电子标签控制系统.pdf

本发明公开了一种电子标签控制系统和方法，包括有电子标签读写器、RFID路由器和网络控制装置，RFID路由器包括CPU、内存、TCP/IP协议转换模块、数据过滤模块、电子标签读写器接口及网络接口，内存、电子标签读写器接口及TCP/IP协议转换模块与CPU连接，TCP/IP协议转换模块与网络接口连接；网络控制装置具体与网络接口连接，电子标签读写器具体与电子标签读写器接口连接。本发明在应用RFID时，不需要再象以前一样为操控RFID读写器而单独的购买价格昂贵的个人计算机，只需买一台RFID的路由器就可以完成个人计算机所能完成的相关操作。本发明尤适合于不适宜人员直接介入的工作场合，或者对人员易造成危害的工作场合。

1.  一种电子标签控制系统，包括有电子标签读写器，其特征在于，该系统还包括读写器适配器、RFID路由器和网络控制装置，所述网络控制装置与RFID路由器连接，所述电子标签读写器通过所述读写器适配器连接于所述RFID路由器。

2.  根据权利要求1所述的电子标签控制系统，其特征在于，所述RFID路由器包括CPU、内存、TCP/IP协议转换模块、数据过滤模块、电子标签读写器接口及网络接口，所述内存、电子标签读写器接口及TCP/IP协议转换模块与所述CPU连接，所述TCP/IP协议转换模块与网络接口连接；所述网络控制装置具体与所述网络接口连接，所述电子标签读写器通过所述读写器适配器与所述电子标签读写器接口连接。

3.  根据权利要求1所述的电子标签控制系统，其特征在于，所述RFID路由器还包括事件过滤模块，用于对事件进行分类，向输出对象发送该对象感兴趣的事件。

4.  根据权利要求1所述的电子标签控制系统，其特征在于，所述RFID路由器还包括事件排队模块，用于记录被多种读写器适配器读出的事件，并将所述事件传输到所有读写器中。

5.  根据权利要求1所述的电子标签控制系统，其特征在于，所述网络控制装置包括交换机和服务器。

6.  根据权利要求1至4中任一权利要求所述的电子标签控制系统，其特征在于，所述电子标签为可读写电子标签。

电子标签控制系统
技术领域
本发明涉及一种电子标签控制系统。
背景技术
RFID是英文“Radio Frequency Identification”的缩写，中文名称为无线射频识别，是非接触式自动识别技术的一种。最简单的RFID系统由标签(Tag)、解读器(Reader)和天线(Antenna)三部分组成——在实际应用中还需要其他硬件和软件的支持。其工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(有源标签或主动标签)；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。RFID在本质上是物品标识的手段，它被认为将最终取代现今应用非常广泛的传统条码，成为物品标识的最有效方式，它具有一些非常明显的优点：1、读取方便快捷。数据的读取无需光源，甚至可以透过外包装来进行。有效识别距离更大，采用自带电池的主动标签时，有效识别距离可达到30米以上；2、识别速度快。标签一进入磁场，解读器就可以即时读取其中的信息，而且能够同时处理多个标签，实现批量识别；3、数据容量大。数据容量最大的二维条形码(PDF417)，最多也只能存储2725个数字；若包含字母，存储量则会更少；RFID标签则可以根据用户的需要扩充到数10K；4、使用寿命长，应用范围广。其无线电通信方式，使其可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境，而且其封闭式包装使得其寿命大大超过印刷的条形码；5、标签数据可动态更改。利用编程器可以向写入数据，从而赋予RFID标签交互式便携数据文件的功能，而且写入时间相比打印条形码更少；6、更好的安全性。不仅可以嵌入或附着在不同形状、类型的产品上，而且可以为标签数据的读写设置密码保护，从而具有更高的安全性；7、动态实时通信。标签以与每秒50～100次的频率与解读器进行通信，所以只要RFID标签所附着的物体出现在解读器的有效识别范围内，就可以对其位置进行动态的追踪和监控。
下面简单介绍目前常用射频识别系统。
EPC(产品电子码)：EPC编码是与EAN.UCC编码兼容的新一代编码标准，在EPC系统中EPC编码与现行GTIN相结合，因而EPC并不是取代现行的条码标准，而是由现行的条码标准逐渐过渡到EPC标准或者是在未来的供应链中EPC和EAN.UCC系统共存。EPC是存储在射频标签中的唯一信息，且已经得到UCC和国际EAN两个国际标准的主要监督机构的支持。
物联网：Auto-ID实验室正在设计、研制、建设、测试、部署一种全球性的基础设施---它是叠加在互联网上的一层通讯网络。它能使电脑在世界任何地方都能实时辨认出任何物件，此网络称作EPC物联网。物联网由EPC标签、解读器、Savant软件、Internet、ONS服务器、PML服务器以及众多数据库组成的EPC物联网中所有的物理对象在EPC物联网中充当节点，该网络不仅能提供一种途径将可靠、准确、实时的资讯传回给现有的商业应用程式之中，同时还将会带来一个革新机会的新时代。这将是下一场网络革命。
Savant：在整个物联网系统中，连接标签解读器和企业应用程序的纽带是savant软件，它提供一系列计算功能，在将数据传给企业应用程序之前，要对标签数据进行过滤、总计和计数，压缩数据容量。为了减少网络流量，Savant也许只向上层转发它感兴趣的某些事件或事件摘要。其可以安装在商店、本地配送中心，区域甚至全国数据中心中，具有数据捕获、监控、传送功能。
Savant的网络具有树型等级结构，这种结构可以简化管理，提高系统运行效率。如图2描述了一个典型Savant系统结构，其是一种企业通用的管理EPC数据的架构，安装在等级式、分布式的服务器上。它可以安装在商店、本地配送中心，区域甚至全国数据中心中，具有数据捕获、监控、传送功能。
在整个物联网的架构中，Savant扮演着不可替代的重要角色，目前的做法是架构一台pc服务器，在该服务器中布置一套Savant中间件，该实现方法不仅投入比较大，而且在以后的使用中，需要大量的人工来维护计算机和读写设备，给企业的应用带来诸多麻烦，特别是那些环境比较恶劣的工作环境，如工厂流水线，仓库等地方均不适合摆放计算机，这就大大限制了射频识别系统的应用。
发明内容
本发明针对上述现有技术的问题和不足之处，提出了一种可用于恶劣环境下对电子标签进行有效控制的电子标签控制系统。
本发明是这样实现的：一种电子标签控制系统，包括有电子标签读写器，其特征在于，该系统还包括读写器适配器、RFID路由器和网络控制装置，所述网络控制装置与RFID路由器连接，所述电子标签读写器通过所述读写器适配器连接于所述RFID路由器。
优选地，所述RFID路由器包括CPU、内存、TCP/IP协议转换模块、数据过滤模块、电子标签读写器接口及网络接口，所述内存、电子标签读写器接口及TCP/IP协议转换模块与所述CPU连接，所述TCP/IP协议转换模块与网络接口连接；所述网络控制装置具体与所述网络接口连接，所述电子标签读写器通过所述读写器适配器与所述电子标签读写器接口连接。
优选地，所述RFID路由器还包括事件过滤模块，用于对事件进行分类，向输出对象发送该对象感兴趣的事件。
优选地，所述RFID路由器还包括事件排队模块，用于记录被多种读写器适配器读出的事件，并将所述事件传输到所有读写器中。
优选地，所述网络控制装置包括交换机和服务器。
优选地，所述电子标签为可读写电子标签。
本发明通过在RFID读写器与控制网络之间设置RFID路由器来实现对电子标签的管理。由于RFID路由器可用于恶劣的环境中，成本又比较低，可取代现有的单个PC对RFID读写器的控制。可远程对RFID路由器进行控制管理。方便了控制并节约了系统维护成本。
本发明的路由器属工业级产品，可以适应各种复杂的环境，不需要人工干预，维护简单；兼容各种厂商的RFID读写设备，统一的对外接口，标准化的数据交换格式，价格低廉，方便企业用户推广RFID应用。本发明可自定义的数据过滤原则，以适应不同的数据要求。
本发明使用起来简单方便，客户在应用RFID时，不需要再象以前一样为操控RFID读写器而单独的购买价格昂贵的个人计算机，只需买一台RFID的路由器就可以完成个人计算机所能完成的相关操作，而且接入比较简单，RFID路由器和RFID读写器用串口线连接起来，RFID路由器与后台的管理系统通过以太网相连接。连接好之后，通过web页面做一个简单的配置，就可以使用RFID路由器了。本发明尤适合于不适宜人员直接介入地工作场合，或者对人员易造成危害的工作场合。
附图说明
下面结合附图对本发明作出详细说明。
图1为本发明的RFID路由器结构示意图；
图2为本发明事件管理结构示意图；
图3为本发明的读写器适配器处理事件流程示意图；
图4为本发明的事件过滤流程示意图；
图5为本发明其他组件结构示意图。
具体实施方式
本发明包括电子标签读写器、RFID路由器和网络控制装置，其中，网络控制装置包括服务器和交换机。与RFID路由器连接的还有读写器适配器和读写器。
如图1所示，本发明的RFID路由器包括CPU、内存、TCP/IP协议转换模块(图中未示出)、电子标签读写器接口(即图中的多串口接口)及网络接口，内存、电子标签读写器接口及TCP/IP协议转换模块与CPU连接，TCP/IP协议转换模块与网络接口连接；网络控制装置具体与网络接口连接，电子标签读写器具体与电子标签读写器接口连接。
按上述方式将各器件连接后，通过web的页面配置路由器的参数信息。这些参数信息包括，配置路由器的编号，及ip地址；配置读写器接入的个数及相应的型号；配置采集数据后的数据传输方式，包括http、jms、soap等；配置接收事件和转发事件直接的关系，包括一对一，一对多等；配置完毕后，就可以使用了。可以通过web页面监控各个读写器的运行状况、让某个读写器开始工作等。并将过路由器转发出来的数据广播到后台服务器。
如图2所示，本发明的读写器适配器直接或间接地与读写器进行通讯，并收集读写器探测到的事件。然后将这些事件写入读写器适配器。读写器只负责识读和传输现有事件，不具备判断和记忆功能。例如，读写器可以标识识读范围内所有的标签，但无法判断是否读错或漏读标签。只要识读区域内的标签不变，解读器就持续发送事件流，标识它发现的所有标签。事件记录中除了标识EPC和EPC的读取时间外，还可以生成非EPC信息(如温度、湿度等)和状态事件(告诉上层系统，一个简单的读写器处理过程已经完成)。
读写器适配器与读写器通讯，采集EPC事件。它是事件制造者，向任何有读写器接口的“事件消费者”传输读写器事件。读写器可以采用多种物理方式与计算机进行通讯(如以太网、串口线)，也许采用不同的通讯协议，为了支持不同种类的读写器，本路由器提供多种读写器适配器接口，其中包含登录读写器和获得事件的具体执行细节。在读写器适配器中，事件分成EPC事件、非EPC事件、状态事件，以使上层系统中被恰当的处理。
如图2、4所示，本发明的RFID路由器还包括有事件过滤器，对输入事件流进行过滤处理，并向一个或多个输出事件流传输事件。它对事件进行分类，只向其他过滤器、记录器和应用程序发送它们感兴趣的事件。过滤器可以像拼装玩具一样被一个接一个的拼起来，以获得期望的事件。例如一个平滑过滤器可以和一个产品过滤器结合，将反盗窃应用程序感兴趣的事件分离出来。可用的过滤器包括很多种，本路由器目前提供三种过滤器，但随着应用案例的增多，可以提供越来越多的过滤器，这三种过滤器：产品过滤器、时间过滤器和平滑过滤器。产品过滤器可以只发送与某一产品或制造商相关的产品信息，就是说，过滤器只发送某一范围或方式的EPC数据。时间过滤器可以根据时间记录来过滤事件，例如，一个时间过滤器可能只发送最近10分钟内的事件。平滑过滤器负责处理那些出错的情况，包括漏读和读错。所以在判断一个标签是否离开识读区域以前，读写器发送的数据必须经过过滤器处理，否则无法判断本次识读是不是出错。当读写器发送某一数量的事件都标识某个标签识读失败时，可以认定标签已经超出识读范围。例如，如果设定识读失败的极限数是5，当连续5个事件标识读写器无法识读某个标签时，认定这个标签已经超出识读区域。与事件队列不同，事件过滤器通常是同步应用。事件过滤器可以被放在事件制造者和事件消费者间，对事件进行平滑、协调和转发。因为事件队列既不是事件制造者也不是消费者，它们被叫做事件转发者。
事件队列是一个异步排队系统，但采用同步机制处理多种读写器事件记录。排队系统可以记录被多种读写器适配器读出的事件，并将它们传输到系统中注册的所有读写器事件记录器中。当事件被读写器制造，读写器适配器消化后，就被发送到事件队列中。在事件队列中，事件被发送到过滤器或记录器中，根据过滤器定义的不同，不同的事件被过滤或记录下来。事件记录器可以在事件队列中实时的登录或注销。
排队系统采用消息中间件为基础系统，在这基础之上增加多个消息通道来增加系统的吞吐量。例如，一个数据库事件记录器，可能把绝大多数时间用在磁盘读和写上，但不会减缓向远程服务器传输实时事件的网络事件记录器的速度。因为事件队列既不是事件制造者又不是事件消费者，它们被叫做事件传输者。如图3所示，本发明描述了异步事件队列系统。在输入流的指针处，来自输入队列的事件被加到循环队列中，当到达队列末尾时，指针返回队列头。
如图2，本发明的事件转发器除了不向其他过滤器和转发器发送事件外，转发器与过滤器在本质上是相同的。事件转发器支持读写器接口的多种运行方式，允许对事件进行各种处理。例如，读写器接口的一个应用可以将信息储存在数据库中，另一个应用则将信息放在存储数据结构中，同时另一个应用可以将事件通过HTFP、JMS或SOAP协议广播到远方服务器。事件记录器也叫做“事件消费者”，因为它们消费事件流中的输入事件。以上处理单元在EMS系统启动时被组织成DAG，只有它的所有附件都启动后，EMS才能启动某个处理单元。EMS的配置文件定义了这个DAG。启动时，“EMS构造解析器”加载这个文件，然后按照文件说明启动处理单元。
如图5所示，本发明还包含的组件有：任务管理器、SOAP接口、类服务器和数据库。其中，任务管理器负责运行和维护路由器中的任务，这些任务代表用户在路由器中运行。所有的任务都从属于系统中的时间表，这个表决定任务多长时间运行一次，是否应该继续运行等等。依靠这个时间表，任务管理器才能决定每个时间步中哪个任务应该执行。下面介绍如何满足任务管理器的要求，根据任务类型和任务相关的时间表安排，任务管理器如下动作：对于一次性任务，如果请求是一次性查询，任务管理器就处理查询任务并返回结果；对于循环任务，如果请求中含有“循环时间表”，任务管理器将时间表存入“永久存储区”，然后按照时间表规定执行任务；对于永久任务，如果请求是持续执行的永久任务，任务管理器定期监视任务。当有错误出现时，任务管理器只是重新启动该任务。
SOAP服务器负责表明任务管理器的功能和接口，它使任务管理器成为可以被所有系统统一访问的SOAP服务。通过提交包含任务管理器表述详细办法的简单配置描述符文档，可以获得接口配置，随着任务管理器的成熟和它的API的扩展，可以通过增加新的表述办法来升级描述符。
为了使系统任务可以动态添加，一旦新类可用，任务管理器就指向类服务器下载关于需求的新类。这可以在系统中很容易实现升级、新任务添加和修改，而无需重新启动。
数据库为任务管理器提供永久存储区。数据库中保存了提交的任务和任务时间表的细节。因此，所有向系统提交的任务都会留下任务管理器的碎片。每次循环，任务管理器都查询任务数据库并据此更新相关记录。