基于可见光通信的智能电子货架标签系统及其应用方法
【专利摘要】本发明涉及基于可见光通信的智能电子货架标签系统及其应用方法，该系统包括服务器，其用于获取具有标签ID的标签信息，并根据标签ID发送该标签信息；发射器，其用于与服务器建立通信之后，接收服务器发送具有标签ID的标签信息，并将该标签信息转换成相应的可见光信号，并发送所述可见光信号；接收器，其用于接收发射器发送的可见光信号，对可见光信号进行转换，根据所述标签ID生成待显示标签信息，并将该待显示标签信息进行显示。本发明其具有较好的抗干扰能力，从而保证信息传输的稳定性及可靠性。
【专利说明】基于可见光通信的智能电子货架标签系统及其应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电子货架标签系统，提出了一种基于可见光通信的智能电子货架标签 系统及一种应用该基于可见光通信的智能电子货架标签系统的方法。
【背景技术】
[0002] 目前大多数商场超市（W下简称"商超"）仍采用纸质的货架标签，用于显示与商 品相关的信息，并基于条形码技术与后端服务器配合进行商品信息管理。随着商超的规模 化连锁经营的发展，促销打折等活动日益频繁，商品信息也越来越全面丰富且灵活多变，纸 质货架标签及其管理系统凸显其弊端：
[0003] 1)纸质标签的制作需要提前完成，且需花费较多的打印耗材。对于价格变化较为 频繁的商品（如生鲜肉菜等），需要耗费大量的印刷及管理成本；
[0004] 2)纸质标签投放W及后续的维护更换，需要投入大量人力，而且无法实现自动化 操作。特别地，大型超市对于商品的信息更改、价格调整、货架搬迁等操作较为频繁，更换维 护纸质标签已成为一项极其繁琐的工作。此外，在商品数量较大的情况下，人工放置标签也 容易发生差错，从而导致销售额下降（如将高价标签误置于低价商品处）或交易纠纷（如 将低价标签误置于高价商品处），增加超市的额外维护成本；
[0005] 3)纸质标签的规格依赖于标签模板，不仅显示内容有限，而且受到标签制作周期 及成本的限制，不易实现针对不同商品的灵活内容定制W促进销售。
[0006] 基于纸质货架标签的商品信息管理系统已成为大型商超管理经营的一个重要制 约因素，故近年来出现了采用ESUElectronic化elf L油el，电子货架标签）的管理系统， 并已有实施应用。常规E化系统可在后台管理系统通过有线或无线的通信方式，将商品信 息和管理控制信息传送至ESL E化通过处理接收到的数据最终将商品信息显示在电子标 签上，W实现对ESL的管理维护和商品信息管理。
[0007] 目前的E化系统主要采用有线通信技术，或藍牙、Zigbee、红外等中短距离无线 通信技术进行信息传输。采用有线通信传输的E化系统，需要重新定制货架并对商超重新 进行通信线路改造，对商超的正常运营造成较大影响，且改造成本不低，应用受到较大的限 审IJ。采用传统无线通信技术的防L系统，减少了对货架定制设计的要求等实施成本，且增加 了 E化移动性，实施应用得到了较好的改善。但由于传统无线通信技术都存在较为严重的 无线干扰和福射问题，安全性、可靠性、稳定性较差。基于传统无线通信技术的E化系统部 署实施仍较为复杂、信号可靠性欠缺、成本较高，导致其被大规模推广实施时仍受到限制。
【发明内容】
[000引针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于可见光通信的智能电子货 架标签系统，其具有较好的抗干扰能力，从而保证信息传输的稳定性及可靠性。
[0009] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0010] 一种基于可见光通信的智能电子货架标签系统，包括：
[0011] 服务器，其用于获取具有标签ID的标签信息，并根据该标签ID发送该标签信息；
[0012] 发射器，其用于与服务器建立通信之后，接收服务器发送的标签信息，并将该标签 信息转换成相应的可见光信号，根据所述标签ID发送所述可见光信号；
[0013] 接收器，其用于接收发射器发送的可见光信号，对可见光信号进行转换，生成与所 述标签ID相对应的待显示标签信息，并将该待显示标签信息进行显示。
[0014] 优选地，所述发射器包括L邸灯及集成于L邸灯上的发射组件，该发射组件包括：
[0015] 第一信号处理模块，其用于接收服务器发送的具有标签ID的标签信息，并对标签 信息进行处理之后得到相应的数字电信号，发送处理后的数字电信号；
[0016] 转换模块，其用于接收所述数字电信号，对该数字电信号进行数模转换生成模拟 电信号，并将该模拟电信号叠加在LED灯的驱动电流上，驱动LED灯发光将所述模拟电信号 转换成可见光信号，并发送该可见光信号。
[0017] 优选地，所述发射组件还包括与第一处理模块相互通信的对接模块；该对接模块 用于采用W太网接口及PLC通信链路与服务器对接，并制定传输协议；所述第一信号处理 模块根据该传输协议接收服务器发送的具有标签ID的标签信息。
[0018] 优选地，所述接收器安装于货架上，该接收器包括：
[0019] 接收与处理模块，其用于接收发射器发射的可见光信号，将可见光信号转换成模 拟电信号，并对该模拟电信号放大之后进行数模转换生成数字电信号，再发送该数字电信 号
[0020] 第二信号处理模块，其用于接收由接收与处理模块发送的数字电信号，根据所述 标签ID对该数字电信号进行处理并得到相应的待显示标签信息；
[0021] 显示模块，用于对所述待显示标签信息进行显示。
[0022] 优选地，所述发射器及接收器均包括用于对其进行供电的电源模块。
[0023] 优选地，所述服务器发送标签信息的形式包括；全局标签组广播、标签组广播及标 签单个广播。
[0024] 本发明还提供一种应用基于可见光通信的智能电子货架标签系统的方法，包括W 下步骤：
[0025] 步骤A，通过服务器获取具有标签ID的标签信息，并对该标签信息进行发送；
[0026] 步骤B，将发射器与服务器建立通信之后，通过该发射器接收服务器发送的具有标 签ID的标签信息，并将该标签信息转换成相应的可见光信号，发送所述可见光信号；
[0027] 步骤C，通过接收器接收发射器发送的可见光信号，对可见光信号处理进行转换， 生成与其标签ID相对应的待显示标签信息，并将该待显示标签信息进行显示。
[002引优选地，步骤B包括W下步骤：
[0029] 步骤B1，通过第一信号处理模块接收服务器发送的具有标签ID的标签信息，并对 标签信息进行处理之后得到相应的数字电信号，发送处理后的数字电信号；
[0030] 步骤B2,通过转换模块对接收所述数字电信号，对该数字电信号进行数模转换生 成模拟电信号，将该模拟电信号叠加在L邸灯的驱动电流上，通过L邸灯发光将所述模拟电 信号转换成可见光信号，并根据所述标签ID发送该可见光信号。
[0031] 优选地，步骤C包括W下步骤：
[0032] 步骤C1，通过接收与处理模块接收发射器发射的可见光信号，并将可见光信号转 换成模拟电信号，对该模拟电信号进行放大之后进行数模转换生成数字电信号，再发送该 数字电信号；
[0033] 步骤C2,通过第二信号处理模块接收由接收与处理模块发送的数字电信号，对该 数字电信号根据所述标签ID进行处理并得到相应的待显示标签信息；
[0034] 步骤C3,通过显示模块根据所述标签ID对待显示标签信息进行显示。
[0035] 优选地，步骤A中发送标签信息的形式包括：全局标签组广播、标签组广播及标签 单个广播。
[0036] 本发明的有益效果：
[0037] 本发明的基于可见光通信的智能电子货架标签系统及其应用方法通过发射器根 据标签ID将标签信息转换成可见光信号进行传输，然后在通过接收器对所述可见光信号 进行接收并处理，得到相应的待显示标签信息，并根据标签ID对待显示标签信息进行显 示。所W本发明通过可见光通信技术有效地解决了传统无线通信技术的干扰和福射问题。 并且，本发明可最大限度地复用现有的L邸照明与供电设施；提高了本发明所述系统的可 靠性、稳定性、安全性、环保性；在带来便捷高效的标签管理功能的同时还大幅降低了管理 成本；还能使得标签信息能准确地在对应的货架的接收器上显示。
【专利附图】
【附图说明】
[003引图1为本发明的实施例中一种基于可见光通信的智能电子货架标签系统的结构 不意图之一;
[0039] 图2为本发明的实施例中一种基于可见光通信的智能电子货架标签系统的结构 示意图之二；
[0040] 图3为本发明的实施例中标签组示意图；
[0041] 图4为本发明的实施例中发射器框图；
[0042] 图5为本发明的实施例中接收器框图；
[0043] 图6为本发明的实施例中一种应用基于可见光通信的智能电子货架标签系统的 方法的流程图。
【具体实施方式】
[0044] 下面，结合附图W及【具体实施方式】，对本发明做进一步描述：
[0045] 参照图1与图2,本实施例所述的一种基于可见光通信的智能电子货架标签系统， 包括；服务器1、发射器2及接收器3。所述服务器1与发射器2可W通过化C任ower Line Communications,电力线通信）回传链路或者其他链路进行通信。所述发射器2与3通过 VLC(Visible Li曲t Communication,基于可见光通信）通信技术进行通信。需要说明的是， 图2中及本实施例中的货架是指用于商超内用于放置商品的实体货架。图2中的货架数量 为一个W上，且每个货架上安装有若干电子标签，每个标签都有一个相应的标签ID，即：每 个标签ID对应某个货架上的一种商品。另外L邸灯本身应该包括在发射器里，是发射器的 一个组成部分。
[0046] 所述发射器2包括L邸灯及集成于L邸灯上的发射组件。所述发射器2可基于 PLC技术，通过L邸照明供电线路承载的回传炬ac化aul)网络实现照明功能的同时完成与 服务器1通信传输功能。所述接收器3可通过货架集中供电或单独电池供电。该接收器3 不需要额外布设专用的数据线网络（例如网线）来实现与发射2进行通信，其主要通过化C 技术实现与发射2进行通信，并通过处理接收到的数据将需显示的商品信息显示在接收器 3上。
[0047] 所述服务器1用于获取具有标签ID的标签信息，并发送该标签信息。本实施例的 服务器可为用于数据处理和控制处理的服务器，该服务器上具有在后台服务平台运行的软 件。通过PLC或其他网络链路，与系统内所有发射器进行通信。所述服务器可对标签信息 进行更新或者维护。所述服务器可通过人机交互界面实现获取具有标签ID的标签信息；并 且还可W根据不同货架、不同商品的特定需求实现灵活的管理模式。例如，根据产品的特性 更新频率可采取周期性更新、即时更新及组合更新等。通常生鲜肉菜等产品的价格会在不 同的时间段内而不同，因此可W采用周期性更新；对于临时打折的商品可W采用即时更新。 标签信息与标签ID -一对应，服务器将接收到的标签信息找到相对应的标签ID，并根据标 签ID将标签信息发送至覆盖此ID标签的VLC基站，再由该VLC基站在该VLC基站覆盖范 围内广播相应的标签信息。
[0048] 如图3所示，所述服务器1发送标签信息的形式包括；全局标签组广播、标签组广 播、标签单个广播及其他广播形式。所述全局标签组广播是指针对商场内所有商品对应的 接收器。所述标签组广播是指针对单个VLC基站的单个或多个商品对应的接收器，或多个 VLC基站的单个或多个商品对应的接收器。所述标签单播是指针对单个商品对应的接收器。 发送形式也可为其他标签信息传输管理方式。
[0049] 如图4所示，所述发射器2用于与服务器建立通信之后，接收服务器发送的具有标 签ID的标签信息，并将该标签信息转换成相应的可见光信号，根据所述标签ID发送所述可 见光信号。该可见光的亮度会随着可见光信号的不同而发生变化。例如，该发射机可将标 签信息转换后叠加在L邸驱动电流上，驱动L邸发光，最终将标签信息形成可见光信号，因 而可W通过L邸灯快速明暗变化来传输，L邸灯的明暗变化时人眼无法察觉得到。所述发 射器2可为VLC发射机，其可通过PLC或其他网络链路与服务器相连后进行通信。该发射 器用于在接收到相关的标签信息后，通过VLC发射机根据标签ID将标签信息准确地发送至 对应的货架的接收器内，完成对覆盖范围内的所有货架上的接收器3(即：电子标签）发送 相应的标签信息。
[0化日]所述发射组件包括第一信号处理模块21及转换模块22。
[0化1] 所述第一信号处理模块21，其用于接收服务器发送的具有标签ID的标签信息，并 对标签信息进行处理之后得到相应的数字电信号，发送处理后的数字电信号。该第一信号 处理模块21实现了完成对下行传输至标签的数据进行VLC下行通信信号处理过程，将处理 后信号输出至转换模块22。
[0052] 所述转换模块22,其用于对接收所述数字电信号，对该数字电信号进行数模转换 生成模拟电信号，并将该模拟电信号叠加在L邸灯的驱动电流上，通过L邸灯发光将所述模 拟电信号转换成可见光信号，并发送该可见光信号。该转换模块22实现了完成下行VLC信 号处理过程，即实现数字电信号与光信号的转换，并通过L邸灯所发出的光线将标签信息 光发送出去。
[0化3] 优选地，所述发射组件还包括与第一处理模块21相互通信的对接模块23,其用于 采用W太网接口及PLC通信链路与服务器对接，并制定传输协议；所述第一信号处理模块 21根据该传输协议及标签ID接收服务器发送的标签信息。该接模块23实现对后台服务平 台的数据接口及发射器内部控制逻辑。因需要与各种商超现行信息管理系统对接，需保证 较好的兼容性和灵活性，采用通用W太网接口与PLC通信链路与服务器对接，并根据商超 业务系统特点制定传输协议，便于系统产品兼容扩展与管理维护。
[0化4] 优选地，所述发射器2还包括用于对其进行供电的第一电源模块24。该第一电源 模块24可用于为第一信号处理模块21、转换模块22及对接模块23进行供电，该第一电源 模块24可连接市电。
[0化5] 如图5所示，所述接收器3用于接收发射器发送的可见光信号，对可见光信号进行 转换，根据所述标签ID生成待显示标签信息，并将该待显示标签信息进行显示。该接收器 可为集成VLC接收机，其可W接收发射器发射的可见光信号，对可见光信号进行处理，并解 调解码后得到相应的待显示标签信息显示在接收器上。该待显示标签信息可为包括商品单 价、商品名称、产地及型号等各种商品信息。每个电子标签都是一个接收器，可W接受发射 器发送的可见光信号并转换，但只会保存并生成该ID电子标签所对应的显示信息并显示， 若不是该ID对应的电子标签信息将丢弃。
[0化6] 所述接收器3安装于货架上，该接收器3包括接收与处理模块31、第二信号处理模 块32及显示模块33。
[0057] 所述接收与处理模块31，其用于接收发射器发射的可见光信号，并将可见光信号 转换为模拟电信号，并对该模拟电信号放大之后进行数模转换生成数字电信号，再发送该 数字电信号。可通过光敏器件将可见光信号转换为模拟电信号。
[0化引所述第二信号处理模块32,其用于接收由接收与处理模块发送的电信号，对该电 信号进行处理并得到相应的待显示标签信息。第二信号处理模块32实现了对VLC下行数 据的信号处理过程。
[0化9] 所述显示模块33,用于对所述待显示标签信息进行显示。该显示模块33可包括液 晶显示屏或其他一切可用于显示的显示屏，该显示屏可根据不同商品类别设计不同显示样 式。
[0060] 优选地，所述接收器3还包括用于对其进行供电的第二电源模块34。该第二电源 模块34用于为接收与处理模块31、第二信号处理模块32及显示模块33进行供电。
[0061] 需要说明的是，第一电源模块及第二电源模块均可采用电池供电与直流供电两种 方式结合，W适应不同的应用场景需求。
[0062] 参照图6,本发明的实施例中还提供一种应用W上所述的基于可见光通信的智能 电子货架标签系统的方法，包括W下步骤：
[0063] 步骤A，通过服务器获取标签ID的标签信息，并对该标签信息进行发送。步骤A中 发送标签信息的形式包括；全局标签组广播、标签组广播及标签单个广播。
[0064] 步骤B，将发射器与服务器建立通信之后，通过该发射器接收服务器发送的具有标 签ID的标签信息，并将该标签信息转换成相应的可见光信号，发送所述可见光信号。
[00化]所述步骤B具体可W包括W下步骤：
[0066] 步骤B1，通过第一信号处理模块接收服务器发送的具有标签ID的标签信息，并对 标签信息进行处理之后得到相应的数字电信号，发送处理后的数字电信号；
[0067] 步骤B2,通过转换模块对接收所述数字电信号，对该数字电信号进行数模转换生 成模拟电信号，将该模拟电信号叠加在L邸灯的驱动电流上，通过L邸灯发光将所述电信号 转换成可见光信号，并根据所述标签ID发送该可见光信号。
[0068] 步骤C，通过接收器接收发射器发送的可见光信号，对可见光信号进行处理转换， 生成与其标签ID相对应的待显示标签信息，并将该待显示标签信息进行显示。
[0069] 所述步骤C具体可W包括W下步骤：
[0070] 步骤C1，通过接收与处理模块接收发射器发射的可见光信号，并将可见光信号转 换成模拟电信号，对该模拟电信号进行放大之后进行数模转换生成数字电信号，再发送该 数字电信号；可通过光敏器件将可见光信号转换为模拟电信号。
[0071] 步骤C2,通过第二信号处理模块接收由接收与处理模块发送的数字电信号，对该 数字电信号进行处理并得到相应的待显示标签信息。
[0072] 步骤C3,通过显示模块根据所述标签ID对待显示标签信息进行显示。
[0073] 综上所述，本发明的基于可见光通信的智能电子货架标签系统及其应用方法，可 根据所述应用场景的需求，具有较低的软硬件复杂度。由于货品信息显示及维护的通信数 据量较小，且对数据传输的实时性要求不高，所W发射器和接收器均可采用现有的低成本 处理器架构，提高系统集成度并降低功耗，使得此系统的耗电量和整体成本降至最低限度。
[0074] 本发明使用智能标签使用VLC技术实现商品信息接收和变更，避免了传统的纸质 标签维护方式，可大幅减少纸质标签用量，显著降低维护商品标签信息变更所需的人力和 时间，帮助商超运营方在频繁的调价活动中降低运营成本。此外，该系统极大地降低了标签 信息或位置错误的概率，对有误的标签信息也能够快速修正，可有效提升顾客满意度。
[0075] 本发明使用化C、PLC作为信息传输的承载管道，可最大限度利用超市已有的LED 照明设备及供电线路，对超市的基础设施改造要求很低，不会由于引入新的通信功能而降 低顾客对商超原有照明环境的感受，而且还可减少网络布线复杂度和相应成本。除少量后 台服务器、数据网关等，无需额外购置高成本的网络传输系统或设备。此外，和基于NFC、 Zi浊ee、WiFi等传统短距离无线通信技术的智能电子货架标签系统相比，本发明的系统也 极具竞争力（可参见表1)。
[0076] 表1 ;VLC与传统短距离无线通信技术的特点对比
[0077]
【权利要求】
1. 基于可见光通信的智能电子货架标签系统，其特征在于，包括： 服务器，其用于获取具有标签ID的标签信息，并根据该标签ID发送该标签信息； 发射器，其用于与服务器建立通信之后，接收服务器发送的标签信息，并将该标签信息 转换成相应的可见光信号，根据所述标签ID发送所述可见光信号； 接收器，其用于接收发射器发送的可见光信号，对可见光信号进行转换，生成与所述标 签ID相对应的待显示标签信息，并将该待显示标签信息进行显示。
2. 根据权利要求1所述的基于可见光通信的智能电子货架标签系统，其特征在于，所 述发射器包括LED灯及集成于LED灯上的发射组件，该发射组件包括： 第一信号处理模块，其用于接收服务器发送的具有标签ID的标签信息，并对标签信息 进行处理之后得到相应的数字电信号，发送处理后的数字电信号； 转换模块，其用于接收所述数字电信号，对该数字电信号进行数模转换生成模拟电信 号，并将该模拟电信号叠加在LED灯的驱动电流上，驱动LED灯发光将所述模拟电信号转换 成可见光信号，并发送该可见光信号。
3. 根据权利要求2所述的基于可见光通信的智能电子货架标签系统，其特征在于，所 述发射组件还包括与第一处理模块相互通信的对接模块；该对接模块用于采用以太网接口 及PLC通信链路与服务器对接，并制定传输协议；所述第一信号处理模块根据该传输协议 接收服务器发送的具有标签ID的标签信息。
4. 根据权利要求1所述的基于可见光通信的智能电子货架标签系统，其特征在于，所 述接收器安装于货架上，该接收器包括： 接收与处理模块，其用于接收发射器发射的可见光信号，将可见光信号转换成模拟电 信号，并对该模拟电信号放大之后进行数模转换生成数字电信号，再发送该数字电信号； 第二信号处理模块，其用于接收由接收与处理模块发送的数字电信号，根据所述标签 ID对该数字电信号进行处理并得到相应的待显示标签信息； 显示模块，用于对所述待显示标签信息进行显示。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的基于可见光通信的智能电子货架标签系统，其特征 在于，所述发射器及接收器均包括用于对其进行供电的电源模块。
6. 根据权利要求1-4任一项所述的基于可见光通信的智能电子货架标签系统，其特 征在于，所述服务器发送标签信息的形式包括：全局标签组广播、标签组广播及标签单个广 播。
7. 应用基于可见光通信的智能电子货架标签系统的方法，其特征在于，包括以下步 骤： 步骤A，通过服务器获取标签ID的标签信息，并对该标签信息进行发送； 步骤B，将发射器与服务器建立通信之后，通过该发射器接收服务器发送的具有标签 ID的标签信息，并将该标签信息转换成相应的可见光信号，发送所述可见光信号； 步骤C，通过接收器接收发射器发送的可见光信号，对可见光信号进行转换处理，生成 与所述标签ID相对应的待显示标签信息，并将该待显示标签信息进行显示。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤B包括以下步骤： 步骤B1，通过第一信号处理模块接收服务器发送的具有标签ID的标签信息，并对标签 信息进行处理之后得到相应的数字电信号，发送处理后的数字电信号； 步骤B2,通过转换模块对接收所述数字电信号，对该数字电信号进行数模转换生成模 拟电信号，将该模拟电信号叠加在LED灯的驱动电流上，通过LED灯发光将所述模拟电信号 转换成可见光信号，并根据所述标签ID发送该可见光信号。
9. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤C包括以下步骤： 步骤C1，通过接收与处理模块接收发射器发射的可见光信号，并将可见光信号转换成 模拟电信号，对该模拟电信号进行放大之后进行数模转换生成数字电信号，再发送该数字 电信号； 步骤C2,通过第二信号处理模块接收由接收与处理模块发送的数字电信号，对该数字 电信号根据所述标签ID进行处理并得到相应的待显示标签信息； 步骤C3,通过显示模块根据所述标签ID对待显示标签信息进行显示。
10. 根据权利要求7-9任一项所述的方法，其特征在于，步骤A中发送标签信息的形式 包括：全局标签组广播、标签组广播及标签单个广播。
【文档编号】G06K17/00GK104504422SQ201410823073
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月24日 优先权日:2014年12月24日
【发明者】许广廷, 江明, 吴启祥, 许高生 申请人:广州极汇信息科技有限公司