基于RFID的智能货架系统的制作方法

基于rfid的智能货架系统
技术领域
1.本说明书涉及智能货架技术领域，特别涉及一种基于rfid的智能货架系统。


背景技术：

2.货架是提高仓储、物流、商品陈列等现代化生产活动效率的重要工具。随着社会的不断发展，在上述领域中，传统的货架由于视觉特征重复、实物种类繁多、人工作业频繁等因素，影响了生产效率的进一步提高。目前，绝大多数的货架管理模式依然靠操作人员记录信息，费时费力，且容易发生错误，缺乏相应的纠错机制。同时在实际操作中，操作人员为了节约货架空间，存在凭借经验随意摆放实物的现象，造成了实物遗失或者难以找到的情况，非常不利于系统的管理。
3.rfid技术是一种非接触的自动识别技术。近年来rfid技术发展迅速，在各个领域已经取得了广泛的应用。通过在货架上部署rfid读写器和rfid天线，系统可以自动感知附着标签的任意摆放的实物，读取rfid标签中绑定的信息，并通过逻辑判断确定实物的位置。在仓储物流领域使用rfid技术可以有效代替传统的二维码、条码扫描以及人工记录的方式，减少人工作业带来的劳动强度，降低错误率，提高企业的生产效率。
4.目前，由于货物品类繁多，一个区域内需要设置多个智能货架。然而，多个智能货架之间容易发生干扰，导致货物清点不准确。
5.针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

6.本说明书实施例提供了一种基于rfid的智能货架系统，以解决现有技术中多个智能货架之间存在干扰的问题。
7.本说明书实施例提供了一种基于rfid的智能货架系统，所述基于rfid的智能货架系统包括按照预设规则排列的多个基于rfid的智能货架；所述基于rfid的智能货架设置有货架外壳，所述基于rfid的智能货架外壳由导电材料制成；所述基于rfid的智能货架设置有透明门，所述透明门采用镀金属材料的钢化玻璃。
8.在一个实施例中，所述基于rfid的智能货架的柜壁与所述货架外壳采用焊接方式或者螺钉进行连接，所述基于rfid的智能货架的柜壁外表面与所述货架外壳的内壁之间的距离为所述基于rfid的智能货架所采用的无线射频对应的波长的三分之一。
9.在一个实施例中，所述基于rfid的智能货架系统还包括路由器、门禁系统、后台服务器和电源；所述多个基于rfid的智能货架分别与所述路由器通信连接，所述路由器与所述门禁系统和后台服务器连接；所述门禁系统还与所述电源电连接，所述电源用于为所述门禁系统供电；所述门禁系统用于控制所述多个基于rfid的智能货架的透明门的开关以及控制所述多个基于rfid的智能货架的rfid自动盘点的开启；所述后台服务器用于根据所述基于rfid的智能货架采集的数据进行货物盘点。
10.在一个实施例中，所述基于rfid的智能货架包括传输线，所述传输线在将所述基
于rfid的智能货架连接至同一个供电或网关接口处与第一电容并联后接地，所述第一电容的电容值根据所述基于rfid的智能货架所采用的无线射频设置。
11.在一个实施例中，所述多个基于rfid的智能货架采用多频段设置。
12.在一个实施例中，所述基于rfid的智能货架的透明门的正前方设置有无线电波吸波棉。
13.在一个实施例中，所述预设规则包括：所采用的频段之间的差值小于预设范围的两个智能货架之间的距离大于预设距离。
14.在一个实施例中，所述基于rfid的智能货架的柜壁的厚度大于3厘米。
15.在一个实施例中，所述基于rfid的智能货架的柜壁采用聚碳酸酯制成，所述聚碳酸酯的介电常数小于3。
16.在一个实施例中，所述基于rfid的智能货架包括rfid读写器，所述rfid读写器根据所述基于rfid的智能货架中的rfid标签的数量选取对应的读取模式；所述读取模式包括第一读取模式、第二读取模式和第三读取模式；所述rfid标签处于第一状态或第二状态，所述第一状态为上电默认状态，所述第二状态为rfid读写器读取一次状态；所述第一读取模式下，所述rfid标签在所述第一状态的驻留时间为无限长，在所述第二状态的驻留时间为双重状态；在所述第二读取模式下，所述rfid标签在所述第一状态的驻留时间和所述第二状态的驻留时间均为0.5秒至5秒；在所述第三读取模式下，所述rfid标签在所述第一状态的驻留时间为无限长，在所述第二状态的驻留时间为2秒至60秒。
17.在本说明书实施例中，提供了一种基于rfid的智能货架系统，所述基于rfid的智能货架系统包括按照预设规则排列的多个基于rfid的智能货架，所述基于rfid的智能货架设置有货架外壳，所述基于rfid的智能货架外壳由导电材料制成，所述基于rfid的智能货架设置有透明门，所述透明门采用镀金属材料的钢化玻璃。上述方案中，由于智能货架外壳由导电材料制成，使得当发射无线电磁波时，可以利用低电阻率的外壳中产生的涡流，形成对到达外框空间中电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。此外，通过采用镀金属材料的钢化玻璃作为透明门，可以使大多数磁力线限制在智能货架内部，扩散到外部的电磁波衰减很大。当电磁波在货架外壳中传播时，电场和磁场的振幅随距离的增加按指数规律衰减；因此，在导电介质表面，电场和磁场的振幅最大，越深入内部，振幅越小，这样起到良好的屏蔽衰减作用。通过上述方案解决了现有的智能货架系统中的多个智能货架之间存在干扰导致某些标签无法被读取的技术问题，达到了有效提升标签读取准确率以及货物盘点效率的技术效果。
附图说明
18.此处所说明的附图用来提供对本说明书的进一步理解，构成本说明书的一部分，并不构成对本说明书的限定。在附图中：
19.图1示出了两个基于rfid的智能货架之间的出现干扰的示意图；
20.图2示出了本说明书一实施例中基于rfid的智能货架系统中的单个智能货架的示意图；
21.图3示出了本说明书一实施例中的基于rfid的智能货架系统的电路示意图；
22.图4示出了本说明书一实施例中的基于rfid的智能货架系统的中多个智能货架的
排列布局示意图。
具体实施方式
23.下面将参考若干示例性实施方式来描述本说明书的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本说明书，而并非以任何方式限制本说明书的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本说明书公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
24.本领域的技术人员知道，本说明书的实施方式可以实现为一种系统、装置设备、方法或计算机程序产品。因此，本说明书公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。
25.请参考图1，示出了两个基于rfid的智能货架之间的出现干扰的示意图。如图1所示，两个智能货架之间的rfid系统的碰撞干扰。图1中，t1、t2、t3、t4为rfid标签。首先第一rfid读写器r1到第二rfid读写器r2之间的距离大于d1或d2同频复用距离，在交集处出现读写器之间的读取冲突。功率越大越明显，直至标签不被读取。
26.为了解决两个智能货架之间的干扰问题，本说明书实施例提供了一种基于rfid的智能货架系统。本实施例中，所述基于rfid的智能货架系统可以包括按照预设规则排列的多个基于rfid的智能货架。其中，预设规则可以由用户提前设置。在一些实施例中，多个智能货架可以按照预设间隔进行排布。在一些实施例中，多个智能货架可以根据智能货架所采用的无线频段来排布，例如，可以使得频段相近的智能货架间距较远，频段相差较多的智能货架间距较小。所述基于rfid的智能货架可以设置有货架外壳。所述基于rfid的智能货架外壳可以由导电材料制成。其中，导电材料的电阻率小于预设电阻率。导电材料可以是金属等。所述基于rfid的智能货架可以设置有透明门，所述透明门采用镀金属材料的钢化玻璃。钢化玻璃上所镀的金属材料可以包括银等金属材料。
27.请参考图2，示出了本说明书一实施例中基于rfid的智能货架系统中的单个智能货架的示意图。如图2所示，智能货架可以包括检测开关101、rfid天线102、内层夹板103、透明门104、柜壁105、货架外壳106、馈线107和rfid读写器108。检测开关101可以用于检测透明门104的关闭状态。rfid天线102可以对智能货架中存放的货物上附着的rfid标签进行扫描。内层夹板103可以将货架空间分割成多个货格。柜壁105可以采用介电材料制成。货架外壳106由低电阻率的导电材料制成。其中，导电材料可以是铁、铝合金、铜等。馈线107用于连接rfid读写器108和rfid天线102，可以传输射频信号用于天线扫描。rfid天线可以通过馈线107与rfid读写器108相连。rfid读写器108可以采用rfid天线对货架进行扫描，通过射频识别信号自动识别目标对象并获取相关数据。
28.上述方案中，由于智能货架外壳由导电材料制成，使得当发射无线电磁波时，可以利用低电阻率的外壳中产生的涡流，形成对到达外框空间中电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。此外，通过采用镀金属材料的钢化玻璃作为透明门，可以使大多数磁力线限制在智能货架内部，扩散到外部的电磁波衰减很大。当电磁波在货架外壳中传播时，电场和磁场的振幅随距离的增加按指数规律衰减；因此，在导电介质表面，电场和磁场的振幅最大，越深入内部，振幅越小，这样起到良好的屏蔽衰减作用。通过上述方案解决了现有的智能货架系统中的多个智能货架之间存在干扰导致某些标签无法被读取的技术问题，达到了有效
提升标签读取准确率以及货物盘点效率的技术效果。
29.在本说明书一些实施例中，所述基于rfid的智能货架的柜壁与所述货架外壳采用焊接方式或者螺钉进行连接，所述基于rfid的智能货架的柜壁外表面与所述货架外壳的内壁之间的距离为所述基于rfid的智能货架所采用的无线射频对应的波长的三分之一。例如，本说明书实施例中的智能货架可以采用uhf rfid技术，频段在860mhz～960mhz内。根据λ＝v/f(λ是波长，v是光速、f是频率)，λ大概是0.3m左右，因此焊缝或者螺钉之间的距离可以是0.1m左右。上述实施例中，通过将智能货架的外表面焊接缝隙设置在1/3波长左右，可以让经过缝隙的电磁波得到》30db的衰减。
30.在本说明书一些实施例中，所述基于rfid的智能货架系统还包括路由器、门禁系统、后台服务器和电源；所述多个基于rfid的智能货架分别与所述路由器通信连接，所述路由器与所述门禁系统和后台服务器连接；所述门禁系统还与所述电源电连接，所述电源用于为所述门禁系统供电；所述门禁系统用于控制所述多个基于rfid的智能货架的透明门的开关以及控制所述多个基于rfid的智能货架的rfid自动盘点的开启；所述后台服务器用于根据所述基于rfid的智能货架采集的数据进行货物盘点。
31.请参考图3，示出了本说明书一实施例中的基于rfid的智能货架系统的电路示意图。图3中的装置是指基于rfid的智能货架。如图3所示，多个智能货架可以利用rj45连接器连接到路由器。路由器可以经由rj45连接器连接到门禁系统。门禁系统可以与电源连接。门禁系统可以用于控制门、和下发uhf rfid自动盘点的操作门户。电源dc12v可以用于为门禁系统供电。空开(自动空气断路器)是低压开关电器的一个主要类组，用于保护电路。一般也称作自动空气开关、自动开关等。空开的分合闸操作速度快，具有过载、短路、失压等保护性能；有去离子栅灭弧室能快速灭弧。路由器可以与后台服务器连接。后台服务器可以用于经由路由器获取智能货架采集的数据，还可以根据所述基于rfid的智能货架采集的数据进行货物盘点。上述实施例中给出了多个智能货架的电路连接方式，本领域技术人员可以理解的是，还可以采用其他电路连接方式，本技术不限于此。
32.在本说明书一些实施例中，所述基于rfid的智能货架可以包括传输线，所述传输线可以在将所述基于rfid的智能货架连接至同一个供电或网关接口处与第一电容并联后接地，所述第一电容的电容值可以根据所述基于rfid的智能货架所采用的无线射频设置。
33.具体地，通过上述方法可以解决传导造成的不同货架rfid标签被干扰的问题。根据公式上式中，l为寄生电感，c为电容，f为频率。若需要滤除的是860mhz至960mhz，其寄生电感设为1nh,计算在860mhz-960mhz的频率阻抗最小的电容，电容值的计算结果是：15pf至40pf。故把传输线连接在同一个供电或者网关的接口处加15pf-40pf封装的电容并联接地。根据产品所要的滤波能力选择，封装小和并联是避免寄生电阻和电感产生的反谐振。通过上述实施例，可以解决耦合和传导串扫。对于难以加滤波的，可以采用表面屏蔽网分段接地的方法。示例性的，表面屏蔽网分段接地的方法可以是此阿勇一个长条屏蔽网，分段(比如10cm)10cm焊接或者螺钉拧箱体(箱体为地)即可。
34.在本说明书一些实施例中，所述多个基于rfid的智能货架采用多频段设置。在一个实施方式中，基于rfid的智能货架系统可以包括五个智能货架：第一智能货架、第二智能货架、第三智能货架、第四智能货架和第五智能货架。其中，第一智能货架采用的无线电频段为902mhz-909mhz。第二智能货架采用的无线电频段为912mhz-919mhz。第三智能货架采
用的无线电频段为922mhz-928mhz。第四智能货架采用的无线电频段为931mhz-937mhz。第五智能货架采用的无线电频段为940mhz-946mhz。上述实施方式仅是示例性的，本说明书不限于此。通过采用多频段，可以降低多个rfid货架之间的干扰，提高rfid标签的读取准确率，进而提高货架清点效率和准确率。
35.在本说明书一些实施例中，所述基于rfid的智能货架的透明门的正前方设置有无线电波吸波棉。在一个实施方式中，每个基于rfid的智能货架正前方放有uhf吸波棉，磁导率μ'为180
±
10％@1mhz，表面电阻≥1
×
104ω，可以防止同频干扰和临信道干扰。上述实施例中，通过在智能货架正前方设置无线电波吸波棉，可以防止同频干扰和相邻信道干扰，可以进一步提高rfid标签的读取准确率，进而提高货架清点效率和准确率。
36.在本说明书一些实施例中，所述预设规则包括：所采用的频段之间的差值小于预设范围的两个智能货架之间的距离大于预设距离。请参考图4，示出了本说明书一实施例中的基于rfid的智能货架系统的中多个智能货架的排列布局示意图。如图4所示，该实施例中的rfid智能货架系统中包括五个智能货架。智能货架采用多个无线电频段。如图4所示，多个频段可以包括902mhz-909mhz、912mhz-919mhz和922mhz-928mhz。采用902mhz-909mhz的两个智能货架以及采用912mhz-919mhz的两个智能货架均可以采用对角方式进行布置，以增加两个频段相近或相同的智能货架之间的距离，进而降低频率相近或相同的两个智能货架之间的干扰，从而可以提高rfid标签的识别准确率。
37.在本说明书一些实施例中，所述基于rfid的智能货架的柜壁的厚度大于3厘米。通过将厚度设置为大于3厘米，可以增大rfid标签与外壁(金属)之间的距离，以提高识别准确率。
38.在本说明书一些实施例中，所述基于rfid的智能货架的柜壁采用聚碳酸酯制成，所述聚碳酸酯的介电常数小于3。内部材质采用pc且介电常数《3的材质最好，因为＞3的材质对电磁波有影响，越向上距3差值越大影响越大。
39.在本说明书一些实施例中，所述基于rfid的智能货架包括rfid读写器，所述rfid读写器根据所述基于rfid的智能货架中的rfid标签的数量选取对应的读取模式；所述读取模式包括第一读取模式、第二读取模式和第三读取模式；所述rfid标签处于第一状态或第二状态，所述第一状态为上电默认状态，所述第二状态为rfid读写器读取一次状态；所述第一读取模式下，所述rfid标签在所述第一状态的驻留时间为无限长，在所述第二状态的驻留时间为双重状态；在所述第二读取模式下，所述rfid标签在所述第一状态的驻留时间和所述第二状态的驻留时间均为0.5秒至5秒；在所述第三读取模式下，所述rfid标签在所述第一状态的驻留时间为无限长，在所述第二状态的驻留时间为2秒至60秒。
40.具体地，本装置标签有两种状态：
‘
上电默认’和
‘
uhf reader读取一次’，
‘
上电默认’状态是
‘
uhf reader读取一次’状态结束后的状态，无论哪种都可读取。本实施例中的智能货架的rfid读写器可以选择00、01、02、03，每种模式都独立。选择00，标签有电时的驻留时间为无线长，掉电驻留时间为双重状态。01标签
‘
有电默认’和
‘
uhf reader读取一次’都为0.5-5s。02和03
‘
有电默认’无限长，
‘
uhf reader读取一次’2s-60s。选择01模式大批量读取既能准又能相对较快，灵活读取，00在多标签太慢，02和03读取虽然快，不过读取一次，下次需要重新换状态，读取标签。因此，可以根据智能货架中的rfid标签的数量来选择读取模式。示例性地，此智能货架的选择说明如下：单个智能货架内放50个rfid标签以内选择00。
单个智能货架内放50～1000个rfid标签选择01。单个智能货架内放1000个rfid标签以上且间隔很长时间才盘点一次需求的选择02和03。
41.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。具体的可以参照前述相关处理相关实施例的描述，在此不做一一赘述。
42.上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
43.下面结合一个具体实施例对上述方法进行说明，然而，值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本说明书，并不构成对本说明书的不当限定。
44.在本具体实施例中，为了解决智能货架之间的干扰，提供了一种基于rfid的智能货架系统，所述智能货架系统包括多个按照预设规则排列的基于rfid的智能货架，所述基于rfid的智能货架设置有货架外壳，所述智能货架外壳由导电材料制成，所述智能货架设置有透明门，所述透明门采用镀金属材料的钢化玻璃。
45.具体地，当单个智能货架发射uhf电磁波时，可以利用低电阻率的货架外壳中产生的涡流，形成对到达货架外壳空间中电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。
46.在透明门处，可以采用镀金属材料的钢化玻璃，在900mhz的emi衰减》30db，从而使大多数磁力线限制在智能货架内部，扩散到外部的电磁波衰减很大。
47.当电磁波在智能货架的货架外壳中传播时，电场和磁场的振幅随距离的增加按指数规律衰减。因此，在导电介质表面，电场和磁场的振幅最大，越深入内部，振幅越小。这样起到良好的屏蔽衰减作用。
48.此外，对智能货架进行了焊点设计，智能货架外表面焊接缝隙在λ/3左右，让经过缝隙的电磁波得到》30db的衰减。
49.本具体实施例中，还可以对耦合集肤电磁波的滤波处理。该智能货架应用了先进的滤波方法解决了传导造成的不同智能货架rfid标签被干扰的问题。根据公式：上式中，l为寄生电感，c为电容，f为频率。若需要滤除的是860mhz至960mhz，其寄生电感设为1nh,计算在860mhz-960mhz的频率阻抗最小的电容，电容值的计算结果是：15pf至40pf。故把传输线连接在同一个供电或者网关的接口处加15pf-40pf封装的电容并联接地。根据产品所要的滤波能力选择，封装小和并联是避免寄生电阻和电感产生的反谐振。通过上述实施例，可以解决耦合和传导串扫。对于难以加滤波的，可以采用表面屏蔽网分段接地的方法。
50.进一步地，可以对多智能货架的频段进行设置。分频段设置且有1～3mhz的间隔，每个基于rfid的智能货架正前方放有uhf吸波棉，磁导率μ'为180
±
10％@1mhz，表面电阻≥1
×
104ω，可以防止同频干扰和临信道干扰。如图4所示。
51.可以将智能货架的两侧厚度(内部尺寸距离外壳距离)设置为》3cm(由于天线厚度24mm)，天线所在位置的后部(内部尺寸距离外壳距离)为》1cm。
52.对于智能货架的柜壁，可以采用pc且介电常数《3的材质最好，因为＞3的材质对电
磁波有影响，越向上距3差值越大影响越大。
53.更进一步地，可以对标签读取方式进行设置。本智能货架标签有两种状态：
‘
上电默认’和
‘
uhf reader读取一次’。上电默认’状态是
‘
uhf reader读取一次’状态结束后的状态，无论哪种都可读取。本智能货架reader读写器可以选择00、01、02、03，每种模式都独立。选择00，标签有电时的驻留时间为无线长，掉电驻留时间为双重状态；01标签
‘
有电默认’和
‘
uhf reader读取一次’都为0.5-5s；02和03
‘
有电默认’无限长，
‘
uhf reader读取一次’2s-60s。选择01模式大批量读取既能准又能相对较快，灵活读取，00在多标签太慢，02和03读取虽然快，不过读取一次，下次需要重新换状态，读取标签。
54.基于上面论述，此智能货架选择说明如下：
55.单个智能货架内放50个rfid标签以内可以选择00模式。
56.单个智能货架内放50～1000个rfid标签可以选择01模式。
57.单个智能货架内放1000个rfid标签以上且间隔很长时间才盘点一次需求的，可以选择02和03模式。
58.本说明书实施例中的智能货架系统，可以有效避免多智能货架并行rfid读取和单智能货架内部因素引起的数据错误，提高rfid盘点的时间和准确率。进一步让客户控制人工成本，进行精准补货，减少物品管控成本。
59.从以上的描述中，可以看出，本说明书实施例实现了如下技术效果：由于智能货架外壳由导电材料制成，使得当发射无线电磁波时，可以利用低电阻率的外壳中产生的涡流，形成对到达外框空间中电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。此外，通过采用镀金属材料的钢化玻璃作为透明门，可以使大多数磁力线限制在智能货架内部，扩散到外部的电磁波衰减很大。当电磁波在货架外壳中传播时，电场和磁场的振幅随距离的增加按指数规律衰减；因此，在导电介质表面，电场和磁场的振幅最大，越深入内部，振幅越小，这样起到良好的屏蔽衰减作用。通过上述方案解决了现有的智能货架系统中的多个智能货架之间存在干扰导致某些标签无法被读取的技术问题，达到了有效提升标签读取准确率以及货物盘点效率的技术效果。
60.显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本说明书实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本说明书实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
61.应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本说明书的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。
62.以上所述仅为本说明书的优选实施例而已，并不用于限制本说明书，对于本领域的技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的保护范围之内。