图5结构设置若干层，各层横向模具的开口方向可交错设置，以将各个绝缘子插接固定在各层模具中排布的水平长条形容纳腔内，实现对线路柱式瓷绝缘的容纳和固定；

（4）围绕标准化底座1外周设置的护网23，其可通过图6中位于护网端部的立柱插接固定在标准化底座四周，合围形成相对封闭的空间，实现对电缆分支箱、盘状线缆、整托类铁附件物资，如接地铁、扁钢、镀锌的容纳和固定；

（5）连接在标准化底座1两侧护网23之间的分隔网24，其可灵活根据电力物资尺寸而调整与外周护网的连接位置，通过图7所示方式将护网23内空间分隔为配合不同电力物资尺寸的若干独立空间，以实现对小型电缆分支箱、盘状线缆、整托类铁附件物资，如接地铁、扁钢、镀锌的容纳和固定；

（6）排布有纵向贯通的容纳孔阵列的垂直模具25，其可设置为图8所示的垂直阵列结构以通过各个垂直容纳腔实现对布电线、交流盘形悬式瓷绝缘子等结构的支撑和固定；

（7）可设置为图9所示的阵列排布的圆盘结构以为各种不同类型的环形或球形电力物资提供固定，避免其在搬运过程中滚动掉落。

上述各类型的模具可承载于所述标准化底座1上，通过通用的标准化底座1实现对仓储空间的共享，以方便对仓储空间进行灵活布置。

本实施例中，所述无线馈电单元31为配合于底板中无线交互线圈谐振频段的无线射频充电发射器，无线射频充电发射器通过阵列布置方式，安装于立体货架40不同存储区域的顶部，分别均匀布置以向各分区辐射无线馈电信号。立体货架40中，相同类型的物资模具2集中存储于立体货架40中的同一区域内，并将不同类型的物资模具2设置为分散存储于立体货架40的不同区域中。在货物提取或存储过程中，通过射频标签读取设备触发无线馈电单元41周期性地向立体货架40的不同区域辐射无线信号，使得射频标签读取设备能够响应于各存储区域中射频标签3反馈信号的频域特性而识别出某一类型电力物资的存储区域，进而迅速移动至立体货架40的对应区域，以便在进入该区域后进一步触发该区域顶部的无线馈电单元41周期性地辐射无线信号，通过该区域内不同射频标签3内所设芯片31分别对应的不同识别代码定位所需存取的电力物资，直至射频标签读取设备根据各射频标签3反馈信号所对应的识别代码定位获得电力物资的准确位置。

本实施例中，将射频标签3中的调谐臂33长度设置为芯片31工作波长的1/4，以提高射频信号调制效率。为提升射频标签信号的辐射强度，本申请一般会将接近馈电臂32末端的调谐臂33设置较窄，而将接近基板中心的调谐臂33设置较宽。

由此，本申请的射频标签3能够获得图10所示的波瓣宽度。本申请的射频标签3，其方向角波瓣宽度6dB为158°，能够有效扩大射频标签识别角度，适应立体仓库等复杂定位场景。并且，通过增益辅助信号的馈入，本申请的射频标签3最大增益也提高至17dB，能够进一步提到射频标签读取设备的接收效果快速实现对电力物资的准确定位。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于电力物资的仓库识别系统，其特征在于，包括立体货架（40），其内部设置有若干层行走轨道以及布置于行走轨道上的底座承载型材；

设置于立体货架顶部的无线馈电单元（41），用于向立体货架（40）区域辐射无线信号；

配合于所述底座承载型材的标准化底座（1），用于承托不同电力物资并将电力物资存储于立体货架（40）上的相应位置；所述标准化底座（1）上部设置馈电耦合接口；

配合于不同类型电力物资外形结构的物资模具（2），物资模具（2）底部设置有射频标签（3），所述物资模具（2）与标准化底座（1）之间通过射频标签（3）和馈电耦合接口实现耦合连接；

射频标签读取设备，与无线馈电单元（41）通讯连接，响应于各射频标签（3）向外辐射的射频识别信号，根据射频识别信号的频域特性确定立体货架（40）中待提取电力物资的存储区域。

2.根据权利要求1所述的一种用于电力物资的仓库识别系统，其特征在于，各标准化底座（1）的底板内部设置无线交互线圈，将无线交互线圈和馈电耦合接口电连接，通过无线交互线圈接收仓库中的无线信号，向馈电耦合接口馈入增益辅助信号。

3.根据权利要求2所述的一种用于电力物资的仓库识别系统，其特征在于，所述无线馈电单元（41）为配合于无线交互线圈谐振频段的无线射频充电发射器，其配合于立体货架（40）内部分区分别均匀布置于各分区顶部；所述射频标签读取设备在获取各射频标签（3）向外辐射的射频识别信号的过程中触发无线馈电单元（41）周期性地向射频标签读取设备所处立体货架（40）区域辐射无线信号。

4.根据权利要求1所述的一种用于电力物资的仓库识别系统，其特征在于，所述标准化底座（1）四周设置进叉结构。

5.根据权利要求1所述的一种用于电力物资的仓库识别系统，其特征在于，所述标准化底座（1）的顶部四角分别设置插孔（10），所述馈电耦合接口设置于插孔（10）底部；所述物资模具（2）底部设置有配合于插孔（10）的插接固定结构（20），其中射频标签（3）设置于插接固定结构（20）的底部，与插孔（10）内所设置的馈电耦合接口电连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于电力物资的仓库识别系统，其特征在于，所述射频标签（3）包括基板、馈电连接结构（30）、馈电臂（32）、调谐臂（33）和芯片（31）；所述基板一侧固定连接于插接固定结构（20）的底部；所述馈电连接结构（30）为设置于基板另一侧的外周的金属薄片，在插接固定结构（20）插接于插孔（10）中的状态下，馈电连接结构（30）的外侧边缘顺插接方向向后翻折、紧密抵接于插孔（10）内壁并保持与馈电耦合接口电连接；所述馈电臂包括平行于射频标签的基板长边设置的至少一对，其中，一侧馈电臂（32）与基板一侧边缘的馈电连接结构（30）电连接，另一侧馈电臂（32）与基板另一侧边缘的馈电连接结构（30）电连接；各所述馈电臂（32）上分别沿其长轴方向间隔布置有若干个匹配于调谐零点的调谐臂（33），调谐臂（33）与馈电臂（32）垂直连接，相邻两馈电臂（32）各自所连接的调谐臂（33）之间相互平行且设置为相互交错；芯片（31）连接在馈电臂（32）中相邻设置的调谐臂（33）之间，用以实现对射频识别信号的调制。

7.根据权利要求6所述的一种用于电力物资的仓库识别系统，其特征在于，所述调谐臂（33）的长度为芯片（31）工作波长的1/4，接近于馈电臂（32）端部的调谐臂（33）宽度小于接近基板中心的调谐臂（33）宽度。

8.根据权利要求6所述的一种用于电力物资的仓库识别系统，其特征在于，所述基板为柔性基板，其长、宽尺寸不小于插接固定结构（20）的底部尺寸。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述的用于电力物资的仓库识别系统的识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过射频标签读取设备触发无线馈电单元（41）周期性地向立体货架（40）所存放不同类型电力物资的不同区域辐射无线信号，根据不同区域中射频标签（3）反馈信号的频域特性粗定位获得待提取电力物资的存储区域；

射频标签读取设备移动至待提取电力物资的存储区域，而后通过不同物资模具（2）的射频识别芯片调制信号实现待提取电力物资的精确定位。