专利名称：包装应用中的无线环境感测的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统。具体来说，本发明涉及使用与库存物品上的RFID组件耦合的感测装置来监测、存储和转发环境和其它信息。
背景射频标识(RFID)技术已经用于无线自动标识。RFID系统通常包括应答器、天线和具有解码器的收发器。通常包括射频集成电路的应答器以及天线可位于衬底、如插入物(inlet)或标签上。天线用作电路与收发器之间的管道。应答器与收发器之间的数据传输是无线的。RFID系统可提供无触点、非视线的通信。
RF应答器“读取器”采用天线以及收发器和解码器。当应答器通过读取器的电磁区域时，应答器被来自天线的信号激活。收发器对应答器上的数据解码，并把这个解码信息转发给主计算机进行处理。读取器或询问器可以是固定的或手持的装置，取决于具体应用。
若干不同类型的应答器被用于RFID系统中，包括无源、半无源和有源应答器。每种应答器可以是只读或可读/写的。无源应答器从询问应答器的读取器的射频信号中获取工作电力。半无源和有源应答器由电池供电，它一般产生更大的读取范围。半无源应答器可根据定时器进行工作，并定期向读取器发送信息。应答器也可在它们被读取器读取或询问时被激活。应答器可控制其输出，这允许它们远程激活或去活设备。有源应答器可发起通信，而无源和半无源应答器则仅当它们首先被另一个装置读取时才被激活。有源应答器可向机器提供指令，机器则可向应答器报告其性能。多个应答器可处于射频场中，并分别或同时被读取。传感器可与应答器耦合以感测环境条件。
概述根据本发明，提供一种系统，用于监测与沿具有多个位置的分配链的库存物品相关联的环境条件。多个位置至少包括起始点和最终目的地。该系统包括至少一个库存物品、与至少一个库存物品相关联的RF应答器、与至少一个库存物品上的RF应答器进行通信的至少一个环境条件传感器、以及对RF应答器和至少一个环境条件传感器供电的电源。应答器包括RF处理器，有天线耦合到该RF处理器。RF应答器接收来自环境条件传感器的环境条件，以便作为环境条件数据存储。该系统还包括位置数据日志、环境条件数据日志以及用于处理位置数据和环境条件数据的报告基础设施。
电源可包括耦合到传感器和应答器的电池，或者对应答器和传感器供电、以便向应答器发送所感测读数的RF读取器。报告基础设施可包括计算机处理器。
本发明还涉及跟踪与沿具有多个位置的分配链的库存物品相关联的环境条件的方法。多个位置至少包括起始点和最终目的地。该方法包括提供具有相关联RF应答器的库存物品、环境条件传感器以及电源。电源用于对环境条件传感器供电，以便感测环境条件。该方法还包括当库存物品沿分配链移动时对RF应答器和环境条件传感器反复供电，以便读取环境条件并生成环境条件数据日志。该方法还包括当库存物品沿分配链移动时反复确定库存物品的位置并生成位置数据日志，以及采用报告基础设施把位置数据日志与环境条件数据日志相关。
附图简介
图1是根据本发明的系统的库存物品所用的分配链的一个实施例的示意图，说明环境条件数据的电子记录以及位置数据的人工记录；图2是曲线图，表示作为沿类似于图1的分配链移动的库存物品的位置与时间的函数的温度的一个实例；图3是根据本发明的分配链的另一个实施例的示意图，说明环境条件数据的电子记录以及位置数据的人工记录；图4是根据本发明的分配链的另一个实施例的示意图，说明环境条件数据的电子记录以及位置数据的人工记录；图5是曲线图，表示作为沿类似于图4的分配链移动的库存物品的位置与时间的函数的温度的另一个实例；图6是根据本发明的分配链的又一个实施例的示意图，说明环境条件数据的电子记录以及位置数据的人工记录；图7是根据本发明的分配链的另一个实施例的示意图，说明环境条件数据和位置数据的电子记录；图8是曲线图，表示作为沿类似于图7的分配链移动的库存物品的位置与时间的函数的震动的一个实例；图9是根据本发明的分配链的另一个实施例的示意图，说明环境条件数据和位置数据的电子记录；图10是根据本发明的分配链的又一个实施例的示意图，说明环境条件数据和位置数据的电子记录；图11是根据本发明的分配链的另一个实施例的示意图，说明环境条件数据和位置数据的电子记录；图12是纸卷的透视图，以部分剖视图说明纸卷的内核，其中具有根据本发明安装在核心上的RF插入物、传感器和电池；图13是盒子的透视图，表示安装在盒子外表面上的RF插入物、传感器和电池；图14是盒子的透视图，表示安装在盒子外表面上的RF处理器、天线和传感器；以及图15是库存物品的示意图，它包括位于产品包装内的产品，根据本发明，其中RF应答器和传感器在多个位置上耦合到库存物品。
详细说明用于监测与库存物品12相关联的环境条件的系统及其各种组件示于图1-15中。该系统跟踪沿分配链10的库存物品12的环境条件。该系统最好包括耦合到库存物品的RF应答器14以及耦合到各应答器14的环境条件传感器16。电源用来对传感器供电，以便感测环境条件以及向应答器发送环境条件数据。该系统还采用作为时间的函数的位置数据和环境条件数据的日志以及用于使位置与条件数据相关的报告基础设施。该系统提供用于测量、记录和转发库存物品中或周围的环境测量结果的自动装置，以便在整个分配周期中实时连续监测物品的环境条件。该系统在上述人为干预中对于测量和记录与库存物品12相关联的生理和化学特性是有用的。
分配链10具有多个位置L，并且通常包括起始点L1、如制造商或经销商以及最终目的地LE、如零售商或消费者。多个位置L还可包括起始点L1与最终目的地LE之间的中间位置L2、L3。多个位置之中的典型位置包括制造商、批发商、经销商、零售商和消费者。起始点L1可位于制造商的仓库中，并且与库存物品离开制造商的时间一致。或者，起始点L1可以是库存物品12离开仓库之前或之后的某个点。可能希望沿制造过程跟踪库存物品12，这要求RF应答器14和传感器16在库存物品12完成之前以及在它离开仓库之前的某个点耦合到库存物品12。或者，可能希望从中间点L2、L3跟踪库存物品12，这些中间点可被标记为起始点L1。例如，经销商可能希望在库存物品12离开经销商店之后、到达最终目的地LE之前进行跟踪。此外，最终目的地LE不一定需要对应于最终用户。最终目的地LE也可对应于沿分配链10的某个中间点。其它位置或者更少位置也可用于分配链10中，取决于产品及其分发机制。
图1、3-4、6-7和9-11表示分配链10，它包括起始点L1、最终目的地LE以及两个中间位置L2、L3。这些附图仅用于说明，本发明不限于或要求四个位置。可采用四个以上位置。或者，可采用少于四个的位置，例如仅包括起始点和最终目的地的分配链。
参照图12-15，系统以库存物品12，诸如纸卷、盒子、货盘、包装衬底、包裹或其它库存物品为中心。系统跟踪作为时间的函数的库存物品12的位置以及作为时间的函数的环境条件。系统将位置与环境条件数据相关，以便为用户提供数据，用于确定在库存中是否存在分发过程中产生的任何缺陷，如图2、5和8中以图形方式所示。例如，除了常常是产品相关的因素以外，库存物品还经常易受到由震动、过度的温度或过度的湿度等级导致的损坏。本发明可跟踪这些等级，并把等级与各库存物品12的位置L1、L2、L3、LE相关，从而确定例如对温度敏感的产品是否曾被留在90°F(32.2℃)的码头上受热(图2)，或者对震动敏感的库存物品是否被跌落(图8)，或者对湿度敏感的物品是否被放置在雨中。由于本发明跟踪环境条件和位置数据，因此能够确定在分配链10中出现损坏的位置。这是极为需要的，尤其是在库存物品12在到其最终目的地LE的途中经过多个位置的情况下。
本系统采用耦合到库存物品12的RF应答器14以及电耦合到RF应答器14的环境条件传感器16。RF应答器14和环境条件传感器16可结合到任何包装或封装衬底上，包括纸、塑料、玻璃、金属或混合包装材料。如图12-14所示，RF应答器14包括RF处理器18和天线20。天线20可置于RF处理器(未示出)上，或者在图12-14所示的一个优选实施例中，可以是电耦合到RF处理器18的独立天线20。如上所述，库存物品12可采取如图12所示的纸卷、如图13和图14所示的盒子、或者如图15示意表示的另一种结构的形式。库存物品12可以是诸如用于运送家具或日用品的板条箱之类的大集装箱、运送多个盒装器具的纸箱、或独立盒子、或放置在大盒中的独立小盒，本发明不限于具体库存类型。
如图15中的示意表示所示，包括RF应答器14和传感器16的电子部件可与库存物品12的外表面22或内表面24相关，可以放置在库存物品12之内的产品26上，或者可以悬浮28在库存物品内部而不连接到任何物体。此外，电子部件可位于主要、辅助或其它包装上。例如，在多个独立小盒放置在大盒中的情况下，电子部件可耦合到每个独立小盒，或者耦合到容纳这些小盒的大盒。在例如用于存放和搬运日用品或私人物品的板条箱之类的另一个实例中，特定库存物品、如花瓶可能易于受到由过度震动造成的破损。可能希望把电子部件放置在花瓶上，而不需要将电子部件放置在板条箱中的其它库存物品上。因此，本发明不限于RF应答器14和传感器16在库存物品12上的特定位置或布置。
在一个优选实施例中，如图12和图13所示，RF应答器14放置在RF插入物30上，以及RF插入物30固定到库存物品12上。RF插入物30通常为薄衬底，RF应答器14的RF处理器18和天线20放置在衬底上，如图12和图13所示。RF处理器18和天线20彼此通过直接接触或者通过电容耦合进行电耦合。术语“处理器”一般表示处理或存储信息的计算机，例如计算机芯片。处理器可包括具有逻辑、存储器和RF电路的半导体电路。计算机芯片可以是基于硅的芯片、基于聚合物的芯片或者当前已知或将来研制的其它芯片。RF处理器18最好是可读/写的，使得信息可以存储在处理器中以及从其中读取。
环境条件传感器16与RF处理器18通信，并且可位于RF插入物30上，同样示于图12和图13中。电源、如电池32也可耦合到RF处理器18和传感器16，并且可设置于插入物30上，如图12和图13所示。或者，本发明还涉及不包括电池的电子部件，如图14所示的库存物品12，它包括RF处理器18、天线20和传感器16。
除其它已知材料之外，RF插入物30的衬底还可以是纸或聚合材料，例如聚酯。为了便于RF插入物30到库存物品12的连接，压敏粘合剂或其它附着媒体可设置在衬底的一侧。或者，插入物30可采用胶水、热溶性、水活性粘合剂或其它粘合媒体来粘贴。
插入物30可采用自动涂敷装置、如标签助贴器来粘贴到库存物品12上，标签助贴器可在已经装配之后或装配之前把插入物粘贴到库存物品12的外表面22或内表面24。或者，插入物30可设置在标签上并以悬浮方式、如“悬浮标签”28放置在库存物品内，或者放置在库存物品26中的产品26之上或之内，如图15的示意表示。插入物30也可用手或采用自动工艺来粘贴。当插入物30放置在纸卷上时，如图12所示，插入物30最好放置在纸卷的核心34上。在一个优选实施例中，插入物30放置在核心34的外表面，以及纸卷货品围绕核心34缠绕并覆盖插入物30。
RF应答器14的天线20可以是电感或电容天线，以及RF处理器18可以是电感或电容处理器。具有两端的环形电感天线20在图12-14中表示为设置在插入物上。RF处理器18与环形两端电接触。环形的一端耦合到RF处理器18的端子之一，而环形的另一端则采用桥式连接器耦合到RF处理器18的另一个端子。
环境条件传感器16与RF处理器18通信，并且可直接内置于射频集成电路或者通过链路连接到RF电路。或者，传感器16可通过无线信号传递进行工作，使得不需要传感器16与处理器18之间的物理链路。传感器16可以是有源的或无源的，取决于所用电源的类型。在一个优选实施例中，传感器16为MEMS(微机电系统)传感器，并用来读取传感器附近的环境或其它条件，包括物理和化学属性。传感器16可包括至少一个加速计。其它类型的传感器也可考虑与本发明配合使用。可由一个或多个传感器感测的环境属性的实例包括温度、压力、湿度、液上气体检测及浓度(氧、二氧化碳、氮等)、维生素浓度确定(维生素消耗)、微生物剂(大肠杆菌、广谱细菌、霉菌)、震动、振动、张力、听觉的、角度、磁场、地震性质、倾斜以及噪声等条件。多个传感器可与单个或多个RF处理器配合使用。一种可用来例如读取温度的无源传感器由加利福尼亚圣地亚哥的SCS生产。一种可用来例如记录温度数据的有源传感器由德国的KSW生产。也可使用其它类型的传感器。
系统的电源用于对RF应答器14和传感器16供电。应答器14通常被供电以便采用环境条件传感器16来感测环境条件，而不需要独立的电源用于传感器。某些类型的传感器16还要求独立电力，以便操作传感器，以及传感器16所需的电力可由用于对处理器18供电的同一个电池32提供或者由独立电池提供。电源可由若干独立装置或者由单个装置提供，取决于诸如系统是有源、半有源或无源等因素以及其它因素。
在采用无源系统的情况下，电池32没有耦合到应答器14，电源对处理器18和传感器16供电，以便在电源供电时感测条件。对于无源系统，电源通常为RF读取器40，它在要记录环境条件时向RF应答器18发送信号。由读取器40发送给RF应答器14的信号用来对处理器18和传感器16供电，以便记录环境条件。环境条件则可存储在RF应答器14中作为环境条件数据和/或可回送给RF读取器40。在需要独立电源对传感器16供电的情况下，电池32可耦合到传感器。当RF读取器40对应答器供电时，应答器14向传感器16发送信号，以便记录环境条件。环境条件数据被传送给应答器14和/或RF读取器40。
对于半无源或有源系统，电池32电耦合到RF处理器18，并用来对处理器18和传感器16供电，以便记录环境条件数据。对于这两种系统，电池32用来对应答器14和传感器16供电，以便记录作为时间的函数的环境条件数据。应答器14可包括实时计时机制、如定时器，以及可编程为定期或者当指定事件出现时记录数据。环境条件数据存储在应答器14中，在其中它可由读取器40访问。
对于半无源系统，每当应答器被RF读取器40询问时，从应答器14中读取环境条件数据。然后，读取器可改写应答器14中的现有数据，或者保留应答器中的数据并加入附加数据。对于有源系统，环境条件数据可被传送给RF读取器40，而不要求读取器询问应答器14。有源系统一般要求比半有源系统中更强大的电池。如果应答器14可执行其本身的任务以及指示某些功能而不需要来自另一个装置的输入，则系统是“有源的”。有源和半无源系统中的处理器18可由定时器定时，使得读数以一定的间隔出现或连续出现。对于有源系统，处理器18也可采用定时器来定时，以便以一定间隔或者连续地把数据传送给RF读取器40。因此，对于有源和半无源系统，可采取比要求应答器14由读取器40询问的无源系统更大的频率来记录环境条件数据。总之，对于半无源系统，两个不同的电源是必要的，而对于无源和有源系统，只需要单个电源。本领域的技术人员知道，可能需要各种信号调节电路介于传感器16与RF处理器18之间，取决于所用传感器的类型以及电输出的性质。
系统最好还包括位置和环境条件数据的日志以及报告基础设施。位置数据42的日志可与环境条件数据44的日志分离或者与它相同，以及两种日志42、44最好是作为时间的函数被记录。在一个备选实施例中，作为环境条件的函数的位置被记录，而不要求时间的记录。
报告基础设施最好包括至少一个RF读取器40和中央数据处理计算机52和台54。中央数据处理计算机52包括如本领域的技术人员已知的软件和硬件，用于把数据传送到局域网(“LAN”)或网页。报告基础设施最好还包括防冲突软件，用于一次接纳多个应答器和传感器读取。报告基础设施包括记录和转发分配链10的所有区间上的数据测量结果所需的软件。数据报告软件可处理单个、多个和所有区间覆盖情况。
报告基础设施的至少一个RF读取器40用来读取存储在RF应答器14的存储器中的信息，其中包括库存信息和数据。库存信息可包括在库存物品离开起始点L1之前存储在应答器14中的信息，以及在物品沿分配链10分发过程中添加到RF应答器14的数据。数据可包括环境条件数据和位置数据。环境条件数据是从环境条件传感器16记录的数据，以及位置数据是在分发过程中输入到RF应答器14的数据。位置数据42通常由用户采用读取器或其它发射器输入。可对特定应用以及所记录的环境条件的类型定制报告基础设施。
位置数据42的日志和环境条件数据44的日志可通过多种不同方式传送给报告基础设施。在一个实施例中，数据42、44的日志可存储在RF应答器14中，并在由读取器40读取时传送给报告基础设施，以及由报告基础设施的程序设计指示而传送给计算机处理器52。在一个备选实施例中，数据42、44的日志可在数据由读取器40读取时直接传送给报告基础设施，而不需要在RF应答器14的存储器中存储任何数据。在又一个实施例中，数据日志可以人工记录在手写清单中。通过采用数据录入装置把数据输入计算机52中，人工记录的数据42、44被传递给报告基础设施。存储在RF应答器14中的数据最好采用RF读取器40传送给报告基础设施，其中RF读取器40采用编程到RF读取器40以及报告基础设施的计算机处理器52中的软件来读取RF应答器14并将数据传送给报告基础设施。
报告基础设施还可包括由存储在计算机处理器52中的软件生成的数据报告56。数据报告56最好包括作为位置的函数的环境条件的记录。数据报告56还可包括给用户的关于在分发过程中是否遇到任何有害环境因素的指示。可生成的一种数据报告是作为位置和时间的函数的环境条件的曲线图，如图2、5和8所示。
报告基础设施最好还包括软件，该软件用于把环境条件传感器16产生的传感器数据转换为数字数据，处理数字数据，以及分析已处理的数据以确定所感测数据是否超过与库存物品12相关的任何极限。例如，在库存物品12对特定环境条件、如温度或震动敏感的情况下，阈限58可编程到报告基础设施计算机程序设计中，使得软件可确定是否通知用户已经出现有害事件。阈限58可以设置为绝对极限，或者可以根据在某个等级的时间来计算。例如，如震动等参数的极限可设定为绝对等级，当被超过时将对用户产生信号通知。采用如温度或湿度等参数，可根据在给定时段超过某个等级或者超过绝对极限的产品来确定极限。在需要时，可结合两种极限。
RF读取器40可设置在整个分配链10上。例如，读取器40可设置于处理机的包装台、仓库贮藏区、运输车辆、冷却箱、餐馆冷藏库等。最重要的区域是商务转运点，在其中传递商品交换的责任。或者，对于有源或半无源系统，可能仅在最终目的地LE才需要读取器40，其中环境条件数据44可被读取并传递给报告基础设施。下面结合图1-11论述各种分发情况。RF读取器40可以是手持装置或固定装置。
图1-6说明其中人工记录位置数据42的分配链10。数据42可记录为纸张48上的清单，或者可在电子装置、如手持计算机中以电子方式被记录，或者通过数据录入装置、如键盘输入到报告基础设施的计算机处理器52。位置数据42最好是每当库存物品12离开仓管的监督时作为时间的函数被记录。例如，在图1中，当库存物品12离开L1、离开把库存物品从L1运送到L2的运输车辆(运输装置1)、离开L2、离开把库存物品从L2运送到L3的运输车辆(运输装置2)、离开L3、以及离开把库存物品从L3运送到LE的运输车辆(运输装置3)时，记录位置数据42的日志。当库存物品12离开前一个仓管的监督时，可假定在下一个仓管处存在监督。
在图1中，位置数据42的日志被人工记录在清单48中，它在库存物品12沿分配链10移动时被生成。除了用于维护清单的其它方式之外，清单可包含库存物品12的包装单据并存放在附加到库存物品12一侧的小袋中。图1表示半无源系统，其中环境条件数据定期有规律地传送给RF应答器14，并存储在应答器中。RF读取器40表示为设置在每个位置L1、L2、L3、LE，并对应答器供电以读取存储在RF应答器40中的数据。每当数据由读取器40读取时，它被传送到计算机处理器52。当读取器40表示为设置在每个位置时，读取器或者可设置在每个位置的多个点上。另外，可在运输过程中使用读取器40。在这个分配链10中，来自RF应答器14的读出数据立即被传送给计算机处理器52。如果存储器大小允许，则所有感测数据可记录在RF应答器14中。或者，每当数据由RF读取器40读取时，可从RF应答器中删除感测数据，以便释放应答器14中的更多存储空间。
图2表示作为沿类似于图1的分配链10移动的库存物品12的位置与时间的函数的温度的说明曲线56。一旦库存物品12已经到达其最终目的地LE，以及作为时间的函数的位置数据42的日志已经输入到计算机处理器52，则可由报告基础设施中的软件生成此曲线。在库存物品12到达最终目的地LE之前，还可生成一种类似的但缩短形式的曲线56，因为每当RF应答器由RF读取器40读取时，环境条件数据44被报告给计算机处理器52。曲线56表示由虚线表示的温度的阈限58，以及代表冷藏库存物品12在分发过程中可能遇到的条件的一个实例。在时间段A，产品离开L1，并在运输1期间遇到细微的温度波动。在时间段B，产品进入L2，以及在它处于L2的持续时间中一直未冷藏，使得库存物品12的温度升高到阈限58以上。在时间段C，当库存物品离开L2时，在运输2期间被冷藏，以及到它到达L3时恢复到其原始温度。时间段D和E无重大事件，以及产品保持在大致相同的温度，直至它到达最终目的地LE。显然，库存物品12可能被损坏，因为它超过了温度的阈限58。来自报告软件的数据报告56可警告用户关于有害事件出现的时间，并确定造成有害事件的仓管。这样，损坏物品的一方可为损坏产品负责。
图3表示另一种情况，其中，位置数据42的日志被人工记录，并输入到最终目的地LE处的报告基础设施的计算机处理器52。RF应答器14和传感器16是半无源系统的组成部分，其中，应答器14和传感器16由电池32供电，使得环境数据随时间而定期被记录，并存储在RF应答器14中。但是，在此实施例中，只采用一个RF读取器40，并设置在最终目的地LE。RF读取器40读取存储在应答器14中的环境条件数据，并把数据传送给计算机处理器52，在其中可处理该数据。
图4表示另一个分配链10，其中，位置数据42的日志被人工记录为数据清单48。位置数据被记录，并在每个转运点直接通过数据录入装置输入到计算机处理器52、通过网页或者经由其它已知的输入技术，传送给报告基础设施。在此实施例中，RF应答器14和传感器16为无源系统的组成部分，其中，应答器14和传感器16不是由电池20供电。用于感测条件的电力由RF读取器40提供，它对RF应答器14供电，以便采用传感器16读取环境条件。在此实施例中，环境条件数据44可存储在RF应答器14中并自动传递给计算机处理器52，供报告基础设施使用。这个实施例有助于当库存物品12沿分配链10移动时定期生成报告56。在一个备选实施例中，感测数据在读取时被传送给报告基础设施，但没有存储在RF应答器14中。
图5是作为沿类似于图4的分配链10移动的库存物品12的位置与时间的函数的温度的说明曲线56。一旦库存物品12已经到达其最终目的地LE，以及作为时间的函数的位置数据42的日志已经输入到计算机处理器52，则可由报告基础设施中的软件生成此曲线56。在库存物品12到达最终目的地LE之前，还可生成一种类似的但缩短形式的曲线56，因为每当RF应答器14由RF读取器40读取时，环境条件数据44被报告给计算机处理器52。与图2相似，曲线56表示了温度的阈限58，由虚线表示。在时间段A中，产品离开L1，并在运输1期间遇到细微的温度升高，因为冷藏装置在运输装置1上设定到高于在L1的温度。在时间段B中，产品离开L2，并且产品的温度降低，因为冷藏装置在L2设定为低于运输装置1的温度。温度在时间段C和D中保持接近恒定，直到库存物品离开L3，并放置在运输装置3上。库存物品在运输装置3上没有适当冷藏。因此，温度提升到高于阈值等级58，并保持在这个等级，直到在LE读取温度。显然，库存物品12可能被损坏，因为它超过了阈限58。来自报告软件的数据报告56可警告用户关于有害事件出现的时间，并确定造成有害事件的仓管。
图6说明另一个实施例，其中，人工记录位置数据42，与以上结合图1和图3所述相似。在此实施例中，RF应答器14和传感器16为无源系统的组成部分，其中，应答器14和传感器16不是由电池20供电。用于感测条件的电力由RF读取器40提供，它对RF应答器14供电，以便采用传感器16读取环境条件。读取器40设置在整个分配链10的多个位置上。最好是至少在库存物品12进入新位置以及在该物品离开某个位置时采集读数。还希望当库存物品12存储在特定位置L1、L2、L3、LE时采用读取器40以各种间隔采集读数。对于此实施例，每当读取器40为RF应答器14供电时，环境条件数据存储在RF应答器14中，供以后使用。然后，在最后目的地LE，RF读取器40为RF应答器14供电，用于进行最终环境条件读取，以及还读取存储在RF应答器14中的数据，并把该数据传递给计算机处理器52。在此实施例中，读取器40在初始位置L1和中间位置L2、L3不需要与计算机处理器52进行通信，因为所有的环境条件数据44存储在RF应答器14中。这个实施例有助于在库存物品12已经到达最终目的地LE之后生成环境条件的报告56。
图7是分配链10的一个实施例，其中，位置数据42由RF读取器40每当读取器40与RF应答器14通信时提供。作为时间的函数的位置数据42以电子方式输入到报告基础设施，而不是生成人工手写清单48。在此实施例中，读取器40表示为设置在各位置的出口以及各位置的入口处。在一个备选实施例中，如果希望减少读取器40的数量和/或读取的次数，则读取器40可设置在各位置的出口或者入口。在图7中，位置数据42存储在读取器40中，使得当读取器40与RF应答器14通信时，它可传递与库存物品12有关的存储在应答器14中的信息，并通过把信息转发给报告基础设施将该位置信息加入库存信息。位置数据42不是存储在RF应答器14中，但稍后的实施例是把这类数据存储在应答器14中。在此实施例中，RF应答器14和传感器20是半无源的，环境条件数据44定期有规律地被存储。每当读取器40读取RF应答器14时，环境条件数据44被传送给报告基础设施。这样，在必要时，可生成环境条件对位置的部分报告。
图7还说明分配链10的一个实施例，其中，位置数据42由已经采用位置数据42编程的读取器40以电子方式传送，RF应答器14和传感器16是半无源的，并定期有规律地记录环境条件数据44。在此实施例中，通过把LE处的读取器40连接到计算机处理器52的实线和虚线来表示，对特定的库存物品12记录位置数据42，以及每当读取器40与RF应答器14通信时将其传送给报告基础设施。存储在RF应答器14中的与库存物品12有关的数据被加到由读取器40所提供的位置数据42，使得库存物品12被识别。环境条件数据44存储在RF应答器14中，并由最终目的地LE处的读取器40读取，如虚线所示。这样，所有环境条件数据44都存储在RF应答器14中，并在到达最终目的地LE时被释放。这个实施例没有导致定期的环境条件报告。
图8是曲线图56，表示作为沿类似于图7的分配链10移动的库存物品12的位置与时间的函数的震动的说明性实例。一旦库存物品已经到达其最终目的地LE，以及位置数据42的日志和环境条件数据44的日志已经传送给计算机处理器52，则此曲线56可由报告基础设施中的软件生成。曲线56表示震动的阈限58，由虚线表示。在时间段A，产品离开L1，并进入运输装置1。库存物品12被运送到L2，在运输过程中经过细微移动。在时间段B，产品进入L2，并移动到仓库中的某个位置(因而在移动时遇到某种震动)，然后保持在仓库中，直到它进入运输装置2。在时间段C，库存物品在初始运输过程中遇到小震动波，然后当库存物品从运输装置2移开时跌落。因此，震动读数升高到超过阈值等级58，可能导致对库存物品12的损坏。在时间段D，产品保持在L3，以及在时间段E，库存物品12在运输装置3中被运送到LE。在运输过程中，库存物品12遇到轻微的震动等级。显然，库存物品在与运输装置2一起时可能已经被损坏，因为当库存物品12跌落时超过震动的阈值等级。来自报告软件的数据报告56可警告用户关于有害事件出现的时间，并确定造成有害事件的仓管。
图9表示分配链10的一个备选实施例，其中，位置数据42由设置在每个位置L1、L2、L3、LE的读取器40提供，以及RF应答器14和传感器16在无源系统上工作。与图7的先前实施例相似，位置数据42存储在位置L1、L2、L3、LE上的读取器40中，并在每次读取RF应答器14时被传送给系统的计算机处理器52。系统取出存储在RF应答器14中的关于库存物品12的标识的信息，并在每次读取中将各库存物品12的位置和时间传送给计算机处理器52。对于环境条件，仅在读取器40对RF应答器14供电以取得条件的读数时才获得环境条件数据44的读数。因此，希望以一定的间隔对RF应答器14进行读取/供电，以便更全面地记录作为时间的函数的库存物品12的环境条件。每当读取器40对RF应答器14供电以感测环境条件时，环境条件存储在RF应答器14中，并被传送给报告基础设施。位置数据42和环境条件数据44通过报告基础设施的程序设计来处理，从而将环境条件与位置相关。通过此实施例，在必要时，能够得到位置和环境条件数据的中间报告。在图9中，用于各读取位置的单个读取器40被用来处理位置以及环境条件数据。但是，应当指出，可使用一个以上读取器40，其中的一个传送位置信息，而另一个则对RF应答器14进行读取/供电。
图9还说明分配链10的另一个实施例，其中，位置数据由每个位置上的读取器40传送给RF应答器14，与对于图9的第一实施例所述相似，以及RF应答器14和传感器16是无源的。读取器40用来对RF应答器14进行供电和读取。每当读取器40对RF应答器14供电时，环境条件数据44存储在RF应答器14中。当库存物品12到达最终目的地LE时，RF应答器14已经存储了由对应答器14供电所产生的所有环境条件数据44。最终目的地LE处的RF读取器40读取数据44并将其传送给计算机处理器52，环境条件数据44在其中与位置数据42相关。
图10说明库存物品12的分配链10的又一个实施例。在此实施例中，RF应答器14和传感器16在半无源系统中工作，使得环境条件数据44按照耦合到RF应答器14的定时器所控制的一定间隔被记录。RF读取器40保持位置数据42，并把位置数据传递给RF应答器14，RF应答器14则把位置数据42存储在应答器14中。环境条件数据44也存储在应答器14中。每当读取器40读取应答器时，位置和环境条件数据被传送到计算机处理器52。这样，生成重复的位置和环境条件数据的日志。
图10还说明库存物品12的分发路径的一个备选实施例，其中，位置数据42由读取器40传送，以及RF应答器14和传感器16是半无源系统的组成部分。环境条件数据44以一定间隔被记录，并存储在RF应答器14中。另外，读取器40在每个位置被用于把位置信息传送给RF应答器14。这样，完整的位置数据42和环境条件数据44的日志被存储在RF应答器14中。在图10中由虚线表示的最终目的地LE处的读取器40读取存储在RF应答器14中的所有信息，其中包括位置数据42和环境条件数据44，并将数据传送给报告基础设施。
在图7中，读取器40表示为每当库存物品12将离开某个位置或运输装置时与RF应答器14进行通信。虽然这种技术以有效方式监测位置，并且每个位置仅要求一次位置信息的传递，但它也能够在库存物品进入或离开某个位置(图10所示)或某个特定位置内的中间点(图9和图11所示)时传递位置信息，本发明不限于在特定点或单一点传递位置。
图9和图11表示分配链10，其中RF应答器14和传感器16是无源系统的组成部分。读取器40用于对RF应答器14供电，以便记录环境条件数据44，并把所记录的环境条件存储在RF应答器14中。另外，读取器40用来传送位置数据42，以及位置数据42每当RF应答器14被读取时存储在RF应答器14中。在图9中，每当读取器40对应答器14供电以及传感器16感测环境条件时，环境条件可被传送给报告基础设施并存储在RF应答器14中。在最终目的地LE，任何已存储位置及环境条件数据42、44被传送给报告基础设施，供进一步处理。在图11中，每当应答器由读取器40供电时，RF应答器14记录位置及环境条件数据42、44。这个数据在到达最终目的地LE之前一直存储在应答器14中，在最终目的地，读取器40读取存储在应答器14中的信息，并同时将数据传送给报告基础设施。
各种市场销售的插入物和处理器可与要求其权益的本发明配合使用。例如，插入物供货商包括Poly Flex Circuits、Cross Technologies以及Global ID。处理器供货商包括Philips Semiconductor、Temic和E.M。优选插入物为型面高度不大的，以免对卷筒上的卷纸造成划痕。
应当指出，以上所述或附图中所示那些之外的RF处理器18和天线20的组合可与本发明配合使用。例如，虽然一个优选实施例包括把RF处理器18、传感器16和电池32设置在插入物30上，但这些部件也可直接淀积在库存物品12的表面，而不需要插入物，如图14所示。此外，虽然天线20一般设置在插入物30上，但天线20也可设置在库存物品12的表面而不是设置在插入物30上。例如，天线20可以是印制到库存物品12表面的导电油墨。当天线20直接设置在库存物品12的表面时，电耦合到天线20的RF处理器18设置在衬底上或者可能不依靠衬底。天线20可设置在库存物品12的表面，采用任何已知的技术，除其它已知的天线淀积技术外，还包括例如印制导电油墨、溅涂导电材料以及热箔烫印。此外，RF处理器18可通过导线、连接器、插入器或者用于把RF处理器耦合到天线的其它已知技术耦合到天线20。
虽然以上提出了要求其权益的发明的各种特征，但应当理解，这些特征可单个使用或者以它们的任何组合来使用。因此，要求其权益的发明不只是限于本文所述的特定实施例。
此外还应当理解，本领域的技术人员会想到要求其权益的发明涉及的变更和修改。本文所述的实施例是要求其权益的发明的示范。本公开可使本领域的技术人员能够建立和使用具有同样对应于权利要求书所述的本发明要素的备选要素的实施例。因此，本发明的预期范围可包括与权利要求的文字语言相同或无本质差异的其它实施例。本发明的范围因而由所附权利要求中的陈述来定义。
权利要求
1.一种用于监测与沿着具有多个位置的分配链的库存物品相关联的环境条件的系统，其中所述多个位置至少包括起始点和最终目的地，所述系统包括至少一个库存物品；与所述至少一个库存物品相关联的RF应答器，所述应答器包括RF处理器，有天线耦合到所述RF处理器；至少一个环境条件传感器，与所述至少一个库存物品上的RF应答器进行通信；电源，用于对所述RF应答器和所述至少一个环境条件传感器供电，其中所述RF应答器从所述环境条件传感器接收环境条件，以便存储为环境条件数据；位置数据的日志；环境条件数据的日志；以及报告基础设施，用于处理所述位置数据和所述环境条件数据。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述RF处理器包括存储器，并且所述环境条件数据的日志存储在所述报告基础设施和所述RF处理器存储器其中至少一个中；以及所述位置数据的日志存储在所述报告基础设施和所述RF处理器存储器其中至少一个中。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述报告基础设施包括计算机处理器和计算机输入装置，以及所述计算机处理器包括用于把所述环境条件数据与所述位置数据相关的程序设计。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述报告基础设施还包括数据报告媒体，以及所述数据报告媒体为计算机显示器、LAN或网页。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述库存物品包括纸卷。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述纸卷具有核心，以及所述RF应答器和环境条件传感器与所述纸卷核心相关联。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环境条件传感器为MEMS。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述位置数据的日志是包含每当所述库存物品进入和离开一个位置其中至少一种情况发生时记录的位置信息的数据清单；以及所述环境条件数据的日志包括每当环境条件传感器感测环境条件时记录的环境条件数据。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述应答器包括存储器，所述电源为电耦合到所述应答器和所述环境条件传感器的电池，以及所述环境条件传感器与定时器相关联，用于定期感测和记录作为时间的函数的所述环境条件数据，并将它存储在所述应答器存储器中。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于还包括与各所述位置相关联的至少一个RF读取器，其中所述读取器配置成当所述库存物品离开和进入所述位置其中至少一种情况发生时读取存储在所述应答器中的环境条件数据，并将所述环境条件数据传送给所述报告基础设施。
11.如权利要求9所述的系统，其特征在于还包括与所述最终目的地相关联的RF读取器，其中所述读取器配置成当所述库存物品进入所述最终目的地时读取存储在所述应答器存储器中的环境条件数据，并将所述环境条件数据传送给所述报告基础设施。
12.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电源是配置成对所述RF应答器进行读和写的RF读取器，其中至少一个读取器与所述多个位置中的每个相关联，其中所述RF读取器对所述RF应答器和环境条件传感器供电，以便感测环境条件。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述多个RF读取器设置在沿所述分配链的间隔位置上，用于对所述RF应答器供电，以便每当所述RF读取器对所述RF应答器供电时感测环境条件。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述多个RF读取器配置成当感测到所述条件时将所感测的环境条件传递给所述报告基础设施，以便生成所述环境条件数据的日志。
15.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述RF处理器包括存储器，来自所述RF读取器的每次供电的所感测环境条件存储在所述RF处理器存储器中，作为所述环境条件数据的日志，以及位于所述最终目的地的RF读取器配置成读取所述环境条件数据的日志，并将所述环境条件数据传送给所述报告基础设施。
16.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述位置数据的日志中的所述位置数据由多个RF读取器提供，其中的每个采用位置信息编程，以及其中的至少一个与沿所述分配链的每个位置相关联。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述应答器包括存储器，所述多个RF读取器中的每个配置成每当所述读取器与所述RF应答器进行通信时，向所述报告基础设施和所述RF应答器其中至少一个传送存储在其中作为时间的函数的所述位置信息。
18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述电源为电耦合到所述应答器和所述环境条件传感器的电池，以及所述环境条件传感器与定时器相关联，用于定期感测和记录作为时间的函数的环境条件数据，并将它存储在所述应答器存储器中。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述多个读取器中至少一个配置成从所述RF应答器存储器中读取所述环境条件数据，以及将所述数据传递给所述报告基础设施。
20.如权利要求18所述的系统，其特征在于，位于所述最终目的地的所述RF读取器是配置成从所述RF应答器存储器中读取所述环境条件数据并将所述数据传递给所述报告基础设施的唯一读取器。
21.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述电源是配置成对所述应答器存储器进行读和写的RF读取器，其中至少一个读取器与所述多个位置中的每个相关联，其中所述RF读取器对所述RF应答器和环境条件传感器供电，以便感测环境条件，以及所感测的环境条件存储在所述RF应答器存储器中，作为所述环境条件数据的日志。
22.如权利要求21所述的系统，其特征在于，所述多个读取器中的每个配置成读取存储在所述环境条件数据的日志中的环境条件数据，以及将所述数据传送给所述报告基础设施。
23.如权利要求21所述的系统，其特征在于，只有位于所述最终目的地的所述RF读取器才配置成读取存储在所述环境条件数据的日志中的环境条件数据，并将所述数据传送给所述报告基础设施。
24.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述读取器配置成每当所述读取器与所述RF应答器进行通信时，向所述RF应答器和所述报告基础设施其中至少一个传送作为时间的函数的位置信息，从而生成所述位置数据的日志。
25.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环境条件传感器通过连接器耦合到所述RF处理器。
26.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环境条件传感器通过无线通信耦合到所述RF处理器。
27.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述RF应答器包括用于对所述环境条件传感器定时的定时器，以便按照相等间隔的时间间隔来感测环境条件。
28.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述库存物品包括可闭合袋子，以及所述RF应答器与所述袋子的外表面、所述袋子的内表面和所述袋子内的产品其中至少一项相关联。
29.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环境条件包括化学、物理或生理属性其中至少一项。
30.一种用于跟踪与沿着具有多个位置的分配链的库存物品相关联的环境条件的方法，所述多个位置至少包括起始点和最终目的地，所述方法包括提供具有相关RF应答器的库存物品、环境条件传感器以及电源，所述电源用于对所述环境条件传感器供电以感测环境条件；当库存物品沿所述分配链移动时对所述RF应答器和所述环境条件传感器反复供电，以便读取环境条件并生成环境条件数据的日志；当所述库存物品沿所述分配链移动时反复确定所述库存物品的位置，以及生成位置数据的日志；以及采用报告基础设施将所述位置数据的日志和所述环境条件数据的日志相关。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述RF应答器包括存储器，以及所述方法还包括在所述起始点把库存数据存储在应答器存储器中。
32.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述报告基础设施包括具有存储器的计算机处理器，并且所述RF应答器包括存储器，所述位置数据的日志存储在所述RF应答器存储器和所述计算机处理器存储器其中至少一个中，以及供电步骤包括将所述环境条件数据的日志存储在所述RF应答器存储器和所述计算机处理器其中至少一个中。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述供电步骤由RF读取器执行，所述RF读取器对所述RF应答器和环境条件传感器供电，以便感测环境条件。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述供电步骤还包括把所述环境条件数据从所述RF应答器发送到所述读取器。
35.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述生成位置数据的日志的步骤包括人工准备作为时间的函数的位置日志，所述报告基础设施包括具有输入装置的计算机处理器，以及还包括利用所述输入装置把所述人工生成的数据输入到所述报告基础设施中。
36.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述RF应答器包括存储器并与定时器相关联，所述定时器用于按隔开的时间间隔发信号通知所述传感器感测环境条件，以及所述供电步骤包括连续地并按照隔开的时间间隔感测环境条件，并把所感测环境条件存储在所述RF应答器存储器中，作为所述环境条件数据的日志。
37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述供电步骤由耦合到所述RF应答器和所述环境条件传感器的电池来执行。
38.如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述确定位置的步骤包括采用具有已编程位置的读取器，以及当所述库存物品进入和离开沿所述分配链的各位置其中至少一种情况发生时，把所述位置信息从所述读取器发送到所述RF应答器存储器，以便生成所述位置数据的日志。
39.如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述确定位置的步骤包括采用具有已编程位置的读取器，以及当所述库存物品进入和离开沿所述分配链的各位置其中至少一种情况发生时，把所述位置信息从所述读取器发送到所述报告基础设施，以便生成所述位置数据的日志。
40.如权利要求36所述的方法，其特征在于还包括在所述最终目的地通过读取器读取存储于RF应答器存储器中的环境条件数据，以及把所述环境条件数据传送给所述报告基础设施。
41.如权利要求38所述的方法，其特征在于还包括在所述最终目的地通过RF读取器读取所述位置数据的日志，以及把所述位置数据的日志传送给所述报告基础设施。
42.如权利要求30所述的方法，其特征在于还包括分析相关的环境条件数据的日志和位置数据的日志，以便根据所述分析确定行动过程。
全文摘要
一种用于监测与沿着具有多个位置L1、L2、L3、LE的分配链10的库存物品12相关联的环境条件的系统包括至少一个库存物品12、与库存物品12相关联的RF应答器14以及与RF应答器14通信的至少一个环境条件传感器16。该系统包括电源32、40，用于对RF应答器14和环境条件传感器16供电，以便记录环境条件。该系统还包括位置数据42的日志、环境条件数据44的日志以及用于处理位置数据和环境条件数据的报告基础设施。还包括一种用于跟踪沿分配链10的环境条件的方法。
文档编号G06Q50/00GK1679049SQ03820768
公开日2005年10月5日 申请日期2003年9月4日 优先权日2002年9月5日
发明者J·P·泽恩伦, S·R·范弗利特 申请人:国际纸业公司