专利名称：物联网环境下一种射频识别货物定位管理系统实现方法
技术领域：
本发明涉及一种基于物联网的RFID读写器仓库定位方案，以及该系统在计算机上的软件实现，两者有机结合构成物联网架构下的基于RFID的仓库货物定位系统，属于物联网和无线通信的交叉领域。
背景技术：
物联网概念起源于比尔盖茨1995年《未来之路》一书，在《未来之路》中，比尔盖茨已经提及物联网概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起重视。 随着技术不断进步，国际电信联盟于2005年正式提出物联网概念，而今年奥巴马就职演讲后对IBM提出的“智慧地球”积极响应后，物联网再次引起广泛关注。而我国官方近期对传感网(物联网的另一称谓)的多次提议表示我国物联网的发展也正式提上议事日程，同时也表明我国物联网的发展将加快。所谓“物联网”(Internet of Things)，指的是将各种信息传感设备，如传感器节点、射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。物联网框架应该由安全的API接口、骨干网络、可通过标准接口接入到骨干网络的设备网络构成。物联网又称“传感网”，以互联网为代表的计算机网络技术是二十世纪计算机科学的一项伟大成果，它给我们的生活带来了深刻的变化，然而在目前，网络功能再强大，网络世界再丰富，也终究是虚拟的，它与我们所生活的现实世界还是相隔的，在网络世界中，很难感知现实世界，很多事情还是不可能的，时代呼唤着新的网络技术。RFID诞生于二战期间，是英文Radio Frequency Identif ication技术的缩写，指利用无线射频传输技术来存储数据和检索数据的过程，是非接触式自动识别技术的一种。 在欧美、日本等发达国家和地区，RFID在访问控制、人的识别系统、货物完整性、防盗以及军事上用途广泛，很多大型零售企业更是对RFID表现出浓厚兴趣。国内RFID的发展也方兴未艾，不仅有相关的政府部门和科研院所积极推进RFID的标准化和研究工作，同时RFID的商用前景也吸引了国内通信、电子和自动化领域的众多厂商参与，商用化进程开始启动。RFID的基本组成部分标签(Tag)由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；阅读器(Reader)读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；天线(Antenna)在标签和读取器间传递射频信号。通常情况下，RFID的应用系统主要由读写器和RFID标签两部分组成的，其中，读写器一般作为计算机终端，用来实现对RFID标签的数据读写和存储，它是由控制单元、高频通讯模块和天线组成。而RFID标签则是一种无源的应答器，主要是由一块集成电路(IC) 芯片及其外接天线组成，其中RFID芯片通常集成有射频前端、逻辑控制、存储器等电路，有的甚至将天线一起集成在同一芯片上，RFID应用系统的基本工作原理是RFID标签进入读写器的射频场后，由其天线获得的感应电流经升压电路作为芯片的电源，同时将带信息的感应电流通过射频前端电路检得数字信号送入逻辑控制电路进行信息处理；所需回复的信息则从存储器中获取经由逻辑控制电路送回射频前端电路，最后通过天线发回给读写器。本发明在物联网的架构下，通过RFID读写器对RFID标签的识别与计算机终端软件的结合，实现了一种新型的基于RFID的仓库货物定位管理系统。
发明内容
技术问题本发明的目的是针对传统大型仓库货物较多，管理人员对货物管理较为不便，不易迅速查找定位等缺点，提出一种基于RFID的仓库货物定位管理的实现方法， 该系统由RFID读写器、RFID射频标签、终端设备、系统软件和终端软件五部分构成。五部分相互协作实现了从仓库货物信息的采集、传输、网络转换到终端用户查询、货物定位的一体式服务。最终目的是开发出人性化，智能化，高性能，较强自适应能力，极高集成度的物联网框架下的仓库货物管理系统。技术方案本发明所提出的一种物联网框架下的RFID仓库货物管理系统，由RFID 射频标签对货物进行标记，通过RFID读写器读取货物信息输给计算机设备，整理并存储， 将货物数据和位置信息通过基础设施网络传到终端设备上，并结合相应的终端软件系统， 实现了整个仓库货物管理系统。本发明的系统包含了 RFID读写器、RFID射频标签、终端设备、系统软件和终端软件五部分URFID读写器的功能是读取RFID射频标签中记载的货物ID名称等信息，并通过计算机终端设备将数据存储于网络数据库中。2、本发明提供的RFID射频标签的功能是用来标记货物的ID信息以及仓库中的位置信息，并将数据通过计算机设备传输到数据库存储。本发明的RFID射频标签不仅设置在货物上，同时也在存放位置上设置RFID射频标签，保证存放货物的同时了解货物信息以及货物存放地点信息，保存至数据库以便日后使用，克服了仓库过大货物较多时查找货物上的繁琐，大大提高了工作效率。3、终端设备包括手机、PDA、笔记本电脑等具有可移动性的终端设备，其结合系统软件和终端软件，可实现用户对货物进行存放记录以及查找等功能。4、系统软件包括计算机上对RFID读写器进行控制的系统软件和对RFID射频标签进行创建，修改和摧毁的系统软件。对RFID读写器进行控制的系统软件控制RFID读写器读写功率和读写模式设置等等；对RFID射频标签控制的系统软件实现对RFID标签的创建， 修改和销毁以及RFID标签在数据库中相应货物的记录等等。5、本发明的终端软件可以采用B/S(浏览器/服务器)与C/S(客户端/服务器) 两种模式相结合的方式。对于需要获取实时货物存储和查询的服务，采用C/S模式，管理者可以通过终端软件，获取仓库货物的货物相关信息以及存放位置信息；对于需要历史数据查询的服务，采用B/S模式，通过应用服务器像客户端提供ffeb Service服务，利用Web krvice，屏蔽了客户端软件的平台异构性，管理者只需通过任何一种浏览器，即可获得该 Web Service所提供的数据服务，而无需考虑具体在哪个操作系统平台。另外，当某项重要
5货物库存量低于警戒线时，软件将调用串口短信猫通过GSM网自动发送短信到管理者的手机上，实现通知提醒功能。本发明的实现步骤如下步骤1)设计基于物联网的仓库货物系统的体系结构。本系统的体现结构图如图 1所示；步骤2)RFID射频标签的设计与实现。本发明中的RFID射频标签应该包括以下基本内容1)货物信息RFID射频标签主要用来标记货物自身信息，可以标识货物ID、名称以及相关属性；2)位置信息RFID射频标签主要用来标记货物存放位置的相关信息，与存放至该地点的货物信息相关联，便于迅速查找；步骤3)规划RFID读写器所需完成的总体功能和基本性能指标RFID读写器需完成RFID射频标签的实时读取、与终端设备间的实时数据传输、实时监控、RFID射频标签的设置与写入等多种功能，要求具有高系统可靠性和高集成度，较好的实时处理能力，数据传输精确性；步骤4)确定RFID数据的输入输出计算机终端设备将RFID读写器从RFID射频标签读取并传送过来的数据作为输入，并通过以太网或无线局域网输出数据，存储进数据库服务器中；步骤5)进行仓库货物管理系统的基本构架设计基于RFID的仓库货物管理系统基本构架由四个层面组成，自下而上分别是物理功能部件层、系统软件层、数据处理层、应用查询系统层；步骤6) RFID设备的系统软件设计RFID设备的系统软件控制RFID读写器对RFID 射频标签进行操作，RFID读写器根据任务要求，对RFID射频标签进行读写操作，系统软件同时与数据库进行通信，交换信息，存储数据，异常处理，并创建数据库表单，管理员可以根据系统信息建立货物信息表和货物位置管理表，对货物进行良好的监控和管理；步骤7) B/S模式下终端软件设计利用ffeb Service技术，将仓库中存放的货物信息数据封装成Web服务发布于Web服务器上，进行跨平台的信息数据获取，通过终端浏览器访问该Web服务器的Web服务，即可获得当前仓库中的货物状态以及仓库中货物进出的历史情况。步骤8)C/S模式下的终端软件设计利用局域网间的Socket通信，可以获取目前仓库中货物的基本信息，以及具体位置，方便管理。步骤9)短信报警功能设计当某种关键货物的库存量低于警戒线时，系统终端软件将调用串口短信猫通过GSM网自动发送短信到管理者的手机上，实现报警提醒功能。步骤10)进行仓库货物管理系统的RFID射频标签设置，假设仓库布局如图2所示，在货物存放的地点上设置RFID射频标签，当货物入库存放时，不仅使用RFID读写器读取货物上的RFID射频标签，同时还读取存放地点上的射频标签，使用系统软件将两者的对应关系存放入数据库服务器，以便日后查找货物时进行精确定位；当货物出库时也需要对两者的关联上进行修改，同时在离开仓库时，会被门口的门禁RFID读写器记录下来，存入数据库中。
有益效果本发明提出的基于物联网的仓库货物管理系统有如下几大优势(1)本发明的RFID仓库管理系统对货物和仓库中货物存放的位置都设置的RFID 射频标签，在货物存放入仓库时利用RFID对货物进行记录，以实现对大型仓库中存储的货物位置能够精确定位，并且在仓库门口设置RFID门禁读写器，详细记录货物的进出，方便实际使用中的监控。(2)本发明通过与基础设施网络的连接，实现了公司管理下的远程监控。本发明中，RFID读写器读取仓库货物信息后将由系统软件统一存入数据库服务器中，通过基础设施网络(如以太网、无线局域网)，可使用多种方式(B/S、C/S)接入到数据库服务器并依赖其将数据传输给各种终端设备。使仓库管理人员和领导者可以摆脱仓库区域的束缚，只要有网络，随时随地都可以访问仓库数据库服务器，通过多种查询终端软件了解当前仓库货物情况。(3)本发明在B/S模式中终端软件利用ffeb Service技术，实现了软件系统的跨平台性，监护者无需安装任何软件，只需浏览器即可对当前仓库中的货物库存情况进行监控， 并且，通过将Web Service发布到因特网上，使得仓库管理者可以不需要抵达现场，在已接入到基础网络的设备终端上，进行远程监控。另外，当某种关键货物的库存量低于警戒线时，软件将调用串口短信猫通过GSM网自动发送短信到管理人员的手机上，实现报警提醒功能。
图1是RFID仓库货物定位管理系统的体系结构图，显示了本发明的体系结构。图2是RFID仓库货物定位管理系统的假设布局结构图，显示了本系统的一种应用环境。
具体实施例方式本发明所提出的一种物联网框架下的仓库货物定位管理系统，由RFID读写器、 RFID射频标签、终端设备、系统软件和终端软件五部分构成。仓库存储货物时，RFID读写器通过对货物上的RFID射频标签和存放地点设置的RFID射频标签进行读取，传输至计算机终端设备由系统软件写入局域网中的数据库服务器；当货物离开仓库时，门口设置的RFID 门禁读写器会读取到货物上的RFID射频标签，传输至计算机终端设备通过系统软件写入局域网中的数据库服务器，记录货物的出库行为。然后数据库服务器可以依靠基础设施网络(以太网、局域网)传输到终端设备上，仓库管理人员可以摆脱到现场查看的束缚，只要在网络可以覆盖的范围之类，都能够便捷的使用相关终端设备，如便携式电脑、PDA等监测当前仓库中的库存数量、货物的进出历史记录，最终实现一种基于物联网的仓库货物定位管理系统。下面将结合附图对本发明作详细描述。应当明确，以下内容仅仅用来描述本发明而不作为对本发明的限制。步骤1)RFID射频标签的设计与实现。本发明中的RFID射频标签包括以下基本组成部分1)货物信息RFID射频标签主要用来标记货物自身信息，可以标识货物ID、名称以及相关属性；2)位置信息RFID射频标签主要用来标记货物存放位置的相关信息，与存放至该地点的货物信息相关联，便于迅速查找；步骤2)规划RFID读写器所需完成的总体功能和基本性能指标RFID读写器需完成RFID射频标签的实时读取、与终端设备间的实时数据传输、实时监控、RFID射频标签的设置与写入等多种功能，要求具有高系统可靠性和高集成度，较好的实时处理能力，数据传输精确性；步骤幻确定RFID数据的输入输出计算机终端设备将RFID读写器从RFID射频标签读取并传送过来的数据作为输入，并通过以太网或无线局域网输出数据，存储进数据库服务器中；步骤4)进行仓库货物管理系统的基本构架设计基于RFID的仓库货物管理系统基本构架由四个层面组成，自下而上分别是物理功能部件层、系统软件层、数据处理层、应用查询系统层；步骤5) RFID设备的系统软件设计RFID设备的系统软件控制RFID读写器对RFID 射频标签进行操作，RFID读写器根据任务要求，对RFID射频标签进行读写操作，系统软件同时与数据库进行通信，交换信息，存储数据，异常处理，并创建数据库表单，管理员可以根据系统信息建立货物信息表和货物位置管理表，对货物进行良好的监控和管理；步骤6) B/S模式下终端软件设计利用ffeb Service技术，将仓库中存放的货物信息数据封装成Web服务发布于Web服务器上，进行跨平台的信息数据获取，通过终端浏览器访问该Web服务器的Web服务，即可获得当前仓库中的货物状态以及仓库中货物进出的历史情况。步骤7)C/S模式下的终端软件设计利用局域网间的Socket通信，可以获取目前仓库中货物的基本信息，以及具体位置，方便管理。步骤8)短信报警功能设计当某种关键货物的库存量低于警戒线时，系统终端软件将调用串口短信猫通过GSM网自动发送短信到管理者的手机上，实现报警提醒功能。步骤9)进行仓库货物管理系统的RFID射频标签设置，在货物存放的地点上设置 RFID射频标签，门禁处设置RFID读写器。步骤10)进行仓库货物管理系统的数据库设计，用于存储货物信息，相关具体位置信息以及货物进出库历史信息等。
权利要求
1.一种基于物联网的射频识别仓库货物定位管理系统实现方法，其特征在于该系统由RFID读写器、RFID射频标签、终端设备、系统软件和终端软件五部分构成；RFID射频标签包括货物信息RFID射频标签，主要用来标记货物自身信息，可以标识货物ID、名称以及相关属性；以及位置信息RFID射频标签，主要用来标记货物存放位置的相关信息，与存放至该地点的货物信息相关联，便于迅速查找；仓库存储货物时，RFID读写器通过对货物上的RFID射频标签和存放地点设置的RFID射频标签进行读取，传输至计算机终端设备由系统软件写入局域网中的数据库服务器；当货物离开仓库时，门口设置的RFID门禁读写器会读取到货物上的RFID射频标签，传输至计算机终端设备通过系统软件写入局域网中的数据库服务器，记录货物的出库行为，然后数据库服务器依靠基础设施网络的以太网、局域网传输到终端设备上，仓库管理人员可以摆脱到现场查看的束缚，只要在网络可以覆盖的范围之类，都能够便捷的使用相关终端设备，监测当前仓库中的库存数量、货物的进出历史记录，最终实现一种基于物联网的仓库货物定位管理系统。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的射频识别仓库货物定位管理系统实现方法，其特征在于该方法的具体实现方法如下步骤1)RFID射频标签的设计与实现，RFID射频标签包括以下基本组成部分1)货物信息RFID射频标签主要用来标记货物自身信息，用于标识货物ID、名称以及相关属性；2)位置信息RFID射频标签主要用来标记货物存放位置的相关信息，与存放至该地点的货物信息相关联，便于迅速查找；步骤2)规划RFID读写器所需完成的总体功能和基本性能指标RFID读写器需完成 RFID射频标签的实时读取、与终端设备间的实时数据传输、实时监控、RFID射频标签的设置与写入等多种功能，要求具有高系统可靠性和高集成度，较好的实时处理能力，数据传输精确性；步骤幻确定RFID数据的输入输出计算机终端设备将RFID读写器从RFID射频标签读取并传送过来的数据作为输入，并通过以太网或无线局域网输出数据，存储进数据库服务器中；步骤4)进行仓库货物管理系统的基本构架设计基于RFID的仓库货物管理系统基本构架由四个层面组成，自下而上分别是物理功能部件层、系统软件层、数据处理层、应用查询系统层；步骤5) RFID设备的系统软件设计RFID设备的系统软件控制RFID读写器对RFID射频标签进行操作，RFID读写器根据任务要求，对RFID射频标签进行读写操作，系统软件同时与数据库进行通信，交换信息，存储数据，异常处理，并创建数据库表单，管理员可以根据系统信息建立货物信息表和货物位置管理表，对货物进行良好的监控和管理；步骤6) B/S模式下终端软件设计利用ffeb Service技术，将仓库中存放的货物信息数据封装成Web服务发布于Web服务器上，进行跨平台的信息数据获取，通过终端浏览器访问该Web服务器的Web服务，即可获得当前仓库中的货物状态以及仓库中货物进出的历史情况；步骤7)C/S模式下的终端软件设计利用局域网间的Socket通信，可以获取目前仓库中货物的基本信息，以及具体位置，方便管理；步骤8)短信报警功能设计当某种关键货物的库存量低于警戒线时，系统终端软件将调用串口短信猫通过GSM网自动发送短信到管理者的手机上，实现报警提醒功能；步骤9)进行仓库货物管理系统的RFID射频标签设置，在货物存放的地点上设置RFID 射频标签，门禁处设置RFID读写器；步骤10)进行仓库货物管理系统的数据库设计，用于存储货物信息，相关具体位置信息以及货物进出库历史信息。
全文摘要
本发明是一种物联网环境下一种射频识别货物定位管理系统实现方法，该系统由RFID读写器、RFID射频标签、终端设备、系统软件和终端软件五部分构成；货物的各项信息通过RFID标签传输至计算机终端设备再由系统软件写入局域网中的数据库服务器；货物进出仓库的历史记录会被门禁RFID读写器记录。然后数据库服务器可以依靠基础设施网络的以太网、局域网传输到终端设备上，仓库管理人员只要在网络可以覆盖的范围之类，都能够便捷的使用相关终端设备监测当前仓库中的库存数量、货物的进出历史记录，最终实现一种基于物联网的仓库货物定位管理系统。该系统能够实际地应用在企业日常工作管理中，使管理人员可以便捷的远程监控、查找和定位仓库货物信息。
文档编号H04W4/02GK102163295SQ201110090010
公开日2011年8月24日 申请日期2011年4月8日 优先权日2011年4月8日
发明者凡高娟, 孙力娟, 李凌晶, 沙超, 王汝传, 肖甫, 蒋凌云, 赵传信, 顾翔, 黄海平 申请人:南京邮电大学