專利名稱：一種無線電子標簽輔助揀貨系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種無線電子標簽輔助揀貨系統，尤其涉及一種運用無線網絡實現電子標簽定位、組網、通信，及揀貨區域柔性劃分的輔助揀貨系統，屬于貨物分揀設備技術領域。
背景技術：
揀貨是產品組裝、配送、物流的一個重要環節。傳統的人工揀貨方式，揀貨人員需要進行事先培訓，揀貨效率低，差錯率大，庫存盤點數據無法更新。電子標簽輔助揀貨系統某種程度上解決了這些問題，可以大大提高揀貨效率，并大大降低差錯率。目前市場上銷售的電子標簽采用模塊化設計，通過RS485等串行總線和控制器相連，主要由數碼管顯示、確認按鍵、增減按鍵、功能按鍵等組成，由微控制芯片實現和控制器的通信。揀貨人員在揀貨場所按照電子標簽所顯示的信息對相應的貨物進行揀貨處理，完成后按確認按鍵，將揀貨狀態反饋給遠端的控制器。電子標簽輔助揀貨的實質是揀貨控制器的電氣延伸，也是人機交互的一個界面。對于相同規格尺寸貨物的揀貨操作，可以預先按照一定的距離部署電子標簽，并連接電源、信號線，但是對于不同規格尺寸貨物(如衣片)的部署就存在一定的困難。首先，不同規格尺寸貨物堆放場所不同，不一定統一分門別類地存儲在貨架上，因此電子標簽的連線無法和貨架結合起來；其次，不同規格尺寸貨物的間距和數量不同，即使是堆放在同一貨架上，貨架的劃分也不是統一的，因此電子標簽部署的位置也不確定；最后，不同貨物的揀貨周期不同，有的貨物已經完成分揀，而新的貨物又要填充原先貨物的位置，當兩者規格尺寸不相同時，就需要更改電子標簽的線路和數量，非常麻煩。因此針對不同規格尺寸貨物的揀貨處理，目前市面上銷售的有線電子標簽都存在這樣缺陷，不夠靈活，采用無線電子標簽可以解決這樣的問題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種無線電子標簽輔助揀貨系統，無線電子標簽通過無線網絡實現通信、組網、定位，并可柔性劃分揀貨區域。為了實現上述技術目的，本發明通過以下技術方案實現(一 )系統組成及總體部署無線電子標簽輔助揀貨系統由主控計算機、無線基站、揀貨區域隔離棒、多個無線電子標簽模塊組成。主控計算機實現揀貨單錄入、數據庫管理、揀貨任務排程、揀貨任務分發等功能；無線基站和主控計算機通過有線方式連接，主控計算機通過無線基站將揀貨數據發送出去；
較大面積揀貨區域內的無線電子標簽模塊通過多跳路由實現互連，較小面積揀貨區域內的無線電子標簽模塊則可通過單跳路由實現直接和無線基站連接；對于規則揀貨區域，無線電子標簽模塊直接安置在揀貨區域內，對于不規則揀貨區域，無線電子標簽模塊和揀貨區域隔離棒配合使用以確認揀貨區域。(二)無線電子標簽模塊無線電子標簽模塊包括3位數碼管、主按鍵、減計數按鍵、增計數按鍵、復合功能按鍵、可充電電池、固定裝置、天線。3位數碼管用于顯示由主控計算機發送過來的數字信息，這些數字信息主要包括 貨物數量、模塊編號、貨物編號等信息。其中貨物數量是揀貨單中指定的該揀貨區域內貨物的數量；模塊編號是自檢過程中該無線電子標簽模塊的編號，便于揀貨員核對無線電子標簽模塊和揀貨區域是否正確對應；貨物編號是揀貨單中指定的該揀貨區域內貨物的編號， 一般情況下運用在多個貨物亞型同時存放在一個揀貨區域內，且該揀貨區域每次揀貨數量確定的情況。天線為可選配件，對于揀貨區域面積較大，無線通信距離較遠的應用，通過選配天線增強無線發射強度，延長無線通信距離。而對于揀貨區域面積較小的應用，無線通信距離較短的應用，可以不使用天線。固定裝置一般為磁鐵或尼龍搭拌等，在揀貨區域內安置一定的框架結構，在框架結構的顯眼位置安置鐵塊或尼龍搭拌，這樣無線電子標簽模塊可直接和該鐵塊或尼龍搭拌吸合或粘合，起到靈活固定的作用。更換或移動時，也只需直接摘下即可，不需要額外的連線和拆線工作。無線電子標簽模塊由可充電電池供電，可反復使用。自帶電池電壓監測電路，當可充電電池電壓低于設定值，則向主控計算機發送缺電信號，以便及時更換無線電子標簽模塊，避免揀貨錯誤發生。為了節約能耗，無線電子標簽模塊在不工作時處于省電休眠狀態，在收到無線信號之后轉入工作狀態。主按鍵用于揀貨員完成約定操作后給主控計算機發送確認信息。減計數按鍵用于貨物盤點時，對于顯示數量多于實際貨物數量情況下，減少顯示數量，并和主控計算機數據庫中貨物數量同步。增計數按鍵用于貨物盤點時，對于顯示數量少于實際貨物數量情況下，增加顯示數量，并和主控計算機數據庫中貨物數量同步。復合功能按鍵用于用戶自定義功能，該功能往往是預留的，用戶可根據自身的揀貨流程，自行定義其功能，并對揀貨員進行培訓。(三)無線組網通信無線電子標簽模塊根據應用場合、成本、能耗的綜合要求，可以選擇不同的無線通信技術，例如以ZigBee為代表的無線傳感器網絡技術、以Wi-Fi為代表的無線局域網技術、以UWB為代表的超帶寬無線技術、以Bluetooth為代表的無線藍牙技術、以RFID為代表的無線射頻技術等。對于揀貨區域面積較小的應用，各無線電子標簽模塊可以選用單跳路由組網方式和無線基站直連，對于揀貨區域面積較大的應用，各無線電子標簽模塊可以選用多跳路由組網方式進行互連。(四)無線電子標簽模塊定位在初始部署時，揀貨區域內尚無無線電子標簽模塊，初始的無線電子標簽通過人工定位的方式，確認并登記其在揀貨區域內的三維坐標位置；當揀貨區域內擁有了一定數量的有效無線電子標簽模塊之后，可以通過這些有效無線電子標簽模塊對后續加入的電子標簽模塊進行定位，這個數量一般要求大于等于4。無線電子標簽模塊定位可以采用多邊定位法。通過測量接收信號強度指示 (Received Signal Strength Indication,RSSI)測量兩個無線電子標簽模塊之間的距離， 選擇RSSI最大的、距離最近的4個無線電子標簽模塊，通過多邊定位法可確定未知無線電子標簽模塊在揀貨區域內的三維坐標，并登記在主控計算機中，無線電子標簽模塊的定位信息便于主控計算機核對該揀貨區域的位置、建立揀貨區域圖、以及檢測無線路由狀況、電池剩余電量狀況。(五)揀貨區域柔性劃分對于規則揀貨區域，都有固定的區域隔離標志，貨物的形狀和尺寸也較規則，即使尺寸稍有不同，例如同一層貨架揀貨區域寬度不一，揀貨員也可通過目測直接區分不同貨物堆放的揀貨區域；而對于不規則揀貨區域，則不僅貨物的形狀不同，尺寸、數量也完全不同，且相差很大，例如服裝生產中的衣片，往往是大的衣片面積大、數量少，而小的衣片面積小、數量大，同一個款式的服裝需要放樣到多個不同尺寸，這樣有的衣片可以復用，而有的衣片則只能單獨使用。因此，需要對揀貨區域進行柔性劃分，劃分采用揀貨區域隔離棒和無線電子標簽模塊配合實現。揀貨區域隔離棒往往色彩鮮艷，便于分辨，且成對使用，固定在揀貨區域的邊界上，形成封閉、近似封閉、或半封閉的區域，同一揀貨區域采用相同顏色的揀貨區域隔離棒，便于區分。根據揀貨區域的尺寸面積、形狀，揀貨區域隔離棒可以采用硬質的直線棒，也可以采用柔軟的繩線。綜上所述，本發明的有益技術效果是通過無線通信方式組網，避免了有線網絡布線的無法靈活改動的局限，無線電子標簽模塊可隨需求部署在任何位置，采用揀貨區域隔離棒可實現揀貨區域柔性劃分。在當前非規則貨物揀貨需求日益增長的形勢下，無線電子標簽輔助揀貨系統必然具有廣闊的市場前景。
圖1是本發明一種無線電子標簽輔助揀貨系統的總體部署示意圖；圖2是本發明一種無線電子標簽輔助揀貨系統的無線電子標簽模塊功能結構示意圖。
具體實施例方式參考附圖，下面將對本發明進行詳細描述。如圖1所示，無線電子標簽輔助揀貨系統由主控計算機(100)、無線基站(101)、揀貨區域隔離棒(102)、多個無線電子標簽模塊(103、105、107、109、111)組成。主控計算機(100)實現揀貨單錄入、數據庫管理、揀貨任務排程、揀貨任務分發等功能；無線基站(101)和主控計算機(100)通過有線方式連接，主控計算機(100)通過無線基站(101)將揀貨數據發送出去；較大面積揀貨區域內的無線電子標簽模塊通過多跳路由實現互連，無線電子標簽模塊B (105)、無線電子標簽模塊C (107)、無線電子標簽模塊D (109)、無線電子標簽模塊E(Ill)通過無線電子標簽模塊A(103)中間節點進行數據匯總后，統一發送至無線基站 (101)。本專業技術領域人員不難根據應用場合、成本、能耗的綜合要求，選擇諸如 ZigBee、Wi-Fi、UWB、Bluetooth、RFID等無線通信技術進行組網通信。較小面積揀貨區域內的無線電子標簽模塊則可通過單跳路由實現直接和無線基站(101)連接，無線電子標簽模塊A(103)、無線電子標簽模塊B(105)、無線電子標簽模塊 C(107)、無線電子標簽模塊D(109)、無線電子標簽模塊E(Ill)和無線基站(101)直接通信。對于規則揀貨區域A(104)，揀貨區域8(106)、揀貨區域0(108)，無線電子標簽模塊A(103)、無線電子標簽模塊(105)、無線電子標簽模塊(107)直接安置在揀貨區域內；對于不規則揀貨區域D(110)、揀貨區域E(112)，無線電子標簽模塊D(109)、無線電子標簽模塊E(Ill)和揀貨區域隔離棒(102)配合使用以確認揀貨區域。如圖2所示，其中子圖(a)為正視圖，子圖(b)為側視圖，無線電子標簽模塊包括3位數碼管000)、主按鍵003)、減計數按鍵004)、增計數按鍵005)、復合功能按鍵 (206)、可充電電池(201)、固定裝置(202)、天線(207)。3位數碼管(200)用于顯示由主控計算機發送過來的數字信息，本專業技術領域人員不難選用各種LED、液晶數碼管，也可根據需要選用不同位數的數碼管。本發明的一個實施例中，這種數字信息為貨物數量，指揀貨單中指定的該揀貨區域內貨物的數量；本發明的另一個實施例中，這種數字信息為模塊編號，指自檢過程中該無線電子標簽模塊的編號，便于揀貨員核對無線電子標簽模塊和揀貨區域是否正確對應；本方明的第三個實施例中，這種數字信息為貨物編號，指揀貨單中指定的該揀貨區域內貨物的編號，一般情況下運用在多個貨物亞型同時存放在一個揀貨區域內，且該揀貨區域每次揀貨數量確定的情況。天線(207)可選配件，對于揀貨區域面積較大，無線通信距離較遠的應用，通過選配天線(207)增強無線發射強度，延長無線通信距離。而對于揀貨區域面積較小的應用，無線通信距離較短的應用，可以不使用天線007)。固定裝置(202) —般為磁鐵或尼龍搭拌等，在揀貨區域內安置一定的框架結構， 在框架結構的顯眼位置安置鐵塊或尼龍搭拌，這樣無線電子標簽模塊可直接和該鐵塊或尼龍搭拌吸合或粘合，起到靈活固定的作用。更換或移動時，也只需直接摘下即可，不需要額外的連線和拆線工作。無線電子標簽模塊由可充電電池001)供電，可反復使用，本發明的一個實施例采用2節可充放5號電池。自帶電池電壓監測電路，當可充電電池001)電壓低于設定值，
6則向主控計算機發送缺電信號，以便及時更換無線電子標簽模塊，避免揀貨錯誤發生。主按鍵(203)用于揀貨員完成約定操作后給主控計算機發送確認信息。減計數按鍵(204)用于貨物盤點時，對于顯示數量多于實際貨物數量情況下，減少顯示數量，并和主控計算機數據庫中貨物數量同步。增計數按鍵(205)用于貨物盤點時，對于顯示數量少于實際貨物數量情況下，增加顯示數量，并和主控計算機數據庫中貨物數量同步。復合功能按鍵(206)用于用戶自定義功能，該功能往往是預留的，用戶可根據自身的揀貨流程，自行定義其功能，并對揀貨員進行培訓。
權利要求
1.一種無線電子標簽輔助揀貨系統，解決了現有有線網絡布線的電子標簽輔助揀貨系統無法靈活改動的局限，其特征在于由主控計算機、無線基站、揀貨區域隔離棒、多個無線電子標簽模塊組成； 所述主控計算機實現揀貨單錄入、數據庫管理、揀貨任務排程、揀貨任務分發等功能； 所述無線基站和主控計算機通過有線方式連接，主控計算機通過無線基站將揀貨數據發送出去；所述無線電子標簽模塊通過多跳或單跳路由實現互連，采用多邊定位法對其三維坐標進行定位；所述揀貨區域隔離棒，色彩鮮艷，便于分辨，且成對使用，固定在揀貨區域的邊界上，形成封閉、近似封閉、或半封閉的區域，同一揀貨區域采用相同顏色的揀貨區域隔離棒，便于區分，揀貨區域隔離棒配合無線電子標簽模塊實現對揀貨區域進行柔性劃分。
2.如權利要求1所述的一種無線電子標簽輔助揀貨系統，其特征在于所述無線電子標簽模塊包括3位數碼管、主按鍵、減計數按鍵、增計數按鍵、復合功能按鍵、可充電電池、 固定裝置、天線；所述3位數碼管用于顯示由主控計算機發送過來的數字信息，可以選用各種LED、液晶數碼管，也可根據需要選用不同位數的數碼管； 所述天線用于增強無線發射強度；所述固定裝置起到靈活固定的作用，更換或移動時，只需直接摘下即可，不需要額外的連線和拆線工作；所述充電電池，可反復使用，自帶電池電壓監測電路，當可充電電池電壓低于設定值， 則向主控計算機發送缺電信號，以便及時更換無線電子標簽模塊，避免揀貨錯誤發生；為了節約能耗，無線電子標簽模塊在不工作時處于省電休眠狀態，在收到無線信號之后轉入工作狀態；所述主按鍵用于揀貨員完成約定操作后給主控計算機發送確認信息； 所述減計數按鍵用于貨物盤點時，對于顯示數量多于實際貨物數量情況下，減少顯示數量，并和主控計算機數據庫中貨物數量同步；所述增計數按鍵用于貨物盤點時，對于顯示數量少于實際貨物數量情況下，增加顯示數量，并和主控計算機數據庫中貨物數量同步；所述復合功能按鍵用于用戶自定義功能，該功能往往是預留的，用戶可根據自身的揀貨流程，自行定義其功能，并對揀貨員進行培訓。
3.如權利要求1所述的一種無線電子標簽輔助揀貨系統，其特征在于根據應用場合、 成本、能耗的綜合要求，選擇諸如ZigBee、Wi-Fi、UffB, Bluetooth, RFID等無線通信技術進行組網通信。
全文摘要
本發明公開了一種無線電子標簽輔助揀貨系統，該系統通過無線通信方式組網、定位，避免了有線網絡布線無法靈活改動的局限，無線電子標簽模塊可隨需求部署在任何位置，采用揀貨區域隔離棒實現揀貨區域柔性劃分，在當前非規則貨物揀貨需求日益增長的形勢下，無線電子標簽輔助揀貨系統必然具有廣闊的市場前景。
文檔編號H04W4/02GK102163294SQ20111008234
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月30日 優先權日2011年3月30日
發明者傅培華, 朱安定 申請人:浙江工商大學