一种可感知使用状态的智能托盘的制作方法

本实用新型涉及仓储物流载具领域，具体涉及一种可感知并发送使用状态、位置、路线和环境等信息的智能托盘。

背景技术：

托盘是现代物流系统最基本的单元化平台装置，它将零散的货物集合成规格统一、标准一致的货物单元，便于装卸搬运、仓储管理和运输配送的机械化作业，是现代化物流产业中关键的基础设备，对于提高物流效率、降低成本具有重要作用。

由于托盘的制造成本高、需求量特别巨大，木质托盘的生产还消耗森林资源，所以很自然地希望托盘能够在物流全过程中使用，能够多次循环使用。由此出现了托盘循环共用系统。托盘循环共用系统实现了高效的物流和资源的有效循环，能够在某一区域或全国范围内保障托盘的循环共用。其核心包括分布于区域或全国的实体网络、计算机信息网络、托盘资产池及专业的运营团队。托盘循环共用系统中应用了包括物品编码技术、RFID电子标签、GPS卫星定位系统、GIS地理信息系统、计算机信息管理系统等在内的多项技术。

在托盘循环共用系统中流转的托盘，必须经过编码，才能进行管理。进一步的，新出现的“智能托盘”加入了RFID电子标签，通过人工读码或者读写器自动读码的方式，管理托盘的收发、出入库等操作。如果将托盘承载的货物的编码信息通过计算机信息管理系统与托盘编码进行绑定，那么还可以通过托盘编码管理来跟踪货物的物流过程。这就是所谓的物流过程可视化。还有的“智能托盘”加入了GPS卫星定位技术，这样能够获知托盘的位置和运输路径。

托盘的使用和托盘循环共用系统的出现，将极大地提升物流效率，也从多个方面降低的物流需求方的物流成本，是物流产业发展进步的一个趋势和方向。

从目前循环托盘的使用情况来看，由于托盘标准化，装载率与装卸效率，周转率，使用状态，回收管理等诸多问题，目前我国循环托盘的发展还在初期，还没有形成开放性的高效、精准型托盘循环共用体系。其中了解托盘的位置及使用状态是加强托盘回收管理以及提高托盘周转率、使用效率的关键因素。由一个完整的物流过程，可能经历较多的环节，持续时间也较长，只有及时掌握了托盘的位置信息，了解到托盘上是否还装有货物还是已经闲置，托盘运营方才能够根据这些信息准确高效地规划托盘的回收和调度。

目前，现有技术通过安装RFID电子标签，在每一个物流节点通过读取标签信息来跟踪托盘在一定程度上可以解决了解托盘所处位置这个问题。但是如果因为作业不规范引起误操作和漏操作，或者托盘没有到达下一个物流节点，通过RFID电子标签的跟踪链条就可能中断，从而失去托盘信息。现有另一种技术手段，是在托盘上加装GPS，获知托盘的地理位置信息。但是如果托盘在室内，GPS可能也无法有效工作。而且GPS的能耗较大，对于托盘这样不便于频繁供能的装置来说，实用性不是很好。

另一个关系到托盘的循环周转是否高效顺畅是否可及时回收管理的重要问题，是如何获知托盘现时的使用状态，如何判断托盘是否已经空置而可以回收。RFID电子标签可以帮助获知托盘是否已经进入物流目的地仓库，但无法了解托盘上货物是否卸载，无法识别托盘使用或空闲状态。为了获取托盘的状态信息，目前通常的做法是通过人工手段现场查看，其效率和准确性都受到影响。

技术实现要素：

鉴于以上情形，为了解决上述技术存在的问题，本实用新型提出一种可感知使用状态的智能托盘，包括面板、底板和固定连接在面板和底板之间的若干脚墩，所述若干脚墩中位于中间部位的中央脚墩上部设有凹槽，所述凹槽中设有智能模块，所述智能模块包括微处理器、存储器、RFID模块、移动通讯模块、电源管理模块以及外部数据接口和外部时钟模块，所述存储器、RFID模块、移动通讯模块、电源管理模块以及外部数据接口和外部时钟模块分别与微处理器连接。进一步地，可以理解，四个角上的脚墩内均可设置凹槽放置智能模块；但因为考虑平衡、配重问题，放置于中心处最好；或者也可以在中心和四角处均设置。

优选地，所述移动通讯模块为LBS移动通讯模块，所述RFID模块包括内置收发一体的RFID芯片或者RFID读写器及RFID标签。RFID模块的信号发射半径设置为小于托盘长宽尺寸中较小的值的两倍，当RFID模块检测到在此范围内存在其他托盘的RFID信号时，即证明这些托盘均处于闲置可用状态。为了确保对散落放置的托盘是否空置状态的识别，也可以在智能模块中辅助增加压力传感器，在RFID模块信号发射设定范围外，如压力传感器未检测到承重时，认为托盘也处于闲置可用状态。

优选地，还包括若干桥板，所述面板、桥板、脚墩和底板自上而下通过螺钉连接固定。

优选地，所述智能模块通过注胶连接密封层固定在所述中央脚墩上的凹槽内。便于安装连接，同时保障模块的使用安全。

优选地，一种可感知使用状态的智能托盘，其信息读取方法在于，将托盘编码、RFID芯片ID、微处理器芯片ID建立关联并存储于存储器内，通过RFID模块对托盘进行读码，读取的信息进入管理平台数据库，以更新托盘信息及进行相关统计工作。优选地，一种可感知使用状态的智能托盘，其闲置状态识别方法在于，通过RFID模块读取距离范围设定值之内的其它RFID信息，当在距离范围设定值之内读取到其它RFID信息时，判断托盘处于闲置状态。考虑到功耗因素，可在设定时间段如每日定时两次读取半径在某一个设定值之内的其他所有RFID信息。这个设定值最大值不超过托盘较短一边的长度的，相当于小于两个托盘的长边重合时水平放在一起中心点的距离。智能模块内置收发一体的RFID读写器。当然，专业技术人员可很容易地联想到利用一个RFID标签和一个RFID读写器实现本功能。以1000x1200mm的托盘为例，两个平放靠在一起的托盘的中心点的最小直线距离是1000mm。当空置的托盘被堆码整齐即叠放时，相邻的两个托盘的中心点的直线距离必然小于1000mm。对于托盘上的RFID收发一体的芯片，由于RFID模块都位于中央脚墩内，因此RFID模块的距离也必然小于1000mm。这样，其中一个托盘上的RFID模块就能够读到一同被叠放的邻近的其他托盘上的RFID信息，由此可以判断托盘处于空置状态。当相邻两个托盘上的RFID模块的距离超过1000mm时，任何一个托盘都不会读到其他托盘上的RFID信息，由此可以判断此时托盘是否处于带货状态。

优选地，在设定时间段内所述RFID模块在设定的定时开启的时刻之后进行随机延时开启，并在开启后的设定时间段内多次顺序进行信号收发操作。当采用收发一体的RFID芯片时，由于芯片不能全双工工作（即不能同时开启收和发的功能），因此可能出现所有托盘内的RFID定时启动后都在搜索而不在发送信号的状况，这样将导致托盘无法读取到其他托盘上的RFID信息。对于这种情况的技术解决方案是，每一个托盘在定时开启的时刻到达后，不是立即开启，而进行一个随机的延时再开启，并在开启后的一段时间（可调节，如秒）内，多次顺序进行信号收发操作。

优选地，一种可感知使用状态的智能托盘，其闲置状态识别方法在于，所述移动通讯模块每日定时采集托盘当前的位置信息，采集时间为每日RFID模块完成定时启动之后；并将各个托盘的位置信息和其读取到的其他托盘上的RFID信息，发送至远端服务器；服务器端通过算法模型，判断出托盘处于闲置状态，并计算出各个地点的闲置托盘数量。例如智能模块内置的移动通讯模块，通过LBS移动基站定位，每日定时两次采集托盘当前的位置信息。

优选地，可以辅助增加包括压力传感器，可以是对托盘闲置状态识别的补充。所述压力传感器与微处理器连接，其闲置状态识别方法在于，对在RFID模块设定读取距离范围外时，且读取的压力传感器数据为零或低于设定值时，判断托盘处于闲置状态。这主要是考虑到闲置托盘不规范散放等情况，即托盘既没有堆码，也没有带货的情况。由于相邻两个托盘上的智能模块间的距离超过1000mm，系统会判断托盘没有处在堆码的状态，正常应属于带货状态，但这时如果压力传感器采集的数据为零或小于某一设定值，系统也应识别为闲置状态。当RFID判断托盘之间的距离大于设定值，且压力传感器的数据显示托盘没有承重时，同样认为托盘处于闲置状态，可予回收。

优选地，一种可感知使用状态的智能托盘，其工作方法在于，新托盘投放后，通过远程指令操作启动智能模块；

通过RFID模块读取搜索在附近特定距离内是否有其他托盘，如读取到其他托盘的RFID信息，则将自身RFID信息和读取到的其他RFID信息通过移动通讯模块发送至远端服务器，服务器通过计算后，判断托盘为闲置并在管理系统内标记托盘的状态；

随后通过移动通讯模块进行一次LBS定位操作，并将获取的位置信息发送至远端服务器；

在完成上述两项任务后，智能模块进入睡眠状态；

托盘从运营中心发往用户处投入使用，发出时管理人员使用手持设备读取托盘RFID标签信息，或者托盘在运送过程中经过固定的RFID阅读器，完成托盘发出操作；

托盘到达用户处，准备进场装货时，托盘用户方工作人员通过RFID扫码进行入库操作；

托盘装货完成后，用户方进行出库操作；

到达物流目的地后，收货方进行入库和卸货操作；

在上述物流流转过程中，托盘每天定时通过移动通讯模块多次确定当前位置及通过RFID模块判断是否在带货；

远端服务器托盘运营管理系统汇总统计每个地点处于各种状态的托盘的数据，并根据各地区的托盘需求量和需求时间表进行调度，已闲置的托盘在原地投入使用继续带货，或运往异地投入使用，或运往运营中心进行维护保养，在维护保养后，再次进入下一个物流循环。

在采取本实用新型提出的技术后，根据本实用新型实施例的可感知使用状态的智能托盘，具有以下有益效果。

1)内嵌智能模块，通过RFID技术、LBS服务、地理信息系统（GIS）和移动通讯技术等手段，定时获取托盘的位置信息和使用状态信息，识别托盘是否处于闲置状态，进而可以通过这些信息实现对托盘循环周转的有效管理。

2)通过对普通托盘的重新设计和智能化改造，能够实现托盘的编码管理，并能判断托盘当前使用状态，以及物流过程追踪以及托盘当前位置的确定，能够准确高效地规划托盘的回收和调度，有利于实现开放性的托盘循环使用。

附图说明

图1为本申请的可感知使用状态的智能托盘结构示意图；

图2为图1的分解视图；

图3为本申请的可感知使用状态的智能托盘中央脚墩和智能模块的安装结构示意图；

图4为本申请的可感知使用状态的智能托盘智能模块连接示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本实用新型的各个优选的实施方式进行描述。提供以下参照附图的描述，以帮助对由权利要求及其等价物所限定的本实用新型的示例实施方式的理解。其包括帮助理解的各种具体细节，但它们只能被看作是示例性的。因此，本领域技术人员将认识到，可对这里描述的实施方式进行各种改变和修改，而不脱离本实用新型的范围和精神。而且，为了使说明书更加清楚简洁，将省略对本领域熟知功能和构造的详细描述。

如图1至图4所示，一种可感知使用状态的智能托盘，包括面板1、底板2和固定连接在面板1和底板2之间的若干脚墩3，所述若干脚墩3中位于中间部位的中央脚墩30上部设有凹槽，所述凹槽中设有智能模块5，所述智能模块5包括微处理器51、存储器52、RFID模块53、移动通讯模块54、电源管理模块55以及外部数据接口和外部时钟模块，所述存储器52、RFID模块53、移动通讯模块54、电源管理模块55以及外部数据接口和外部时钟模块分别与微处理器51连接。

进一步地，所述移动通讯模块54为LBS移动通讯模块，所述RFID模块53包括内置RFID读写器或者内置收发一体的RFID芯片。托盘智能模块内嵌RFID读写器和有源RFID标签，有源RFID的信号发射半径设置为托盘长宽尺寸中较小的值的两倍，当RFID读写器检测到在此范围内存在其他托盘的RFID标签时，即证明这些托盘均处于闲置可用状态；当RFID读写器未检测到设定范围内存在其他托盘的RFID标签，同时压力传感器未检测到承重时，认为托盘也处于闲置可用状态。

进一步地，还包括若干桥板4，所述面板1、桥板4、脚墩3和底板2自上而下通过螺钉连接固定。

进一步地，所述智能模块5通过注胶连接密封层固定在所述中央脚墩30上的凹槽内。便于安装连接，同时保障模块的使用安全。

根据本申请的可感知使用状态的智能托盘，其信息读取方法在于，将托盘编码、RFID芯片ID、微处理器芯片ID建立关联并存储于存储器52内，通过RFID模块53对托盘进行读码，读取的信息进入管理平台数据库，以更新托盘信息及进行相关统计工作。托盘编码、RFID芯片ID、微处理器芯片ID三码合一，根据本申请的可感知使用状态的智能托盘，其闲置状态识别方法在于，在设定时间段内通过RFID模块53读取距离范围设定值之内的其它RFID信息，当在距离范围设定值之内读取到其它RFID信息时，判断托盘处于闲置状态。智能模块内置RFID读写器（或者，智能模块内置收发一体的RFID芯片），根据应用场景可在设定时间内读取半径在某一个设定值之内的其他所有RFID信息。这个设定值相当于两个同一类型的托盘平放靠在一起时，两个托盘中心点的最短距离。智能模块内置收发一体的RFID读写器。当然，专业技术人员可很容易地联想到利用一个RFID标签和一个RFID读写器实现本功能。以1000*1200mm的托盘为例，两个平放靠在一起的托盘的中心点的最小距离是1000mm。当空置的托盘被叠放时，相邻的两个托盘的中心点的直线距离必然小于1000mm。由于托盘上的RFID模块都位于中央脚墩内，因此RFID模块的距离也必然小于1000mm。这样，其中一个托盘上的RFID模块就能够读到一同被堆码的邻近的其他托盘上的RFID信息，由此可以判断托盘处于空置状态。而当托盘处于带货状态时，由于托盘尺寸为1000*1200mm，相邻两个托盘上的RFID模块的距离都会超过1000mm，因此任何一个托盘都不会读到其他托盘上的RFID信息，由此可以判断此时托盘是否处于带货状态。

进一步地，在设定时间段内所述RFID模块53在设定的定时开启的时刻之后进行随机延时开启，并在开启后的设定时间段内多次顺序进行信号收发操作。当采用收发一体的RFID芯片时，由于芯片不能全双工工作（即不能同时开启收和发的功能），因此可能出现所有托盘内的RFID定时启动后都在搜索而不在发送信号的状况，这样将导致托盘无法读取到其他托盘上的RFID信息。对于这种情况的技术解决方案是，每一个托盘在定时开启的时刻到达后，不是立即开启，而进行一个随机的延时再开启，并在开启后的一段时间（可调节，如1秒）内，多次顺序进行信号收发操作。

进一步地，根据本申请的可感知使用状态的智能托盘，其闲置状态识别方法在于，所述移动通讯模块54每日定时采集托盘当前的位置信息，采集时间为每日RFID读写器完成定时启动之后；并将各个托盘的位置信息和其读取到的其他托盘上的RFID标签信息，发送至远端服务器；服务器端通过算法模型，判断出托盘处于闲置状态，并计算出各个地点的闲置托盘数量。例如智能模块内置的移动通讯模块，通过LBS移动基站定位，每日定时两次采集托盘当前的位置信息。

进一步地，还包括压力传感器，所述压力传感器与微处理器51连接，其闲置状态识别方法在于，在设定时间段内通过RFID模块53读取距离范围设定值之内的其它RFID信息，当在距离范围设定值之内未读取到其它RFID信息，同时读取的压力传感器数据为零或低于设定值时，判断托盘处于闲置状态。主要是考虑到特殊情况，即托盘平放在一处，没有堆码，也没有带货。由于相邻两个托盘上的智能模块间的距离超过1000mm，系统会判断托盘没有处在堆码的状态。这时可以辅助结合压力传感器采集的数据进行判断。当RFID判断托盘之间的距离大于设定值，且压力传感器的数据显示托盘没有承重时，也认为托盘处于闲置状态，可予回收。

进一步地，根据本申请的可感知使用状态的智能托盘，其工作方法在于：

新托盘投放后，通过远程指令操作启动智能模块5。

通过RFID模块53读取搜索在附近特定距离内是否有其他托盘，如读取到其他托盘的RFID信息，则将自身RFID信息和读取到的其他RFID信息通过移动通讯模块54发送至远端服务器，服务器通过计算后，判断托盘为闲置并在管理系统内标记托盘的状态。

随后通过移动通讯模块54进行一次LBS定位操作，并将获取的位置信息发送至远端服务器。

在完成上述两项任务后，智能模块5进入睡眠状态。

托盘从运营中心发往用户处投入使用，发出时管理人员使用手持设备读取托盘RFID标签信息，或者托盘在运送过程中经过固定的RFID阅读器，完成托盘发出操作。

托盘到达用户处，准备进场装货时，托盘用户方工作人员通过RFID扫码进行入库操作。

托盘装货完成后，用户方进行出库操作。

到达物流目的地后，收货方进行入库和卸货操作。

在上述物流流转过程中，托盘每天定时通过移动通讯模块54多次确定当前位置及通过RFID模块53判断是否在带货。

远端服务器托盘运营管理系统汇总统计每个地点处于各种状态的托盘的数据，并根据各地区的托盘需求量和需求时间表进行调度，已闲置的托盘在原地投入使用继续带货，或运往异地投入使用，或运往运营中心进行维护保养，在维护保养后，再次进入下一个物流循环。

根据本申请的可感知使用状态的智能托盘，适用于各类托盘，可以是木质托盘或者塑料托盘。托盘的中央脚墩或其他脚墩可以内置或通过上部的U型槽安装本实用新型涉及的感知使用状态的智能模块，该模块内也可以另外植入或安装RFID、GPS、温度采集、湿度采集、压力传传感器等模块来扩展功能。

根据本申请的可感知使用状态的智能托盘，智能模块5由集成电路组件和一次性锂电池组成，包括微处理器51、存储器52、RFID模块53、移动通讯模块54、电源管理模块55以及外部数据接口和外部时钟模块。其中微处理器51用于执行各种操作指令；存储器52可以采用闪存（Flash Memory），用于保存托盘编码数据、托盘状态数据、监测数据、位置信息数据等；RFID模块53可以采用RFID标签和读写器（或者收发一体的RFID芯片），用于托盘的编码管理，以及判断托盘当前的使用状态；移动通讯模块54，用于将模块内存的数据传输至管理平台，以及通过LBS服务获取托盘的位置信息。电源管理模块55配备容量为20000mAh的锂电池，可为模块提供5年以上的电力供应。压力传感器用于检测托盘是否承重。

根据本申请的可感知使用状态的智能托盘，改变了其他“智能托盘”使用GPS定位的方法，运用LBS移动通讯基站定位，满足室内定位的需要，同时降低了功耗；一般“智能托盘”仅使用用无源RFID电子标签，而本实用新型采用RFID标签加读写器、或者收发一体的RFID芯片。除了仍可对托盘进行编码管理外，更可运用此项技术检测和判断托盘的使用状态；通过移动通讯模块，使得托盘能够联网，与远端服务器进行双向通讯；智能模块密封于托盘内，并采用长效锂电池供电，降低了智能托盘的维护保养成本。

根据本申请的可感知使用状态的智能托盘，智能模块是集成电路组件的形态，单独制造完成，在制造托盘的过程中安装于托盘的中央脚墩内。新托盘投放使用后，通过远程指令操作启动智能模块；智能模块启动后即搜索在附近特定距离内是否有其他托盘。如果读取到其他托盘的RFID信息，则将自身RFID信息和读取到的其他RFID信息发送至远端服务器。再通过计算，判断托盘是否闲置并在管理系统内标记托盘的状态；与此同时，智能模块会进行定位操作，并将获取的托盘位置信息也发送至远端服务器；托盘在物流过程中的各个节点上，管理人员可通过手持读卡器或者固定于托盘经过路径上的RFID阅读器读取托盘RFID标签信息，进行托盘的收发、出入库和跟踪管理等；在物流过程中，托盘可定时多次确定当前位置及判断是否在带货，这些信息都将被传送至远端服务器；运行于服务器上的托盘运营管理系统每天汇总统计处于各个地点各种状态的托盘的信息，并根据各地区的托盘需求量和需求时间进行调度规划。

根据本申请的可感知使用状态的智能托盘，内嵌智能模块，通过RFID技术、LBS服务、地理信息系统（GIS）和移动通讯技术等手段，定时获取托盘的位置信息和使用状态信息，识别托盘是否处于闲置状态，进而可以通过这些信息实现对托盘循环周转的有效管理。

根据本申请的可感知使用状态的智能托盘，通过对普通托盘的重新设计和智能化改造，能够实现托盘的编码管理以及物流过程追踪以及托盘当前位置的确定，并能判断托盘当前使用状态，能够准确高效地规划托盘的回收和调度，有利于实现开放性的托盘循环使用。

以上对本实用新型进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本实用新型可实施。当然，以上所列的情况仅为示例，本实用新型并不仅限于此。本领域的技术人员应该理解，根据本实用新型技术方案的其他变形或简化，都可以适当地应用于本实用新型，并且应该包括在本实用新型的范围内。