本发明属于实验室管理技术领域，具体涉及一种在分布式产品验证系统中用于对样品及设备等流程中间件进行流程控制的电子标签读写系统。
背景技术
分布式产品验证系统将长周期、大样本的集中式试验过程分散成标准化的短周期、小样本的多个分布式试验过程，从而实现对被论证产品的高效验证，但同时需要对每个分布式试验过程进行标准化管理，这种标准化管理是通过对包括试验环境、试验步骤、试验样本、试验数据等涉及流程中间件评价指标的数据信息进行追踪、记录和分析而实现的，最终分布式产品验证系统通过集中所有相同任务群中各试验过程的数据信息综合评价产品指定特征的验证结论。
分布式产品验证系统对流程中间件的追踪管理主要依靠标识标签，并通过对标识标签唯一对应的流程中间件进行可追溯的数据修改。现有技术至少有两种标识标签方案：a、通过与服务器连接的扫码器对与流程中间件对应的带有扫描码的标识标签进行读取后由服务器对数据库中的数据进行修改和记录，这种结构不能满足一些离线工况；b、电子标签读写系统，即使用nfc读写设备直接对具有nfc芯片的电子标签内的数据信息进行可加密读写，读写数据由nfc读写设备的应用程序处理，其处理后的数据可暂存在nfc芯片中，在条件满足时再通过与服务器的数据进行同步，该方案中标识标签制作和回收成本较高，如果仅为解决数据离线同步问题，与其他方案比缺少性价比。
同时，以上方案中的标签都不具备视觉可直接读取功能，必须靠设备读取标签后才能获取数据，这在安全环境下对操作人员具有一定操作负担，但如果通过在标签上增加标记的方式，使用密文具有记忆负担，使用明文又涉及流程中间件脱离安全环境后的泄密问题。实际生产中分布式产品验证系统均采用上述扫码式技术方案，实际操作的复杂程度和管理成本仍是目前分布式产品验证系统的发展瓶颈。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种在分布式产品验证系统的流程控制环节中既可以及时对标识标签对应流程中间件的数据进行修改和记录又具有安全环境下显示可直读信息，还具有较强保密性，同时节能环保、操作便捷的电子标签读写系统。
本发明实施例一采用如下技术方案：
一种用于流程控制的电子标签读写系统，包括具有nfc芯片的电子标签和具有nfc读写模块的手持终端，其特征在于：电子标签表面设有通过驱动模块连接nfc芯片的电子纸以及与电子纸下驱动层连接的导电膜；手持终端内部设置有处理单元和与处理单元连接的调压电路模块；手持终端外部设有分别与调压电路模块的输出端电连接的电容板和触头。
本发明技术方案的进一步改进在于：电容板表面敷有弹性绝缘层。
本发明技术方案的进一步改进在于：触头表面设有两个导电片，两个导电片与调压电路模块或处理单元连接。
本发明上述技术方案的进一步改进在于：手持终端内部还设置有分别与处理单元连接的无线通讯模块和ccd模块。
本发明技术方案的进一步改进在于：ccd模块包括线性ccd传感器，线性ccd传感器一侧设有与其平行的线型光源，手持终端外壳表面设有与线性ccd传感器平行的直线缝隙。
本发明上述技术方案的进一步改进在于：导电膜为条形；电容板为条形；电容板和触头均固定在手持终端外壳上并分别与电子标签上的电子纸和导电膜位置对应。
本发明上述技术方案的进一步改进在于：手持终端还包括分别与处理单元连接的显示模块和操作模块。
本发明实施例二采用如下技术方案：
一种用于流程控制的电子标签读写系统，仅具有低权限的擦除和备份功能，包括电子标签和与服务器通讯连接的手持终端，电子标签表面设有电子纸以及与电子纸下驱动层连接的导电膜；手持终端内部设置有处理单元和与处理单元连接的调压电路模块；手持终端外部设有分别与调压电路模块的输出端电连接的电容板和触头。
本发明技术方案的进一步改进在于：电容板表面敷有弹性绝缘层。
本发明技术方案的进一步改进在于：手持终端内部还设置有分别与处理单元连接的无线通讯模块和ccd模块。
本发明产生的积极效果如下：
电子标签具有nfc芯片、驱动模块和电子纸，其中nfc芯片可通过空间电磁场获取能量并与手持终端上的nfc读写模块加密通讯。驱动模块连接nfc芯片并在通过nfc芯片获取能量后启动读取nfc芯片内存储的显示使能标志字串，在判断显示使能后驱动连接的电子纸显示nfc芯片中指定数据内容。电子纸在驱动模块掉电后保持显示内容不变。
电子纸包括自上到下依次设置的上驱动层、显色颗粒层和下驱动层，驱动模块通过同时驱动上驱动层和下驱动层对具体显色颗粒施加电场，驱动该点位处的显色颗粒呈现不同颜色，从而实现其显示功能。电子标签表面具有连接电子纸下驱动层的导电膜，在手持终端上设有与调压电路模块输出端分别连接的电容板和触头，电容板与电子纸位置对应，触头与导电膜位置对应，这样当触头与导电膜接触且电容板与电子纸接触时，通过调压电路对显色颗粒层施加另外的电场，使电子纸在没有驱动模块控制驱动的情况下，仍然可以统一设置所有的显色颗粒的颜色，实现对电子纸的外部擦除。
因为调压电路模块输出端对外有输出电压，为防止输出端连接的触头和电容板同时接触金属等导体造成短路，在电容板表面敷有绝缘层，同时因为空气对电场传递的介质损耗较大，低介质损耗的高分子材料具有一定弹性，绝缘层使用弹性材料可以帮助电容板与电子纸接触区域尽量紧密接触，可以使显色颗粒感应电场更快，感应到的电场方向准确，强度衰减少，使手持终端对电子纸的擦除动作更灵敏。
平行设置的线性ccd传感器、线型光源和直线缝隙构成手持终端的扫描部件，可以在手持终端与电子标签之间的nfc连接失效时，通过该扫描部件获取显示在电子纸上的显示信息。
触头表面设有两个导电片，并且导电片与调压电路模块或者处理单元连接，当触头接触导电膜时，两个导电片之间由导电膜连接，形成通路，产生连接信号，该连接信号可以作为使能信号控制调压电路模块输出电压或者使能处理单元控制调压电路模块输出电压。
综上所述，本发明技术方案可以针对流程控制实现以下功能：a、利用nfc芯片对流程中间件未同步的数据信息暂存，在任何授权手持终端具备在线条件时，使用该手持终端读取暂存在电子标签的nfc芯片内信息并将数据信息与服务器的数据进行同步；b、电子标签在安全环境中时，可以通过手持终端设置nfc芯片使驱动模块驱动电子纸显示方便操作人员识别的直读信息；c、在电子标签脱离安全环境时，即使nfc芯片失去作用，也可以使用手持终端清除电子纸上的直读信息，防止信息流出，同时因为这种设置减少了涉密材料的回收管理成本，有利于电子纸的最终回收，实现了节能环保。
附图说明
图1为本发明实施例一的系统模块示意图；
图2为图1中电子标签的结构示意图；
图3为图1中手持终端结构示意主视图；
图4为图3中手持终端结构示意后视图；
图5为图3中手持终端右侧视角的局部结构示意图；
其中，10、电子标签，11、电子纸，12、导电膜，13、驱动模块，14、nfc芯片，20、手持终端，21、处理单元，22、调压电路模块，23、电容板，24、触头，25、导电片，26、无线通讯模块，27、显示模块，28、操作模块，30、直线缝隙，31、线型光源，32、线性ccd传感器，40、nfc读写模块，80、服务器，81、广域网。
具体实施方式
以下结合实施例及附图详细描述本发明的实施方式。
实施例一
如图1所示，本实施例是一种电子标签读写系统，用于在分布式产品验证系统中对流程中间件进行追踪管理，包括电子标签10和用于读写电子标签10的手持终端20。使用时，电子标签10贴附在流程中间件的容器、包装、外壳或者维护记录单上，手持终端20可通过广域网81与分布式产品验证系统的服务器80通讯连接，在手持终端20获取服务器80授权后，可对电子标签10的存储内容进行修改也可以擦除电子标签上的显示内容。本实施例中，服务器可以是分布式服务器，手持终端根据授权层级可以对电子标签相应层级的数据进行修改，显然，本实施例包含多个手持终端20和多个电子标签10。
如图2所示，本实施例中，电子标签10上设有射频天线、nfc芯片14、驱动模块13和电子纸11，nfc芯片14和驱动模块13由射频天线供电；驱动模块13与nfc芯片14连接并在射频天线接收到空间电磁场能量后读写nfc芯片14中存储的数据，然后根据驱动模块内配置好的程序选择性的改变、清空电子纸11显示内容；电子纸的下驱动层粘接固定在电子标签基层上，电子标签表面在电子纸固定位置的一侧还安装有条形导电膜12，导电膜12与电子纸11下驱动层的驱动排线连接。具体连接方式为驱动排线上的每一根排线一端连接电子纸显色颗粒层对应的列或行，另一端除连接驱动模块13外还另引出一膨大电极，导电膜覆盖在全部下驱动层引出的膨大电极上，导电膜与膨大电极中间夹有介电损耗低的绝缘介质膜。
本实施例的手持终端包括设在壳体上的触头24、电容板23、显示模块27和操作模块28，还包括设在壳体内部的处理单元以及分别与处理单元连接的nfc读写模块、调压电路模块、无线通讯模块和ccd模块。
如图3所示，本实施例的手持终端20为长方体，在手持终端20正面设置有显示模块27和固定在显示模块上的操作模块28，手持终端顶端包有圆弧形的条形电容板23和一个圆柱形触头24，电容板23外表面敷有介质损耗较小的绝缘膜，触头24可沿中心轴转动。本发明的触头24上设置有两个保持绝缘的第一导电片和第二导电片，优选的，本实施例具体结构为围绕触头设置的三个环形导电片，其中外侧的两个导电片25在触头24内部连通，相当于第一导电片，中间的导电片可视为第二导电片，第一导电片和第二导电片可视为一种保持断路的开关电路结构，当第一导电片和第二导电片接入电路后会在同时接触导体后改变电路局部连接关系，本发明使用这种触头上外露的导电片与电子标签的导电膜接触时，形成的第一导电片和第二导电片的导通信号接入调压电路模块22或者处理单元21，以作为手持终端20对电子标签10上电子纸的擦除动作信号。优选的，本实施例中，第一导电片与处理单元21一个输出接头连接，第二导电片与处理单元21一个输入信号接头接触，由处理单元判断手持设备是否接触电子标签，并控制调压电路模块输出指定擦除电场。
本实施例手持终端的显示模块27优选为彩色液晶屏幕，处理单元根据自身内部配置的嵌入式实时操作系统上运行的程序，将数据显示在彩色液晶屏幕上。在本发明的其他实施例中，显示模块为多个led指示灯，优选的包括读取成功指示灯、修改成功指示灯和故障指示灯。
本实施例手持终端的操作模块28优选为固定在显示模块上的透明触控板，通过用户在透明触控板上的触控操作，向处理单元输入手持终端20的操作指令。在本发明的其他实施例中，操作模块也可以是多个操作按钮或者按钮与触控板的组合，优选的，操作按钮包括更新按钮和擦除按钮。
如图4所示，本实施例中，处理单元21由主处理器芯片、协处理器芯片和若干接口电路组成，本实施例主处理器芯片优选为arm32位处理器，内部配置有嵌入式实时操作系统和应用程序；手持终端20还设有分别与处理单元连接的nfc读写模块40、调压电路模块22、无线通讯模块26和ccd模块、显示模块和操作模块；处理单元21通过接口电路与nfc读写模块连接并控制nfc读写模块40对可操作范围内的电子标签10进行读写操作。调压电路模块22为可控直流电压输出的电路，具有两个电压输出端，优选的，本实施例的调压电路模块22由可调dcdc芯片和接口电路组成，两个电压输出端之间可以产生方向相反、强度相同的电动势，电动势方向和大小可以由外部开关信号或者处理单元进行改变。本实施例的触头24的第二导电片和电容板分别与调压电路模块的两个输出端连接，使用时，触头24与电子标签10的导电膜12接触，电容板与电子纸表面接触，通过重新给电子纸的显色颗粒层施加电场，实现清空电子纸显示内容的目的。
本实施例手持终端的无线通讯模块优选为gprs模块，处理单元通过无线通讯模块与流程控制系统的远端服务器80连接并获取授权。在本发明的其他实施例中，也可以选用wifi、zigbee、蓝牙等无线通讯模块，先接入现场无线网，然后通过统一的网关与流程控制系统的远端服务器80连接并获取授权。
如图5所示，本实施例的手持终端20的ccd模块包括ccd传感器和辅助光源，优选的，本实施例ccd传感器选用线性ccd传感器32，辅助光源选用线型光源31，线型光源31平行的设置在线性ccd传感器32的一侧；ccd模块固定在手持终端20内部，在手持终端外壳表面上设有与线性ccd传感器位置对应且平行的直线缝隙30，并在直线缝隙内嵌入高透光材料密封。使用时，线型光源透过直线缝隙30向壳体外发出光线，直线缝隙30贴近电子纸，连接有角度传感器圆柱形触头24贴在电子标签上，线性ccd传感器从直线缝隙得到电子纸的反射光线，手持设备20贴紧电子纸，沿与直线缝隙30正交方向从电子纸一端移动到另一端，从而获取电子纸整个显示信息。优选的，本实施例的直线缝隙位于电容板上，可以在扫描后直接擦除电子纸显示内容，提高操作效率。在其他实施例中，ccd传感器也可以是面性ccd传感器，相应的、辅助光源为面光源，手持终端开孔处设置与面性ccd传感器配套的镜头模组。
本实施例工作原理：分布式产品验证系统对电子标签读写系统至少有三个需求：一，分布式产品验证系统要求通过不断改变电子标签存储数据并将数据与服务器80同步实现对流程中间件状态有效性的管控；二，在安全环境下，有辅助操作人员直读的显示内容，不必每次必须使用设备读取电子标签才能知道当前流程中间件所处的阶段；三，分布式产品验证系统也具有一定保密需求，要求在使用完毕后需对电子标签进行销毁。本发明可以满足以下符合分布式产品验证系统要求的操作流程：a）将流程中间件的唯一识别码和初始数据保存在电子标签中；b）在流程中间件数据信息改变时，使用手持终端读取电子标签原有信息并生成新的阶段性数据，如果手持终端当前在线则将该阶段性数据与服务器数据同步后保存在电子标签内，如果手持终端当前离线则将阶段性数据直接保存在电子标签内并在电子标签的nfc芯片的存储空间上作未同步标记；c）在流程中间件处于安全空间时，使用手持终端设置电子标签使电子纸显示部分标识信息，并且每一次更新阶段新数据后刷新电子纸显示；d）在电子标签电路功能失效无法更新电子纸显示信息时，使用手持设备通过触头和电容板清除电子纸显示内容，如果电子纸显示内容需要保存，则在擦除前保存显示内容。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于，本实施例是一种仅具有擦除和备份权限的低权限电子标签读写系统，包括具有电子纸的电子标签和扫描擦除电子纸显示内容的手持终端。其中，电子标签表面设有与电子纸下驱动层连接的导电膜，手持终端内部设有配有有嵌入式操作系统和应用程序的处理单元以及分别预处理单元连接的调压电路模块、无线通讯模块和ccd模块；手持终端外部设有表面敷有弹性绝缘层的电容板和导电触头；调压电路模块有两个电压输出端分别与电容板和导电触头连接。使用时，本实施例具有以下功能：a）备份功能，处理单元通过内置应用程序或者无线通讯模块获得授权，根据授权调用ccd模块对电子标签上电子纸的显示内容进行图形备份；b）擦除功能，将导电触头与导电膜接触，处理单元根据内置应用程序或者无线通讯模块的获得启动指令并控制调压电路模块的输出端输出电压，将电容板与电子纸表面接触，使电子纸显示内容消失。本实施例主要用于流程控制的流程末段或者异常流程中出现的作废电子标签或者故障电子标签的环保降密处理，对个别有效信息备份后将电子纸完全清空。再将清空后的电子纸流入不保密的资源回收环节，节约保密成本。