CN201751904U - 电子标签的阅读装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电子标签的阅读装置，该装置包括：至少一个天线组单元，每个天线组单元包含至少一个天线，天线组单元中的天线接收调制信号，根据调制信号读取电子标签的信息，并将读取到的信息进行发送，其中，至少一个天线组单元的位置与待读取的电子标签的分布位置相对应；阅读器，用于通过调制信号通知天线组单元中的天线执行电子标签的读取操作，并通过天线接收电子标签的信息。本实用新型通过位置与电子标签对应、且包含至少一个天线的天线组单元，以及对天线组单元的天线进行选通控制，能够准确、全面、灵活地对不同方式排列、不同位置的电子标签进行清点、读写等操作。

Description

电子标签的阅读装置

技术领域

本实用新型涉及通信领域，尤其涉及一种电子标签的阅读装置。

背景技术

目前，随着物联网概念的快速发展，物联网概念中的传感器技术、无线射频识别(Radio Frequency Identification，简称为RFID，也可称为电子标签)技术在各个领域中(例如，在机柜监控领域中)已经有比较广泛的应用。

电子标签是一种微型尺寸标签，它可以在金属或非金属物体上保持良好的性能。为了实现监控，货架或机柜的每个独立物品上都可以粘贴(也可以通过其他某种方式固化)一个标志其唯一身份信息的电子标签。通过阅读器天线和标签之间的无线交互，阅读器上层数据库便和该标签对应的物品建立对应关系。

利用RFID技术对多个物体进行定位监控时，需要使天线与被监控物体的位置相对应，监控系统上设置有与阅读器相连接的一体化的天线，阅读器通过对天线的依次选通发出标签清点操作，这样依附在柜内主机上的标签会返回相应信息，从而获取与导通情况下的天线位置对应的主机信息。

但是，上述方法在具体操作中存在以下问题：对机柜内物体进行准确定位时，首先要约束单个天线的标签读取范围，目前比较有效的方法是建立金属外壳或具备屏蔽功能的盛放腔体，这样就需要制作特殊的机柜，造成设计和生产上的困难，如果不设计特殊的机柜腔体，目前常用的RFID天线很难与标签的一一对应，不利于进行读取；另外，由于存在很多规格型号的机柜或货架产品，这些机柜或货架产品在高度和宽度上都有一定的差异(比如常见的37U与42U在高度上的差距为20CM左右)，因此，一体化设置的天线的设置无法满足各种型号的机柜或货架产品，导致阅读器不能准确读取这些机柜或货架产品上的所有电子标签。

针对相关技术中一体化设置的天线不能准确读取产品上所有电子标签的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中一体化设置的天线不能准确读取产品上所有电子标签的问题，本实用新型提出了一种电子标签的阅读装置，能够通过与电子标签位置相对应的天线读取电子标签的信息，并将读取的信息发送给阅读器，有效避免由于位置偏差导致不能够准确读取电子标签信息的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种电子标签的阅读装置，包括：

至少一个天线组单元，每个天线组单元包含至少一个天线，所述天线组单元中的天线接收调制信号，根据所述调制信号读取电子标签的信息，并将读取到的信息进行发送，其中，所述至少一个天线组单元的位置与待读取的电子标签的分布位置相对应；

阅读器，用于通过所述调制信号通知天线组单元中的天线执行电子标签的读取操作，并通过天线接收电子标签的信息。

其中，在天线组单元的数量为一个的情况下，所述阅读器与该天线组单元直接连接；在天线组单元的数量为多个的情况下，所述多个天线组单元中的一个天线组单元与所述阅读器直接连接，且该天线组单元直接或间接连接至其他天线组单元。

优选地，任意两个天线组之间的连接线长度可调整。

进一步地，上述阅读装置还包括：

逻辑控制单元，与至少一个天线组单元相连接，用于根据所述阅读器发送的控制信号确定是否对天线组单元进行读取操作，并根据确定结果对天线组单元的天线执行选通操作。

优选地，所述逻辑控制单元包括译码器组、第一反相器、第二反相器和控制模块，所述控制信号分为第一控制信号组和第二控制信号组，所述第一控制信号组和所述第二控制信号组均包含至少一路控制信号，每路控制信号对应于一个天线组单元，其中，

所述译码器组，用于对所述第一控制信号组的控制信号进行译码处理，得到译码控制信号，并将部分或全部译码信号作为待反相信号输出；

所述第一反相器，用于对所述译码器组输出的所述待反相信号进行反相处理，得到第一反相信号；

所述第二反相器，用于所述第二控制信号组的控制信号进行反相处理，得到第二反相信号；

所述控制模块，用于根据所述待反相信号、所述第一反相信号、所述第二反相信号和所述第二控制信号组中的各路控制信号，对所述天线组单元的天线执行选通操作。

优选地，所述译码器组包括以下至少之一：二进制译码器、二-十进制译码器。

优选地，所述阅读器包括发送模块，用于将读取电子标签的信息的天线所对应的天线标识发送给后台系统，以使所述后台系统确定所述电子标签的位置。

进一步地，上述阅读装置还包括：

传感器，用于检测环境状态、以及待读取电子标签所在机柜的状态，并将检测到的状态通知给所述阅读器，以便所述阅读器确定是否进行电子标签的读取。

进一步地，上述阅读装置还包括：通信控制模块，用于实现所述阅读器与外部设备之间的通信。

借助于本实用新型的上述技术方案，通过位置与电子标签对应、且包含至少一个天线的天线组单元，以及对天线组单元的天线进行选通控制，能够准确、全面、灵活地对不同方式排列、不同位置的电子标签进行清点、读写等操作，即使电子标签的排列、位置发生变化，也有助于在不改变阅读器设备的前提下在天线无法覆盖的位置上增加天线组单元，使得阅读器天线能够对标签实现全面、准确的操作。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的电子标签的阅读装置的框图；

图2a是根据本实用新型实施例的电子标签的阅读装置的一个具体结构实例的框图；

图2b是根据本实用新型实施例的电子标签的阅读装置的另一个具体结构实例的框图；

图3是根据本实用新型实施例的电子标签的阅读装置中天线组单元的结构图；

图4是根据本实用新型实施例的电子标签的阅读装置中逻辑控制单元的天线选通远离示意图；

图5是根据本实用新型实施例的电子标签的阅读装置的应用实例1的示意图；

图6是根据本实用新型实施例的电子标签的阅读装置的应用实例2的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

图1是根据本实用新型实施例的电子标签的阅读装置的框图，如图1所示，该电子标签的阅读装置包括：

阅读器(也可称为固定式RFID阅读器或RFID阅读器)11，用于通过调制信号通知天线组单元中的天线执行电子标签的读取操作，并通过天线接收电子标签的信息；

至少一个天线组单元12，每个天线组单元包含至少一个天线，天线组单元中的天线接收调制信号，根据调制信号读取电子标签的信息，并将读取到的信息进行发送，其中，至少一个天线组单元的位置与待读取的电子标签的分布位置相对应。

借助于上述装置，通过位置与电子标签对应、且包含至少一个天线的天线组单元，以及对天线组单元的天线进行选通控制，使得每个天线组都具有合理的覆盖范围，从而能够准确、全面、灵活地对不同方式排列、不同位置设置的电子标签进行清点、读写等操作，即使电子标签的排列、位置发生变化，也有助于在不改变阅读器设备的前提下在天线无法覆盖的位置上增加天线组单元，使得阅读器天线能够对标签实现全面、准确的操作。

其中，在上述装置中，在天线组单元的数量为一个的情况下，阅读器与该天线组单元直接连接；在天线组单元的数量为多个的情况下，多个天线组单元中的一个天线组单元与阅读器直接连接，且该天线组单元直接或间接连接至其他天线组单元。优选地，可以将任意两个天线组之间的连接线长度在预设范围内，通过调整连接线的长度，使得待读取的电子标签在与该电子标签对应的天线的辐射覆盖范围内。

每个天线组单元可以进一步包括：逻辑控制单元，与至少一个天线组单元相连接，用于根据阅读器发送的控制信号确定是否对天线组单元进行读取操作，并根据确定结果对该天线组单元的天线执行选通操作。

另外，阅读器包括发送模块，用于将读取电子标签的信息的天线所对应的天线标识发送给后台系统，以使后台系统确定电子标签的位置。

图2a是根据本实用新型实施例的电子标签的阅读装置的一个构造实例的框图，图2b是根据本实用新型实施例的电子标签的阅读装置的另一个构造实例的框图，如图2a和图2b所示，可以根据标签的分布情况，对天线组单元的位置进行布局，下面以图2a为例，对个模块的功能进行说明。

如图2a所示，该装置包括：固定式RFID阅读器、多个带有逻辑控制开关矩阵的天线组单元(包括与阅读器直接相连的天线组单元2，以及与天线组单元2直接或间接连接的其他天线组1、3等)、外围传感器(可以进行温度采集、湿度采集、柜门开关状态采集等)、通信控制模块(包含RJ-45网线接口，无线网络模块、开关量控制信号等)、电源接口。

其中，RFID阅读器主要包含发射电路、接收电路、基带信号处理电路等，RFID阅读器用于对标签执行清点、读、写等操作。如图2a所示，本实用新型的天线分组采用如下连接方式：阅读器仅与天线组单元2直接相连接，连接信号的组成为射频信号与开关控制信号等。其余的天线组均通过连接线直接或间接与天线组单元2连接。图2a中所示出的阅读器还连接至电源接口、通信控制模块和外围传感器，其中，外围传感器用于检测环境状态、以及待读取电子标签所在机柜的状态，并将检测的状态通知给阅读器，以便阅读器确定是否进行电子标签的读取；通信控制模块用于实现阅读器与后台或外部设备的通信；电源接口用于连接电源，以便向本装置供电。

图3示出了一个天线组单元面对电子标签一侧(本文将该侧称为正面)的结构以及远离电子标签的一侧(天线组单元上天线部分的反面，本文中将该侧称为背面)的结构。如图3所示，每个天线组单元面对标签的一侧是天线部分，该部分包含至少一根天线(例如，图3中所示的多个天线ATN 1至ATN M)，具体的天线数量和辐射面积可以根据待监控标签的尺寸来确定。

如图3所示，在天线组单元的背面部分，集成了逻辑控制开关矩阵(即上述的逻辑控制单元)。

在实际应用中，该矩阵的输入信号为阅读器输出的开关量信号或其他天线组转移输出的开关量信号，而逻辑控制开关阵列输出的使能信号是唯一的，即能够保证所有天线组单元中的所有天线中，每次使能的天线都是唯一的，同一时间只有一根天线执行读取操作，从而有利于与标签的一一对应。

其中，逻辑控制单元可以包括译码器组、第一反相器、第二反相器和控制模块，控制信号分为第一控制信号组和第二控制信号组，第一控制信号组和第二控制信号组均包含至少一路控制信号，每路控制信号对应于一个天线组单元，其中，译码器组，用于对第一控制信号组的控制信号进行译码处理，得到译码控制信号，并将部分或全部译码信号作为待反相信号输出；第一反相器，用于对译码器组输出的待反相信号进行反相处理，得到第一反相信号；第二反相器，用于第二控制信号组的控制信号进行反相处理，得到第二反相信号；控制模块，用于根据待反相信号、第一反相信号、第二反相信号和第二控制信号组中的各路控制信号，对天线组单元的天线执行选通操作。

译码器组包括以下至少之一：二进制译码器(如3-8译码器)、二-十进制译码器(如4-10译码器)等，具体地，可以根据输入的控制信号的数量，以及需要输出的控制信号的数量，对各种译码器进行级联，组成上述译码器组。

如图4所示，逻辑控制单元包括3-8译码器、反相器2(即上文所述的第一反相器)和反相器3(即上文所述的第二反相器)，以阅读器发出的控制信号(例如，图4中所示的4路控制信号，即，AD1、AD2、AD3和AD4分别对应于天线组1、天线组2、天线组3、天线组4、)作为输入，AD1、AD2和AD3(即上文所述的第一控制信号组)经过图3中的3-8译码器的译码处理得到信号Y0至Y7(即上文所述的译码控制信号)，Y0至Y4分为两路，一路经过反相器2得到SW1_A至SW5_A(即上文所述的第一反相信号)，一路不经过反相器得到SW1_B至SW5_B(即上文所述的待反相信号)，而控制信号AD4(即上文所述的第二控制信号组)分为两路，一路经过反相器3得到SW6_A(即上文所述的第二反相信号)，另一路不经过反相器，得到SW6_B，因此，通过控制信号AD1至AD4共得到6对(共12个)控制信号，根据SW1_A至SW6_A、SW1_B至SW6_B，确定选通的一个天线，并通过射频开关对该天线进行选通控制，因此，只要适当改变逻辑控制开关阵列的输入信号，则可以灵活地对任意选择的天线进行准确地控制。

表1是四个天线组单元、每个天线组单元中具有3个天线(即，AT1至AT12，共12个天线)情况下天线控制真值表的具体实例。

表1

如图4和表1所示，逻辑控制单元负责对阅读器输出的开关量进行译码，译码完毕的电平信号通过射频开关阵列对各个天线进行选通或切换，每个天线被赋予一个唯一且固定的开关代码。另外，阅读器向天线组输出提供天线选择的开关量(即，开关代码)。阅读器与天线组单元2之间通过射频线及开关量输出数据线连接，而不同天线组单元之间可以通过射频线及开关量输出数据线进行连接，从而进行天线组单元之间的通信。

通过上述天线阵列空间分组，可以根据实际情况，可以将两个或更多的天线子单元设置在一个天线组上，两个或多个天线组通过射频连接及开关控制信号连接。每个天线组单元可以具备独立的外部结构，并且可以根据不同待读取电子标签的排列(例如，不同机柜的尺寸要求)进行组合；另外，将天线组单元连接完毕后，可以通过逻辑控制单元进行依序清点，也可以选择其中的一个天线组单元甚至一个天线进行选通操作，从而能够满足实际应用中的调试及特殊应用需求。需要注意的是，图2中所示与阅读器直接连接的天线组单元2是必须保留的天线组，即增加其他天线组时必须与天线组2相连接。

在选通操作完成后，阅读器可以对选中的天线下发控制指令，通过该选中的天线将调制信号发送给待阅读的一个或多个标签，每个标签对调制信号进行解调，并将标签信息通过天线发送给阅读器，其中，标签信息主要包括数据和标签标识，阅读器按顺序接收标签信息，并将该标签信息发送给后台系统，与后台系统的数据库中保存的标签信息进行比对，判断标签信心是否正确，如果是新的标签信息，将该标签信息保存的后台系统的数据库中。

图5是根据本实用新型的阅读装置的应用实例1的示意图。如图5所示，在本实例中，根据本实用新型的电子标签的阅读装置可以对37U机柜上的主机进行资产管理和监控。通常情况下，每个天线组的尺寸都是固定的，根据所应用环境中的机柜尺寸，可以选择使用几个天线组单元进行组合连接(例如，图5中使用了三个天线组单元)，并且本实用新型中的天线组之间的连接线长度都是在一定范围可调的，通过布局上的简单对准后，每个主机上的标签均能对应一个天线，再通过采用一定的功率控制机制，就能够很容易地实现天线地址与标签ID的一一对应。

图6是根据本实用新型的阅读装置的应用实例2的示意图。如图6所示，在本实例中，根据本实用新型的电子标签的阅读装置对42U机柜上的主机进行资产管理和监控，相比于图5所示的实例，图6中的机柜高度有所增加，此时，现有技术中单一化设计的天线不能做到覆盖机柜中的所有主机的标签。采用实用新型中及的天线组单元组合方式，可以灵活的增加一个或多个天线组，外部设备保持不变，就能够很容易地对42U机柜上的主机进行资产管理和监控，具有很好的灵活性，并且为天线与标签的一一对准提供了有利条件，对资产的有效管理提供了重要保障。

除了上述对机柜上的电子标签进行对准和监控外，本实用新型还可以应用于贵重物品货柜货架、危险品库房货架或是噪声严重、保密级别较高的服务器机房等各种场景中，从而能够有效、准确地对货柜、机柜等处的电子标签进行清点、读写等操作，完成盘点、出库、远程监控、告警等功能。以清点为例，将本实用新型的装置应用到库房的某种货架时，货架上的物品均分层放置。在一定距离内，经过一轮清点后，所有包含在标签内的物品信息均依次被阅读器获取到并上传到后台的控制系统。另外，为监控储放物品的柜门是否被人打开或关闭，是否有物品被人增加或取走，系统中的柜门开关传感器都会触发一定的清点操作，清点结束后的标签信息会立即上报到远程监控中心，监控中心的后台数据库会将该操作的结果自动与上一次存储的信息状态进行对比，以此作为物品是否发生变化的依据，这极大程度上改善了现有远程监控过度依赖视频等信息的情况。值得指出的是，本实用新型的天线组灵活配置及连接方式，能够适用于常见的各种尺寸货架或机柜产品。另外，在特殊情况下比如问题查找或机柜上物品存放特别集中时，可以根据实际需求修改软件配置，将其中一个或多个天线组进行使能或关闭，具有很高的灵活性。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过位置与电子标签对应、且包含至少一个天线的天线组单元，以及对天线组单元的天线进行选通控制，使得每个天线组都具有合理的覆盖范围，从而能够准确、全面、灵活地对不同方式排列、不同位置设置的电子标签进行清点、读写等操作，即使电子标签的排列、位置发生变化，也有助于在不改变阅读器设备的前提下在天线无法覆盖的位置上增加天线组单元，使得阅读器天线能够对标签实现全面、准确的操作。。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电子标签的阅读装置，其特征在于，包括：

至少一个天线组单元，每个天线组单元包含至少一个天线，所述天线组单元中的天线接收调制信号，根据所述调制信号读取电子标签的信息，并将读取到的信息进行发送，其中，所述至少一个天线组单元的位置与待读取的电子标签的分布位置相对应；

阅读器，用于通过所述调制信号通知天线组单元中的天线执行电子标签的读取操作，并通过天线接收电子标签的信息。

2.根据权利要求1所述的阅读装置，其特征在于，

在天线组单元的数量为一个的情况下，所述阅读器与该天线组单元直接连接；

在天线组单元的数量为多个的情况下，所述多个天线组单元中的一个天线组单元与所述阅读器直接连接，且该天线组单元直接或间接连接至其他天线组单元。

3.根据权利要求2所述的阅读装置，其特征在于，任意两个天线组之间的连接线长度可调整。

4.根据权利要求1所述的阅读装置，其特征在于，还包括：

逻辑控制单元，与至少一个天线组单元相连接，用于根据所述阅读器发送的控制信号确定是否对天线组单元进行读取操作，并根据确定结果对天线组单元的天线执行选通操作。

5.根据权利要求4所述的阅读装置，其特征在于，所述逻辑控制单元包括译码器组、第一反相器、第二反相器和控制模块，所述控制信号分为第一控制信号组和第二控制信号组，所述第一控制信号组和所述第二控制信号组均包含至少一路控制信号，每路控制信号对应于一个天线组单元，其中，

所述译码器组，用于对所述第一控制信号组的控制信号进行译码处理，得到译码控制信号，并将部分或全部译码信号作为待反相信号输出；

所述第一反相器，用于对所述译码器组输出的所述待反相信号进行反相处理，得到第一反相信号；

所述第二反相器，用于所述第二控制信号组的控制信号进行反相处理，得到第二反相信号；

所述控制模块，用于根据所述待反相信号、所述第一反相信号、所述第二反相信号和所述第二控制信号组中的各路控制信号，对所述天线组单元的天线执行选通操作。

6.根据权利要求5所述的阅读装置，其特征在于，所述译码器组包括以下至少之一：二进制译码器、二-十进制译码器。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的阅读装置，其特征在于，所述阅读器包括发送模块，用于将读取电子标签的信息的天线所对应的天线标识发送给后台系统，以使所述后台系统确定所述电子标签的位置。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的阅读装置，其特征在于，还包括：

传感器，用于检测环境状态、以及待读取电子标签所在机柜的状态，并将检测到的状态通知给所述阅读器，以便所述阅读器确定是否进行电子标签的读取。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的阅读装置，其特征在于，还包括：

通信控制模块，用于实现所述阅读器与外部设备之间的通信。

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