CN204883758U - 基于射频识别技术的仓库物资管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于射频识别技术的仓库物资管理系统，包括射频识别读写器和多个第一耦合器，射频识别读写器的天线端口模块依次通过射频同轴线连接多个第一耦合器，射频识别读写器包括控制模块、电源模块、射频模块、天线端口模块、通信模块和安全模块，电源模块分别为读写器内其余各模块供电，安全模块、通信模块和射频模块分别与控制模块相连，射频模块通过天线端口模块连接第一耦合器。本实用新型只需将第一耦合器串行接入读写器系统即可完成对仓库物资的盘点和监控，无需人工持手持机对遗漏的物资进行二次盘点，排除了人的主观因素，降低了人力成本和设备成本，提高了系统的可靠性，且第一耦合器的布点灵活可变，能够严防盘点死角。

Description

基于射频识别技术的仓库物资管理系统

技术领域

本实用新型属于物流管理技术领域，特别涉及一种基于射频识别技术的仓库物资管理系统。

背景技术

射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)，又称电子标签(E-Tag)，是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。随着技术的进步，RFID应用领域日益扩大，现已涉及到人们日常生活的各个方面，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。RFID典型应用包括：在物流领域用于仓库管理、生产线自动化、日用品销售；在交通运输领域用于集装箱与包裹管理、高速公路收费与停车收费；在农牧渔业用于羊群、鱼类、水果等的管理以及宠物、野生动物跟踪；在医疗行业用于药品生产、病人看护、医疗垃圾跟踪；在制造业用于零部件与库存的可视化管理；RFID还可以应用于图书与文档管理、门禁管理、定位与物体跟踪、环境感知和支票防伪等多种应用领域。

超高频射频识别读写器具有远距离识别、多标签识别、效率高等特点，随着物联网技术的发展，超高频射频识别读写器广泛应用于物流、人员考勤、资产管理及仓库物资盘点管理等多种场景。

一般情况下，射频识别读写器最多可支持4路收发共用的天线端口，一台读写器配合4路天线前提下，其有效管理范围相当有限，且极大可能存在盘点的死角。这样，为了保证覆盖率，实现在库物资的实时盘点管理和监控，不得不采用手持机配合或者增加读写器的部署方式加以弥补。这样，不仅成本大大增加且无法实现真正意义上的实时在库监控，不仅增加了现实的工作量和工作人员需求，对后端盘点数据的整合也会耗费大量的精力，自动化程度大大降低，导致实际应用中难以大面积推广。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种只需将耦合器串行接入读写器系统即可完成对仓库物资的盘点和监控，无需人工持手持机对遗漏的物资进行二次盘点，降低了人力成本和设备成本，提高了系统的可靠性的基于射频识别技术的仓库物资管理系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：基于射频识别技术的仓库物资管理系统，包括内置天线端口模块的射频识别读写器和多个第一耦合器，射频识别读写器的天线端口模块依次通过射频同轴线连接多个第一耦合器，第一耦合器的耦合端分别连接天线。

进一步地，所述的射频识别读写器为内置天线端口模块的超高频射频识别读写器。可以根据实际应用场景需求，可灵活加以取舍，以求在尽可能降低成本的情况下实现系统功能。

所述的射频识别读写器包括控制模块、电源模块、射频模块、天线端口模块、通信模块和安全模块，电源模块分别为读写器内其余各模块供电，安全模块、通信模块和射频模块分别与控制模块相连，射频模块通过天线端口模块连接第一耦合器；

控制模块为嵌入式处理器平台，由ARM+FPGA组成，射频识别空中接口协议的软件实现由FPGA和ARM协同完成，ARM主要实现业务相关的流程控制，FPGA主要实现对实时数据的处理包括数据的编码及解码；控制模块同时用于控制射频模块、安全模块和通信模块的工作，并对射频模块返回的数据进行处理；射频模块用于完成数据的调制和解调，并对产生的射频信号进行放大；所述的安全模块用于为读写器数据进行加密操作，安全模块包括加密子模块和签名子模块，加密子模块和签名子模块均连接于控制模块；所述的通信模块通过有线和/或无线方式与外部设备交换数据；天线端口模块用于扩展多路天线端口，天线端口的数量可以根据实际应用场景需求灵活加以取舍，以求在尽可能降低成本的情况下实现系统功能。天线端口模块的输入端与读写器的发射电路连接，天线端口模块的输出端口依次通过射频同轴线连接多个第一耦合器，于是，对于监控范围较小的场合，无需天线端口模块，直接在读写器天线端口连接第一耦合器及天线即可，而对于监控范围较大的场合，可将天线端口模块串行接入系统，扩展多路天线端口，满足全覆盖的要求，实现系统功能。

电源模块包括电源适配器，电源适配器包括交流电输入端和直流电输出端，所述的直流电输出端分别连接控制模块、射频模块、通信模块和安全模块。

进一步地，所述的射频模块包括发射电路、接收电路和检测电路，所述的发射电路由第一射频收发芯片、第一匹配电路、平衡转不平衡电路、功率放大器、第二耦合器和第一滤波器组成，第一射频收发芯片产生的射频信号经过第一匹配电路匹配到50欧姆，再经平衡转不平衡电路转换为单端信号，经功率放大器、第二耦合器和第一滤波器之后输出到各路输出端口；所述的接收电路由第二滤波器、第三耦合器、不平衡转平衡电路、第二匹配电路和第二射频收发芯片组成，读写器端口接收到的信号经第二滤波器滤波后，从第三耦合器的耦合端输出，经过不平衡转平衡电路转换为平衡信号后，再经过第二匹配电路输入到第二射频收发芯片；所述的检测电路包括温度检测电路和功率检测电路，温度检测电路检测读写器模块的工作温度，并把检测到的温度传送到控制模块，功率检测电路检测读写器的发射功率和接收功率，并把检测到的功率值传送到控制模块。

进一步地，所述的频模块包括由ADF9010、AD9963混合信号前端及其驱动电路、功率放大器、隔离电路、解调器及基带信号滤波放大电路组成；

射频模块发射通道由AD9963、ADF9010、DAC驱动电路及功率放大器组成，控制模块的输出信号与AD9963的混合信号前端相连，AD9963的输出信号通过DAC驱动器后进入ADF9010进行正交调制，ADF9010进行正交调制的输出信号依次通过功率放大器和隔离电路后进入天线端口模块；控制模块需发射的数据或者命令通过混合信号前端AD9963进行DAC转换并经过DAC驱动电路处理之后输入模拟射频前端ADF9010进行正交调制，ADF9010内置本振源模块且可输出本振信号供解调器正常工作，功率放大器将ADF9010输出的经过调制的射频信号进行适度的放大，再经过收发隔离电路送入天线端口模块，完成信号的发射；

射频模块接收通道由隔离电路、解调器、解调信号滤波放大电路、ADF9010、ADC驱动器和AD9963组成，天线端口模块接收到的标签信号依次通过解调器和解调信号滤波放大电路后进入ADF9010，ADF9010输出的信号经过ADC驱动电路后进入AD9963，AD9963的输出端与控制模块相连。解调器将标签返回的射频信号进行解调，输出基带信号，基带信号通过解调信号滤波放大电路、ADF9010、ADC驱动电路和AD9963对解调输出的信号进行滤波、放大及ADC转换处理，得到控制模块能直接处理的数字信号以供解码，完成对标签返回信号的识别，这样，读写器就完成了对无源电子标签的盘点。于是，该系统支持超高频频段的所有空中接口协议，包括最常用的EPCISO18000-6CC1/GEN2协议、GJB7377.1-2011协议且不限于以上两种，于是在某些特定的应用场景下，比如军事信息化建设过程中，军队特殊仓库、特殊物资的监控盘点，配以专用的数据保密模块，均可高效地应用且不增加研发和部署成本。

进一步地，所述的通信模块包括有线通信模块和/或无线通信模块，所述的有线通信模块包括网线接口、RS232串行接口和USB接口中的一种或多种，所述的无线通信模块包括GPRS通信模块、SMS通信模块、3G通信模块或Wi-Fi通信模块中的一种或多种的组合。

本实用新型的有益效果是：对原有设备及系统无需进行重新设计和改造，不增加软硬件及系统工作量，只需将耦合器串行接入读写器系统即可完成对仓库物资的盘点和监控，无需人工持手持机对遗漏的物资进行二次盘点，排除了人的主观因素，降低了人力成本和设备成本，提高了系统的可靠性，且耦合器的布点灵活可变，能够严防盘点死角；可在低成本、高可靠性、部署简单、方便且灵活的前提下实现真正意义上的仓库物资在库实时盘点及监控。

附图说明

图1为本实用新型的仓库物资管理系统结构示意图；

图2为本实用新型的射频识别读写器结构模块图；

图3为本实用新型的射频识别读写器内部射频模块电路图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，基于射频识别技术的仓库物资管理系统，包括内置天线端口模块的射频识别读写器和多个第一耦合器，射频识别读写器的天线端口模块依次通过射频同轴线连接多个第一耦合器，第一耦合器的耦合端分别连接天线。

进一步地，所述的射频识别读写器为内置天线端口模块的超高频射频识别读写器。可以根据实际应用场景需求，可灵活加以取舍，以求在尽可能降低成本的情况下实现系统功能。

如图2所示，本实用新型的所述的射频识别读写器包括控制模块、电源模块、射频模块、天线端口模块、通信模块和安全模块，电源模块分别为读写器内其余各模块供电，安全模块、通信模块和射频模块分别与控制模块相连，射频模块通过天线端口模块连接第一耦合器；

控制模块为嵌入式处理器平台，由ARM+FPGA组成，射频识别空中接口协议的软件实现由FPGA和ARM协同完成，ARM主要实现业务相关的流程控制，FPGA主要实现对实时数据的处理包括数据的编码及解码；控制模块同时用于控制射频模块、安全模块和通信模块的工作，并对射频模块返回的数据进行处理；射频模块用于完成数据的调制和解调，并对产生的射频信号进行放大；所述的安全模块用于为读写器数据进行加密操作，安全模块包括加密子模块和签名子模块，加密子模块和签名子模块均连接于控制模块；所述的通信模块通过有线和/或无线方式与外部设备交换数据；天线端口模块用于扩展多路天线端口，天线端口的数量可以根据实际应用场景需求灵活加以取舍，以求在尽可能降低成本的情况下实现系统功能。天线端口模块的输入端与读写器的发射电路连接，天线端口模块的输出端口依次通过射频同轴线连接多个第一耦合器，于是，对于监控范围较小的场合，无需天线端口模块，直接在读写器天线端口连接第一耦合器及天线即可，而对于监控范围较大的场合，可将天线端口模块串行接入系统，扩展多路天线端口，满足全覆盖的要求，实现系统功能。

电源模块包括电源适配器，电源适配器包括交流电输入端和直流电输出端，所述的直流电输出端分别连接控制模块、射频模块、通信模块和安全模块。

进一步地，本实用新型的射频模块的一种实施方式为：射频模块包括发射电路、接收电路和检测电路，所述的发射电路由第一射频收发芯片、第一匹配电路、平衡转不平衡电路、功率放大器、第二耦合器和第一滤波器组成，第一射频收发芯片产生的射频信号经过第一匹配电路匹配到50欧姆，再经平衡转不平衡电路转换为单端信号，经功率放大器、第二耦合器和第一滤波器之后输出到各路输出端口；所述的接收电路由第二滤波器、第三耦合器、不平衡转平衡电路、第二匹配电路和第二射频收发芯片组成，读写器端口接收到的信号经第二滤波器滤波后，从第三耦合器的耦合端输出，经过不平衡转平衡电路转换为平衡信号后，再经过第二匹配电路输入到第二射频收发芯片；所述的检测电路包括温度检测电路和功率检测电路，温度检测电路检测读写器模块的工作温度，并把检测到的温度传送到控制模块，功率检测电路检测读写器的发射功率和接收功率，并把检测到的功率值传送到控制模块。

进一步地，本实用新型的射频模块的另一种实施方式为：射频模块由ADF9010、AD9963混合信号前端及其驱动电路、功率放大器、隔离电路、解调器及基带信号滤波放大电路组成；

如图3所示；射频模块发射通道由AD9963、ADF9010、DAC驱动电路及功率放大器组成，控制模块的输出信号与AD9963的混合信号前端相连，AD9963的输出信号通过DAC驱动器后进入ADF9010进行正交调制，ADF9010进行正交调制的输出信号依次通过功率放大器和隔离电路后进入天线端口模块；控制模块需发射的数据或者命令通过混合信号前端AD9963进行DAC转换并经过DAC驱动电路处理之后输入模拟射频前端ADF9010进行正交调制，ADF9010内置本振源模块且可输出本振信号供解调器正常工作，功率放大器将ADF9010输出的经过调制的射频信号进行适度的放大，再经过收发隔离电路送入天线端口模块，完成信号的发射。

射频模块接收通道由隔离电路、解调器、解调信号滤波放大电路、ADF9010、ADC驱动器和AD9963组成，天线端口模块接收到的标签信号依次通过解调器和解调信号滤波放大电路后进入ADF9010，ADF9010输出的信号经过ADC驱动电路后进入AD9963，AD9963的输出端与控制模块相连；解调器将标签返回的射频信号进行解调，输出基带信号，基带信号通过解调信号滤波放大电路、ADF9010、ADC驱动电路和AD9963对解调输出的信号进行滤波、放大及ADC转换处理，得到控制模块能直接处理的数字信号以供解码，完成对标签返回信号的识别，这样，读写器就完成了对无源电子标签的盘点。于是，该系统支持超高频频段的所有空中接口协议，包括最常用的EPCISO18000-6CC1/GEN2协议、GJB7377.1-2011协议且不限于以上两种，于是在某些特定的应用场景下，比如军事信息化建设过程中，军队特殊仓库、特殊物资的监控盘点，配以专用的数据保密模块，均可高效地应用且不增加研发和部署成本。

本实施例的射频识别读写器共设置4路天线端口，4路天线端口模块根据需要分别通过射频同轴线与后端的第一耦合器依次连接，第一耦合器布置在需要的位置，第一耦合器的输入端通过射频同轴线与读写器输出端口连接，第一耦合器的耦合端连接天线，第一耦合器的输出端往下延伸至下一个需要布置天线的点位并再次与下一个第一耦合器的输入端相连，以次类推，即可在仓库内所有需要布置天线的点位上合理布设天线，达到全覆盖，完成对整个仓库物资的实时在库盘点。

进一步地，所述的通信模块包括有线通信模块和/或无线通信模块，所述的有线通信模块包括网线接口、RS232串行接口和USB接口中的一种或多种，所述的无线通信模块包括GPRS通信模块、SMS通信模块、3G通信模块或Wi-Fi通信模块中的一种或多种的组合。

本实用新型通过增加若干耦合器(第一耦合器)并根据仓库的实际情况将其布置在合理的位置，以满足整个仓库物资实时在库的盘点管理。由于布点灵活可变，这样就彻底解决了当前传统方案的盘点死角的问题。

现场使用时，根据实际情况使用不同长度的射频同轴线连接系统，并调整读写器天线端口的使用数量即可完成对仓库物资的盘点和监控，并实时上传数据信息。

本实用新型无需对原有设备及系统无需进行重新设计和改造，不增加软硬件及系统工作量，只需将第一耦合器串行接入读写器系统即可，而第一耦合器的布点灵活可变，严防盘点死角，无需人工持手持机对遗漏的物资进行二次盘点，降低了人力成本和设备成本。成本增加方面，只需增加第一耦合器和若干射频同轴线，成本都相对低廉。就整个应用系统而言，成本将大大降低。可靠性方面，由于整个系统为全自动化盘点管理，排除了人的主观因素，且不在使用手持机进行二次盘点，而增加的设备或附件仅有第一耦合器和射频同轴线，这类无源设备或者附件在不受物理损坏的情况下，可靠性很高。系统方面，排除了操作人员的个人因素，提高了整个应用系统的自动化水平，可靠性大大提高。系统部署简单、方便且灵活。根据仓库的实际情况，可灵活调整读写器天线端口的使用数量及后端第一耦合器及天线的数量，有利于成本的降低。

在电子标签写入过程中，安全模块对射频识别电子标签ID号及需要写入射频识别电子标签的数据进行加密和签名，生成加密和签名数据，而后再写入电子标签；在电子标签读取过程中，安全模块对射频识别电子标签内数据进行解密和验签，获得解密和验证数据，并验证其完整性和真实性，从而实现对电子标签的加密读写操作，防止RFID电子标签信息被其它兼容的读写器获取，保证信息的安全性，进而大幅提升基于RFID的物联网系统的安全性，且本实用新型的高可信度无源超高频的射频识别电子标签读写器结构简单，成本低廉，应用方式简便，应用范围也较为广泛。

综上所述，应用该部署方案，可在低成本、高可靠性、部署简单、方便且灵活的前提下实现真正意义上的仓库物资在库实时盘点及监控。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.基于射频识别技术的仓库物资管理系统，其特征在于，包括内置天线端口模块的射频识别读写器和多个第一耦合器，射频识别读写器的天线端口模块依次通过射频同轴线连接多个第一耦合器，第一耦合器的耦合端分别连接天线。

2.根据权利要求1所述的基于射频识别技术的仓库物资管理系统，其特征在于，所述的射频识别读写器为内置天线端口模块的超高频射频识别读写器。

3.根据权利要求1或2所述的基于射频识别技术的仓库物资管理系统，其特征在于，所述的射频识别读写器包括控制模块、电源模块、射频模块、天线端口模块、通信模块和安全模块，电源模块分别为读写器内其余各模块供电，安全模块、通信模块和射频模块分别与控制模块相连，射频模块通过天线端口模块连接第一耦合器；

控制模块为嵌入式处理器平台，由ARM+FPGA组成，射频识别空中接口协议的软件实现由FPGA和ARM协同完成，ARM主要实现业务相关的流程控制，FPGA主要实现对实时数据的处理包括数据的编码及解码；控制模块同时用于控制射频模块、安全模块和通信模块的工作，并对射频模块返回的数据进行处理；射频模块用于完成数据的调制和解调，并对产生的射频信号进行放大；所述的安全模块用于为读写器数据进行加密操作，安全模块包括加密子模块和签名子模块，加密子模块和签名子模块均连接于控制模块；所述的通信模块通过有线和/或无线方式与外部设备交换数据；天线端口模块用于扩展多路天线端口，天线端口模块的输入端与读写器的发射电路连接，天线端口模块的输出端口依次通过射频同轴线连接多个第一耦合器。

4.根据权利要求3所述的基于射频识别技术的仓库物资管理系统，其特征在于，所述的电源模块包括电源适配器，电源适配器包括交流电输入端和直流电输出端，所述的直流电输出端分别连接控制模块、射频模块、通信模块和安全模块。

5.根据权利要求3所述的基于射频识别技术的仓库物资管理系统，其特征在于，所述的射频模块包括发射电路、接收电路和检测电路，所述的发射电路由第一射频收发芯片、第一匹配电路、平衡转不平衡电路、功率放大器、第二耦合器和第一滤波器组成，第一射频收发芯片产生的射频信号经过第一匹配电路匹配到50欧姆，再经平衡转不平衡电路转换为单端信号，经功率放大器、第二耦合器和第一滤波器之后输出到各路输出端口；

所述的接收电路由第二滤波器、第三耦合器、不平衡转平衡电路、第二匹配电路和第二射频收发芯片组成，读写器端口接收到的信号经第二滤波器滤波后，从第三耦合器的耦合端输出，经过不平衡转平衡电路转换为平衡信号后，再经过第二匹配电路输入到第二射频收发芯片；

所述的检测电路包括温度检测电路和功率检测电路，温度检测电路检测读写器模块的工作温度，并把检测到的温度传送到控制模块，功率检测电路检测读写器的发射功率和接收功率，并把检测到的功率值传送到控制模块。

6.根据权利要求3所述的基于射频识别技术的仓库物资管理系统，其特征在于，所述的频模块包括由ADF9010、AD9963混合信号前端及其驱动电路、功率放大器、隔离电路、解调器及基带信号滤波放大电路组成；

射频模块发射通道由AD9963、ADF9010、DAC驱动电路及功率放大器组成，控制模块的输出信号与AD9963的混合信号前端相连，AD9963的输出信号通过DAC驱动器后进入ADF9010进行正交调制，ADF9010进行正交调制的输出信号依次通过功率放大器和隔离电路后进入天线端口模块；

射频模块接收通道由隔离电路、解调器、解调信号滤波放大电路、ADF9010、ADC驱动器和AD9963组成，天线端口模块接收到的标签信号依次通过解调器和解调信号滤波放大电路后进入ADF9010，ADF9010输出的信号经过ADC驱动电路后进入AD9963，AD9963的输出端与控制模块相连。

7.根据权利要求3所述的基于射频识别技术的仓库物资管理系统，其特征在于，所述的通信模块包括有线通信模块和/或无线通信模块，所述的有线通信模块包括网线接口、RS232串行接口和USB接口中的一种或多种，所述的无线通信模块包括GPRS通信模块、SMS通信模块、3G通信模块或Wi-Fi通信模块中的一种或多种的组合。