基于nfc技術的分布式傳感器網絡系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本專利涉及一種分布式傳感器網絡系統(tǒng)，具體涉及一種基于NFC技術的分布式傳感器網絡系統(tǒng)，它應用于倉儲管理中能夠實時獲取元件在倉庫中的位置信息。
【背景技術】
[0002]隨著社會的不斷發(fā)展，人們對于倉儲系統(tǒng)的要求越來越來高。傳統(tǒng)的倉儲系統(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，已經遠遠不能滿足要求?，F代化的倉儲系統(tǒng)與傳統(tǒng)倉儲系統(tǒng)有著顯著的區(qū)別，它以數字化的計算機管理模式替代人工模式進行管理，建立數字化倉庫，即運用現代信息技術來實現倉庫管理并保障倉庫的合理高效運行。
[0003]目前，在國內外的數字化倉庫管理信息系統(tǒng)中廣泛采用了條碼技術和RFID(射頻識別技術)技術，并且便攜終端、數據庫和計算機網絡技術的發(fā)展都為倉庫信息系統(tǒng)的發(fā)展奠定了基礎。RFID是一項非接觸性自動識別技術，它的核心工作原理是通過無線射頻信號來自動識別目標并獲取目標對象的相關數據。RFID技術的優(yōu)點在于可識別移動運動物體并且可同時識別多個標簽，操作快捷方便。通過將RFID標簽對元件進行唯一標識，從而進行倉庫信息管理。我國的RFID系統(tǒng)主要用于物流系統(tǒng)、貨物和危險品的追蹤、醫(yī)療系統(tǒng)、電子門票、證件防偽等領域。
[0004]然而，基于RFID技術的倉庫信息管理系統(tǒng)，由于RFID的探測范圍在幾米到幾十米的空間上，在該范圍內若有多個元件存在時可以同時響應，不能區(qū)分各自的位置關系，因而不能進行元件定位；并且，在探測過程中存在信息冗余、串擾和競爭的情況。為了解決這些問題，本專利基于NFC技術(也是RFID的一種)，不僅繼承了 RFID的數字化倉庫管理的便捷、高效的特點，還可以對元件位置甚至放置姿態(tài)信息進行管理。
[0005]目前，基于RFID技術的倉庫信息管理系統(tǒng)，通常采用的結構是由設置在倉庫出入口的讀卡器設備進行倉庫內部元件信息管理。元件進入倉庫時，由讀卡器設備自動識別元件的RFID標簽進行入庫登記，元件取出倉庫時，則同樣由讀卡器設備進行出庫登記操作，并沒有組成實時監(jiān)控和管理的網絡系統(tǒng)。本專利則采用分布式NFC傳感單元，組建局域傳感網絡，在倉庫內部進行元件位置的實時監(jiān)控和管理。可以快速、準確的讀取元件信息，并且還可以為在倉庫中查找元件提供位置信息。

【發(fā)明內容】

[0006]本專利的目的是提供一種基于NFC技術的分布式傳感器網絡系統(tǒng)，解決現有技術中存在的信息冗余、串擾和競爭的問題。
[0007]本專利中NFC分布式傳感網絡系統(tǒng)包括NFC傳感單元、1?總線、局域網絡控制器、互聯網絡設備和主控機(如圖1)。
[0008]所述的NFC傳感單元包括一個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標簽識別電路的電路板，它運行在13.56MHz的通信頻率，能夠識別IS014443A/B、IS015693、IS018000的通信協議標簽，如:ST公司的PLUG-CR95HF-B、EVAL-ST96HF 等電路板。
[0009]所述的局域網絡控制器，是一個包含了處理芯片(比如DSP、FPGA、ARM等)、I2C總線接口和互連網絡接口以及電源等外圍電路的電路板卡。互連網絡接口采用是符合TCP/IP網絡協議的以太網口，或者是無線網絡(如802.11協議系列、WLAN、Wifi等)的網絡接口。
[0010]所述的互連網絡設備，是搭建互聯網絡平臺的設備，它采用基于TCP/IP協議簇的有線網絡Internet路由器或者網關，或者無線網絡WLAN的路由器和AP設備。
[0011]所述的主控機采用安裝人機交互設備以及倉儲信息管理軟件的、帶有網絡接口的通用計算機或者服務器。所述的人機交互設備，采用通用輸入輸出設備，如顯示器、鼠標、鍵盤、觸摸屏等。
[0012]系統(tǒng)中若干個NFC傳感單元分布在倉庫元件擺放位置上，每個NFC傳感單元是由MCU和若干個NFC終端并聯在SPI總線上，其中MCU作為SPI總線主設備管理SPI總線的片選信號線CS ;若干個NFC傳感單元通過MCU并聯到I2C總線上，并且與局域網絡控制器的I2C總線接口相連接，局域網絡控制器是I2C總線的主設備，通常一個倉庫布置一個NFC傳感器局域網絡；若干個局域網絡控制器與主控機通過互聯網絡設備相連接，組成邏輯統(tǒng)一的NFC分布式傳感器網絡系統(tǒng)。
[0013]本專利NFC分布式傳感網絡系統(tǒng)的系統(tǒng)工作機理是:NFC傳感單元分布在倉庫中規(guī)定擺放元件的位置點，通過NFC終端探測到的元件NFC標簽信息，從而獲取元件擺放位置和姿態(tài)信息；并且MCU通過SPI主控制模塊作為SPI總線的主設備，將NFC終端獲取的元件信息進行信息緩沖，由控制模塊將該NFC傳感單元的信息進行整合，并在I2C總線上發(fā)送給局域網絡控制器(如圖4)。局域網絡控制器通過1?總線主控制模塊將局域網中多個NFC傳感單元的信息存儲到數據庫模塊，由信息綜合管理模塊維護數據庫的內容，再通過網絡協議控制模塊在網絡設備上向主控機進行網絡通信和數據傳輸(如圖5)。主控機接收各個局域網絡控制器發(fā)送的元件位置信息，對NFC分布式傳感器網絡系統(tǒng)信息進行綜合；管理和維護元件位置信息的數據庫，向用戶提供查詢服務和控制操作服務；監(jiān)控和記錄NFC分布式傳感器網絡上各個硬件的運行狀態(tài)。
[0014]本專利的顯著特點如下:
[0015](1)采用NFC技術進行元件標簽定位，該技術的探測距離很短，因此保密性好、抗干擾能力強，適用于設備密集的場合；
[0016](2)每個傳感器單元由一個MCU通過SPI總線，收集一個或若干NFC終端獲取的元件姿態(tài)和位置信息；
[0017](3)傳感器局域網絡通過I2C總線技術組網，局域網絡控制器歸集各個傳感器單元的探測信息；
[0018](4)傳感器局域網絡之間通過互聯網技術進行互連，(按照TCP/IP協議可以在數據鏈路層(DLP)或者網絡層(IP)連接)，從而組成一個統(tǒng)一的分布式傳感網絡；在該網絡中擁有一個主控機作為網絡的總控制者，進行分布式傳感網絡管理；該網絡中的可用的網絡空間很大，可擴展性好，可以用于超大規(guī)模的倉儲管理系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0019]圖1 NFC分布式傳感器網絡系統(tǒng)結構圖。
[0020]圖2 NFC標簽示意圖。
[0021]圖3NFC終端示意圖。
[0022]圖4MCU功能示意圖。
[0023]圖5局域網絡控制器功能示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面以三個元件倉庫的NFC分布式傳感器網絡系統(tǒng)為例對本專利的【具體實施方式】作詳細說明。
[0025]為了使用NFC技術探測元件的位置信息，元件貼附NFC電子標簽(遵循IS014443A/B、IS015693、IS018000-3的標簽通信協議)，NFC終端采用讀卡器工作模式。專利采用ST公司的M24LR64或者M24SR64芯片作為NFC存儲芯片、與NFC接收