CN206224530U - 一种智能物流跟踪装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种智能物流跟踪装置，包括：手持RFID读写器、RFID电子标签打印机、无线通信模块以及物流管理中心。在RFID电子标签内设置定位单元。使得能够智能跟踪物品的地理位置，通过多技术、多手段实现整个过程的无缝监控，实时跟踪物品的位置，以及物品当前所处环境的环境参数，用户可以实时了解物品的当前状态，并基于物品的当前状态，在需要的情况下对物品采取必要的措施。

Description

一种智能物流跟踪装置

技术领域

本实用新型涉及物流领域，特别涉及一种智能物流跟踪装置。

背景技术

物流是以服务客户为宗旨的，通过高效率的办法来对相关的材料和商品进行输送或保存的一个过程。随着国内经济的迅猛发展，对物流行业的要求也越来越高，传统物流技术管理中的仓储和配送功能已经远远不能满足当今的物流管理需要，特别是在一些运营比较成熟的大型物流企业中，其商品和相关货物的变动是十分频繁的，目前，我国的物流管理系统中的信息记录很多还是采用的条形码技术，条形码中记录着商品的名称和各项指标参数，在一定程度上可以加快物流中心对商品信息的读入效率，但是其致命的缺点是条形码内的信息不能改变，并且存储的信息容量十分有限。

因此，需要一种全新的物流管理系统，通过相应的科学技术去推动整个物流产业链的顺利进行，提升物流仓储和配送的运行效率，全新的物联网(IOT，internetofthings)技术克服了这些难题，物联网技术的优势就是扩容了传统条形码的信息存储量，加快了信息存储速度，能够让物流商品的信息传递更加迅速，在电子标签内设置GPS定位单元，能够通过网络自动跟踪每一件货物的去向，方便了物流仓储和配送的监督和管理，这项新的技术已经被越来越多的物流企业所关注。智能物流可以让物流信息的处理和采纳更加的完善，能够通过完美的智能物流管理系统将商品的输送、存储、加工和包装整合在一起，花费最少的时间和人力做到物流服务的最优化，从而达到物流管理系统的物联化和智能化。

实用新型内容

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型提出了一种智能物流跟踪装置，包括：手持RFID读写器、RFID电子标签打印机、无线通信模块以及物流管理中心。

手持式RFID标签读写器，用于读取物品上粘附的RFID电子标签；

RFID电子标签打印机，在物品首次被编码后，RFID电子标签打印机打印关于该物品的RFID电子标签，并将标签附着在物品上；

RFID电子标签内设置定位单元，用于确定所述物品的位置坐标，并周期性地向物流管理中心发送实时的位置坐标；

无线通信模块，用于通过无线网络与客户进行通信；

物流管理中心，用于接收RFID电子标签发送的位置坐标，并通过无线通信模块将有关物品的位置信息发送给客户的PC端或者移动端，所述无线通信模块与物流管理中心相连。

根据本实用新型的一个方面，所述无线通信模块采用4G、3G或GPRS网络与客户进行通信。

根据本实用新型的一个方面，RFID电子标签打印机打印出来的的RFID标签采用主动标签，主动标签上设置有微型收发机，主动将自身的物品信息发送给手持式RFID标签读写器。

根据本实用新型的一个方面，所述RFID标签读写器外壳内安装有RFID发送接收器及控制单元，外壳侧面安装有阅读结果显示屏及输入模块。

根据本实用新型的一个方面，RFID电子标签包括天线。

根据本实用新型的一个方面，进一步地，智能物流跟踪装置还包括信息发布系统，用于将物流管理中心接收到的定位单元发送的位置信息封装成规范的格式化消息，并将这些消息及时、高效、可靠地推送给客户。

本实用新型的优点在于：在物流管理系统中的各个组成模块中应用物联网技术，使得各组成模块之间组网方便，信息交互快捷，自动化程度高。通过多技术、多手段实现整个过程的无缝监控，监测物品的室内及室外位置，以及物品当前所处环境的环境参数，用户可以实时了解物品的当前状态，并基于物品的当前状态，在需要的情况下对物品采取必要的措施。由此可见，本实用新型提供的基于物联网的监测装置和监测方法有助于提高物品递送过程中的物品监测水平，进一步提高物流服务的用户满意度。除了应用于物流管理外，本实用新型还适用于仓储管理、超市管理，物品流通等领域。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

附图1示出了根据本实用新型实施方式的智能物流跟踪装置。

附图2示出了根据本实用新型实施方式的物联网资源封装数据时使用的协议栈。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实用新型提出了一种智能物流跟踪装置，包括：手持RFID读写器、RFID电子标签打印机、无线通信模块以及物流管理中心。

手持式RFID标签读写器，用于读取物品上粘附的RFID电子标签；

RFID电子标签打印机，在物品首次被编码后，RFID电子标签打印机打印关于该物品的RFID电子标签，并将标签附着在物品上；

RFID电子标签内设置定位单元，用于确定所述物品的位置坐标，并周期性地向物流管理中心发送实时的位置坐标；

无线通信模块，用于通过无线网络与客户进行通信；

物流管理中心，用于接收RFID电子标签发送的位置坐标，并通过无线通信模块将有关物品的位置信息发送给客户的PC端或者移动端。

根据本实用新型的一个方面，所述无线通信模块采用4G、3G或GPRS网络与客户进行通信。

根据本实用新型的一个方面，RFID电子标签打印机打印出来的的RFID标签采用主动标签，主动标签上设置有微型收发机，主动将自身的物品信息发送给手持式RFID标签读写器。

根据本实用新型的一个方面，所述RFID标签读写器外壳内安装有RFID发送接收器及控制单元，外壳侧面安装有阅读结果显示屏及输入模块。

根据本实用新型的一个方面，RFID电子标签包括天线。

根据本实用新型的一个方面，进一步地，智能物流跟踪装置还包括信息发布系统，用于将物流管理中心接收到的定位单元发送的位置信息封装成规范的格式化消息，并将这些消息及时、高效、可靠地推送给客户。

根据本实用新型的一个方面，RFID标签读写器具有外壳，外壳内安装有RFID发送接收器及控制单元,外壳侧面安装有阅读结果显示屏及输入模块。所述RFID标签读写器外壳是长扁外形结构，可以是金属或塑料制成，水平设置。RFID标签读写器外壳下端面安装有一个把手，把手采用手枪形状。在RFID标签读写器外壳上端面中心位置安装有可伸缩结构,可伸缩结构采用三节式拉杆。RFID标签读写器天线安装于伸缩杆顶部，RFID标签读写器天线通过天线导线连接RFID发送接收器及控制单元。

RFID标签读写器天线下端有一个椭圆形球体,椭圆形球体通过一个横向转轴连接于伸缩杆上端口中，横向转轴上安装有一个弹性结构，弹性结构两端分别连接椭圆形球体上和伸缩杆上端口侧壁；椭圆形球体内有一条弯曲方向与椭圆形球体表面圆弧方向相同的圆弧形孔，圆弧形孔一端朝向RFID标签读写器天线、另外一端连通椭圆形球体表面，一条拉绳4上端与圆弧形孔一端固定连接、下端穿过伸缩杆及RFID标签读写器外壳上表面的通孔与把手连接。

根据本实用新型的一个方面，RFID标签读写器还包括：嵌入式处理器，与第一开关管的栅极、第二开关管的栅极、通过在第一开关管的栅极和第二开关管的栅极上分别施加PWM控制信号，确定第一开关管和第二开关管的通断，以分别控制RFID标签读写器的读取接口和写入接口对被扫描物品的读取和写入。

本实用新型提出的智能物流跟踪装置可应用于生产、仓储、配送、销售等流程。在产品生产过程中利用承载物品电子编码的RFID射频识别系统，通过物品电子编码中间件自动采集产品各物流环节信息，再利用物品命名服务模块、物品标识模块、物品信息服务模块形成的产品信息服务系统将物品信息进行处理，最终集成到物流管理平台，实现产品物流各环节信息共享、实时监控、可追踪溯源的功能，达到产品物流的有效管理及成本最优化。

物品包装后贴上RFID标签，记录产地、种类、加工日期、供应商、温度点信息，在进入仓库进出口时被第一RFID读取器读取，第一RFID读取器记录物品进库时间和数量并上传至仓储管理系统，仓储管理系统将信息存至进出库管理模块并调用RFID标签仓位管理模块，为物品包装分配货架位置，计算入库搬移距离，并跟踪确保放入正确位置；物品进入仓库内被第二RFID读取器识别，将标签内的产地、种类、加工日期、供应商信息上传至仓储管理系统，仓储管理系统将信息存至基本信息模块，RFID标签按照预定时间周期性测量温度，并上传至温度监控系统，温度监控系统分析RFID标签内的温度信息，判断物品的物流过程是否安全；出库时，第一RFID读取器读取RFID标签，由仓储管理系统与出口计划比对，记录出库时间和数量；查询模块可以查询基本信息模块、进出库管理模块、RFID标签仓位管理模块存储的信息。

当物流产品为农产品时，通过环境感知系统对产品所处的环境进行实时监控，所述环境指标至少包括农场内的空气温湿度、土壤温湿度和光照；农产品溯源模块对农产品生产记录全程进行记录，为农产品建立透明的身份档案，采购方、消费者使用该系统生成的产品溯源二维码或数字编码通过互联网平台、手机终端可快速查询到相关生产信息，从而实现“知根溯源”；农产品生产计划管理模块对农产品整个生产过程进行详细计划，同时记录实际生产过程的实际情况；农产品检测模块对产品的质量进行检测，并且进行记录。

在具体使用时，所述库存管理模块对农场所有农产品的库存进行管理，包括产品的入库、出库、库存量，包括入库管理模块及出库管理模块。

其中，入库管理模块对农产品的详细入库信息进行记录，为分析农产品的库存周期提供数据来源；出库管理模块对农产品的详细出库信息进行记录，为分析农产品的库存周期提供数据来源。

在具体使用时，销售物流管理模块对产品的销售过程进行详细记录，包括对订单的生成、发货、运输、收货整个过程进行跟踪记录，包括订单销售管理模块及冷链物流管理模块。

其中，订单销售管理模块对订单销售情况进行统计分析；冷链物流管理模块对产品运输整个过程进行监控，包括车载温度，轨迹以及冷柜开关门次数。

射频识别模块包括物品电子产品码、RDID标签和RFID标签读写器。物品电子产品码编码是由标准化组织提出的商品全球唯一标识。RFID标签承载产品的物品电子产品码编码，可以应用于物品外包装上，形成唯一“身份”。RFID标签读写器负责标签的读写，是实现物品信息连接、追踪和管理的关键设备。三部分形成的射频识别系统能够实现各物流环节数据的高速、自动、安全收集，射频识别系统能减少人为因素的干扰，确保物流过程的安全。物品电子编码中间件系统通过输入接口和输出接口实现与物品标签读写器和上层系统进行联系。该系统是一个开放式系统，可以完成物品流通各环节不同企业的功能要求，并且提供统一接口。在输入端，中间件系统可以收集和处理来自RFID标签读写器的物品信息，也可以根据已设定命令对读写器输出反馈指令。在输出端，完成上层系统对物品信息的调用，也可以通过物品命名服务对象命名解析服务器对服务器上的物品信息进行读取。物品信息服务器存储物品信息，是网络数据库管理系统，提供产品物流各节点企业存储、查询物品信息，以网络形式实现物流过程的信息共享。物品命名服务器则主要处理物品电子信息与对应的物品信息服务器地址的查询和映射管理，经过物品电子编码中间件的物品编码传输至物品命名服务器，物品命名服务器解析出相应的地址，连接到物品信息服务器，查询物品信息。

所述无线射频识别(RFID)模块还包括：嵌入式处理器，与第一开关管的栅极、第二开关管的栅极、通过在第一开关管的栅极和第二开关管的栅极上分别施加PWM控制信号，确定第一开关管和第二开关管的通断，以分别控制RFID标签读写器的读取接口和写入接口对被扫描物品的读取和写入。

RFID电子标签技术与条形码技术相比其优势在于:不需要光源,甚至可以透过外部材料读取数据；使用寿命长，能在恶劣环境下工作；能够轻易嵌入或附着在不同形状、类型的产品上；读取距离更远；可以写入及存取数据,写入时间相比打印条形码更少；标签的内容可以动态改变；能够同时处理多个标签；标签的数据存取有密码保护,安全性更高；可以对RFID标签所附着的物体进行追踪定位。

根据本实用新型的一个方面，智能物流跟踪装置包括安检单元和仓储远程控制模块、货物定位模块，2个模块的结构基本相同，均包括采集终端、无线传感网络和远程监控中心这3个部分。

采集终端从模块化角度分为信息采集模块、MCU控制模块、无线通信模块。其分别完成安检单元和仓储区信息采集，信息处理，信息发送、接收。用户通过给货箱或旅客行李贴上RFID标签，在安检单元、仓储区等地方分别安装RFID读写器，利用RFID读写器获取RFID标签信息。

RFID电子标签可采用被动标签和主动标签两种。主动标签自身带有电池供电，读/写距离较远同时体积较大,与被动标签相比成本更高,也称为有源标签。被动标签由阅读器产生的磁场中获得工作所需的能量,成本很低并具有很长的使用寿命,比主动标签更小也更轻,读写距离则较近,也称为无源标签。无源标签是取代条形码标签的主要发展方向,有源标签因为其长距离识别的优势,主要应用于大型的高速运动物体的标识的识别之上,如机动车的跟踪和识别、动物或人类身份的跟踪和识别。

RFID电子标签识别系统包含电子标签、阅读器、数据处理和存储的设备以及系统控制模块。RFID电子标签，每个标签具有唯一的电子物品编码，附着在物体上标识目标对象。阅读器用于读取/写入标签信息，可设计为手持式或固定式。天线用于在标签和阅读器间传递射频信号。阅读器上连接的天线做成门隔形式的，放在物品或商品进出的通道口，它一方面给无源的电子标签提供电能，另一方面也通过它接收电子标签上发出的信息，它也可向电子标签发射写入的信息。另外在每个电子标签上也有电子标签自已的微形天线。

RFID电子标签包括天线，天线是在塑料片基上镀上的铜膜线圈，在塑料基片上还嵌有体积非常小的集成电路芯片，现在已经只有芝麻粒大，还可更小。在这个集成电路芯片中有高速的射频接口，控制单元，存储器三个部分组成。电子标签中保存有约定格式的电子数据,在实际应用中,电子标签附着在待识别物体的表面；阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据,从而达到自动识别体的目的。

将阅读器与电脑相连，读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步处理。阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入这一定频率的射频信号磁场时产生感应电流从而获得电能，产生电压供给电子标签内集成电路工作，并通过自身的RFID电子标签天线发送出自身编码等信息，由阅读器接收天线接收读取并解码后送至电脑主机进行相关处理；

阅读器包含无线电收发天线数据通讯及相应的控制电路。电子标签主要包括无线电波接收与发射的电路电源及存储数据的电路。数据处理与存储的设备往往是PC机，PC机上安装有数据库管理软件，而系统软件也装于PC机上。

阅读器发送时所使用的频率被称为RFID系统的工作频率，划分为3个范围：低频30KHz-300KHz、高频3MHz-30MHz、和超高频300Mhz-3GHz。常见的工作频率还有低频125kHz、134.2kHz及高频13.56Mhz。频率的选择采用防冲撞技术，RFID系统可以同时处理多个标签，采用TI的13.56MHz系统每秒钟能处理大约50张标签，最多的可达到每秒处理150个标签。

电子标签的物流管理系统是通过物联网系统实现的，这种物联网系统比传统的物流管理的智能化程度要高得多，它通过互联网上的ONS服务器和PML服务器可以对全世界所有的物品进行全方位的管理和流动。物联网的工作过程如下所示：任何一个零售超市或物品仓库和任何一个具有RFID电子标签的物品或商品,只要经过流动，甚至不经过流动,都可以在RFID阅读器上读出其RFID电子标签中的电子物品代码,这个电子物品代码在全球是唯一的,这个电子物品代码是传统的条形码代码的超集,读出这个代码后,既可以在本地的物品管理数据库中对这些物品进行管理,这就类似于传统的条形码物流管理系统。但RFID电子标签完全不同于传统的物流管理,它建立了一个全球统一的物联网,将全球的物品全部通过这个物联网联系起来,通过物联网实现物品从生产到流通,再到消费的全球性的智能物品管理网络,这就是物联网络；

从RFID阅读器中读出的电子物品代码经过物品管理系统向互联网上的ONS目标名字服务器发出请求,寻找相应的PML服务器,ONS目标名字服务器反馈给相应的进行物品管理的零售超市或物品仓库；

零售超市或物品仓库的管理计算机将已读出的物品电子代码向指定的PML服务器查询,即可查询到指定的物品的全部信息；这些信息通过网络协议回馈给进行物品管理的零售超市或物品仓库；

进行物品管理的零售超市或物品仓库根据所查询到的物品信息对物品进行相应的处理，比如在零售店中自动定期地检查商品的有效期等,当商品有效期快到时,自动进行订货,这样就能很容易实现商品管理。

进一步地，在RFID标签读写器进行电子编码数据读取之前，首先用分类算法估计待识别电子标签的数目n并进行分组处理。所述识别过程包括：(1)首次识别时，初始化当前识别的组编号t＝1，开始对第t组进行识别；(2)接着RFID标签读写器以广播的形式发送信息请求命令给每个标签；(3)标签收到该命令之后，再向RFID标签读写器返回各自所属的物品种类；(4)RFID标签读写器记录所接收到的物品种类信息，对每个种类的数量进行登记；(5)RFID标签读写器根据标签所属的物品种类的数量，发送assign()命令，为每个标签分配一个时隙，让各标签在所分配的时隙自动与RFID标签读写器进行通信；(6)各标签接收到这个命令之后，就按照所分配的时隙依次向阅读器发送数据；(7)最后RFID标签读写器发送S1eep()命令，在这一轮查询过程中被正确读取到的标签就会进入静默状态，即不参与接下来的查询，同时，让该组中各个标签的时隙计数器减1；(8)在每一轮识别结束以后，再估算剩余未识别标签的数目，若标签数目不为0，则返回(1)，直至将该组剩下的标签全部识别完；(9)组编号加1，即t＝t+1，然后执行下述两种情况之一：(a)如果t≤g，g为物品种类数量，则表示仍存在没有识别的组，继续进行下一组的识别，返回(1)；(b)如果t＞g，即所有的组都识别完成，识别结束。

根据本实用新型的实施方式，进一步地，智能物流跟踪装置包括一个电子标签识别模块，用于在RFID标签读写器进行电子编码数据读取之前，首先用分类算法估计待识别电子标签的数目n并进行分组处理。

根据本实用新型的实施方式，物联网用网络将事物都联系起来，本实用新型提出的智能的可用于物流管理系统的物联网包括：射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统激光扫描器、温度传感器等信息传感设备。按照约定的协议，把物品与网络连接起来进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪和管理的网络。

传感器可以看成物联网的一种末梢感知神经。传感器为物联网的上层应用提供感知数据。然而随着物联网规模的增加，一个物联网系统所需要的底层传感器的种类和数目也必然随之增加，为了控制底层传感器的接入与卸载，高效的管理传感器，方便的解析传感器传来的数据，本实用新型提出了一种模块化组网和动态管理的物联网。

首先，将整个物联网系统划分成一个个具有特定功能的子系统。这些子系统之间是独立的，整个系统的正常运行是通过子系统之间的消息交互来实现的。采用模块化开发的系统，其每个子系统都具有完善的功能，能够独立运行，互不干扰，对于某个子系统的修改，也只会影响其内部的具体运行，只要保证消息交互的数据满足原先的规范，其他模块的运行将不会受到任何影响。因此，整个系统具很强的可移植性和可扩展性，并支持模块的动态加入和删除。即在整个系统正常运行的情况下，接入新的模块并使用，这样既保证了系统的稳定性，同时，也使得系统能够在需求更改的情况下，根据情况进行适当地更新。

本实用新型实施例提供的物联网系统可以应用于物流运输、超市货物管理系统。在具体实施过程中，物联网系统中各个装置的连接方式具体可以为有线连接，也可以为无线连接。物联网系统中物流管理服务器可以通过企业局域网或者互联网与ERP(EnterpriseResourcePlanning，企业资源计划)数据库相连。物流管理服务器与物流数据库可以通过有线连接在一起，当然物流数据库也可以内置于物流管理服务器中。自动分拣设备可以通过无线连接方式连接在一起，并通过无线AP(AccessPoint，网络接入点)即无线网络接入点与物流管理服务器相连。具体的，还可以通过企业局域网或者互联网将物联网系统中的各个设备连接到ERP数据库，ERP数据库与供应链其他环节管理PC(PersonalComputer，个人计算机)机通过互联网进行数据交换。

在具体实施过程中，物流管理服务器上安装有windows、Unix或Android操作系统，用于运行智能数据服务程序，物流管理服务器可以进行商品的自动分配管理，及根据ERP下发的货物订单信息生成分拣任务和出库货物信息。其中，出库货物信息可以包括：子货物的门店配送明细分配、子货物的第二货物信息，以及子货物的货物盒码/箱码/笼码信息。

物品审核设备可以自带RFID(RadioFrequencyIdentification，射频识别)读写器，可以对收货入库货物，如生鲜食品，携带的第一电子标签即RFID标签进行有效识别。物品审核设备通过扫描每件货物上被分配的RFID标签获取第一货物信息，其中，第一货物信息包括：货物名称、供应商等信息。物品审核设备在扫描获得第一货物信息后，还可以将RFID标签中的第一货物信息与ERP数据库中的货物订单信息相关联，并将采集到的第一货物信息通过无线网络实时上传到物流管理服务器，使得物流管理服务器通过调用企业ERP系统及物流收货系统，将收货信息与门店请货信息(包括名称、数量、重量)进行审核比对，生成审核结果，即可高效准确的完成生鲜食品的收货入库。

为了更好地处理物联网资源封装数据时使用多协议嵌套的情况，协议匹配模块中使用协议栈来替代协议。一个协议栈由多个协议组成，在使用协议栈解析一个消息的时候，我们解析消息时从协议栈顶层协议开始按顺序往下解析。图2示出了对应的协议栈。

根据本实用新型的实施方式，物流管理系统中包括信息发布系统，信息发布系统是一种能够使分布式系统中的各方，以发布者和订阅者的身份参与到消息交互活动中来的中间件系统。发布者是消息的生产者，它将实际生产环境中发生的事件封装成规范的格式化消息，发送到信息发布系统中；订阅者是消息的消费者，它向信息发布系统发送一条格式化的订阅消息，描述一个订阅条件，表示对哪些事件感兴趣，这样，当匹配这些订阅条件的消息达到系统中时，信息发布系统保证将这些消息及时、高效、可靠地推送给订阅者。

当需要接入一个新的设备的时候，物联网系统需要完成的工作是：先完成一个针对该设备的所使用协议和连接方式而定制的处理模块，同时，需要完成一个数据处理模块；然后停止系统，将新的模块装入到系统中，并在系统中调用该模块；最后再次启动系统，开始收集该物联网资源的数据。

当使用这种方式来收集数据时，不足之处有：1.模块重用性不好，每次接入新的设备都需要完成一次相应的处理模块，即使两个设备使用的是同样的协议时也需要重写一次，并接入系统，重复的工作浪费了大量精力。2.模块管理性不好，当增加新设备时，或者更新设备协议时，都需要停止系统，完成操作后进行处理，这对一些要求系统长期实时运行来说不合要求，而且重启单独修改系统的一部分可能会对其他部分造成不可预知的影响。

针对以上缺点，本实用新型重新设计了物联网的设备接入方式。将设备接入平台框架从物联网中抽离出来，使之成为一个中间的系统，将设备传来的原始数据经过处理后放入信息发布系统中，供上层应用使用。

物联网上层应用只需要通过信息发布系统订阅相应的消息主题，等待设备接入平台将下层传感器进行处理封装后作为相应的主题发布后，就可以接到相应的数据。经过以上过程，物联网上层应用将会更加关注于数据的解析，而不用对底层传感器进行管理，与此同时，设备接入平台可以专注于底层传感器的处理，和协议模块的复用。大大的减少了系统的耦合性。

新的设备接入过程采用模块化和动态性组建方法。用于解析设备传入数据的协议以模块的形式封装并加入到系统中，这样做的目的是各个协议的模块之间不会相互干扰影响数据结果。动态性体现在，当向接入平台添加或删除协议模块时，不必重启系统。这样一来，当向接入平台添加新的设备的时候，只需先将新设备所使用的协议按照要求的插件格式进行封装，然后将协议装载进接入平台的协议库中，这样当设备通过接口或者串口连接到接入平台时，就可以自行选择解析设备传来信息的协议。整个过程不需要重启系统，新加入的设备也不会影响原有设备的正常运行，这就保证了整个接入平台可以持续稳定的运行，实现了设备动态管理，满足了我们要求。

根据本实用新型的物联网管理系统包括：协议管理模块、协议栈、设备管理模块、设备库、数据接收模块、适配管理模块、数据解析模块和数据封装模块构成。各个模块的功能与作用如下：

数据接收模块：该模块是位于整个系统最下层的模块，以主要以一个消息队列的形式实现，负责保存设备从端口或者串口中上传来的数据，该模块在系统中存在有多个，和设备成一一对应关系。

协议管理模块和协议库：协议管理模块负责各个协议模块的管理。管理的具体内容包括将插件形式封装的协议模块装载到系统中和从系统中卸载相关的协议模块。协议库负责存储现在系统中已经装载的所有协议模块。

设备管理模块和设备库：各种各样的传感设备，在系统看来，只有连接方式的差别，系统支持两种格式的接入，串口传入和端口接入，各个设备的不同在于使用不同的串口或端口向系统传输数据。在这样的背景下，设备管理模块的主要功能是配置系统从串口或端口采集数据的一些设置信息。对于串口接入的设备，这些信息是指：使用的串口，帧大小，波特率，数据数据位，停止位，奇偶校验等；对于端口接入的设备，这些信息指：IP地址，端口号，请求方式，请求间隔等。设备管理模块将这些信息配置好以后，就作为一个新的设备实例存入设备库中。设备库负责存储和管理这些设备信息。

适配管理模块：该模块的主要作用是，对于一个设备传入的原始数据，应该使用哪个协议或者哪些协议组成协议栈将其进行解析成为有意义的观测数据。适配过程分为两种：手动绑定协议栈和自动适配协议栈。手动绑定协议栈是指，对于一个设备传来的数据，手动指定它应该被哪些协议依次进行解析，就称为这个设备与这些协议构成的协议栈进行了绑定，并将绑定关系存储起来，这样这个设备传来的所有数据都使用这个协议栈进行解析。自动适配协议栈是指，对于一个设备传来的原始数据，让协议库中的每个协议都尝试进行解析，将解析成功的协议作为协议栈的第一层，并将该协议解析后的数据作为输入继续遍历协议库寻找合适的下一层协议，直到原始数据被成功解析为有意义的观测数据为止，这样就自动组装了一个能够解析这个设备传来数据协议栈，将这个设备与这个协议栈的对应关系存储起来，以后该设备传来的数据都是用这个协议栈进行解析。

数据解析模块：该模块的主要作用是使用相应的协议栈解析原始数据得到观测数据。

数据封装模块：该模块的主要作用是将观测数据封装成相应的主题发布到信息发布系统中，供系统使用。

信息发布系统：物联网管理系统通过该系统订阅相应的主题，当接入平台发布相应的消息主题时，物联网管理系统得到订阅消息。

明确了各部分的功能与作用后，可以清楚的知道一个新的传感器接入过程如下：

1.将传感器对应的协议通过协议注册模块注入到系统中去，当注入成功后，可以在协议库中管理该协议。

2.根据传感器的连接属性(比如串口/端口等)，在接受配置模块进行初始化，随后消息接收模块就开始接收该连接的消息。

3.消息接收模块接收到了传感器发送过来的消息后，将数据发送到数据解析模块。

4.数据解析模块通过适配管理模块获取到解析该消息的协议栈后使用该协议栈来提取出消息中包含的数据。

5.通过数据封装模块将收集到的数据按照信息发布系统所需要的格式进行一次封装，然后作为一次主题进行发布，供物联网管理系统使用。

本实用新型采用的无线通信技术需要满足组网方便、低功耗、连接设备数量多、具有安全加密功能、通信距离适中等要求。在典型的无线通信技术中，基于ZigBee技术组建的无线传感网络，能够连接高达65000个设备，而且具有功耗低、有3种安全密钥可供选择的优点；虽然传输速率不高，但能够满足传输数据的要求。此外，在使用无线通信设备时，要避开专用无线电的频率波段，且通信设备的功率要尽可能小，这样才能最大程度地减少对专用无线电的干扰。ZigBee无线通信设备的功率非常小，对专用无线电的干扰可以忽略不计。

根据本实用新型的一个方面，智能物流跟踪装置中还可以采用物品命名服务模块、RFID电子标签打印机、电子编码反馈模块、物品分配模块、信息发布系统、无线射频识别(RFID)模块、以及基于浏览器/服务器结构的物流管理中心组成，各组成部分采用ZigBee技术组建无线传感网络，通过能在物联网中通信的通信模块相互连接，并实现数据信息的相互交换。系统中各个模块上的ZigBee通信模块与ZigBee模块组成了物流管理系统中的无线传感网络。同时，ZigBee通信模块将无线传感网络中的信息包转化为RS－232协议数据包，与远程控制计算机连接，形成通信链路。

在基于ZigBee的无线通信网络中，不同的节点类型在无线网络中履行不同的职能:网络协调器节点主要用来创建与维护无线网络；中心路由节点负责发现路由并维护链接；终端节点主要用来连接最底层的信息采集端，在无线网络中只能加入或者离开网络。智能物流跟踪装置中的各组成模块可以实现为中心路由节点、网络协调器节点或终端节点。

终端节点、中心路由节点和网络协调器节点中的通信模块分别具有多个天线，相互之间的通信采用多天线空间复用技术。多天线空间复用技术采用空间调制，由于其单射频传输特性，空间调制结构发送端不需要天线间同步，且接收机仅需要一个简单的单数据流检测器。另外，空间调制技术在普通调制技术的基础上增加了空间维，能够利用无源发送天线索引传递信息。因此，空间调制相比传统的多天线技术具有更高的能量效率。将这一思想推广到接收天线上，即为基于接收端的空间调制技术。在多用户多输入多输出系统中，下行链路的广播通信的干扰主要来自多用户间的干扰，采用块对角化对发送信息进行预编码处理可以成功的消除多用户干扰。这一预编码处理方式与接收端的空间调制技术中的预编码处理方式基本一致，因此只需要将发送信息映射成接收天线索引和调制星座点两部分符号，并引入矢量扰动技术，实现了接收端的空间调制，各个用户可以从这个已调信息，中解调得到对应的正确的接收信号，并且此时用户端的信号检测是一个单用户单天线信号检测问题，能够很大程度的降低接收端的复杂度。

在一个ZigBee无线网络中，协调器节点是最先开始工作并处于网络中的。在一个全功能设备(fullfunctiondevice，FFD)启动后，先通过能量扫描的方式对周围环境进行判断，看是否有ZigBee网络存在。若周围存在ZigBee网络，则FFD按由近及远的方式对网络中的一个节点提出入网请求，并等待该节点的请求响应；如果没有检测到ZigBee网络，则该FFD将会作为一个协调器节点来组建新的ZigBee网络。在FFD作为一个协调器正常工作之前，会先进行一些设定。首先，根据能量扫描的结果，普遍选择能量强度值较小的信道作为网络的传输信道；同时，选择合适的网络ID、网络短地址等功能，确定网络参数，随后启动协调器开始组建ZigBee无线网络，终端节点在网络组建完成后可以申请加入。

中继路由节点在终端节点和协调器之间搭建起一条最佳的通信链路，其主要作用是发现和维护路由。

建立路由需要3个步骤:发现路由、建立正向路由及建立反向路由。通过这3个步骤，能够建立一条完整的通信链路，实现源节点与目的节点之间的数据传输。

终端节点与需要控制和采集的设备是集成一体的模块子系统，终端节点加入无线网络需要经过发现网络、请求协调节点加入网络、与协调器/路由节点建立通信这3个步骤。终端节点在与协调器连接前，先通过扫描的方式获得个域网(personalareanetwork，PAN)信息。终端节点通过接收协调器返回的确认信息得到具体的个域网PAN描述。终端节点在获得PAN信息后，向协调器再次发送入网请求，如果协调器同意接收该终端节点，则会分配一个16位的短地址，并返回相应的确认信息。终端节点把分配的16位短地址保存起来，就可以加入到ZigBee无线网络。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种智能物流跟踪装置，所述智能物流跟踪装置包括：手持RFID读写器、RFID电子标签打印机、无线通信模块以及物流管理中心，其特征在于：

手持式RFID标签读写器，用于读取物品上粘附的RFID电子标签；

RFID电子标签打印机，在物品首次被编码后，RFID电子标签打印机打印关于该物品的RFID电子标签，并将标签附着在物品上；

RFID电子标签内设置定位单元，用于确定所述物品的位置坐标，并周期性地向物流管理中心发送实时的位置坐标；

无线通信模块，用于通过无线网络与客户进行通信；

物流管理中心，用于接收RFID电子标签发送的位置坐标，并通过无线通信模块将有关物品的位置信息发送给客户的PC端或者移动端；

所述无线通信模块与物流管理中心相连。

2.如权利要求1所述的智能物流跟踪装置，其特征在于：

所述无线通信模块采用4G、3G或GPRS网络与客户进行通信。

3.如权利要求1所述的智能物流跟踪装置，其特征在于：

RFID电子标签打印机打印出来的RFID标签采用主动标签，主动标签上设置有微型收发机，主动将自身的物品信息发送给手持式RFID标签读写器。

4.如权利要求1所述的智能物流跟踪装置，其特征在于：

所述RFID标签读写器外壳内安装有RFID发送接收器及控制单元，外壳侧面安装有阅读结果显示屏及输入模块。

5.如权利要求3所述的智能物流跟踪装置，其特征在于：

RFID电子标签包括天线。

6.如权利要求3所述的智能物流跟踪装置，其特征在于：所述智能物流跟踪装置还包括如下：

信息发布系统，用于将物流管理中心接收到的定位单元发送的位置信息封装成规范的格式化消息，并将消息推送给客户。