专利名称：在运动生产线上提高射频标签读写成功率的系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种射频标签在生产线上的应用技木，特别涉及ー种在运动的生产线上提高射频标签读写成功率的系统和方法，属于物联网和计算机的技术领域。
背景技术：
射频标签RFID (Radio Frequency IDentification)是一种基于无线射频识别技术的电子标签，其可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。随着科技水平的提闻，为了保持生广的闻效和准确，生广制造企业的生广线的自动化程度越来越高。但是，在整个生产过程中，仍然存在大量的人工识别或人工统计的现象，这种生产模式不仅使得企业的成本提高，而且人工操作的出错率也不能得到很好的控制。 当前，精细化的生产方式日益受到人们越来越多的关注和重视，在ー些大型制造类企业的生产过程中，已经开始引入RFID技木。RFID系统以无线网络为信息渠道，通过无线传输和实时处理，让各种主流管理系统从中发掘出关键信息，实现了在制产品的自动识别和实时管理。RFID标签作为生产数据的移动载体流动于生产线上，能够在生产过程中实现包括操作工人、エ序、エ件和エ时等多种信息的实时精确统计，也为产品在生产过程实现实时控制和质量管理及追溯提供了技术基础。一些国际组织早在2004年就对于制造领域提出了基于RFID的应用体系架构，如IBM、SAP、微软、QAD、SSA等国际IT巨头都推出了 RFID与企业资源计划ERP系统的集成方案。但是，目前国内RFID技术在生产制造领域并没有得到大規模的应用。这首先是因为RFID标签的成本较高，限制了 RFID技术的普及；其次是RFID技术的自身缺陷，使得在运动的生产线中，RFID标签数据被正确读取的成功率通常只有60-70%，这两个因素成为制约RFID标签在エ业生产中大规模应用的最大障碍和瓶颈。随着新技术的不断发展，已经有一些企业和科技人员对射频识别、智能处理和其他相关技术在生产领域的应用项目进行了研发，并取得进展和申请了专利。经国内专利公共数据库及部分网上资源检索结果显示，将RFID标签融入生产过程、或应用于生产中的各环节、或与其他部件进行的捆绑应用都有相关专利申请，包括《基于RFID与条码融合的精细化生产系统和生产方法》(申请号200910104791. I)、《基于射频识别的生产监测系统》(申请号200910163789. I)和《一种エ业生产流水线的实时数据采集系统》(申请号200920054140. I)等，虽然这些专利申请都是集中于如何在生产线上通过使用射频识别技术自动地实时跟踪生产过程，达到智能化管理生产和提高效率的目的。但是，对于在生产过程中如何保证RFID标签数据能够被准确、完整地读写，即如何提升在生产线上使用的RFID标签的读与成功率的技术却尚未涉及
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供ー种在运动生产线上提高射频标签读写成功率的系统和方法。本发明是利用计算机、RFID和自动控制等技术组成的该系统各种终端与生产管理应用服务器分别执行各自设定的任务并密切配合，在运动生产线上对RFID标签内的数据实现精确识别、多重写入、验证和信息保护、以及自动分拣失败信息等功能。本发明能显著提升在运动生产线上RFID标签数据的读写成功率，优化生产效能，实现对生产线的智能化管理。为了达到上述目的，本发明提供了ー种在运动生产线上提高射频标签RFID读写成功率的系统，其特征在于该系统由生产管理应用服务器，以及经由有线网络和/或无线网络与该生产管理应用服务器分别连接的读写控制、数据检测、纠错控制和安全保护四个終端所组成，藉由这些不同終端与生产管理应用服务器分别执行各自设定的任务并密切配合，提高运动生产线上RFID标签的读写成功率；其中生产管理应用服务器，作为系统的控制中心，负责统筹支撑和管理该系统所有装置的协调运行管理系统的网络拓扑、參数配置、应用服务和接ロ通信，管理并实时更新数据库中的各类业务数据资源，对来自各个终端数据采集点传送来的数据进行接收、处理、存 储、显示及统计分析，并针对异常状态实时下达调控指令；支撑、管理和控制生产流程中的业务流与数据流，对各类数据资源和业务处理流程进行智能分析和决策；管理与控制读写控制终端和数据检测終端，实现对RFID标签的检验与数据读写和校验RFID标签中的数据；还管理与控制纠错控制終端和安全保护终端，对异常RFID标签实现定位与数据纠错，以及对运动生产线上的RFID标签实现最终校验和写保护，并管理标签状态；设有业务数据库，智能分析、数据处理流程控制和业务管理及系统管理三个单元和数据服务和数据操作两个接ロ ；所述业务数据库存储的业务数据包括系统用户、产品属性、終端设备、生产线标识、RFID标签产品数据、验证結果、用户登录、各种事件和日志的信息；读写控制終端，由运行读写控制程序的计算机和RFID读写器及其天线组成，用于对运动生产线上处于识读范围的RFID标签群进行选择，并启动标签识别周期，基于唯一标识MD (Unique Identifier)对RFID标签进行有效性检测和产品数据的读写；写入的产品数据至少包括产品名称、产地、生产厂商、品牌、等级、生产日期、批次号、流水线和操作员编号；并建立标签WD与产品数据的关联；数据检测終端，由运行数据检测程序的计算机和RFID读写器及其天线组成，负责对运动生产线上经过读写控制终端处理后的RFID标签进行数据检测和校验，识别错误并触发纠错控制流程，井上传给应用服务器；纠错控制終端，由运行纠错控制程序的计算机和RFID读写器及其天线组成，负责对数据检测终端发现的错误RFID标签进行精确定位，并判断错误RFID标签的错误类型，再将准确、完整的产品数据追写到该RFID标签；。安全保护终端，由运行安全保护程序的计算机、RFID读写器及其天线与分拣装置组成，负责对运动生产线上的RFID标签进行最終的产品数据校验，并完成标签的状态管理对通过校验的标签进行写保护处理，对未通过校验的标签进行失败分拣。为了达到上述目的，本发明还提供了ー种在运动生产线上提高射频标签读写成功率的系统的工作方法，其特征在于包括下列操作步骤(I)读写控制终端先将产品数据写入生产线上的RFID标签，实现标签WD与产品数据的关联；(2)应用服务器向数据检测終端下发验证标签数据的控制指令；(3)数据检测终端对生产线上的RFID标签内的产品数据进行筛选、过滤和验证，如果产品数据准确、完整，则跳转执行步骤(5);否则，即其中数据存在瑕疵，则执行后续步骤⑷；(4)纠错控制終端对产品数据存在瑕疵的标签进行数据纠错或数据追写；(5)安全保护终端对经过追写的标签产品数据进行验证，如果数据追写成功，则执行后续步骤(6);否则，进行告警提示和分拣处理，再返回执行步骤(2)；
(6)安全保护终端将产品数据完整、准确的RFID标签的可读写状态变更为只读状态，实现对产品数据的保护。本发明在运动生产线上提高射频标签读写成功率的系统的优点是通过周密计算及合理的空间规划，将系统中的不同終端分布式设置于产品生产线的周围，再对各终端进行分エ，以扩大标签的识读角度；并设定标签的识读周期，既实现各终端的同步控制，并有效減少同一识别区域内各个终端之间、終端与标签之间、标签与标签之间的数据冲突和干扰，提升多标签的识别处理能力和完成原始数据的筛选过滤。再在不影响原有生产进度的基础上，在产品生产过程中实现对产品数据的正确采集、验证、追写及保护，确保该系统获取的数据准确、完整。另外，本发明系统设置的多重验写減少了生产过程中产品数据的漏读和读写差错，实现了标签数据的有效验证，大大提升了 RFID标签数据的写入成功率，还通过对RFID标签最终状态的统计，实现了生产效能的优化，为企业节约了生产成本。需要说明的是，本发明系统中的各种终端必须均匀设置于生产线的外侧，且为保证部署有效，各終端之间的水平距离和垂直距离都取决于信息的读写速度和生产线运行速度，并且，各終端与生产线的水平距离都保持在广I. 5m之间，保证位于标签的正常读写范围。本发明的业务创新点是基于自动识别与自动控制技术，本发明系统结合现有生产线的技术特点，实现了运动生产线上各流程的自动化协同处理；通过对RFID标签数据的多重验写，大大提高生产过程中RFID标签数据的读写成功率，节约生产成本。由于在生产线上实现的全自动化检测，不仅提高了标签处理效率，还减少了人工操作带来的失误。再者，各种终端合理部署在生产线的四周空间，既能扩大标签的识读角度和提高标签识读的准确率，还实现了失败标签的自动分拣，提高了生产效率。另外，该系统的工作方法可对生产数据进行实时统计，通过效能分析优化生产线运行效率。本发明的创新技术是通过合理优化设置各种终端(包括其天线布局和发射功率等)，对终端的识读范围和能力实现自动补给，以消除每个终端识读的辐射盲区，提高其对RFID标签读写成功率。本发明优化设置每个终端的自适应扫描时间，合理控制其扫描频率，降低了終端对运行生产线上RFID标签的漏读率；还采用自动纠错和数据补偿技术完成对RFID标签内数据的纠错和追写，在一定程度上提升了运动生产线上RFID标签数据的读写成功率。本发明建立了一套自动化、高效的产品质量控制体系，利用生产线RFID标签纠错控制终端，实时监管产品的生产过程，自动识别带有缺陷的产品并将其自动分拣出去或告
Sfc
目o此外，本发明还提供产品信息安全保护的管理机制，利用安全保护终端对出厂产品标签执行安全写保护，以便有效避免标签信息被篡改或窃取，提高产品的防伪能力。还通过对系统中的各个终端的动态巡检和实时监控，保障运动生产线上各终端处于正确、稳定和可靠的工作状态，避免设备故障对RFID标签正确性的影响。
图I是本发明提升运动生产线上RFID标签读写成功率的系统结构组成图。图2是本发明系统中的生产管理应用服务器组成结构示意图。图3是本发明系统中的读写控制終端结构组成示意图。图4是本发明系统中的数据检测終端结构组成示意图。图5是本发明系统中的纠错控制終端结构组成示意图。图6是本发明系统中的安全保护终端结构组成示意图。 图7是本发明提升运动生产线上RFID标签读写成功率的系统工作方法的操作步骤流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进ー步的详细描述。參见图1，介绍本发明在运动生产线上提高射频标签RFID读写成功率的系统的结构组成该系统设有生产管理应用服务器，以及经由有线网络和/或无线网络与该生产管理应用服务器分别连接的读写控制、数据检测、纠错控制和安全保护四种終端；藉由这些不同終端与生产管理应用服务器分别执行各自设定的任务并密切配合，提高运动生产线上RFID标签的读写成功率。其中生产管理应用服务器，作为系统的控制中心，负责统筹支撑和管理该系统所有装置的协调运行管理系统的网络拓扑、參数配置、应用服务和接ロ通信等，管理并实时更新数据库中的各类业务数据资源，对来自各个终端数据采集点传送来的数据进行接收、处理、存储、显示及统计分析，并针对异常状态实时下达调控指令；支撑、管理和控制生产流程中的业务流与数据流，对各类数据资源和业务处理流程进行智能分析和决策；管理与控制读写控制终端和数据检测終端，实现对RFID标签的检验与数据读写和校验RFID标签中的数据；还管理与控制纠错控制終端和安全保护终端，对异常RFID标签实现定位与数据纠错，以及对运动生产线上的RFID标签实现最终校验和写保护，并管理标签状态；设有业务数据库，智能分析、数据处理流程控制和业务管理及系统管理三个单元和数据服务和数据操作两个接ロ。业务数据库用于存储与该系统运行相关的各类业务数据，至少包括系统用户、产品属性、終端设备、生产线标识、RFID标签产品数据、验证結果、用户登录、各种事件和日志等信息。读写控制終端，由运行读写控制程序的计算机和RFID读写器及其天线组成，用于对运动生产线上处于识读范围的RFID标签群进行选择，并启动标签识别周期，基于唯一标识MD (Unique Identifier)对RFID标签与产品数据进行分析和处理，以及进行有效性检测和产品数据的读写；实时采集生产线上RFID标签的UID信息，并将服务器中的产品数据(至少包括产品名称、产地、生产厂商、品牌、等级、生产日期、批次号、流水线和操作员编号等)经过处理后写入标签；并建立标签WD与产品数据的关联。数据检测終端，由运行数据检测程序的计算机和RFID读写器及其天线组成，负责对运动生产线上经过读写控制终端处理后的RFID标签进行数据检测和校验，识别错误并触发纠错控制流程，井上传给应用服务器。纠错控制終端，由运行纠错控制程序的计算机和RFID读写器及其天线组成，负责对数据检测终端发现的错误RFID标签进行精确定位，并判断错误RFID标签的错误类型，消除标签内冗余或错误数据，再将准确、完整的产品数据追写到该RFID标签。安全保护终端，由运行安全保护程序的计算机、RFID读写器及其天线与分拣装置组成，负责对运动生产线上的RFID标签进行最終的产品数据校验，并完成标签的最終状态管理对通过校验的标签进行写保护处理，对未通过校验的标签进行失败分拣。本发明系统以射频标签RFID中的产品数据为中心，提供包括終端同步控制、終端 状态及标签有效性监控、数据采集及写入、数据验证及追写、数据保护及分拣五项功能，其中終端同步控制是对运动生产线上部署的读写控制、数据检测、纠错控制和安全保护四种终端的工作状态进行同步管理，根据生产线运行速度和終端识读范围控制每种终端的标签识别周期，以控制各終端识别标签的启动和结束时间；以便降低标签识别的平均时间，減少各个终端之间和终端与标签之间的冲突。終端状态及标签有效性监控是生产管理应用服务器根据其存储的各終端注册信息，对系统启动后，各終端定期上报的身份信息及运行状态信息进行匹配验证，同时智能分析各终端的状态控制数据，确定其运行状态，以保证生产线上各終端与RFID标签之间数据传输的可靠、稳定和持续；同时，读写控制终端和数据检测終端分别根据其识读范围内标签群对数据读写请求的反馈结果来判别标签的有效性，实现标签的有效性监控。数据采集及写入是在每个识读周期内，读写控制終端按照设定时长，向识读范围内的标签群发出数据读写指令，根据感应的标签信号強度和距离关系来分析确定标签坐标，定位并读取RFID标签；以及在生产管理应用服务器的控制下，将产品数据写入RFID标签中；读写控制终端完成每个标签写入数据的同时，通过生产管理应用服务器向数据检测终端发送启动数据检测服务的请求，应用服务器以标签的UID为索引建立标签档案。数据验证及追写是生产管理应用服务器发出标签数据检测服务启动请求后，数据检测终端根据标签信号強度和距离关系来分析定位识读范围内的标签，读取该标签中的UID和产品信息；并在生产管理应用服务器的控制下，对标签产品数据进行重复筛选与过滤检測，以发现漏写、漏读和读错的标签，并反馈上报；对于产品数据正确与完整的标签，生产管理应用服务器向安全保护终端发出标签状态保护服务指令，以便进行后续处理；对于有数据瑕疵的标签，生产管理应用服务器向纠错控制终端发出消除冗余信息或追写数据的服务指令，纠错控制终端启动相关功能，对RFID标签用户区的产品数据进行动态追写。数据保护及分拣是在生产管理应用服务器的控制指令下，安全保护终端执行RFID标签的写保护和失败标签分拣操作，以提升生产效能；对于纠错控制终端处理后的标签，安全保护终端先启动数据验证功能，对错误标签进行过滤和筛选，控制分拣装置实现失败标签的分拣；再启动数据保护功能，将产品数据准确、完整的RFID标签的可读写状态变更为只读状态，实现标签中产品数据的写保护，同时，将该RFID标签的发行和保护操作上报给生产管理应用服务器，以便进行登记备案管理。下面具体介绍本发明系统中的各个组成设备。先參见图2，介绍该系统中的数据处理、信息展示和监控的核心生产管理应用服务器中的五个部件功能。业务数据库操作接ロ 负责封装业务数据库，屏蔽不同业务数据库在数据管理上的差异，以简单接ロ形式给其他単元提供统ー的数据存储、查询和更新操作；接受数据处理流程控制、业务管理及系统管理和智能分析三个单元的服务请求，进行业务数据的存取和更新，并将请求的处理数据或结果及时返回给服务请求单元进行后续处理。业务管理及系统管理単元负责用户管理、网络管理和系统管理；接受系统管理人员的服务请求，执行用户注册、登录和查询操作，井根据请求类型进行相应业务处理，还与业务数据库操作接ロ単元交互信息，将业务处理结果以原子服务方式提供给业务数据库操作接ロ，或根据管理者需求将处理结果或数据集合进行呈现、即返回给用户。 数据处理流程控制单元负责管理整个系统的业务数据资源，完成数据处理的流程控制，并提供业务数据的相关处理功能；接受智能分析単元和数据服务接ロ単元的服务请求，进行业务数据处理并反馈处理结果；控制业务数据库操作接ロ単元与业务数据库的信息交互。智能分析単元负责在生产过程中管理运动生产线上RFID标签及其相关的包括事件序列、产品数据、終端设备、验证结果等各种逻辑信息资源，完成RFID标签在上述信息资源中的关联分析，井根据预定策略对分析结果执行流程控制；接受数据服务接ロ単元的服务请求，进行RFID标签的数据分析并反馈处理结果；调用数据处理流程控制单元的服务功能，完成业务数据的存取与分析；控制业务数据库操作接ロ与业务数据库的信息交互。数据服务操作接ロ 以统ー接ロ的形式将智能分析単元和数据处理流程控制单元以原子服务方式提供的业务数据智能处理控制功能进行封装，供读写控制、数据检测、纠错控制和安全保护四种終端进行调用，为这些終端使用相关数据处理能力提供方便；接受读写控制、数据检测、纠错控制和安全保护四个终端的服务请求，根据请求类型调用智能分析単元或数据处理流程控制单元提供的对应原子服务，进行相应的业务数据处理，并将处理结果或数据集合返回给服务请求终端进行后续处理。參见图3，介绍本发明系统中的读写控制終端七个部件的功能如下服务及数据操作接ロ 负责该读写控制終端与生产管理应用服务器的信息交互接受业务流程控制单元的控制指令，与生产管理应用服务器交互数据，并将数据交互结果反馈给业务流程控制单元进行后续处理。业务流程控制单元作为该读写控制终端的控制核心，管理控制服务及数据操作接ロ向生产管理应用服务器发起服务请求并接受其控制指令，为各种业务功能提供相应服务；负责控制和协调终端状态监控、识别周期控制、标签检验及定位、数据写入和告警呈现其余五个单元共同完成RFID标签的数据读写；实现各单元数据的上传及调度指令的下发。終端状态监控単元负责按照约定周期与生产管理应用服务器交互信息主动上报该终端状态信息，接受生产管理应用服务器的控制指令，保障该终端处于持续、稳定和可靠的运行状态；接受业务流程控制单元的指令，将终端身份识别信息和运行状态信息通过服务及数据操作接ロ发送给生产管理应用服务器。
识别周期控制单元负责监控运动生产线的运行速度，根据识读范围内的标签数量控制RFID标签读写器的识读周期，以使不同終端实现同步控制；接受业务流程控制单元的控制指令，进行识读周期控制并反馈结果数据，从而完成不同終端之间的同歩；该读写控制终端标签识别周期的结束，就是数据验证终端启动服务模式的开始，由此实现服务器对各终端的同步控制在识别周期内完成对RFID标签产品数据的写入和WD与产品数据的关联。标签检验及定位単元负责对运动生产线上的RFID标签进行初始校验和定位接受业务流程控制单元的控制指令，通过RFID标签读写器验证标签是否有效，标签有效则收到服务请求后，激活芯片内部电路，标签内的感应电压随着与終端距离的变化而发生变化，并通过感应电压值计算标签位置和获取标签UID值，完成生产线上RFID标签的精确定位，并将采集到标签UID信息返回至业务流程控制单元，进行后续处理。数据写入単元负责向运动生产线上RFID标签写入产品数据。接受业务流程控制
单元的控制指令，通过RFID读写器向RFID标签写入产品数据，完成RFID标签UID和产品数据的唯一性和关联性的设置；再将写入结果反馈给业务流程控制单元进行后续处理。告警呈现单元；负责对该读写控制终端工作过程中出现的异常发送告警信息接受业务流程控制单元的控制指令，以声光电结合的告警方式对各种不同异常进行提醒告
Sfc
目O參见图4，介绍本发明系统中的数据检测终端的各组成部件的功能如下服务及数据操作接ロ 负责该数据检测終端与生产管理应用服务器的信息交互接受业务流程控制单元的服务请求，与生产管理应用服务器交互数据，并将数据交互结果反馈给业务流程控制单元进行后续处理。业务流程控制单元作为该数据检测终端的控制核心，管理控制服务及数据操作接ロ向生产管理应用服务器发起服务请求并接受其控制指令，负责控制和协调终端状态监控、识别周期控制、数据验证、告警呈现其余四个单元共同完成RFID标签的数据检测和传输操作。終端状态监控単元负责按照约定周期与生产管理应用服务器交互信息，主动上报终端状态信息，接受生产管理应用服务器的控制指令，保障该终端处于持续、稳定和可靠的运行状态；接受业务流程控制单元的指令，将终端身份识别信息和运行状态信息通过服务及数据接ロ发送给生产管理应用服务器。识别周期控制单元负责监控运动生产线的运行速度，根据识读范围内的标签数量控制RFID标签读写器的识读周期，以使不同終端实现同步控制该终端标签识别周期的结束就是纠错控制终端启动服务模式的开始；接受业务流程控制单元的控制指令，进行识读周期控制并反馈结果数据，从而完成不同終端之间的同歩。数据验证単元负责对运动生产线上RFID标签中的业务数据进行检测和校验接受业务流程控制单元的控制指令，通过RFID读写器获取RFID标签中的业务数据，并进行检测和校验后，将校验结果反馈给业务流程控制单元进行后续处理。告警呈现单元，负责对该数据检测终端工作过程中出现的异常发送告警信息接受业务流程控制单元的控制指令，以声光电结合的告警方式对各种异常进行提醒告警。參见图5，介绍纠错控制终端中的七个组成部件的功能如下
服务及数据操作接ロ 负责该纠错控制終端与生产管理应用服务器的信息交互接受业务流程控制单元的控制指令，与生产管理应用服务器交互数据，并将数据交互结果反馈给业务流程控制单元进行后续处理。业务流程控制单元作为该纠错控制终端的控制核心，管理与控制服务及数据接ロ向生产管理应用服务器发起服务请求，并接受后者的控制指令，控制和协调终端状态监控、识别周期控制、标签定位、数据追写、告警呈现其余五个单元共同完成RFID标签的数据纠错。 終端状态监控単元负责按照约定周期与生产管理应用服务器交互信息主动上报终端状态信息，接受生产管理应用服务器的控制指令，保障该终端处于持续、稳定和可靠的运行状态；接受业务流程控制单元的指令，将终端身份识别信息和运行状态信息通过服务及数据接ロ发送给生产管理应用服务器。识别周期控制单元负责监控运动生产线的运行速度，根据识读范围内的标签数量控制RFID标签读写器的识读周期，以使不同終端实现同步控制，在识别周期内完成对RFID标签内冗余产品数据的消除与缺失信息的追写；接受业务流程控制单元的控制指令，进行识读周期的控制，并反馈控制结果，以便完成不同終端之间的同歩。标签定位単元负责对运动生产线上的RFID标签进行定位接受业务流程控制单元的控制指令，通过RFID标签读写器的感应电压值和距离的关系计算确定标签位置坐标，完成生产线上RFID标签的精确定位并获取标签UID值，再将定位结果反馈给业务流程控制单元进行后续处理。数据追写単元负责接受业务流程控制单元的控制指令，通过RFID读写器向运动生产线上RFID标签追写或修改产品数据，并将写入或修改结果反馈给业务流程控制单元进行后续处理。告警呈现单元负责对该纠错控制终端工作过程中出现的异常发送告警信息接受业务流程控制单元的控制指令，以声光电结合的告警方式对各种异常进行提醒告警。參见图6，介绍安全保护终端中的六个组成部件的功能如下服务及数据操作接ロ 负责该安全保护终端与生产管理应用服务器的信息交互接受业务流程控制单元的服务请求，与生产管理应用服务器交互数据，并将数据交互结果反馈给业务流程控制单元进行后续处理。业务流程控制单元；作为该安全保护终端的控制核心，管理与控制服务及数据操作接ロ向生产管理应用服务器发起服务请求，并接受后者的控制指令，控制和协调终端状态监控、识别周期控制、数据校验保护和异常处理其余四个单元共同完成针对RFID标签的数据安全保护功能。終端状态监控単元负责按照约定周期与生产管理应用服务器交互信息，主动上报终端状态信息，接受生产管理应用服务器的控制指令，保障该终端处于持续、稳定和可靠的运行状态；接受业务流程控制单元的指令，将终端身份识别信息和运行状态信息通过服务及数据接ロ发送给生产管理应用服务器。识别周期控制单元负责监控运动生产线的运行速度，根据识读范围内的标签数量控制RFID标签读写器的识读周期，以使不同終端实现同步控制；接受业务流程控制单元的控制指令，进行识读周期控制并反馈结果数据，以便完成不同終端之间的同步；
数据校验保护单元；负责对运行生产线上RFID标签中的业务数据进行校验和写保护接受业务流程控制单元的控制指令，通过RFID标签读写器获取并校验其中业务数据的完整性及准确性，对通过校验的RFID标签所包含的准确、完整的产品数据进行写保护，再将状态变更的结果反馈到应用服务器进行存储，并将未通过校验的RFID标签反馈给业务流程控制单元进行后续处理。异常处理单元负责接受业务流程控制单元的控制指令，对生产线上未通过校验的RFID标签进行异常处理即确定未通过校验的RFID标签并告警，再控制分拣装置自动将其分拣出来。參见图7，介绍本发明在运动生产线上提高射频标签读写成功率的系统的工作方法的具体操作步骤步骤1，读写控制终端先将产品数据写入生产线上的RFID标签，实现标签MD与产品数据的关联。
数据检测终端对生产线上RFID标签内写入的产品数据进行筛选和过滤。如果产品数据准确完整则进入5)环节，若数据存在瑕疵，则进入3)环节；纠错控制终端对包含瑕疵信息的标签进行冗余或错误数据进行消除并补写缺失数据；步骤2，应用服务器向数据检测終端下发验证步骤1，标签数据的控制指令；步骤3，数据检测终端对生产线上的RFID标签内的产品数据进行筛选、过滤和验证，如果产品数据准确、完整，则跳转执行步骤5;否则，即其中数据存在瑕疵，则执行后续步骤4。步骤4，纠错控制終端对产品数据存在瑕疵的标签进行数据纠错或数据追写。步骤5，安全保护终端对经过追写的标签产品数据进行验证，如果数据追写成功，则执行后续步骤6 ;否则，进行告警提示和分拣处理，再返回执行步骤2 ；步骤6，安全保护终端将产品数据完整、准确的RFID标签的可读写状态变更为只读状态，实现对产品数据的保护。
权利要求
1.一种在运动生产线上提高射频标签RFID读写成功率的系统，其特征在于该系统由生产管理应用服务器，以及经由有线网络和/或无线网络与该生产管理应用服务器分别连接的读写控制、数据检测、纠错控制和安全保护四种终端所组成，藉由这些不同终端与生产管理应用服务器分别执行各自设定的任务并密切配合，提高运动生产线上RFID标签的读与成功率；其中 生产管理应用服务器，作为系统的控制中心，负责统筹支撑和管理该系统所有装置的协调运行管理系统的网络拓扑、参数配置、应用服务和接口通信，管理并实时更新数据库中的各类业务数据资源，对来自各个终端数据采集点传送来的数据进行接收、处理、存储、显示及统计分析，并针对异常状态实时下达调控指令；支撑、管理和控制生产流程中的业务流与数据流，对各类数据资源和业务处理流程进行智能分析和决策；管理与控制读写控制终端和数据检测终端，实现对RFID标签的检验与数据读写和校验RFID标签中的数据；还管理与控制纠错控制终端和安全保护终端，对异常RFID标签实现定位与数据纠错，以及对运动生产线上的RFID标签实现最终校验和写保护，并管理标签状态；设有业务数据库，智能分析、数据处理流程控制和业务管理及系统管理三个单元和数据服务和数据操作两个操作接口 ；所述业务数据库存储的业务数据包括系统用户、产品属性、终端设备、生产线标识、RFID标签产品数据、验证结果、用户登录、各种事件和日志的信息； 读写控制终端，由运行读写控制程序的计算机和RFID读写器及其天线组成，用于对运动生产线上处于识读范围的RFID标签群进行选择，并启动标签识别周期，基于唯一标识UID对RFID标签进行有效性检测和产品数据的读写；写入的产品数据至少包括产品名称、产地、生产厂商、品牌、等级、生产日期、批次号、流水线和操作员编号；并建立标签WD与产品数据的关联； 数据检测终端，由运行数据检测程序的计算机和RFID读写器及其天线组成，负责对运动生产线上经过读写控制终端处理后的RFID标签进行数据检测和校验，识别错误并触发纠错控制流程，并上传给应用服务器； 纠错控制终端，由运行纠错控制程序的计算机和RFID读写器及其天线组成，负责对数据检测终端发现的错误RFID标签进行精确定位，并判断错误RFID标签的错误类型，再将准确、完整的产品数据追写到该RFID标签；。
安全保护终端，由运行安全保护程序的计算机、RFID读写器及其天线与分拣装置组成，负责对运动生产线上的RFID标签进行最终的产品数据校验，并完成标签的状态管理对通过校验的标签进行写保护处理，对未通过校验的标签进行失败分拣。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于所述生产管理应用服务器的各个组成部件的功能如下 业务数据库操作接口，负责封装业务数据库，屏蔽不同业务数据库在数据管理上的差异，以简单接口形式给其他单元提供统一的数据存储、查询和更新操作；接受数据处理流程控制、业务管理及系统管理和智能分析三个单元的服务请求，进行业务数据的存取和更新，并将请求的处理数据或结果及时返回给服务请求单元进行后续处理； 业务管理及系统管理单元，负责用户管理、网络管理和系统管理；接受系统管理人员的服务请求，执行用户注册、登录和查询操作，并根据请求类型进行相应业务处理，还与业务数据库操作接口单元交互信息，将处理结果或数据集合返回给用户；数据处理流程控制单元，负责管理整个系统的业务数据资源，完成数据处理的流程控制，并提供业务数据的相关处理功能；接受智能分析单元和数据服务接口单元的服务请求，进行业务数据处理并反馈处理结果；控制业务数据库操作接口单元与业务数据库的信息交互。
智能分析单元，负责在生产过程中管理运动生产线上RFID标签及其相关的包括事件、产品数据、终端设备、验证结果的各种逻辑信息资源，完成RFID标签在上述信息资源中的关联分析，并根据预定策略对分析结果执行流程控制；接受数据服务接口单元的服务请求，进行RFID标签的数据分析并反馈处理结果；调用数据处理流程控制单元的服务功能，完成业务数据的存取与分析；控制业务数据库操作接口与业务数据库的信息交互； 数据服务操作接口，以统一接口的形式将智能分析单元和数据处理流程控制单元以原子服务方式提供的业务数据智能处理控制功能进行封装，供读写控制、数据检测、纠错控制和安全保护四种终端进行调用，为这些终端使用相关数据处理能力提供方便；接受读写控 制、数据检测、纠错控制和安全保护四种终端的服务请求，根据请求类型调用智能分析单元或数据处理流程控制单元提供的对应原子服务，进行相应的业务数据处理，并将处理结果或数据集合返回给服务请求终端进行后续处理。
3.根据权利要求I所述的系统，其特征在于所述读写控制终端的各个部件的功能如下 服务及数据操作接口，负责该读写控制终端与生产管理应用服务器的信息交互接受业务流程控制单元的控制指令，与生产管理应用服务器交互数据，并将数据交互结果反馈给业务流程控制单元进行后续处理； 业务流程控制单元，作为该读写控制终端的控制核心，管理控制服务及数据接口向生产管理应用服务器发起服务请求并接受其控制指令，负责控制和协调终端状态监控、识别周期控制、标签检验及定位、数据写入和告警呈现其余五个单元共同完成RFID标签的数据读与； 终端状态监控单元，负责按照约定周期与生产管理应用服务器交互信息上报终端状态信息，接受生产管理应用服务器的控制指令，保障该终端处于持续、稳定和可靠的运行状态；接受业务流程控制单元的指令，将终端身份识别信息和运行状态信息通过服务及数据操作接口发送给生产管理应用服务器； 识别周期控制单元，负责监控运动生产线的运行速度，根据识读范围内的标签数量控制RFID标签读写器的识读周期，以使不同终端实现同步控制；接受业务流程控制单元的控制指令，进行识读周期控制并反馈结果数据，从而完成不同终端之间的同步； 标签检验及定位单元，负责对运动生产线上的RFID标签进行初始校验和定位接受业务流程控制单元的控制指令，通过RFID标签读写器验证标签是否有效，并通过感应电压值计算标签位置，完成生产线上RFID标签的精确定位，并将检测结果反馈给业务流程控制单元进行后续处理； 数据写入单元，负责向运动生产线上RFID标签写入产品数据。接受业务流程控制单元的控制指令，通过RFID读写器向RFID标签写入产品数据，并将写入结果反馈给业务流程控制单元进行后续处理。
告警呈现单元；负责对该读写控制终端工作过程中出现的异常发送告警信息接受业务流程控制单元的控制指令，以声光电结合的告警方式对各种不同异常进行提醒告警。
4.根据权利要求I所述的系统，其特征在于所述数据检测终端的各组成部件的功能如下 服务及数据操作接口，负责该数据检测终端与生产管理应用服务器的信息交互接受业务流程控制单元的服务请求，与生产管理应用服务器交互数据，并将数据交互结果反馈给业务流程控制单元进行后续处理； 业务流程控制单元，作为该数据检测终端的控制核心，管理控制服务及数据接口向生产管理应用服务器发起服务请求并接受其控制指令，负责控制和协调终端状态监控、识别周期控制、数据验证、告警呈现其余四个单元共同完成RFID标签的数据检测。
终端状态监控单元，负责按照约定周期与生产管理应用服务器交互信息，上报终端状态信息，接受生产管理应用服务器的控制指令，保障该终端处于持续、稳定和可靠的运行状态；接受业务流程控制单元的指令，将终端身份识别信息和运行状态信息通过服务及数据操作接口发送给生产管理应用服务器； 识别周期控制单元，负责监控运动生产线的运行速度，根据识读范围内的标签数量控制RFID标签读写器的识读周期，以使不同终端实现同步控制；接受业务流程控制单元的控制指令，进行识读周期控制并反馈结果数据，从而完成不同终端之间的同步； 数据验证单元负责对运动生产线上RFID标签中的业务数据进行检测和校验接受业务流程控制单元的控制指令，通过RFID读写器获取RFID标签中的业务数据，并进行检测和校验后，将校验结果反馈给业务流程控制单元进行后续处理； 告警呈现单元，负责对该数据检测终端工作过程中出现的异常发送告警信息接受业务流程控制单元的控制指令，以声光电结合的告警方式对各种异常进行提醒告警。
5.根据权利要求I所述的系统，其特征在于所述纠错控制终端的各组成部件的功能如下 服务及数据操作接口，负责该纠错控制终端与生产管理应用服务器的信息交互接受业务流程控制单元的控制指令，与生产管理应用服务器交互数据，并将数据交互结果反馈给业务流程控制单元进行后续处理； 业务流程控制单元，作为该纠错控制终端的控制核心，管理与控制服务及数据接口向生产管理应用服务器发起服务请求，并接受后者的控制指令，控制和协调终端状态监控、识别周期控制、标签定位、数据追写、告警呈现其余五个单元共同完成RFID标签的数据纠错；终端状态监控单元，负责按照约定周期与生产管理应用服务器交互信息上报终端状态信息，接受生产管理应用服务器的控制指令，保障该终端处于持续、稳定和可靠的运行状态；接受业务流程控制单元的指令，将终端身份识别信息和运行状态信息通过服务及数据操作接口发送给生产管理应用服务器； 识别周期控制单元，负责监控运动生产线的运行速度，根据识读范围内的标签数量控制RFID标签读写器的识读周期，以使不同终端实现同步控制；接受业务流程控制单元的控制指令，进行识读周期的控制，并反馈控制结果，以便完成不同终端之间的同步； 标签定位单元，负责对运动生产线上的RFID标签进行定位接受业务流程控制单元的控制指令，通过RFID标签读写器的感应电压值计算标签位置，完成生产线上RFID标签的精确定位，并将定位结果反馈给业务流程控制单元进行后续处理；数据追写单元，负责接受业务流程控制单元的控制指令，通过RFID读写器向运动生产线上RFID标签追写或修改产品数据，并将写入或修改结果反馈给业务流程控制单元进行后续处理； 告警呈现单元，负责对该纠错控制终端工作过程中出现的异常发送告警信息接受业务流程控制单元的控制指令，以声光电结合的告警方式对各种异常进行提醒告警。
6.根据权利要求I所述的系统，其特征在于所述安全保护终端的各个部件的功能如下 服务及数据操作接口，负责该安全保护终端与生产管理应用服务器的信息交互接受业务流程控制单元的服务请求，与生产管理应用服务器交互数据，并将数据交互结果反馈给业务流程控制单元进行后续处理； 业务流程控制单元，作为该安全保护终端的控制核心，管理与控制服务及数据接口向生产管理应用服务器发起服务请求，并接受后者的控制指令，控制和协调终端状态监控、识别周期控制、数据校验保护和异常处理其余四个单元共同完成针对RFID标签的数据安全保护功能； 终端状态监控单元，负责按照约定周期与生产管理应用服务器交互信息，上报终端状态信息，接受生产管理应用服务器的控制指令，保障该终端处于持续、稳定和可靠的运行状态；接受业务流程控制单元的指令，将终端身份识别信息和运行状态信息通过服务及数据操作接口发送给生产管理应用服务器； 识别周期控制单元，负责监控运动生产线的运行速度，根据识读范围内的标签数量控制RFID标签读写器的识读周期，以使不同终端实现同步控制；接受业务流程控制单元的控制指令，进行识读周期控制并反馈结果数据，以便完成不同终端之间的同步； 数据校验保护单元，负责对运行生产线上RFID标签中的业务数据进行校验和写保护接受业务流程控制单元的控制指令，通过RFID标签读写器获取并校验其中的业务数据，对通过校验的RFID标签进行写保护，并将未通过校验的RFID标签反馈给业务流程控制单元进行后续处理； 异常处理单元，负责接受业务流程控制单元的控制指令，对生产线上未通过校验的RFID标签进行异常处理即确定未通过校验的RFID标签并告警，再控制分拣装置自动将其分拣出来。
7.根据权利要求I所述的系统，其特征在于所述系统以射频标签RFID中的产品数据为中心，提供包括终端同步控制、终端状态及标签有效性监控、数据采集及写入、数据验证及追写、数据保护及分拣五项功能，其中 终端同步控制是对运动生产线上部署的读写控制、数据检测、纠错控制和安全保护四种终端的工作状态进行同步管理，根据生产线运行速度和终端识读范围控制每个终端的标签识别周期，以控制各终端识别标签的启动和结束时间；以便降低标签识别的平均时间，减少各个终端之间和终端与标签之间的冲突； 终端状态及标签有效性监控是生产管理应用服务器根据其存储的各终端注册信息，对系统启动后，各终端定期上报的身份信息及运行状态信息进行匹配验证，同时智能分析各终端的状态控制数据，确定其运行状态，以保证生产线上各终端与RFID标签之间数据传输的可靠、稳定和持续；同时，读写控制终端和数据检测终端分别根据其识读范围内标签群对数据读写请求的反馈结果来判别标签的有效性，实现标签的有效性监控； 数据采集及写入是在每个识读周期内，读写控制终端按照设定时长，向识读范围内的标签群发出数据读写指令，根据感应的标签信号强度和距离关系来分析确定标签坐标，定位并读取RFID标签；以及在生产管理应用服务器的控制下，将产品数据写入RFID标签中；读写控制终端完成每个标签写入数据的同时，通过生产管理应用服务器向数据检测终端发送启动数据检测服务的请求，应用服务器以标签的WD为索引建立标签档案； 数据验证及追写是生产管理应用服务器发出标签数据检测服务启动请求后，数据检测终端根据标签信号强度和距离关系来分析定位识读范围内的标签，读取该标签中的UID和产品信息；并在生产管理应用服务器的控制下，对标签产品数据进行重复筛选与过滤检测，以发现漏写、漏读和读错的标签，并反馈上报；对于产品数据正确与完整的标签，生产管理应用服务器向安全保护终端发出标签状态保护服务指令，以便进行后续处理；对于有数据瑕疵的标签，生产管理应用服务器向纠错控制终端发出消除冗余信息或追写数据的服务指令，纠错控制终端启动相关功能，对RFID标签用户区的产品数据进行动态追写； 数据保护及分拣是在生产管理应用服务器的控制指令下，安全保护终端执行RFID标签的写保护和失败标签分拣操作，以提升生产效能；对于纠错控制终端处理后的标签，安全保护终端先启动数据验证功能，对错误标签进行过滤和筛选，控制分拣装置实现失败标签的分拣；再启动数据保护功能，将产品数据准确、完整的RFID标签的可读写状态变更为只读状态，实现标签中产品数据的写保护，同时，将该RFID标签的发行和保护操作上报给生产管理应用服务器，以便进行登记备案管理。
8.—种在运动生产线上提高射频标签读写成功率的系统的工作方法，其特征在于包括下列操作步骤 (1)读写控制终端先将产品数据写入生产线上的RFID标签，实现标签WD与产品数据的关联； (2)应用服务器向数据检测终端下发验证标签数据的控制指令； (3)数据检测终端对生产线上的RFID标签内的产品数据进行筛选、过滤和验证，如果产品数据准确、完整，则跳转执行步骤(5);否则，即其中数据存在瑕疵，则执行后续步骤(4)； (4)纠错控制终端对产品数据存在瑕疵的标签进行数据纠错或数据追写； (5)安全保护终端对经过追写的标签产品数据进行验证，如果数据追写成功，则执行后续步骤(6);否则，进行告警提示和分拣处理，再返回执行步骤(2)； (6)安全保护终端将产品数据完整、准确的RFID标签的可读写状态变更为只读状态，实现对产品数据的保护。
全文摘要
一种在运动生产线上提高射频标签RFID读写成功率的系统和方法，该系统由生产管理应用服务器，以及经由有线网络和/或无线网络与该生产管理应用服务器分别连接的读写控制、数据检测、纠错控制和安全保护四种终端所组成，藉由这些利用计算机、RFID和自动控制等技术组成的四种不同终端与生产管理应用服务器分别执行各自设定的任务并密切配合，在运动生产线上对RFID标签内的数据实现精确识别、多重写入、验证和信息保护、以及自动分拣失败标签等功能，显著提升在运动生产线上RFID标签数据的读写成功率，优化生产效能，实现对生产线的智能化管理。因此，本发明在现代工业生产线上具有很好的推广应用前景。
文档编号G06K17/00GK102819758SQ20121023807
公开日2012年12月12日 申请日期2012年7月10日 优先权日2012年7月10日
发明者王红熳, 丁正, 葛懿, 郭创学 申请人:上海欣方智能系统有限公司