基于nfc技術(shù)的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及一種分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具體涉及一種基于NFC技術(shù)的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)管理中能夠?qū)崟r(shí)獲取元件在倉(cāng)庫(kù)中的位置信息。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的要求越來(lái)越來(lái)高。傳統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)依賴于人工模式和手工操作，不僅操作失誤多并且效率低下，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求?，F(xiàn)代化的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)與傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)有著顯著的區(qū)別，它以數(shù)字化的計(jì)算機(jī)管理模式替代人工模式進(jìn)行管理，建立數(shù)字化倉(cāng)庫(kù)，即運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)管理并保障倉(cāng)庫(kù)的合理高效運(yùn)行。
[0003]目前，在國(guó)內(nèi)外的數(shù)字化倉(cāng)庫(kù)管理信息系統(tǒng)中廣泛采用了條碼技術(shù)和RFID(射頻識(shí)別技術(shù))技術(shù)，并且便攜終端、數(shù)據(jù)庫(kù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展都為倉(cāng)庫(kù)信息系統(tǒng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。RFID是一項(xiàng)非接觸性自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它的核心工作原理是通過(guò)無(wú)線射頻信號(hào)來(lái)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)并獲取目標(biāo)對(duì)象的相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于可識(shí)別移動(dòng)運(yùn)動(dòng)物體并且可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。通過(guò)將RFID標(biāo)簽對(duì)元件進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)，從而進(jìn)行倉(cāng)庫(kù)信息管理。我國(guó)的RFID系統(tǒng)主要用于物流系統(tǒng)、貨物和危險(xiǎn)品的追蹤、醫(yī)療系統(tǒng)、電子門票、證件防偽等領(lǐng)域。
[0004]然而，基于RFID技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)信息管理系統(tǒng)，由于RFID的探測(cè)范圍在幾米到幾十米的空間上，在該范圍內(nèi)若有多個(gè)元件存在時(shí)可以同時(shí)響應(yīng)，不能區(qū)分各自的位置關(guān)系，因而不能進(jìn)行元件定位；并且，在探測(cè)過(guò)程中存在信息冗余、串?dāng)_和競(jìng)爭(zhēng)的情況。為了解決這些問(wèn)題，本專利基于NFC技術(shù)(也是RFID的一種)，不僅繼承了 RFID的數(shù)字化倉(cāng)庫(kù)管理的便捷、高效的特點(diǎn)，還可以對(duì)元件位置甚至放置姿態(tài)信息進(jìn)行管理。
[0005]目前，基于RFID技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)信息管理系統(tǒng)，通常采用的結(jié)構(gòu)是由設(shè)置在倉(cāng)庫(kù)出入口的讀卡器設(shè)備進(jìn)行倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部元件信息管理。元件進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)時(shí)，由讀卡器設(shè)備自動(dòng)識(shí)別元件的RFID標(biāo)簽進(jìn)行入庫(kù)登記，元件取出倉(cāng)庫(kù)時(shí)，則同樣由讀卡器設(shè)備進(jìn)行出庫(kù)登記操作，并沒(méi)有組成實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。本專利則采用分布式NFC傳感單元，組建局域傳感網(wǎng)絡(luò)，在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部進(jìn)行元件位置的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理?？梢钥焖?、準(zhǔn)確的讀取元件信息，并且還可以為在倉(cāng)庫(kù)中查找元件提供位置信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本專利的目的是提供一種基于NFC技術(shù)的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的信息冗余、串?dāng)_和競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題。
[0007]本專利中NFC分布式傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括NFC傳感單元、1?總線、局域網(wǎng)絡(luò)控制器、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和主控機(jī)(如圖1)。
[0008]所述的NFC傳感單元包括一個(gè)MCU和若干NFC終端、SPI總線。其中:MCU是具備I2C、SPI總線接口的處理芯片(如DSP、ARM、FPGA等)。NFC終端(如圖3)是具備SPI總線接口的、具有讀卡器工作模式的NFC標(biāo)簽識(shí)別電路的電路板，它運(yùn)行在13.56MHz的通信頻率，能夠識(shí)別IS014443A/B、IS015693、IS018000的通信協(xié)議標(biāo)簽，如:ST公司的PLUG-CR95HF-B、EVAL-ST96HF 等電路板。
[0009]所述的局域網(wǎng)絡(luò)控制器，是一個(gè)包含了處理芯片(比如DSP、FPGA、ARM等)、I2C總線接口和互連網(wǎng)絡(luò)接口以及電源等外圍電路的電路板卡?；ミB網(wǎng)絡(luò)接口采用是符合TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的以太網(wǎng)口，或者是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(如802.11協(xié)議系列、WLAN、Wifi等)的網(wǎng)絡(luò)接口。
[0010]所述的互連網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，是搭建互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的設(shè)備，它采用基于TCP/IP協(xié)議簇的有線網(wǎng)絡(luò)Internet路由器或者網(wǎng)關(guān)，或者無(wú)線網(wǎng)絡(luò)WLAN的路由器和AP設(shè)備。
[0011]所述的主控機(jī)采用安裝人機(jī)交互設(shè)備以及倉(cāng)儲(chǔ)信息管理軟件的、帶有網(wǎng)絡(luò)接口的通用計(jì)算機(jī)或者服務(wù)器。所述的人機(jī)交互設(shè)備，采用通用輸入輸出設(shè)備，如顯示器、鼠標(biāo)、鍵盤、觸摸屏等。
[0012]系統(tǒng)中若干個(gè)NFC傳感單元分布在倉(cāng)庫(kù)元件擺放位置上，每個(gè)NFC傳感單元是由MCU和若干個(gè)NFC終端并聯(lián)在SPI總線上，其中MCU作為SPI總線主設(shè)備管理SPI總線的片選信號(hào)線CS ;若干個(gè)NFC傳感單元通過(guò)MCU并聯(lián)到I2C總線上，并且與局域網(wǎng)絡(luò)控制器的I2C總線接口相連接，局域網(wǎng)絡(luò)控制器是I2C總線的主設(shè)備，通常一個(gè)倉(cāng)庫(kù)布置一個(gè)NFC傳感器局域網(wǎng)絡(luò)；若干個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)控制器與主控機(jī)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連接，組成邏輯統(tǒng)一的NFC分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
[0013]本專利NFC分布式傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)工作機(jī)理是:NFC傳感單元分布在倉(cāng)庫(kù)中規(guī)定擺放元件的位置點(diǎn)，通過(guò)NFC終端探測(cè)到的元件NFC標(biāo)簽信息，從而獲取元件擺放位置和姿態(tài)信息；并且MCU通過(guò)SPI主控制模塊作為SPI總線的主設(shè)備，將NFC終端獲取的元件信息進(jìn)行信息緩沖，由控制模塊將該NFC傳感單元的信息進(jìn)行整合，并在I2C總線上發(fā)送給局域網(wǎng)絡(luò)控制器(如圖4)。局域網(wǎng)絡(luò)控制器通過(guò)1?總線主控制模塊將局域網(wǎng)中多個(gè)NFC傳感單元的信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，由信息綜合管理模塊維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議控制模塊在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上向主控機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)傳輸(如圖5)。主控機(jī)接收各個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)送的元件位置信息，對(duì)NFC分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息進(jìn)行綜合；管理和維護(hù)元件位置信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，向用戶提供查詢服務(wù)和控制操作服務(wù)；監(jiān)控和記錄NFC分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)硬件的運(yùn)行狀態(tài)。
[0014]本專利的顯著特點(diǎn)如下:
[0015](1)采用NFC技術(shù)進(jìn)行元件標(biāo)簽定位，該技術(shù)的探測(cè)距離很短，因此保密性好、抗干擾能力強(qiáng)，適用于設(shè)備密集的場(chǎng)合；
[0016](2)每個(gè)傳感器單元由一個(gè)MCU通過(guò)SPI總線，收集一個(gè)或若干NFC終端獲取的元件姿態(tài)和位置信息；
[0017](3)傳感器局域網(wǎng)絡(luò)通過(guò)I2C總線技術(shù)組網(wǎng)，局域網(wǎng)絡(luò)控制器歸集各個(gè)傳感器單元的探測(cè)信息；
[0018](4)傳感器局域網(wǎng)絡(luò)之間通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行互連，(按照TCP/IP協(xié)議可以在數(shù)據(jù)鏈路層(DLP)或者網(wǎng)絡(luò)層(IP)連接)，從而組成一個(gè)統(tǒng)一的分布式傳感網(wǎng)絡(luò)；在該網(wǎng)絡(luò)中擁有一個(gè)主控機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)的總控制者，進(jìn)行分布式傳感網(wǎng)絡(luò)管理；該網(wǎng)絡(luò)中的可用的網(wǎng)絡(luò)空間很大，可擴(kuò)展性好，可以用于超大規(guī)模的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1 NFC分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖2 NFC標(biāo)簽示意圖。
[0021]圖3NFC終端示意圖。
[0022]圖4MCU功能示意圖。
[0023]圖5局域網(wǎng)絡(luò)控制器功能示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面以三個(gè)元件倉(cāng)庫(kù)的NFC分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為例對(duì)本專利的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]為了使用NFC技術(shù)探測(cè)元件的位置信息，元件貼附NFC電子標(biāo)簽(遵循IS014443A/B、IS015693、IS018000-3的標(biāo)簽通信協(xié)議)，NFC終端采用讀卡器工作模式。專利采用ST公司的M24LR64或者M(jìn)24SR64芯片作為NFC存儲(chǔ)芯片、與NFC接收