智能档案柜、档案管理系统及档案定位方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能档案柜、档案管理系统及档案定位方法。该智能档案柜包括柜体、置物单元、RFID读写模块、仓位指示模块、电子标签、主控系统；主控系统分别与RFID读写模块、仓位指示模块相连；置物单元包括托盘、至少两个固定于托盘上的隔板；RFID读写模块包括读写器、多路器、功分器以及至少两个天线；天线固定于托盘上且紧贴隔板；读写器一方面连接主控系统，另一方面连接多路器；多路器连接功分器；功分器连接天线。本发明能够智能引导档案入库和出库，精确定位档案盒和/或档案卷，对档案盒错置以及仓位状态给予提示，具有安全性高、定位精确、实时快速盘点等优点。
【专利说明】智能档案柜、档案管理系统及档案定位方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能档案柜，同时也涉及一种档案管理系统，还涉及一种基于智能档案柜的档案定位方法。
【背景技术】
[0002]社会各个行业都存在陈列和存储文档的需求，例如图书馆、档案馆、公安机关的物证室、银行等机构的回单盒、单位存货库等。存储的目的包括存储、备查、留存等，传统的文档管理方式通过人工查看文档的摆放是否正确，手工登记借阅与归还，人工盘点文档的数量与统计信息，不仅费时、费力而且容易出错。
[0003]随着RFID技术的应用，文档的管理已呈现智能化的发展趋势。然而现阶段的基于RFID技术的文档管理系统，其识别精度是有限。目前的文档管理系统仅限于档案盒标签的识别，对档案卷上标签的识别是无法达到的。例如专利号为201220573492.X的中国实用新型公开了一种基于RFID技术的文档管理装置，包括用于实现对档案远程查找的客户端，用于管理客户端与档案柜的服务端，用于存放档案的档案柜，以及用于区别不同档案文件的射频电子标签，档案柜内设有置物架、控制器、检测模块以及指示模块。该文档管理系统实现对档案盒的一对一读取。对于档案盒中的档案卷的精确读取，还是有一定的局限性的。
[0004]再例如，申请号为201010504419.2的中国发明申请中，公开了一种RFID智能天线组矩阵系统，其至少包括两个RFID天线组、RFID天线多路控制器、RFID读写器和后台处理系统，每个RFID天线组至少包含两个RFID天线和一个RFID天线中间件，RFID天线与RFID天线中间件连接， RFID天线中间件与RFID天线多路控制器连接，RFID天线多路控制器与RFID读写器连接，RFID读写器与后台处理系统连接，后台处理系统控制RFID读写器和RFID天线多路控制器。该发明申请虽然公开了天线的多种布置方式，但没有提供提高档案定位精度的技术方案。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种智能档案柜。
[0006]本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种档案管理系统。
[0007]本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种档案定位方法。
[0008]为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案:
[0009]一种智能档案柜，包括柜体、置物单元、RFID读写模块、仓位指示模块、电子标签、主控系统；所述主控系统分别与所述RFID读写模块、所述仓位指示模块相连；
[0010]所述置物单元包括托盘、至少两个固定于所述托盘上的隔板；所述电子标签贴附于档案盒和/或档案卷；
[0011]所述RFID读写模块包括读写器、多路器、功分器以及至少两个天线；所述天线固定于所述托盘上且紧贴所述隔板；所述读写器一方面连接所述主控系统，另一方面连接所述多路器；所述多路器连接所述功分器；所述功分器连接所述天线。
[0012]其中较优地，所述仓位指示模块为指示灯，且每个所述指示灯对应一个档案仓位。
[0013]其中较优地，所述智能档案柜还包括与所述主控系统相连的仓位感应模块。
[0014]其中较优地，所述仓位感应模块为红外非接触感应器、弹簧式微动开关、压力传感器中的任意一种。
[0015]其中较优地，所述智能档案柜还包括人机交互模块；所述人机交互模块与主控系统相连接。
[0016]一种档案管理系统，包括工作台和上述智能档案柜；
[0017]所述工作台与所述智能档案柜进行通信，用于档案信息录入和查询等。
[0018]一种用于上述智能档案柜的档案定位方法，包括如下步骤:
[0019]读写器发射高频检测信号；
[0020]经分时切换和功分切换两种方式的控制，所述高频检测信号输出至天线阵列中；
[0021]贴附于档案盒和/或档案卷的电子标签获得天线射频信号携带的能量后被激活，并返回电子标签信息；
[0022]根据每个所述电子标签的WD号，判定档案的位置所在。
[0023]其中较优地，所述电子标签根据档案盒和档案卷的类别不同，分配不同应用族标示符；如果所述应用族标示符与所述读写器所发命令相同，所述电子标签返回信息；否则不返回信息。
[0024]其中较优地，所述高频检测信号的频率与所述电子标签重叠后的谐振频率相同。
[0025]其中较优地，采用18000-3M0DE3协议发射所述高频检测信号。
[0026]本发明能够智能引导档案的入库和出库，对档案盒以及盒内档案卷准确定位，实时监控档案盒和/或档案卷在位及错置情况，具有安全性高、定位精确、自动存取、实时快速盘点等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为本发明所提供的智能档案柜结构示意图；
[0028]图2为本发明中置物单元的结构示意图；
[0029]图3为本发明中RFID读写模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0031]本发明所提供的智能档案柜包括柜体、柜体内部的若干置物单元、电子标签、RFID读写模块、仓位指示模块、仓位感应模块以及主控系统，主控系统一方面与仓位指示模块、仓位感应模块、RFID读写模块进行通信，另一方面同时与工作台的计算机通信，实现计算机对智能档案柜的远程控制。
[0032]参见图1，柜体包括前面板101、后面板102、柜门、顶板103以及底盘104。其中，前面板101、后面板102和顶板103均采用钢板；柜门位于柜体的两侧，采用玻璃制成。柜体内部是由N*M (N、M为正整数)置物单元105构成的阵列。柜体的前面板配有人机交互模块106。人机交互模块106优选触摸显示屏，用于显示档案柜的存储信息，同时便于管理人员对柜体进行监测和操作。此外，柜体内部还安装有温湿度传感器和报警器。
[0033]图2为置物单元105的结构示意图，包括托盘201、隔板202。托盘上有固定隔板的隔板扣。每个置物单元包括至少两个隔板。置物单元为双列存储，两个隔板之间为左、右两个档案仓位。仓位指示模块包括若干指示灯203，用于指引档案盒或档案卷所在位置。每个指示灯203对应一个档案仓位，位于托盘底部朝外的边缘。仓位感应模块为红外非接触感应器、弹簧式微动开关、压力传感器中的一种，用于感应该档案仓位是否已占用。其中，红外非接触感应器或者压力传感器设置于每个档案仓位对应的底部托盘上；而弹簧式微动开关放置于档案仓位中。
[0034]结合图2和图3，RFID读写模块包括读写器、多路器、功分器以及天线204 ;读写器与多个多路器相连；每个多路器输出端连接多个功分器；功分器将射频信号功分至天线204中。天线204将射频信号以电磁波形式发送至电子标签；电子标签获得射频信号携带的能量后被激活并将电子标签信息经天线204、功分器、多路器、发送至读写器。
[0035]读写器是智能档案柜的射频发射部分，位于柜体顶板的内部。读写器采用多路BNC(Bayonet Nut Connector,刺刀螺母连接器)接头输出，每一路的射频输出对应一路多路器。本发明中采用高频信号。相比于超高频信号，高频不会反射，其磁场连续、边界清晰、特征明确、分布规律性强，容易通过天线技术控制磁场的检测范围，不存在意外读取或意外漏读等情况。此外，高频信号对于档案架的金属影响不敏感，不会造成因为金属反射检测性能不稳定或检测到其他档案架上标签的情况。在射频发射部分采用18000-3M0DE3协议，数据通信为PJM (Phase Jitter Modulation，相位抖动调制)模式，可以有效避免因射频信号的空中衰减或信号微弱而导致电子标签检测不到，从而可以完全实现对于单文件级的标签识别，甚至单页级的标签识别。另外，18000-3M0DE3协议支持8个信道的同时检测，电子标签可以通过任意一个不堵塞的通道返回信息，大大提高了电子标签的检测速率。18000-3M0DE3协议与电子标签的通信速率可达106kbit/s，加上采用8个信道同时工作的模式，最大可实现700枚/秒的检测速度。
[0036]多路器位于柜体顶板的内部，用于切换输出多路射频信号。多路器能够实现一路射频信号输入多路射频信号输出，并且多路器之间可以级联，与多通道读写器配合使用，可以提高读写器的利用率。读写器分时切换控制多路器，使得多路器只有一路射频信号输出至功分器。功分器接多个天线204，固定于托盘的内部。功分器结合了射频分时切换和功分两种技术:首先通过功分技术将一路射频信号分为两路射频信号同时输出，两路射频信号接到相邻的两个天线上，用以加强两个天线之间的磁场；其次读写器通过控制功分器进行分时切换，使得相邻的两个天线有射频信号输出。本发明采用分时切换和功分切换方式相结合的射频切换技术，实现一个读写器工作时，能够把射频信号携带的能量通过射频信号传递到两个天线，使得同一时间只有相邻的两个天线处于检测状态，有效控制天线电磁波的范围和强度；通过这两种控制方式，射频信号可以切换到不同天线组、不同层及不同架中，保证电子标签检测成功率的同时有效降低读写器数量，节约设备成本。
[0037]天线204紧贴隔板且固定于托盘的凹槽中。天线采用阵列形式，每个天线204中都有匹配板。相邻的两个天线为一组。天线间相隔多个隔板，间隔个数需根据实际仓位的大小进行选择。天线的大小、形状和工作功率选择，需要根据标签的读取个数确定。通过分时切换和功分切换，同一瞬间只有一组天线工作。因此微调天线的功率时，需使两个相邻天线叠加后，其所覆盖的标签能够获得足够的能量而被识别，而其他的未在识别范围内的标签未获得足够能量则不能被检测出。天线的改进既保证单个天线的读取成功率，又有效控制了天线的识度范围，从而实现页面级的检测和识别。
[0038]本发明中电子标签呈“L”形粘贴在档案盒盒脊和背部，或者粘贴在档案卷背部。电子标签的位置应该处于天线的最优检测区域，即天线能量的最强处。由于高频天线的波形是闭合的电磁波，电磁波的中心能量最强。天线安装后，测量电磁波的强度，并使档案袋及档案盒的贴标位置处于天线能量的最强处。本发明中电子标签按档案盒和档案卷两种类别分配不同的应用族标示符。读写器根据不同的应用族标示符来区分档案盒和档案袋，只有应用族标示符与读写器所发命令相同的电子标签才会返回，否则电子标签不会返回信息。每个电子标签都有其相应的UID(User Identification,用户身份证明)。读写器在读取所有电子标签的存储数据前，先读取所有电子标签的WD号，然后针对某一 WD(即某一电子标签)发送命令；在同一时刻内只有一个电子标签在和读写器交换数据。根据应用族标示符以及电子标签的WD号，可以准确的判断档案盒以及档案卷的位置。
[0039]在档案卷检测中面临电子标签重叠的问题，影响重叠电子标签读取效果的两个主要因素是能量减弱和频率偏移。由于电子标签重叠后，其谐振频率会降低，因此本发明从以下两方面解决电子标签重叠的问题:调整电子标签的频率，使多个电子标签重叠时谐振频率正好处在本发明采用的高频频率(13.56MHz);调整读写器的频率，使读写器的射频发射频率与重叠电子标签的谐振频率相同，这时能够确保读取到重叠的标签。在读写器频率和电子标签频率一致的情况下，电子标签可以获得更多的能量，从而能够更好地被检测到。而对于非重叠的标签来说，虽然电子标签谐振频率有微弱的差别，但是读取非重叠标签消耗的能量小，此时读写器仍然可以很准确的读取到电子标签。
[0040]在本发明的一个优选实施例中，柜体结构为1*5的置物单元阵列，即柜体包含5层结构，每层一个置物单元。每个置物单元包括16个隔板，6个天线204。每两个天线为一组，即1、2两个天线为第一组、2、3两个天线为第二组、3、4两个天线为第三组、4、5两个天线为第四组、5、6两个天线为第五组。每个置物单元的6个天线共用一个功分器。一个多路器控制10个功分器，即一个多路器控制2个智能档案柜。读写器优选采用远距离四通道读写器，有4路射频输出，即8个智能档案柜可以共用一个读写器，可以最多轮询4*10个天线。当然也可以根据实际情况，调整天线、功分器、多路器以及读写器的个数。
[0041]主控模块为柜体的控制中心，用于接收工作台的指令完成电子标签的读取，同时还对柜体内部的各种信息采集、处理并由人机交互模块显示。主控模块可采用FPGA或CPLD等可编程逻辑器件实现。当档案管理人员需要查找某份档案时，工作站的计算机中输入档案名称，并根据相应的名称查找其电子标签的UID号。根据查找的电子标签UID号,主控系统向读写器发送相应的指令。读写器根据指令对所有的天线轮询。当检测到所要寻找的档案盒时，读写器会把该档案的具体位置(节、架、层)返回给工作台，同时该仓位的指示灯亮起，从而智能引导管理员完成查找工作。
[0042]档案盒入库分为指定位置与不指定位置两种方式。首先介绍指定位置的档案盒入库:工作台指定档案盒的放入位置，并对放入的位置进行排序，并下发数据给档案柜的控制系统；主控系统根据数据自动打开柜体，并点亮系统指定位置的指示灯；档案管理人员根据指示灯的引导放入档案盒；仓位感应模块感应到信号，控制RFID读写模块读取档案盒及档案卷的电子标签，并把数据返回工作台，判断档案盒的放置是否正确；如果放置的位置不正确则主控系统进行错位提示。其次介绍不指定位置的档案盒入库:主控系统自动打开柜体，档案管理人员随意放入一个档案盒；主控系统根据仓位感应模块记录档案盒的仓位，同时控制RFID读写模块读取档案盒及档案卷信息，并把获得的仓位信息及电子标签信息返回至工作台。档案管理人员依次放入下一个档案盒，直至完成所有档案盒的上架入库。
[0043]智能档案柜还设有移动控制模块，包括电控系统、传动装置、手动摇柄107、红外防挤压传感器108、金属感应器109、列锁止器110和照明装置。柜体移动可以通过手动、人机交互模块、以及远程的工作台进行控制。移动控制模块与柜体的主控模块进行通信，手动摇柄107连接传动装置。电控系统分别与传动装置、红外防挤压传感器108、金属感应器109以及照明装置相连。手动摇柄107位于柜体前面板；传动装置控制柜体的移动以及柜门的开闭，且位于导轨上。红外防挤压传感器108分别安装于柜门下边缘的左右两侧。当两个传感器之间有物体时，柜体停止移动。金属感应器109位于柜体的顶部，每个柜体配置两个金属感应器。柜体第一个金属感应器109感应相邻柜体后减速移动；第二个金属感应器109感应到相邻柜体后，停止移动。列锁止器110位于柜体前面板的下部。多个智能档案柜时，其顶部通过V型连接架连接，底部则位于同一导轨上，以便于移动控制模块控制柜体的移动。
[0044]下面介绍基于上述智能档案柜的智能档案管理系统。智能档案管理系统包括至少两个智能档案柜、工作台、RFID门禁、RFID打印机以及人员工作证。其中智能档案柜包括一个主控列和至少一个从控列。主控列分别与其相邻的从控列、工作台进行通信。而相邻的从控列两两之间相互通信。主控列除了控制本列档案柜外，还控制柜体组内其他的从控列。而从控列则只控制本列档案柜。工作台分别与智能档案柜、RFID安检门、RFID打印机以及人员工作证进行数据通信。工作台包括计算机以及RFID录入装置，用于柜体档案的实时盘点、定位及查询等智能化管理。RFID安检门安装档案室门口，防止非正常借阅的档案被带出档案室。人员工作证为进入档案室的人员提供相应的权限。RFID标签打印机初始化或录入档案信息，并将档案信息与射频信息关联后打印于电子标签上。
[0045]本发明能够实时读取档案盒及盒内档案卷上的标签信息，获得档案盒或者档案卷的存放信息以及档案的相关信息，包括档案类别、档案数量、层位、盒位等；当识别放入的位置与射频标签记录的相关信息不相符时，给予管理人员错位提示。此外，智能档案柜还可以实时监测档案盒的在位状态，有效地减少了管理员的盘点时间。另外，可对数千多列的架体进行并行移动控制操作，同时可以根据档案室的结构进行物理及逻辑分区。对于档案盒和/或档案卷在位进行实时盘点，盘点识别率可以达到100%，且对于档案盒量级在2万规模的档案室，盘点时间不超过8分钟。
[0046]上面对本发明所提供的智能档案柜、档案管理系统及档案定位方法进行了详细的说明，但并非对本发明的限制。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的
法律责任。
【权利要求】
1.一种智能档案柜，其特征在于包括柜体、置物单元、RFID读写模块、仓位指示模块、电子标签、主控系统；所述主控系统分别与所述RFID读写模块、所述仓位指示模块相连； 所述置物单元包括托盘、至少两个固定于所述托盘上的隔板；所述电子标签贴附于档案盒和/或档案卷； 所述RFID读写模块包括读写器、多路器、功分器以及至少两个天线；所述天线固定于所述托盘上且紧贴所述隔板；所述读写器一方面连接所述主控系统，另一方面连接所述多路器；所述多路器连接所述功分器；所述功分器连接所述天线。
2.如权利要求1所述的智能档案柜，其特征在于: 所述仓位指示模块为指示灯，且每个所述指示灯对应一个档案仓位。
3.如权利要求1所述的智能档案柜，其特征在于: 所述智能档案柜还包括与所述主控系统相连的仓位感应模块。
4.如权利要求3所述的智能档案柜，其特征在于: 所述仓位感应模块为红外非接触感应器、弹簧式微动开关、压力传感器中的任意一种。
5.如权利要求1所述的智能档案柜，其特征在于: 所述智能档案柜还包括人机交互模块；所述人机交互模块与主控系统相连接。
6.一种档案管理系统，其特征在于包括权利要求1?5中任意一项所述的智能档案柜和工作台； 所述工作台与所述智能档案柜进行通信，用于档案信息录入和查询等。
7.一种用于权利要求1?5中任意一项所述的智能档案柜的档案定位方法,其特征在于: 读写器发射电子标签的高频检测信号； 经分时切换和功分切换两种方式的控制，所述高频检测信号输出至天线阵列中； 贴附于档案盒和/或档案卷的电子标签获得天线射频信号携带的能量后被激活，并返回电子标签信息； 根据每个所述电子标签的UID号，判定档案的位置所在。
8.如权利要求7所述的档案定位方法，其特征在于: 所述电子标签根据档案盒和档案卷的类别不同，分配不同应用族标示符；如果所述应用族标示符与所述读写器所发命令相同，所述电子标签返回信息；否则不返回信息。
9.如权利要求7所述的档案定位方法，其特征在于: 所述高频检测信号的频率与所述电子标签重叠后的谐振频率相同。
10.如权利要求7所述的档案定位方法，其特征在于: 采用18000-3M0DE3协议发射所述高频检测信号。
【文档编号】A47B63/00GK103584516SQ201310634393
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】马骁, 尚尔博, 白洁音, 刘 东 申请人:北京科东电力控制系统有限责任公司