在運動生產線上提高射頻標籤讀寫成功率的系統及方法
2023-06-13 06:31:46 1
專利名稱：在運動生產線上提高射頻標籤讀寫成功率的系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種射頻標籤在生產線上的應用技木，特別涉及ー種在運動的生產線上提高射頻標籤讀寫成功率的系統和方法，屬於物聯網和計算機的技術領域。
背景技術：
射頻標籤RFID (Radio Frequency IDentification)是一種基於無線射頻識別技術的電子標籤，其可通過無線電信號識別特定目標並讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。隨著科技水平的提聞，為了保持生廣的聞效和準確，生廣製造企業的生廣線的自動化程度越來越高。但是，在整個生產過程中，仍然存在大量的人工識別或人工統計的現象，這種生產模式不僅使得企業的成本提高，而且人工操作的出錯率也不能得到很好的控制。 當前，精細化的生產方式日益受到人們越來越多的關注和重視，在ー些大型製造類企業的生產過程中，已經開始引入RFID技木。RFID系統以無線網絡為信息渠道，通過無線傳輸和實時處理，讓各種主流管理系統從中發掘出關鍵信息，實現了在制產品的自動識別和實時管理。RFID標籤作為生產數據的移動載體流動於生產線上，能夠在生產過程中實現包括操作工人、エ序、エ件和エ時等多種信息的實時精確統計，也為產品在生產過程實現實時控制和質量管理及追溯提供了技術基礎。一些國際組織早在2004年就對於製造領域提出了基於RFID的應用體系架構，如IBM、SAP、微軟、QAD、SSA等國際IT巨頭都推出了 RFID與企業資源計劃ERP系統的集成方案。但是，目前國內RFID技術在生產製造領域並沒有得到大規模的應用。這首先是因為RFID標籤的成本較高，限制了 RFID技術的普及；其次是RFID技術的自身缺陷，使得在運動的生產線中，RFID標籤數據被正確讀取的成功率通常只有60-70%，這兩個因素成為制約RFID標籤在エ業生產中大規模應用的最大障礙和瓶頸。隨著新技術的不斷發展，已經有一些企業和科技人員對射頻識別、智能處理和其他相關技術在生產領域的應用項目進行了研發，並取得進展和申請了專利。經國內專利公共資料庫及部分網上資源檢索結果顯示，將RFID標籤融入生產過程、或應用於生產中的各環節、或與其他部件進行的捆綁應用都有相關專利申請，包括《基於RFID與條碼融合的精細化生產系統和生產方法》(申請號200910104791. I)、《基於射頻識別的生產監測系統》(申請號200910163789. I)和《一種エ業生產流水線的實時數據採集系統》(申請號200920054140. I)等，雖然這些專利申請都是集中於如何在生產線上通過使用射頻識別技術自動地實時跟蹤生產過程，達到智能化管理生產和提高效率的目的。但是，對於在生產過程中如何保證RFID標籤數據能夠被準確、完整地讀寫，即如何提升在生產線上使用的RFID標籤的讀與成功率的技術卻尚未涉及
發明內容
有鑑於此，本發明的目的是提供ー種在運動生產線上提高射頻標籤讀寫成功率的系統和方法。本發明是利用計算機、RFID和自動控制等技術組成的該系統各種終端與生產管理應用伺服器分別執行各自設定的任務並密切配合，在運動生產線上對RFID標籤內的數據實現精確識別、多重寫入、驗證和信息保護、以及自動分揀失敗信息等功能。本發明能顯著提升在運動生產線上RFID標籤數據的讀寫成功率，優化生產效能，實現對生產線的智能化管理。為了達到上述目的，本發明提供了ー種在運動生產線上提高射頻標籤RFID讀寫成功率的系統，其特徵在於該系統由生產管理應用伺服器，以及經由有線網絡和/或無線網絡與該生產管理應用伺服器分別連接的讀寫控制、數據檢測、糾錯控制和安全保護四個終端所組成，藉由這些不同終端與生產管理應用伺服器分別執行各自設定的任務並密切配合，提高運動生產線上RFID標籤的讀寫成功率；其中生產管理應用伺服器，作為系統的控制中心，負責統籌支撐和管理該系統所有裝置的協調運行管理系統的網絡拓撲、參數配置、應用服務和接ロ通信，管理並實時更新資料庫中的各類業務數據資源，對來自各個終端數據採集點傳送來的數據進行接收、處理、存 儲、顯示及統計分析，並針對異常狀態實時下達調控指令；支撐、管理和控制生產流程中的業務流與數據流，對各類數據資源和業務處理流程進行智能分析和決策；管理與控制讀寫控制終端和數據檢測終端，實現對RFID標籤的檢驗與數據讀寫和校驗RFID標籤中的數據；還管理與控制糾錯控制終端和安全保護終端，對異常RFID標籤實現定位與數據糾錯，以及對運動生產線上的RFID標籤實現最終校驗和防寫，並管理標籤狀態；設有業務資料庫，智能分析、數據處理流程控制和業務管理及系統管理三個單元和數據服務和數據操作兩個接ロ ；所述業務資料庫存儲的業務數據包括系統用戶、產品屬性、終端設備、生產線標識、RFID標籤產品數據、驗證結果、用戶登錄、各種事件和日誌的信息；讀寫控制終端，由運行讀寫控制程序的計算機和RFID讀寫器及其天線組成，用於對運動生產線上處於識讀範圍的RFID標籤群進行選擇，並啟動標籤識別周期，基於唯一標識MD (Unique Identifier)對RFID標籤進行有效性檢測和產品數據的讀寫；寫入的產品數據至少包括產品名稱、產地、生產廠商、品牌、等級、生產日期、批次號、流水線和操作員編號；並建立標籤WD與產品數據的關聯；數據檢測終端，由運行數據檢測程序的計算機和RFID讀寫器及其天線組成，負責對運動生產線上經過讀寫控制終端處理後的RFID標籤進行數據檢測和校驗，識別錯誤並觸發糾錯控制流程，井上傳給應用伺服器；糾錯控制終端，由運行糾錯控制程序的計算機和RFID讀寫器及其天線組成，負責對數據檢測終端發現的錯誤RFID標籤進行精確定位，並判斷錯誤RFID標籤的錯誤類型，再將準確、完整的產品數據追寫到該RFID標籤；。安全保護終端，由運行安全保護程序的計算機、RFID讀寫器及其天線與分揀裝置組成，負責對運動生產線上的RFID標籤進行最終的產品數據校驗，並完成標籤的狀態管理對通過校驗的標籤進行防寫處理，對未通過校驗的標籤進行失敗分揀。為了達到上述目的，本發明還提供了ー種在運動生產線上提高射頻標籤讀寫成功率的系統的工作方法，其特徵在於包括下列操作步驟(I)讀寫控制終端先將產品數據寫入生產線上的RFID標籤，實現標籤WD與產品數據的關聯；(2)應用伺服器向數據檢測終端下發驗證標籤數據的控制指令；(3)數據檢測終端對生產線上的RFID標籤內的產品數據進行篩選、過濾和驗證，如果產品數據準確、完整，則跳轉執行步驟(5);否則，即其中數據存在瑕疵，則執行後續步驟⑷；(4)糾錯控制終端對產品數據存在瑕疵的標籤進行數據糾錯或數據追寫；(5)安全保護終端對經過追寫的標籤產品數據進行驗證，如果數據追寫成功，則執行後續步驟(6);否則，進行告警提示和分揀處理，再返回執行步驟(2)；
(6)安全保護終端將產品數據完整、準確的RFID標籤的可讀寫狀態變更為只讀狀態，實現對產品數據的保護。本發明在運動生產線上提高射頻標籤讀寫成功率的系統的優點是通過周密計算及合理的空間規劃，將系統中的不同終端分布式設置於產品生產線的周圍，再對各終端進行分エ，以擴大標籤的識讀角度；並設定標籤的識讀周期，既實現各終端的同步控制，並有效減少同一識別區域內各個終端之間、終端與標籤之間、標籤與標籤之間的數據衝突和幹擾，提升多標籤的識別處理能力和完成原始數據的篩選過濾。再在不影響原有生產進度的基礎上，在產品生產過程中實現對產品數據的正確採集、驗證、追寫及保護，確保該系統獲取的數據準確、完整。另外，本發明系統設置的多重驗寫減少了生產過程中產品數據的漏讀和讀寫差錯，實現了標籤數據的有效驗證，大大提升了 RFID標籤數據的寫入成功率，還通過對RFID標籤最終狀態的統計，實現了生產效能的優化，為企業節約了生產成本。需要說明的是，本發明系統中的各種終端必須均勻設置於生產線的外側，且為保證部署有效，各終端之間的水平距離和垂直距離都取決於信息的讀寫速度和生產線運行速度，並且，各終端與生產線的水平距離都保持在廣I. 5m之間，保證位於標籤的正常讀寫範圍。本發明的業務創新點是基於自動識別與自動控制技術，本發明系統結合現有生產線的技術特點，實現了運動生產線上各流程的自動化協同處理；通過對RFID標籤數據的多重驗寫，大大提高生產過程中RFID標籤數據的讀寫成功率，節約生產成本。由於在生產線上實現的全自動化檢測，不僅提高了標籤處理效率，還減少了人工操作帶來的失誤。再者，各種終端合理部署在生產線的四周空間，既能擴大標籤的識讀角度和提高標籤識讀的準確率，還實現了失敗標籤的自動分揀，提高了生產效率。另外，該系統的工作方法可對生產數據進行實時統計，通過效能分析優化生產線運行效率。本發明的創新技術是通過合理優化設置各種終端(包括其天線布局和發射功率等)，對終端的識讀範圍和能力實現自動補給，以消除每個終端識讀的輻射盲區，提高其對RFID標籤讀寫成功率。本發明優化設置每個終端的自適應掃描時間，合理控制其掃描頻率，降低了終端對運行生產線上RFID標籤的漏讀率；還採用自動糾錯和數據補償技術完成對RFID標籤內數據的糾錯和追寫，在一定程度上提升了運動生產線上RFID標籤數據的讀寫成功率。本發明建立了一套自動化、高效的產品質量控制體系，利用生產線RFID標籤糾錯控制終端，實時監管產品的生產過程，自動識別帶有缺陷的產品並將其自動分揀出去或告
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目o此外，本發明還提供產品信息安全保護的管理機制，利用安全保護終端對出廠產品標籤執行安全防寫，以便有效避免標籤信息被篡改或竊取，提高產品的防偽能力。還通過對系統中的各個終端的動態巡檢和實時監控，保障運動生產線上各終端處於正確、穩定和可靠的工作狀態，避免設備故障對RFID標籤正確性的影響。
圖I是本發明提升運動生產線上RFID標籤讀寫成功率的系統結構組成圖。圖2是本發明系統中的生產管理應用伺服器組成結構示意圖。圖3是本發明系統中的讀寫控制終端結構組成示意圖。圖4是本發明系統中的數據檢測終端結構組成示意圖。圖5是本發明系統中的糾錯控制終端結構組成示意圖。圖6是本發明系統中的安全保護終端結構組成示意圖。 圖7是本發明提升運動生產線上RFID標籤讀寫成功率的系統工作方法的操作步驟流程圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本發明作進ー步的詳細描述。參見圖1，介紹本發明在運動生產線上提高射頻標籤RFID讀寫成功率的系統的結構組成該系統設有生產管理應用伺服器，以及經由有線網絡和/或無線網絡與該生產管理應用伺服器分別連接的讀寫控制、數據檢測、糾錯控制和安全保護四種終端；藉由這些不同終端與生產管理應用伺服器分別執行各自設定的任務並密切配合，提高運動生產線上RFID標籤的讀寫成功率。其中生產管理應用伺服器，作為系統的控制中心，負責統籌支撐和管理該系統所有裝置的協調運行管理系統的網絡拓撲、參數配置、應用服務和接ロ通信等，管理並實時更新資料庫中的各類業務數據資源，對來自各個終端數據採集點傳送來的數據進行接收、處理、存儲、顯示及統計分析，並針對異常狀態實時下達調控指令；支撐、管理和控制生產流程中的業務流與數據流，對各類數據資源和業務處理流程進行智能分析和決策；管理與控制讀寫控制終端和數據檢測終端，實現對RFID標籤的檢驗與數據讀寫和校驗RFID標籤中的數據；還管理與控制糾錯控制終端和安全保護終端，對異常RFID標籤實現定位與數據糾錯，以及對運動生產線上的RFID標籤實現最終校驗和防寫，並管理標籤狀態；設有業務資料庫，智能分析、數據處理流程控制和業務管理及系統管理三個單元和數據服務和數據操作兩個接ロ。業務資料庫用於存儲與該系統運行相關的各類業務數據，至少包括系統用戶、產品屬性、終端設備、生產線標識、RFID標籤產品數據、驗證結果、用戶登錄、各種事件和日誌等信息。讀寫控制終端，由運行讀寫控制程序的計算機和RFID讀寫器及其天線組成，用於對運動生產線上處於識讀範圍的RFID標籤群進行選擇，並啟動標籤識別周期，基於唯一標識MD (Unique Identifier)對RFID標籤與產品數據進行分析和處理，以及進行有效性檢測和產品數據的讀寫；實時採集生產線上RFID標籤的UID信息，並將伺服器中的產品數據(至少包括產品名稱、產地、生產廠商、品牌、等級、生產日期、批次號、流水線和操作員編號等)經過處理後寫入標籤；並建立標籤WD與產品數據的關聯。數據檢測終端，由運行數據檢測程序的計算機和RFID讀寫器及其天線組成，負責對運動生產線上經過讀寫控制終端處理後的RFID標籤進行數據檢測和校驗，識別錯誤並觸發糾錯控制流程，井上傳給應用伺服器。糾錯控制終端，由運行糾錯控制程序的計算機和RFID讀寫器及其天線組成，負責對數據檢測終端發現的錯誤RFID標籤進行精確定位，並判斷錯誤RFID標籤的錯誤類型，消除標籤內冗餘或錯誤數據，再將準確、完整的產品數據追寫到該RFID標籤。安全保護終端，由運行安全保護程序的計算機、RFID讀寫器及其天線與分揀裝置組成，負責對運動生產線上的RFID標籤進行最終的產品數據校驗，並完成標籤的最終狀態管理對通過校驗的標籤進行防寫處理，對未通過校驗的標籤進行失敗分揀。本發明系統以射頻標籤RFID中的產品數據為中心，提供包括終端同步控制、終端 狀態及標籤有效性監控、數據採集及寫入、數據驗證及追寫、數據保護及分揀五項功能，其中終端同步控制是對運動生產線上部署的讀寫控制、數據檢測、糾錯控制和安全保護四種終端的工作狀態進行同步管理，根據生產線運行速度和終端識讀範圍控制每種終端的標籤識別周期，以控制各終端識別標籤的啟動和結束時間；以便降低標籤識別的平均時間，減少各個終端之間和終端與標籤之間的衝突。終端狀態及標籤有效性監控是生產管理應用伺服器根據其存儲的各終端註冊信息，對系統啟動後，各終端定期上報的身份信息及運行狀態信息進行匹配驗證，同時智能分析各終端的狀態控制數據，確定其運行狀態，以保證生產線上各終端與RFID標籤之間數據傳輸的可靠、穩定和持續；同時，讀寫控制終端和數據檢測終端分別根據其識讀範圍內標籤群對數據讀寫請求的反饋結果來判別標籤的有效性，實現標籤的有效性監控。數據採集及寫入是在每個識讀周期內，讀寫控制終端按照設定時長，向識讀範圍內的標籤群發出數據讀寫指令，根據感應的標籤信號強度和距離關係來分析確定標籤坐標，定位並讀取RFID標籤；以及在生產管理應用伺服器的控制下，將產品數據寫入RFID標籤中；讀寫控制終端完成每個標籤寫入數據的同時，通過生產管理應用伺服器向數據檢測終端發送啟動數據檢測服務的請求，應用伺服器以標籤的UID為索引建立標籤檔案。數據驗證及追寫是生產管理應用伺服器發出標籤數據檢測服務啟動請求後，數據檢測終端根據標籤信號強度和距離關係來分析定位識讀範圍內的標籤，讀取該標籤中的UID和產品信息；並在生產管理應用伺服器的控制下，對標籤產品數據進行重複篩選與過濾檢測，以發現漏寫、漏讀和讀錯的標籤，並反饋上報；對於產品數據正確與完整的標籤，生產管理應用伺服器向安全保護終端發出標籤狀態保護服務指令，以便進行後續處理；對於有數據瑕疵的標籤，生產管理應用伺服器向糾錯控制終端發出消除冗餘信息或追寫數據的服務指令，糾錯控制終端啟動相關功能，對RFID標籤用戶區的產品數據進行動態追寫。數據保護及分揀是在生產管理應用伺服器的控制指令下，安全保護終端執行RFID標籤的防寫和失敗標籤分揀操作，以提升生產效能；對於糾錯控制終端處理後的標籤，安全保護終端先啟動數據驗證功能，對錯誤標籤進行過濾和篩選，控制分揀裝置實現失敗標籤的分揀；再啟動數據保護功能，將產品數據準確、完整的RFID標籤的可讀寫狀態變更為只讀狀態，實現標籤中產品數據的防寫，同時，將該RFID標籤的發行和保護操作上報給生產管理應用伺服器，以便進行登記備案管理。下面具體介紹本發明系統中的各個組成設備。先參見圖2，介紹該系統中的數據處理、信息展示和監控的核心生產管理應用伺服器中的五個部件功能。業務資料庫操作接ロ 負責封裝業務資料庫，屏蔽不同業務資料庫在數據管理上的差異，以簡單接ロ形式給其他単元提供統ー的數據存儲、查詢和更新操作；接受數據處理流程控制、業務管理及系統管理和智能分析三個單元的服務請求，進行業務數據的存取和更新，並將請求的處理數據或結果及時返回給服務請求單元進行後續處理。業務管理及系統管理単元負責用戶管理、網絡管理和系統管理；接受系統管理人員的服務請求，執行用戶註冊、登錄和查詢操作，井根據請求類型進行相應業務處理，還與業務資料庫操作接ロ単元交互信息，將業務處理結果以原子服務方式提供給業務資料庫操作接ロ，或根據管理者需求將處理結果或數據集合進行呈現、即返回給用戶。 數據處理流程控制單元負責管理整個系統的業務數據資源，完成數據處理的流程控制，並提供業務數據的相關處理功能；接受智能分析単元和數據服務接ロ単元的服務請求，進行業務數據處理並反饋處理結果；控制業務資料庫操作接ロ単元與業務資料庫的信息交互。智能分析単元負責在生產過程中管理運動生產線上RFID標籤及其相關的包括事件序列、產品數據、終端設備、驗證結果等各種邏輯信息資源，完成RFID標籤在上述信息資源中的關聯分析，井根據預定策略對分析結果執行流程控制；接受數據服務接ロ単元的服務請求，進行RFID標籤的數據分析並反饋處理結果；調用數據處理流程控制單元的服務功能，完成業務數據的存取與分析；控制業務資料庫操作接ロ與業務資料庫的信息交互。數據服務操作接ロ 以統ー接ロ的形式將智能分析単元和數據處理流程控制單元以原子服務方式提供的業務數據智能處理控制功能進行封裝，供讀寫控制、數據檢測、糾錯控制和安全保護四種終端進行調用，為這些終端使用相關數據處理能力提供方便；接受讀寫控制、數據檢測、糾錯控制和安全保護四個終端的服務請求，根據請求類型調用智能分析単元或數據處理流程控制單元提供的對應原子服務，進行相應的業務數據處理，並將處理結果或數據集合返回給服務請求終端進行後續處理。參見圖3，介紹本發明系統中的讀寫控制終端七個部件的功能如下服務及數據操作接ロ 負責該讀寫控制終端與生產管理應用伺服器的信息交互接受業務流程控制單元的控制指令，與生產管理應用伺服器交互數據，並將數據交互結果反饋給業務流程控制單元進行後續處理。業務流程控制單元作為該讀寫控制終端的控制核心，管理控制服務及數據操作接ロ向生產管理應用伺服器發起服務請求並接受其控制指令，為各種業務功能提供相應服務；負責控制和協調終端狀態監控、識別周期控制、標籤檢驗及定位、數據寫入和告警呈現其餘五個單元共同完成RFID標籤的數據讀寫；實現各單元數據的上傳及調度指令的下發。終端狀態監控単元負責按照約定周期與生產管理應用伺服器交互信息主動上報該終端狀態信息，接受生產管理應用伺服器的控制指令，保障該終端處於持續、穩定和可靠的運行狀態；接受業務流程控制單元的指令，將終端身份識別信息和運行狀態信息通過服務及數據操作接ロ發送給生產管理應用伺服器。
識別周期控制單元負責監控運動生產線的運行速度，根據識讀範圍內的標籤數量控制RFID標籤讀寫器的識讀周期，以使不同終端實現同步控制；接受業務流程控制單元的控制指令，進行識讀周期控制並反饋結果數據，從而完成不同終端之間的同歩；該讀寫控制終端標籤識別周期的結束，就是數據驗證終端啟動服務模式的開始，由此實現伺服器對各終端的同步控制在識別周期內完成對RFID標籤產品數據的寫入和WD與產品數據的關聯。標籤檢驗及定位単元負責對運動生產線上的RFID標籤進行初始校驗和定位接受業務流程控制單元的控制指令，通過RFID標籤讀寫器驗證標籤是否有效，標籤有效則收到服務請求後，激活晶片內部電路，標籤內的感應電壓隨著與終端距離的變化而發生變化，並通過感應電壓值計算標籤位置和獲取標籤UID值，完成生產線上RFID標籤的精確定位，並將採集到標籤UID信息返回至業務流程控制單元，進行後續處理。數據寫入単元負責向運動生產線上RFID標籤寫入產品數據。接受業務流程控制
單元的控制指令，通過RFID讀寫器向RFID標籤寫入產品數據，完成RFID標籤UID和產品數據的唯一性和關聯性的設置；再將寫入結果反饋給業務流程控制單元進行後續處理。告警呈現單元；負責對該讀寫控制終端工作過程中出現的異常發送告警信息接受業務流程控制單元的控制指令，以聲光電結合的告警方式對各種不同異常進行提醒告
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目O參見圖4，介紹本發明系統中的數據檢測終端的各組成部件的功能如下服務及數據操作接ロ 負責該數據檢測終端與生產管理應用伺服器的信息交互接受業務流程控制單元的服務請求，與生產管理應用伺服器交互數據，並將數據交互結果反饋給業務流程控制單元進行後續處理。業務流程控制單元作為該數據檢測終端的控制核心，管理控制服務及數據操作接ロ向生產管理應用伺服器發起服務請求並接受其控制指令，負責控制和協調終端狀態監控、識別周期控制、數據驗證、告警呈現其餘四個單元共同完成RFID標籤的數據檢測和傳輸操作。終端狀態監控単元負責按照約定周期與生產管理應用伺服器交互信息，主動上報終端狀態信息，接受生產管理應用伺服器的控制指令，保障該終端處於持續、穩定和可靠的運行狀態；接受業務流程控制單元的指令，將終端身份識別信息和運行狀態信息通過服務及數據接ロ發送給生產管理應用伺服器。識別周期控制單元負責監控運動生產線的運行速度，根據識讀範圍內的標籤數量控制RFID標籤讀寫器的識讀周期，以使不同終端實現同步控制該終端標籤識別周期的結束就是糾錯控制終端啟動服務模式的開始；接受業務流程控制單元的控制指令，進行識讀周期控制並反饋結果數據，從而完成不同終端之間的同歩。數據驗證単元負責對運動生產線上RFID標籤中的業務數據進行檢測和校驗接受業務流程控制單元的控制指令，通過RFID讀寫器獲取RFID標籤中的業務數據，並進行檢測和校驗後，將校驗結果反饋給業務流程控制單元進行後續處理。告警呈現單元，負責對該數據檢測終端工作過程中出現的異常發送告警信息接受業務流程控制單元的控制指令，以聲光電結合的告警方式對各種異常進行提醒告警。參見圖5，介紹糾錯控制終端中的七個組成部件的功能如下
服務及數據操作接ロ 負責該糾錯控制終端與生產管理應用伺服器的信息交互接受業務流程控制單元的控制指令，與生產管理應用伺服器交互數據，並將數據交互結果反饋給業務流程控制單元進行後續處理。業務流程控制單元作為該糾錯控制終端的控制核心，管理與控制服務及數據接ロ向生產管理應用伺服器發起服務請求，並接受後者的控制指令，控制和協調終端狀態監控、識別周期控制、標籤定位、數據追寫、告警呈現其餘五個單元共同完成RFID標籤的數據糾錯。 終端狀態監控単元負責按照約定周期與生產管理應用伺服器交互信息主動上報終端狀態信息，接受生產管理應用伺服器的控制指令，保障該終端處於持續、穩定和可靠的運行狀態；接受業務流程控制單元的指令，將終端身份識別信息和運行狀態信息通過服務及數據接ロ發送給生產管理應用伺服器。識別周期控制單元負責監控運動生產線的運行速度，根據識讀範圍內的標籤數量控制RFID標籤讀寫器的識讀周期，以使不同終端實現同步控制，在識別周期內完成對RFID標籤內冗餘產品數據的消除與缺失信息的追寫；接受業務流程控制單元的控制指令，進行識讀周期的控制，並反饋控制結果，以便完成不同終端之間的同歩。標籤定位単元負責對運動生產線上的RFID標籤進行定位接受業務流程控制單元的控制指令，通過RFID標籤讀寫器的感應電壓值和距離的關係計算確定標籤位置坐標，完成生產線上RFID標籤的精確定位並獲取標籤UID值，再將定位結果反饋給業務流程控制單元進行後續處理。數據追寫単元負責接受業務流程控制單元的控制指令，通過RFID讀寫器向運動生產線上RFID標籤追寫或修改產品數據，並將寫入或修改結果反饋給業務流程控制單元進行後續處理。告警呈現單元負責對該糾錯控制終端工作過程中出現的異常發送告警信息接受業務流程控制單元的控制指令，以聲光電結合的告警方式對各種異常進行提醒告警。參見圖6，介紹安全保護終端中的六個組成部件的功能如下服務及數據操作接ロ 負責該安全保護終端與生產管理應用伺服器的信息交互接受業務流程控制單元的服務請求，與生產管理應用伺服器交互數據，並將數據交互結果反饋給業務流程控制單元進行後續處理。業務流程控制單元；作為該安全保護終端的控制核心，管理與控制服務及數據操作接ロ向生產管理應用伺服器發起服務請求，並接受後者的控制指令，控制和協調終端狀態監控、識別周期控制、數據校驗保護和異常處理其餘四個單元共同完成針對RFID標籤的數據安全保護功能。終端狀態監控単元負責按照約定周期與生產管理應用伺服器交互信息，主動上報終端狀態信息，接受生產管理應用伺服器的控制指令，保障該終端處於持續、穩定和可靠的運行狀態；接受業務流程控制單元的指令，將終端身份識別信息和運行狀態信息通過服務及數據接ロ發送給生產管理應用伺服器。識別周期控制單元負責監控運動生產線的運行速度，根據識讀範圍內的標籤數量控制RFID標籤讀寫器的識讀周期，以使不同終端實現同步控制；接受業務流程控制單元的控制指令，進行識讀周期控制並反饋結果數據，以便完成不同終端之間的同步；
數據校驗保護單元；負責對運行生產線上RFID標籤中的業務數據進行校驗和防寫接受業務流程控制單元的控制指令，通過RFID標籤讀寫器獲取並校驗其中業務數據的完整性及準確性，對通過校驗的RFID標籤所包含的準確、完整的產品數據進行防寫，再將狀態變更的結果反饋到應用伺服器進行存儲，並將未通過校驗的RFID標籤反饋給業務流程控制單元進行後續處理。異常處理單元負責接受業務流程控制單元的控制指令，對生產線上未通過校驗的RFID標籤進行異常處理即確定未通過校驗的RFID標籤並告警，再控制分揀裝置自動將其分揀出來。參見圖7，介紹本發明在運動生產線上提高射頻標籤讀寫成功率的系統的工作方法的具體操作步驟步驟1，讀寫控制終端先將產品數據寫入生產線上的RFID標籤，實現標籤MD與產品數據的關聯。
數據檢測終端對生產線上RFID標籤內寫入的產品數據進行篩選和過濾。如果產品數據準確完整則進入5)環節，若數據存在瑕疵，則進入3)環節；糾錯控制終端對包含瑕疵信息的標籤進行冗餘或錯誤數據進行消除並補寫缺失數據；步驟2，應用伺服器向數據檢測終端下發驗證步驟1，標籤數據的控制指令；步驟3，數據檢測終端對生產線上的RFID標籤內的產品數據進行篩選、過濾和驗證，如果產品數據準確、完整，則跳轉執行步驟5;否則，即其中數據存在瑕疵，則執行後續步驟4。步驟4，糾錯控制終端對產品數據存在瑕疵的標籤進行數據糾錯或數據追寫。步驟5，安全保護終端對經過追寫的標籤產品數據進行驗證，如果數據追寫成功，則執行後續步驟6 ;否則，進行告警提示和分揀處理，再返回執行步驟2 ；步驟6，安全保護終端將產品數據完整、準確的RFID標籤的可讀寫狀態變更為只讀狀態，實現對產品數據的保護。
權利要求
1.一種在運動生產線上提高射頻標籤RFID讀寫成功率的系統，其特徵在於該系統由生產管理應用伺服器，以及經由有線網絡和/或無線網絡與該生產管理應用伺服器分別連接的讀寫控制、數據檢測、糾錯控制和安全保護四種終端所組成，藉由這些不同終端與生產管理應用伺服器分別執行各自設定的任務並密切配合，提高運動生產線上RFID標籤的讀與成功率；其中 生產管理應用伺服器，作為系統的控制中心，負責統籌支撐和管理該系統所有裝置的協調運行管理系統的網絡拓撲、參數配置、應用服務和接口通信，管理並實時更新資料庫中的各類業務數據資源，對來自各個終端數據採集點傳送來的數據進行接收、處理、存儲、顯示及統計分析，並針對異常狀態實時下達調控指令；支撐、管理和控制生產流程中的業務流與數據流，對各類數據資源和業務處理流程進行智能分析和決策；管理與控制讀寫控制終端和數據檢測終端，實現對RFID標籤的檢驗與數據讀寫和校驗RFID標籤中的數據；還管理與控制糾錯控制終端和安全保護終端，對異常RFID標籤實現定位與數據糾錯，以及對運動生產線上的RFID標籤實現最終校驗和防寫，並管理標籤狀態；設有業務資料庫，智能分析、數據處理流程控制和業務管理及系統管理三個單元和數據服務和數據操作兩個操作接口 ；所述業務資料庫存儲的業務數據包括系統用戶、產品屬性、終端設備、生產線標識、RFID標籤產品數據、驗證結果、用戶登錄、各種事件和日誌的信息； 讀寫控制終端，由運行讀寫控制程序的計算機和RFID讀寫器及其天線組成，用於對運動生產線上處於識讀範圍的RFID標籤群進行選擇，並啟動標籤識別周期，基於唯一標識UID對RFID標籤進行有效性檢測和產品數據的讀寫；寫入的產品數據至少包括產品名稱、產地、生產廠商、品牌、等級、生產日期、批次號、流水線和操作員編號；並建立標籤WD與產品數據的關聯； 數據檢測終端，由運行數據檢測程序的計算機和RFID讀寫器及其天線組成，負責對運動生產線上經過讀寫控制終端處理後的RFID標籤進行數據檢測和校驗，識別錯誤並觸發糾錯控制流程，並上傳給應用伺服器； 糾錯控制終端，由運行糾錯控制程序的計算機和RFID讀寫器及其天線組成，負責對數據檢測終端發現的錯誤RFID標籤進行精確定位，並判斷錯誤RFID標籤的錯誤類型，再將準確、完整的產品數據追寫到該RFID標籤；。
安全保護終端，由運行安全保護程序的計算機、RFID讀寫器及其天線與分揀裝置組成，負責對運動生產線上的RFID標籤進行最終的產品數據校驗，並完成標籤的狀態管理對通過校驗的標籤進行防寫處理，對未通過校驗的標籤進行失敗分揀。
2.根據權利要求I所述的系統，其特徵在於所述生產管理應用伺服器的各個組成部件的功能如下 業務資料庫操作接口，負責封裝業務資料庫，屏蔽不同業務資料庫在數據管理上的差異，以簡單接口形式給其他單元提供統一的數據存儲、查詢和更新操作；接受數據處理流程控制、業務管理及系統管理和智能分析三個單元的服務請求，進行業務數據的存取和更新，並將請求的處理數據或結果及時返回給服務請求單元進行後續處理； 業務管理及系統管理單元，負責用戶管理、網絡管理和系統管理；接受系統管理人員的服務請求，執行用戶註冊、登錄和查詢操作，並根據請求類型進行相應業務處理，還與業務資料庫操作接口單元交互信息，將處理結果或數據集合返回給用戶；數據處理流程控制單元，負責管理整個系統的業務數據資源，完成數據處理的流程控制，並提供業務數據的相關處理功能；接受智能分析單元和數據服務接口單元的服務請求，進行業務數據處理並反饋處理結果；控制業務資料庫操作接口單元與業務資料庫的信息交互。
智能分析單元，負責在生產過程中管理運動生產線上RFID標籤及其相關的包括事件、產品數據、終端設備、驗證結果的各種邏輯信息資源，完成RFID標籤在上述信息資源中的關聯分析，並根據預定策略對分析結果執行流程控制；接受數據服務接口單元的服務請求，進行RFID標籤的數據分析並反饋處理結果；調用數據處理流程控制單元的服務功能，完成業務數據的存取與分析；控制業務資料庫操作接口與業務資料庫的信息交互； 數據服務操作接口，以統一接口的形式將智能分析單元和數據處理流程控制單元以原子服務方式提供的業務數據智能處理控制功能進行封裝，供讀寫控制、數據檢測、糾錯控制和安全保護四種終端進行調用，為這些終端使用相關數據處理能力提供方便；接受讀寫控 制、數據檢測、糾錯控制和安全保護四種終端的服務請求，根據請求類型調用智能分析單元或數據處理流程控制單元提供的對應原子服務，進行相應的業務數據處理，並將處理結果或數據集合返回給服務請求終端進行後續處理。
3.根據權利要求I所述的系統，其特徵在於所述讀寫控制終端的各個部件的功能如下 服務及數據操作接口，負責該讀寫控制終端與生產管理應用伺服器的信息交互接受業務流程控制單元的控制指令，與生產管理應用伺服器交互數據，並將數據交互結果反饋給業務流程控制單元進行後續處理； 業務流程控制單元，作為該讀寫控制終端的控制核心，管理控制服務及數據接口向生產管理應用伺服器發起服務請求並接受其控制指令，負責控制和協調終端狀態監控、識別周期控制、標籤檢驗及定位、數據寫入和告警呈現其餘五個單元共同完成RFID標籤的數據讀與； 終端狀態監控單元，負責按照約定周期與生產管理應用伺服器交互信息上報終端狀態信息，接受生產管理應用伺服器的控制指令，保障該終端處於持續、穩定和可靠的運行狀態；接受業務流程控制單元的指令，將終端身份識別信息和運行狀態信息通過服務及數據操作接口發送給生產管理應用伺服器； 識別周期控制單元，負責監控運動生產線的運行速度，根據識讀範圍內的標籤數量控制RFID標籤讀寫器的識讀周期，以使不同終端實現同步控制；接受業務流程控制單元的控制指令，進行識讀周期控制並反饋結果數據，從而完成不同終端之間的同步； 標籤檢驗及定位單元，負責對運動生產線上的RFID標籤進行初始校驗和定位接受業務流程控制單元的控制指令，通過RFID標籤讀寫器驗證標籤是否有效，並通過感應電壓值計算標籤位置，完成生產線上RFID標籤的精確定位，並將檢測結果反饋給業務流程控制單元進行後續處理； 數據寫入單元，負責向運動生產線上RFID標籤寫入產品數據。接受業務流程控制單元的控制指令，通過RFID讀寫器向RFID標籤寫入產品數據，並將寫入結果反饋給業務流程控制單元進行後續處理。
告警呈現單元；負責對該讀寫控制終端工作過程中出現的異常發送告警信息接受業務流程控制單元的控制指令，以聲光電結合的告警方式對各種不同異常進行提醒告警。
4.根據權利要求I所述的系統，其特徵在於所述數據檢測終端的各組成部件的功能如下 服務及數據操作接口，負責該數據檢測終端與生產管理應用伺服器的信息交互接受業務流程控制單元的服務請求，與生產管理應用伺服器交互數據，並將數據交互結果反饋給業務流程控制單元進行後續處理； 業務流程控制單元，作為該數據檢測終端的控制核心，管理控制服務及數據接口向生產管理應用伺服器發起服務請求並接受其控制指令，負責控制和協調終端狀態監控、識別周期控制、數據驗證、告警呈現其餘四個單元共同完成RFID標籤的數據檢測。
終端狀態監控單元，負責按照約定周期與生產管理應用伺服器交互信息，上報終端狀態信息，接受生產管理應用伺服器的控制指令，保障該終端處於持續、穩定和可靠的運行狀態；接受業務流程控制單元的指令，將終端身份識別信息和運行狀態信息通過服務及數據操作接口發送給生產管理應用伺服器； 識別周期控制單元，負責監控運動生產線的運行速度，根據識讀範圍內的標籤數量控制RFID標籤讀寫器的識讀周期，以使不同終端實現同步控制；接受業務流程控制單元的控制指令，進行識讀周期控制並反饋結果數據，從而完成不同終端之間的同步； 數據驗證單元負責對運動生產線上RFID標籤中的業務數據進行檢測和校驗接受業務流程控制單元的控制指令，通過RFID讀寫器獲取RFID標籤中的業務數據，並進行檢測和校驗後，將校驗結果反饋給業務流程控制單元進行後續處理； 告警呈現單元，負責對該數據檢測終端工作過程中出現的異常發送告警信息接受業務流程控制單元的控制指令，以聲光電結合的告警方式對各種異常進行提醒告警。
5.根據權利要求I所述的系統，其特徵在於所述糾錯控制終端的各組成部件的功能如下 服務及數據操作接口，負責該糾錯控制終端與生產管理應用伺服器的信息交互接受業務流程控制單元的控制指令，與生產管理應用伺服器交互數據，並將數據交互結果反饋給業務流程控制單元進行後續處理； 業務流程控制單元，作為該糾錯控制終端的控制核心，管理與控制服務及數據接口向生產管理應用伺服器發起服務請求，並接受後者的控制指令，控制和協調終端狀態監控、識別周期控制、標籤定位、數據追寫、告警呈現其餘五個單元共同完成RFID標籤的數據糾錯；終端狀態監控單元，負責按照約定周期與生產管理應用伺服器交互信息上報終端狀態信息，接受生產管理應用伺服器的控制指令，保障該終端處於持續、穩定和可靠的運行狀態；接受業務流程控制單元的指令，將終端身份識別信息和運行狀態信息通過服務及數據操作接口發送給生產管理應用伺服器； 識別周期控制單元，負責監控運動生產線的運行速度，根據識讀範圍內的標籤數量控制RFID標籤讀寫器的識讀周期，以使不同終端實現同步控制；接受業務流程控制單元的控制指令，進行識讀周期的控制，並反饋控制結果，以便完成不同終端之間的同步； 標籤定位單元，負責對運動生產線上的RFID標籤進行定位接受業務流程控制單元的控制指令，通過RFID標籤讀寫器的感應電壓值計算標籤位置，完成生產線上RFID標籤的精確定位，並將定位結果反饋給業務流程控制單元進行後續處理；數據追寫單元，負責接受業務流程控制單元的控制指令，通過RFID讀寫器向運動生產線上RFID標籤追寫或修改產品數據，並將寫入或修改結果反饋給業務流程控制單元進行後續處理； 告警呈現單元，負責對該糾錯控制終端工作過程中出現的異常發送告警信息接受業務流程控制單元的控制指令，以聲光電結合的告警方式對各種異常進行提醒告警。
6.根據權利要求I所述的系統，其特徵在於所述安全保護終端的各個部件的功能如下 服務及數據操作接口，負責該安全保護終端與生產管理應用伺服器的信息交互接受業務流程控制單元的服務請求，與生產管理應用伺服器交互數據，並將數據交互結果反饋給業務流程控制單元進行後續處理； 業務流程控制單元，作為該安全保護終端的控制核心，管理與控制服務及數據接口向生產管理應用伺服器發起服務請求，並接受後者的控制指令，控制和協調終端狀態監控、識別周期控制、數據校驗保護和異常處理其餘四個單元共同完成針對RFID標籤的數據安全保護功能； 終端狀態監控單元，負責按照約定周期與生產管理應用伺服器交互信息，上報終端狀態信息，接受生產管理應用伺服器的控制指令，保障該終端處於持續、穩定和可靠的運行狀態；接受業務流程控制單元的指令，將終端身份識別信息和運行狀態信息通過服務及數據操作接口發送給生產管理應用伺服器； 識別周期控制單元，負責監控運動生產線的運行速度，根據識讀範圍內的標籤數量控制RFID標籤讀寫器的識讀周期，以使不同終端實現同步控制；接受業務流程控制單元的控制指令，進行識讀周期控制並反饋結果數據，以便完成不同終端之間的同步； 數據校驗保護單元，負責對運行生產線上RFID標籤中的業務數據進行校驗和防寫接受業務流程控制單元的控制指令，通過RFID標籤讀寫器獲取並校驗其中的業務數據，對通過校驗的RFID標籤進行防寫，並將未通過校驗的RFID標籤反饋給業務流程控制單元進行後續處理； 異常處理單元，負責接受業務流程控制單元的控制指令，對生產線上未通過校驗的RFID標籤進行異常處理即確定未通過校驗的RFID標籤並告警，再控制分揀裝置自動將其分揀出來。
7.根據權利要求I所述的系統，其特徵在於所述系統以射頻標籤RFID中的產品數據為中心，提供包括終端同步控制、終端狀態及標籤有效性監控、數據採集及寫入、數據驗證及追寫、數據保護及分揀五項功能，其中 終端同步控制是對運動生產線上部署的讀寫控制、數據檢測、糾錯控制和安全保護四種終端的工作狀態進行同步管理，根據生產線運行速度和終端識讀範圍控制每個終端的標籤識別周期，以控制各終端識別標籤的啟動和結束時間；以便降低標籤識別的平均時間，減少各個終端之間和終端與標籤之間的衝突； 終端狀態及標籤有效性監控是生產管理應用伺服器根據其存儲的各終端註冊信息，對系統啟動後，各終端定期上報的身份信息及運行狀態信息進行匹配驗證，同時智能分析各終端的狀態控制數據，確定其運行狀態，以保證生產線上各終端與RFID標籤之間數據傳輸的可靠、穩定和持續；同時，讀寫控制終端和數據檢測終端分別根據其識讀範圍內標籤群對數據讀寫請求的反饋結果來判別標籤的有效性，實現標籤的有效性監控； 數據採集及寫入是在每個識讀周期內，讀寫控制終端按照設定時長，向識讀範圍內的標籤群發出數據讀寫指令，根據感應的標籤信號強度和距離關係來分析確定標籤坐標，定位並讀取RFID標籤；以及在生產管理應用伺服器的控制下，將產品數據寫入RFID標籤中；讀寫控制終端完成每個標籤寫入數據的同時，通過生產管理應用伺服器向數據檢測終端發送啟動數據檢測服務的請求，應用伺服器以標籤的WD為索引建立標籤檔案； 數據驗證及追寫是生產管理應用伺服器發出標籤數據檢測服務啟動請求後，數據檢測終端根據標籤信號強度和距離關係來分析定位識讀範圍內的標籤，讀取該標籤中的UID和產品信息；並在生產管理應用伺服器的控制下，對標籤產品數據進行重複篩選與過濾檢測，以發現漏寫、漏讀和讀錯的標籤，並反饋上報；對於產品數據正確與完整的標籤，生產管理應用伺服器向安全保護終端發出標籤狀態保護服務指令，以便進行後續處理；對於有數據瑕疵的標籤，生產管理應用伺服器向糾錯控制終端發出消除冗餘信息或追寫數據的服務指令，糾錯控制終端啟動相關功能，對RFID標籤用戶區的產品數據進行動態追寫； 數據保護及分揀是在生產管理應用伺服器的控制指令下，安全保護終端執行RFID標籤的防寫和失敗標籤分揀操作，以提升生產效能；對於糾錯控制終端處理後的標籤，安全保護終端先啟動數據驗證功能，對錯誤標籤進行過濾和篩選，控制分揀裝置實現失敗標籤的分揀；再啟動數據保護功能，將產品數據準確、完整的RFID標籤的可讀寫狀態變更為只讀狀態，實現標籤中產品數據的防寫，同時，將該RFID標籤的發行和保護操作上報給生產管理應用伺服器，以便進行登記備案管理。
8.—種在運動生產線上提高射頻標籤讀寫成功率的系統的工作方法，其特徵在於包括下列操作步驟 (1)讀寫控制終端先將產品數據寫入生產線上的RFID標籤，實現標籤WD與產品數據的關聯； (2)應用伺服器向數據檢測終端下發驗證標籤數據的控制指令； (3)數據檢測終端對生產線上的RFID標籤內的產品數據進行篩選、過濾和驗證，如果產品數據準確、完整，則跳轉執行步驟(5);否則，即其中數據存在瑕疵，則執行後續步驟(4)； (4)糾錯控制終端對產品數據存在瑕疵的標籤進行數據糾錯或數據追寫； (5)安全保護終端對經過追寫的標籤產品數據進行驗證，如果數據追寫成功，則執行後續步驟(6);否則，進行告警提示和分揀處理，再返回執行步驟(2)； (6)安全保護終端將產品數據完整、準確的RFID標籤的可讀寫狀態變更為只讀狀態，實現對產品數據的保護。
全文摘要
一種在運動生產線上提高射頻標籤RFID讀寫成功率的系統和方法，該系統由生產管理應用伺服器，以及經由有線網絡和/或無線網絡與該生產管理應用伺服器分別連接的讀寫控制、數據檢測、糾錯控制和安全保護四種終端所組成，藉由這些利用計算機、RFID和自動控制等技術組成的四種不同終端與生產管理應用伺服器分別執行各自設定的任務並密切配合，在運動生產線上對RFID標籤內的數據實現精確識別、多重寫入、驗證和信息保護、以及自動分揀失敗標籤等功能，顯著提升在運動生產線上RFID標籤數據的讀寫成功率，優化生產效能，實現對生產線的智能化管理。因此，本發明在現代工業生產線上具有很好的推廣應用前景。
文檔編號G06K17/00GK102819758SQ20121023807
公開日2012年12月12日 申請日期2012年7月10日 優先權日2012年7月10日
發明者王紅熳, 丁正, 葛懿, 郭創學 申請人:上海欣方智能系統有限公司