一种基于RFID的智能真空保存柜的制作方法

一种基于rfid的智能真空保存柜
技术领域
1.本实用新型涉及物联网技术领域，更具体的，涉及一种基于rfid的智能真空保存柜。


背景技术：

2.目前实验室用于药品与试剂保存普遍采用传统实验柜。这种开放式的管理条件，无论是合成的样品还是所用的试剂耗材均存在管理混乱的痛点。一方面样品、试剂耗材等实验用品在不够严格规范地存取还时，人员疏于登记造成管理人员的低效率盘点、漏记、错记等；另一方面部分高价值的样品与药品试剂需要比较严格的保存环境，例如无氧、无水等，常规的存放是放置于真空干燥箱或是干燥器内，难以对保存环境进行在线实时监测。传统的样品、试剂与耗材管理方式已经难以满足日益高效、便捷、智能化的管理需求。
3.近年来，基于互联网、物联网、大数据、云技术的智能管理体系在零售、医疗等领域获得飞速发展。射频识别(rfid，radio frequency identification)技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，在识别过程中无需人工的统计管理。利用rfid技术设计的智能柜可统计和管理柜内的物品，提升管理效率。
4.公开号为cn110111553a的中国实用新型专利申请于2019年8月9日公开了一种生产线上的冰箱抽真空数据的采集方法，其虽然采用了rfid技术实现了对信息的存放，但其并无法满足样品、药品与试剂保存环境的真空要求；现有的rfid智能柜可识别实行存取放的人员信息以及物品信息，从而实现物品的智能化管理，但该类药品柜对样品试剂等无法进行精细化管理，且保存的环境均为普通大气环境，同时该类药品柜无法对柜内环境实时精准监测，部分需隔气隔水的样品试剂不适用于该类药品保存柜内进行保存。


技术实现要素：

5.本实用新型为克服现有的现有的rfid智能柜存在无法对样品试剂进行精细化管理且对柜内环境实时精准监测的技术缺陷，提供一种基于rfid的智能真空保存柜。
6.为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：
7.一种基于rfid的智能真空保存柜，包括柜体和设置在柜体上的柜门，还包括设置在所述柜体内部的控制模块、rfid物体感应模块、传感模块、真空模块和外部服务器；其中：
8.所述控制模块输入端与所述rfid物体感应模块输出端、传感模块输出端电性连接；
9.所述控制模块输出端与所述真空模块控制端电性连接；
10.所述控制模块与所述外部服务器通信连接，实现信息交互。
11.上述方案中，本方案通过rfid技术，即rfid物体感应模块标记和读取存放物品的信息，通过控制模块发送至外部服务器，实现物品存放的智能监控及管理；由传感模块实时监测柜体内部的环境存储状态，并通过控制模块发送至外部服务器中，实现对柜内环境实时精准监测和记录；由真空模块进行抽气和排气操作，保证柜体内可以保持真空环境；本方
案在实现对保存的真空保存的同时，实现了精细化管理和对柜内环境实时精准监测，可实现高价值样品、药品及试剂的智能化管理。
12.其中，所述rfid物体感应模块包括rfid标签、rfid阅读器、rfid天线和rfid连接线；其中：
13.所述rfid标签设置在待保存物品上，并记录相应的物品信息；
14.所述rfid阅读器输入端通过所述rfid连接线与所述rfid天线电性连接；
15.所述rfid阅读器输出端与所述控制模块输入端电性连接；
16.所述rfid天线有若干个，设置在所述柜体内部，形成一个以柜体为边界的询问区；所述rfid标签在所述询问区中被读取。
17.上述方案中，待保存物品可选用样品与药品；将rfid标签设置在待保存物品上；当用户放置药品时，rfid阅读器识别到对应的药品信息，并传送信息至外部服务器，对所放置的药品标记为在线，完成药品的存放；当用户取出柜体内部药品时，rfid阅读器可读取物品的rfid标签信息，该信息通过控制模块发送至外部服务器，对所取药品标记为离线，完成药品的拿取。
18.其中，所述传感模块包括温度传感器、湿度传感器和气压传感器；温度传感器、湿度传感器和气压传感器输出端均与所述控制模块输入端电性连接。
19.其中，所述真空保存柜还包括设置在所述柜体内部的供电模块；所述供电模块与所述控制模块、rfid物体感应模块、传感模块和真空模块电性连接。
20.其中，所述真空模块包括真空泵和真空阀门；其中：
21.所述真空阀门设置在所述柜体上，作为排气和进气的出口；
22.所述真空泵与所述真空阀门相连；
23.所述真空泵控制端、真空阀门控制端均与所述控制模块电性连接。
24.上述方案中，所述真空泵用于柜体内部抽气，与真空阀门相连，真空阀门作为排气和进气的出口；当柜门的状态为关闭时，用户发送控制指令给控制模块，控制模块控制真空阀门打开，气体进入，柜体内的气压与外部平衡后可打开柜门；但柜门由开变成关时，用户发送控制指令给控制模块，控制模块控制真空阀门关闭，同时，控制真空泵开始抽气直至设定的真空阈值。当控制模块接收到气压传感器的气压值高于设定的真空阈值时，便发送指令控制真空泵打开，抽气降压。
25.其中，所述真空保存柜还包括设置在所述柜体上的电子锁和设置在所述柜门上的人机交互模块；其中：
26.所述电子锁控制端与所述控制模块输出端电性连接；
27.所述人机交互模块与所述控制模块电性连接，实现信息交互。
28.上述方案中，电子锁由控制模块控制，当电子锁上电时，可以将柜门紧密地锁紧在柜体上；人机交互模块用于信息的显示、交互以及身份的认证识别。
29.其中，所述人机交互模块包括触摸屏和用户识别模块；其中：
30.所述触摸屏与所述控制模块电性连接，实现信息交互；
31.所述用户识别模块输出端与所述控制模块输入端电性连接。
32.上述方案中，用户可以通过触摸屏设置保存柜相关参数，如真空阈值或发送操作指令给控制模块；传感模块检测到保存柜内的环境信息将实时显示与保存柜上，方便用户
查看。用户可以通过用户识别模块进行登记，只有拥有权限了用户才可能打开保存柜，保证存放的物品的安全性。
33.其中，在所述柜体边框，与所述柜门的接触的接触面上设置有密封圈。
34.上述方案中，在柜体边框上设置密封圈，进一步保证了真空保存柜的密封性，保证柜体内部可以实现真空环境。
35.其中，在所述柜门上设置有门把手，方便用户打开柜门。
36.其中，在所述柜门上设置有玻璃柜窗，方便用户观察柜体内部的物品存放情况。
37.上述方案中，控制模块可以是带有单片机或者微处理器的电路板，能接收以及处理一定的信息，同时模块包含通讯器与外部服务器进行通信连接，是真空保存柜的数据处理和传输中心。
38.上述方案中，用户通过用户识别模块进行身份采集如指纹、人脸、ic卡等，经控制模块确认后，对有权限的用户进行开门并通过控制模块传送信息至外部服务器，记录备份取用日志；用户拿取柜体内药品，rfid阅读器可以读取物品rfid标签，感应物品位置信息显示取出，同时识别所取物品信息，并在触摸屏输入取用量，该信息通过控制模块发送至外部服务器，对所取药品标记为离线以及记录取药量，完成药品的拿取领用；同理，当用户放置药品时，rfid阅读器感应识别药品信息，并传送信息至外部服务器，对所归还药品标记为在线，完成药品的归还。柜体内部设有温度、湿度及气压传感器，可实时检测柜体内部的环境存储状态，并将检测的数据传输至触摸屏上进行显示，同时将数据通过控制模块传输至服务器中备份记录保存，以便数据追溯。同时柜体内部设置有真空模块，当用户选择开门时，柜体内真空阀门自动打开，柜体内部逐渐冲入大气，平衡室内气压，从而可以打开柜门；当门的状态显示关时，真空模块的真空泵自动抽取气压至设定好的阈值气压，从而保证柜内的真空环境。
39.上述方案中，本方案用于通过设置温、湿、压的监测，在密闭的柜体内部实现实验室内药品试剂的真空保存与保存环境的实时监测；结合多种生物信息识别手段，实现药品与试剂的管理权限认证，防止无权限人员的领用；基于rfid的技术可自动识别领用物品以及领用物品数量，同时与外部服务器共联，实现药品库存的动态管理，提升管理效率。该方案可实现高价值样品、药品及试剂的智能化管理，在管理过程中实时记录物品领用记录以及领用量，提高管理效率，降低人工管理成本，同时柜体具有真空保存功能，通过传感器对保存环境进行实时监测并形成数据记录，方便追溯环境因素对高价值物品性能的影响。
40.与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：
41.本实用新型提供一种基于rfid的智能真空保存柜，通过rfid技术，即rfid物体感应模块标记和读取存放物品的信息，通过控制模块发送至外部服务器，实现物品存放的智能监控及管理；由传感模块实时监测柜体内部的环境存储状态，并通过控制模块发送至外部服务器中，实现对柜内环境实时精准监测和记录；由真空模块进行抽气和排气操作，保证柜体内可以保持真空环境；本方案在实现对保存的真空保存的同时，实现了精细化管理和对柜内环境实时精准监测，可实现高价值样品、药品及试剂的智能化管理。
附图说明
42.图1为本实用新型所述真空保存柜的正面结构示意图；
43.图2为本实用新型所述真空保存柜的背面结构示意图；
44.图3为本实用新型所述真空保存柜内部控制电路结构连接示意图；
45.图4为一实施例中工作模块流程图；
46.其中：1、柜体；11、电子锁；12、密封圈；2、柜门；21、人机交互模块；211、触摸屏；212、用户识别模块；22、门把手；23、玻璃柜窗；3、控制模块；4、rfid物体感应模块；41、rfid标签；42、rfid阅读器；43、rfid天线；44、rfid连接线；5、传感模块；51、温度传感器；52、湿度传感器；53、气压传感器；6、真空模块；61、真空泵；62、真空阀门；7、外部服务器；8、供电模块。
具体实施方式
47.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
48.为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
49.对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
50.下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。
51.实施例1
52.目前实验室对样品、药品及试剂的管理仍采用比较传统的人工管理方式。对于一般性的物品放置于开放式普通实验柜，采用人工管理容易发生漏记、错记以及盘点的费时费力，导致管理效率低下；对于需要特殊条件环境如真空、无氧、无水等保存样品常规做法是放置于真空干燥箱或是干燥器内，难以对保存的环境进行实时在线监测，且无法追溯环境因素对样品性能影响的变化情况。基于rfid的智能柜目前可实现物品的智能化管理，但难以实现对保存环境的实时监测以及环境数据的追溯，同时无法满足部分样品、药品及试剂无水、无氧等保存条件的需求。
53.为了克服上述的技术问题，如图1、图2、图3所示，本实用新型提供一种基于rfid的智能真空保存柜，包括柜体1和设置在柜体1上的柜门2，还包括设置在所述柜体1内部的控制模块3、rfid物体感应模块4、传感模块5、真空模块6和外部服务器7；其中：
54.所述控制模块3输入端与所述rfid物体感应模块4输出端、传感模块5输出端电性连接；
55.所述控制模块3输出端与所述真空模块6控制端电性连接；
56.所述控制模块3与所述外部服务器7通信连接，实现信息交互。
57.在具体实施过程中，控制模块3可以是带有单片机或者微处理器(mcu)的电路板，能接收以及处理一定的信息，同时模块包含通讯器如lora、lan、wlan或4g无线器件方式与外部服务器进行通信连接，是真空保存柜的数据处理和传输中心。rfid物体感应模块4主要用于感应物品的位置，可以感应物品的存入或者取出柜体1以及产品信息，同时可以识别产品的信息，例如名称、种类等，通过控制模块3将识别的信息传输至外部服务器7进行标记。
58.在具体实施过程中，本方案通过rfid技术，即rfid物体感应模块4标记和读取存放物品的信息，通过控制模块3发送至外部服务器7，实现物品存放的智能监控及管理；由传感模块5实时监测柜体1内部的环境存储状态，并通过控制模块3发送至外部服务器7中，实现
对柜体1内环境实时精准监测和记录；由真空模块6进行抽气和排气操作，保证柜体1内可以保持真空环境；本方案在实现对保存的真空保存的同时，实现了精细化管理和对柜内环境实时精准监测，可实现高价值样品、药品及试剂的智能化管理。
59.更具体的，所述rfid物体感应模块4包括rfid标签41、rfid阅读器42、rfid天线43和rfid连接线44；其中：
60.所述rfid标签41设置在待保存物品上，并记录相应的物品信息；
61.所述rfid阅读器42输入端通过所述rfid连接线44与所述rfid天线43电性连接；
62.所述rfid阅读器42输出端与所述控制模块3输入端电性连接；
63.所述rfid天线43有若干个，设置在所述柜体1内部，形成一个以柜体1为边界的询问区；所述rfid标签41在所述询问区中被读取。
64.在具体实施过程中，rfid阅读器42作为物品识别装置，rfid天线43作为rfid标签41与rfid阅读器42间射频信号的传递媒介，通过若干个rfid阅读器42与rfid天线43即可设置一个以柜体1为边界的询问区，rfid阅读器42实时发出双向无线电波，当物品上的rfid标签41随物品进入询问区时，rfid阅读器42能够解读标签信息，从而感应物品的进入，识别物品信息，rfid阅读器42将数据信息传输至控制模块3，并通过控制模块3发送至外部服务器7，标记该物品信息为在线状态；当物品上的rfid标签41随物品背取出询问区时，rfid阅读器42感应不到该标签，将信息传输至控制模块3，控制模块3排除识别取出物品信息并标记为离线状态。
65.更具体的，所述传感模块5包括温度传感器51、湿度传感器52和气压传感器53；温度传感器51、湿度传感器52和气压传感器53输出端均与所述控制模块3输入端电性连接。
66.在具体实施过程中，传感模块5用于监测柜内各类的环境指标，包括温度，湿度，压力。传感模块5内包括温度传感器51、湿敏传感器52、气压传感器53。传感器可采用单功能传感器如热电偶探头式温度传感器、ntc热敏电阻温度传感器，humirel htu20d系列湿度传感器，ms5607气压传感器，也可采用多功能传感器，例如华普th06温湿传感器等。传感模块5采集的数据发送至控制模块3，通过控制模块3发送至触摸屏211内实时显示，完成柜内1的温湿压实时监测。
67.更具体的，所述真空保存柜还包括设置在所述柜体1内部的供电模块8；所述供电模块8与所述控制模块3、rfid物体感应模块4、传感模块5和真空模块6电性连接，用于对各个模块的供电。
68.所述真空模块6包括真空泵61和真空阀门62；其中：
69.所述真空阀门62设置在所述柜体1上，作为排气和进气的出口；
70.所述真空泵61与所述真空阀门62相连；
71.所述真空泵61控制端、真空阀门62控制端均与所述控制模块3电性连接。
72.在具体实施过程中，真空模块6由真空泵61、真空阀门62组成。真空泵61用于柜体1内部抽气，与真空阀门62相连，真空阀门62作为排气与进气的出口。根据真空度要求可选用不同的真空泵61，如微型气泵h
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840w或大型抽气泵如直联真空泵，真空阀门62可选择待充气阀门，如ddc
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jq系列的电磁真空充气阀等。当柜门2的状态为关闭时，得到用户开门的指令，控制模块3可以发送指令给真空模块6，充气阀门62打开，气体进入，柜内的气压与外部平衡后可打开柜门2；当柜门2由开变成关时，柜内的控制模块3可以发送指令给真空模块6，
真空泵61开始抽气至设定的真空阈值。同时当控制模块3接收到气压传感器53的气压值高于设定的阈值时便发送指令真空泵61抽气降压。真空模块6可起到开关门自动充气/排气的功能，同时可设定阈值气压进行自动抽气，确保柜内的真空度。
73.更具体的，所示保存柜还包括设置在所述柜体1上的电子锁11和设置在所述柜门2上的人机交互模块21；其中：
74.所述电子锁11控制端与所述控制模块3输出端电性连接；
75.所述人机交互模块21与所述控制模块3电性连接，实现信息交互。
76.在具体实施过程中，电子锁11用于接收控制模块3指令确定是否打开柜门2，其由控制模块3控制，当电子锁11上电时，可以将柜门2紧密地锁紧在柜体1上；人机交互模块21用于信息的显示、交互以及身份的认证识别。
77.更具体的，所述人机交互模块21包括触摸屏211和用户识别模块212；其中：
78.所述触摸屏211与所述控制模块3电性连接，实现信息交互；
79.所述用户识别模块212输出端与所述控制模块3输入端电性连接。
80.在具体实施过程中，用户可以通过触摸屏211设置保存柜相关参数，如真空阈值或发送操作指令给控制模块3；传感模块5检测到保存柜内的环境信息将实时显示与保存柜上，方便用户查看。触摸屏211作为用户指令输入以及反馈结果输出的装置，用户可在界面上进行触控，选择操作类型，如设置柜内存储真空度，输入取出药品量，相应的数据可经控制模块3传输至外部服务器7保存记录。另外，触摸屏211可接受由传感器发出经控制模块3传输的温湿压数据，并实时同步显示。
81.在具体实施过程中，用户可以通过用户识别模块212用于获取以及识别对柜体1操作的用户信息，可以是指纹识别器、虹膜识别器、人脸识别器、ic识别器，或者是两种及以上的组合。当用户通过用户识别模块212确认相应的生物信息或是物理信息，逻辑判断是否有权限传输至控制模块3，控制模块3传输至电子锁11，有权限的用户即可开门，无权限的用户则无法开门。
82.更具体的，在所述柜体1边框，与所述柜门2的接触的接触面上设置有密封圈12。
83.在具体实施过程中，在柜体1边框上设置密封圈12，进一步保证了真空保存柜的密封性，保证柜体1内部可以实现真空环境。
84.更具体的，在所述柜门2上设置有门把手22，方便用户打开柜门2。
85.更具体的，在所述柜门2上设置有玻璃柜窗23，方便用户观察柜体1内部存储的样品、药品与试剂等，玻璃柜窗23的材料为透明屏蔽钢化玻璃，可屏蔽柜内的rfid信号。
86.在具体实施过程中，外部服务器7用来存储控制模块3的发送的数据以及运行日志，同时可外联智能终端如电脑、平板以及手机app等。服务器的方式可以是物理服务器或者云服务器。
87.在具体实施过程中，本实用新型利用rfid技术作为物品信息和位置感应作为管理方式，以控制模块3作为核心的数据传输及处理中心，完成物品的存取还和盘点，并将取、还、盘点以及物品领用量传输至服务器形成操作日志，管理记录可保存、可追溯；利用真空模块6，可实现柜体1内部开关门的以及阈值设定自动抽气降压，实现药品柜的真空无水、无氧等保存条件；利用温度、湿度及气压传感器对柜内的保存环境实时在线监测，同时将数据传送至外部服务器7进行保存记录，可追溯环境因素对样本影响的时间。该实用新型结合
rfid智能柜系统通过引入环境监测的传感模块5和真空模块6，实现药品柜对样品、药品与试剂保存环境的监测以及真空要求，同时可实现无人值守的智能化管理。
88.实施例2
89.更具体的，在实施例1的基础上，如图4所示，提供该真空保存柜的工作流程，具体为：用户通过指纹、人脸或ic卡等用户识别模块212进行身份登录确认，确认ok的用户，此时电子锁11开启，同时真空柜内的真空阀门62打开，柜内的气压增大，直至柜门2可打开；柜门2开启后，用户进行物品领用，rfid物体感应模块4进行物品识别，并把物品信息显示在触摸屏211上，同时用户手动输入对应物品的领用量；领用完毕后，用户归还物品，rfid物体感应模块4识别所还物品，若物品确认为非所领用物品，则通过触摸屏211提醒用户物品归还，若归还物品为领用物品则柜门2可以关闭，电子锁11关闭后，触发真空泵61进行排气，整个取用流程结束。柜内的传感模块5实时对柜内的温湿压检测，并把数据反馈至触摸屏211方便用户查看，同时发送数据至外部服务器7备份记录，若柜内的气压高于设定的阈值，则触发真空泵61排气直至阈值气压。在柜体1工作时，用户对柜体1的开关门操作信息，领用归还物品信息，实时传感监测数据均通过控制模块3发送至外部服务器7，形成日志记录备份，管理人员可通过移动终端对外部服务器7的数据管理查看。
90.在具体实施过程中，本实用新型提供一种基于rfid的智能真空保存柜，通过rfid技术，即rfid物体感应模块4标记和读取存放物品的信息，通过控制模块3发送至外部服务器7，实现物品存放的智能监控及管理；由传感模块5实时监测柜体1内部的环境存储状态，并通过控制模块3发送至外部服务器7中，实现对柜内环境实时精准监测和记录；由真空模块6进行抽气和排气操作，保证柜体1内可以保持真空环境；本方案在实现对保存的真空保存的同时，实现了精细化管理和对柜内环境实时精准监测，可实现高价值样品、药品及试剂的智能化管理。
91.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。