本发明总体上涉及基于rfid的跟踪和物流，具体地，涉及用于监控和跟踪电缆卷盘的卷盘组件、系统以及方法。
背景技术：
申请人属于电缆(例如，导电铜电缆)制造和供应行业。通常将电缆缠绕在大型木制卷盘(或卷筒)上。然后将缠绕了电缆的卷盘组件提供给客户，客户根据需要从卷盘上松开电缆进行使用。卷盘可以重复使用，通常会反复多次使用。在卷盘以及相关的缠绕电缆的跟踪方面，无论是在自己仓库还是在送至客户或从客户处收回时，申请人都遇到了困难。
申请人了解到在物品跟踪和物流中通常使用rfid(无线射频识别)标签和阅读器(或询问器)。无源rfid标签价格实惠，而且可以贴在被跟踪物件上。申请人认为基于rfid的跟踪方案虽然可以用于跟踪卷盘上，但是现有的方案并不奏效。rfid标签自身很难牢靠地贴在卷盘上，并且有时在卷盘供应和缠绕的粗糙操作环境下也容易被损坏。同时，rfid标签的询问范围依赖于rfid标签在卷盘上所放的位置，可能会由于卷盘上缠绕的金属电缆的接近导致rfid标签的询问范围达不到最佳范围。
因此，申请人需要一种克服或至少缓解上述缺点的用于监控和跟踪电缆卷盘的系统和方法。该系统即便在粗糙的操作和运输条件下也应该是可靠且可重复的。
技术实现要素：
于是，本发明提供一种包括电缆卷盘的卷盘组件，所述电缆卷盘包括中心轴和一对端部轮缘，所述中心轴的每个轴向端面处设有一个端部轮缘，其中：
所述端部轮缘中的至少一个端部轮缘内设有凹槽，所述凹槽与所述中心轴径向隔开；以及
有源rfid标签设在所述凹槽内，所述rfid标签仅与所述电缆卷盘相关联，因此所述rfid标签能够识别所述电缆卷盘。
有源rfid标签可以称为rfid信标。所述rfid标签可以通过粘贴、填充、覆盖或其他保护手段安全放置在所述凹槽内。
所述凹槽可以限定在所述轮缘的轴向内壁中。从所述轮缘或卷盘的外部不一定可以看见或明显看见所述凹槽。所述凹槽可以是圆形的。所述凹槽可以是埋头插座状的。所述凹槽的直径为40-60mm，例如，约50mm。所述凹槽可以与所述中心轴径向间隔100-150mm。所述凹槽可以通过钻孔形成。
每个端部轮缘可以包括两个圆盘状的并排层：轴向内层和轴向外层。所述凹槽可以至少设置在所述轴向内层中。所述凹槽可以足够深，以穿透整个所述轴向内层以及部分所述轴向外层。相应地，设置在所述凹槽内的所述rfid标签在所述凹槽中足够深，以使所述rfid标签总是与所述端部轮缘的轴向内表面以及绕所述中心轴缠绕的线缆至少间隔较短距离。(所述中心轴在电缆卷盘术语中有时称为“筒”。)
所述rfid标签可以工作在2.4-2.5ghzism频段上。所述rfid标签的输出功率可以小于或等于0dbm。所述rfid标签可以距离rfid阅读器1000m(1km)。
所述rfid标签可以包括唯一序列号，所述唯一序列号用于将所述rfid标签以及相应的卷盘组件与其他卷盘和卷盘组件区分开。
所述卷盘组件可以包括贴在其外部的标记，所述标记与所述rfid标签和/或所述卷盘组件的另一特征相对应。所述标记可以代表所述rfid标签的所述唯一序列号。所述标记可以为机器可读格式，例如，条形码或qr码。所述标记可以为贴在所述端部轮缘的轴向外表面的贴纸或标签。
本发明扩展至一种用于跟踪并监控电缆卷盘的系统，所述系统包括：
至少一个上述定义的电缆卷盘组件；以及
至少一个可用于询问设置在所述电缆卷盘中的rfid标签的rfid阅读器。
所述系统可以包括多个卷盘组件。所述系统可以包括间隔设置的多个rfid阅读器。所述rfid阅读器可以是静止的或固定的阅读器，和/或它们可以是移动阅读器。
所述系统可以包括与所述rfid阅读器或每个rfid阅读器通信连接的处理模块。所述系统可以包括由所述处理模块管理或与所述处理模块通信连接的卷盘数据库。所述处理器模块和卷盘数据库可以是组成erp(企业资源规划)平台的一部分。所述rfid阅读器获取的所述卷盘组件的详细信息可以存储在所述卷盘数据库中。所述卷盘组件的位置详细信息可以存储在所述卷盘数据库中。与所述卷盘组件或一组卷盘组件相关的卷盘权限(例如，“发放”或“不发放”)可以存储在所述卷盘数据库中。
本发明扩展至一种用于监控并跟踪电缆卷盘的方法，所述方法包括：
设置上述定义的卷盘组件；以及
通过rfid阅读器接收来自与所述卷盘相关的rfid标签的信号，进而识别并确定所述rfid标签和与所述rfid标签相关的卷盘的位置。
所述方法可以包括传达询问信息并将所述询问信息存储到卷盘数据库中。
所述方法可以包括将与所述卷盘组件相关的卷盘权限存储到所述卷盘数据库中。所述方法可以包括在所述卷盘的规范(例如，位置)违反了卷盘权限的情况下，发出警报。
所述方法可以包括在先步骤：在所述端部轮缘的轴向内壁上通过钻孔、镗孔、或其他方式形成所述凹槽。所述方法可以包括将所述凹槽钻为直径为50mm的圆形凹槽，并与所述中心轴径向间隔100-150mm。
附图说明
现在将参照附图借助示例进一步描述本发明。
附图中：
图1示出了根据本发明的卷盘组件的三维视图；
图2示出了图1中的卷盘组件的剖视图；
图3示出了图2中的卷盘组件沿a-a向的剖面图；
图4示出了用于跟踪和监控电缆卷盘的系统的示意图，图1中的电缆卷盘组件在该系统的第一位置处；
图5示出了图4的系统中卷盘组件在第二位置时的示意图；
图6示出了图4的系统包括处理模块的示意图；
图7示出了利用图4的系统的erp平台的方框示意图；
图8示出了图7的erp平台的屏幕截图；
图9示出了根据本发明另一实施例的卷盘组件的侧视图；
图10示出了图9的卷盘组件的剖面图；
图11示出了根据本发明另一实施例的卷盘组件的侧视图；
图12示出了图11的卷盘组件的剖面图。
具体实施方式
本发明的以下描述作为本发明能够实现的教导来提供。本领域技术人员会意识到在实现本发明的有益效果的同时，能够对所描述的实施例做出众多变化。同时，很明显的是本发明的部分期望益处可以通过选择本发明的一些特征而无需利用其他特征来实现。相应地，本领域技术人员会意识到可以对本发明进行修改和改进，甚至在某些情况下这些修改和改进是理想的，并且作为本发明的一部分。因此，以下描述是对本发明的原理的说明，而非限制。
图1示出了根据本发明的卷盘组件100。该卷盘组件100包括用于容纳电缆，具体如铜电缆的电缆卷盘102。电缆卷盘102具有一对端部轮缘104a，104b(统一用数字104表示)。端部轮缘104通过中心圆柱轴106互相连接。电缆卷盘102主要由木头制成，但可以包括传统上与木制电缆卷盘相关联的其他特征，例如，机械紧固件和加强元件。
其中一个端部轮缘104a限定其轴向内壁上的凹槽110。这在图1中几乎被遮住了。图2和图3所示的凹槽110更清楚。该凹槽呈直圆柱形，直径约为50mm。端部轮缘104a实际上包括两个圆盘状的并排层122，124：轴向内层124和轴向外层122。该凹槽110足够深，以穿透整个轴向内层124以及部分轴向外层122。该凹槽110与中心轴106径向间隔约130mm。因此，该凹槽110是偏离中心轴的。该凹槽110大约在环形槽口缝112和中心轴106的中间。
相应的，该凹槽110可仅从端部轮缘104a的内侧进入，因为端部轮缘104a的外层122的外表面没有缺口。这也从外部保护和遮挡了凹槽110。可以通过钻孔或镗孔在新的或现有的卷盘102上形成凹槽110。
重要的是，在凹槽110内设置rfid标签130，更具体地，设置有源rfid标签130。rfid标签130仅与卷盘102相关，因此，该rfid标签130能够识别卷盘102。rfid标签130可以具有传统上与电池、rfid芯片以及天线等有源rfid标签相关联的部件，但在该示例中，rfid标签130被配置为工作在2.4-2.5ghzism频段上，输出功率小于或等于0dbm。
图4和图5示出了用于跟踪和监控电缆卷盘102的基础系统200。该系统200包括至少一个卷盘组件100和至少一个可用于询问设置在卷盘102中的rfid标签130的rfid阅读器202。该系统200是可扩展的，可以包括众多卷盘组件100和rfid阅读器202，为了便于描述，仅各取一个进行描述。
该系统200可以应用于仓库、工厂或类似设施。图4示出了包括rfid阅读器202以及指示器204的基础设置。在该示例中，指示器204包括光发射器，例如绿灯发射器，用以指示rfid阅读器202成功读取标签。因此，指示器204与rfid阅读器202通信连接。指示器204与rfid阅读器202分开设置，且设置在阅读器202的上方，这样就可以在卷盘组件100上方看到指示器204。
特定rfid阅读器202被配置用于短距离读取，因此该rfid阅读器202可以读取滚动经过的卷盘102上的rfid标签130。系统200或系统200的各种变形可能会设置在以下点中的一处或多处:
在卷盘组件制造点处，用于在将rfid标签130安装到卷盘102上后，检查rfid标签130是否正在工作；
在卷盘绕线点处，扫描和记录特定卷盘组件100上已装载了电缆；和/或
在货物装载点处，扫描和记录特定卷盘组件100已离开仓库或储藏室，将要被运送给客户。
可以被配置至少一些其他rfid阅读器(例如，在仓库出口处)具有比rfid阅读器202更长的读取距离。
随着卷盘组件100滚动经过rfid阅读器202(图5)，rfid阅读器202询问并读取卷盘102中的rfid标签130，并指示指示器204显示绿灯，从而确认rfid标签130已被正确读取。如果指示器204没有显示绿灯，操作员就会知道rfid标签130未被读取，应采取补救措施。
图6示出了更为具体的实施方式下的系统200。除rfid阅读器202和指示器204外，系统200还包括处理模块210，条形码扫描器212以及测重站214。该系统200可以用来实现erp平台或作为erp平台的一部分。
在该示例中，除rfid标签130(其为电子识别器)外，卷盘组件100还包括贴在端部轮缘104a外表面的可视标记条形码140。条形码140通过条形码扫描器212读取，该条形码扫描器212可以是传统的手持光学扫描器。
处理模块210被配置为比较读取到的条形码140和扫描到的rfid标签130，以确保二者匹配。如果他们匹配，则指示器204显示绿灯。如果他们不匹配，则指示器204显示红灯。显示红灯则向系统操作员指明存在问题，例如，错误的卷盘组件100被设置了条形码或条形码140包含错误。
处理模块210可以同时捕捉该卷盘的一些特征，例如，rfid阅读器202确定的位置以及测重站214确定的重量。还可以捕捉用户输入，例如，缠绕在卷盘102周围的电缆(未示出)的描述信息。可选地，只有电缆已缠绕在卷盘102周围，并且卷盘组件100已完成派送后，条形码140才被打印并贴在卷盘组件100的端部轮缘104a上。
系统200可以组成erp平台的一部分。在这种情况下，处理模块210可以与卷盘数据库(未示出)通信连接。图7示出了卷盘组件100在供应循环过程中的各阶段以及如何与erp平台交互的示意性框图。
在各阶段，卷盘组件100的动向可以通过扫描rfid阅读器202和/或条形码扫描器212进行跟踪。随着卷盘组件100经过扫描点，其动向可以被传送至卷盘数据库并被保存。扫描点或扫描时刻可以包括：
卷盘组件离开工厂或生产环境时；
卷盘场地或仓库收到卷盘组件100时；
卷盘组件100从卷盘场地往外派送时；和/或
客户收到卷盘组件100时。
如果需要，可以在客户同意的前提下安装固定的rfid阅读器202和/或可以使用手持或便携扫描器。
图8示出了erp平台的屏幕截图的示例，erp平台上显示了具体点处(出口门处)扫描的卷盘组件100的产品编码或序列号以及扫描时间或日期。
经过应用，erp平台可能会包括定义的卷盘权限。在这种情况下，系统200可以包括警报装置，可用于生成警报以响应扫描到的卷盘组件100违反卷盘权限的细节。警报的例子可以是：
信号灯(例如，使用指示器204)；
发声报警器；
短息、电子邮件、网页、即时消息、弹出消息等电子消息。
相应地，系统200可以包括通信接口，例如蜂窝无线电。
例如，如果特定的卷盘组件100尚未获准离开仓库，则其权限将被设为“不得离开”。如果卷盘组件100出现未经授权的移动，则可以在仓库出口处(例如，卷盘组件100已被装上一辆正在驶离的卡车)通过rfid阅读器202扫描与卷盘组件100相关联的rfid标签130，其中，rfid阅读器202向处理模块210发送扫描的序列号。之后，处理模块210查询卷盘数据库，指示卷盘组件100处于“不得离开”状态。于是处理模块210激活警报装置，例如，发出警报声、闪烁红灯并向仓库工长所关联的电话号码发送短消息。
图9至图12示出了根据本发明进一步实施例的卷盘组件300，350。卷盘组件300具有轮缘302(其具有两个轮缘但仅示出了一个轮缘)，轮缘302具有内表面304。轮缘302具有中心孔309以及在中心孔309周围以确定的节圆直径等角度间隔的五个小孔306。撑杆或轴307相对于轮缘302在均布的小孔306之间延伸，以支撑电缆可以缠绕的中心轴或筒308。
凹槽310限定在轮缘302的轴向内壁304中。有源frid标签330设置在凹槽310中。应注意，凹槽310部分被中心轴308遮挡并受其保护，同时允许凹槽310部分进入中心轴308中。
卷盘组件350与卷盘组件300非常相似，主要区别在于卷盘组件300的轮缘352仅有三个小孔356(相对于前面的五个)，而其他工作原理相似。
申请人认为示例所述的发明有众多优点。卷盘组件100可以高效可靠地跟踪嵌入rfid标签130的电缆卷盘102(并且，因此电缆缠绕在卷盘上)。rfid标签130被简单方便地设置在轮缘104a内，该轮缘104a是传统电缆卷盘的现有组件。rfid标签130的配置和放置使其能够通过各种rfid扫描器202反复扫描。条形码140可以看作是对可靠性和便利性的额外测量。
进一步地，rfid标签130有助于erp平台的实现，通过该平台可以实现物流监控和跟踪。可以限定卷盘权限，以便防止或至少抑制卷盘组件100因疏忽而被误分配，甚至可能会减少或检测到未经授权的移动，例如偷盗。
此外，卷盘组件100是经icasa认证的(ta-2016/227)。