一種基于無源rfid的實驗室設備動態管理系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種基于無源RFID的實驗室設備動態管理系統，包括多個無源RFID標簽、多個定位讀寫器、門禁/借還讀寫器和應用服務器；每個無源RFID標簽具有唯一的ID號，各無源RFID標簽貼在各實驗室設備上，各個定位讀寫器安裝在實驗室內且各個定位讀寫器的射頻信號覆蓋整個實驗室，門禁/借還讀寫器安裝在實驗室靠門處；應用服務器設置寫標簽模塊、設置模塊、查詢模塊、借還設備模塊、定位模塊和數據庫。本發明解決了實驗室設備積壓、盲目查找的現存問題，能夠實時監控設備流向、管理設備信息、方便查找，節省了人力物力，易于實驗室中迅速確定所查找設備的位置。
【專利說明】一種基于無源RFID的實驗室設備動態管理系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線射頻【技術領域】，具體是一種基于無源RFID的實驗室設備動態管理系統。
【背景技術】
[0002]儀器設備是高等學府賴以完成教學任務和科研項目必不可少的工具，因此，在高等學校的教學、經費等管理中占有特別重要的地位。儀器設備管理規范有序是保證教學任務與科研項目順利進行的基礎條件。全國重點高校，每年都會投入大量的資金引進設備器材，但傳統的管理方式太依賴人工，缺少一種合理的管理方式，加上自身實驗室設備大量購入，缺少統一管理，導致設備的積壓；實驗室設備交叉，想用某一樣設備無法適時準確地找到它，給實驗人員帶來了不便，浪費了時間、人力、物力。這幾種情況是廣泛存在的，所以迫切需求一種可以管理實驗室設備的系統。
[0003]射頻識別技術因其簡單的工作原理和唯一性的身份信息，在物品追蹤與定位方面得到了越來越大的發展。RFID射頻識別系統主要包括讀寫器、標簽和應用軟件系統。RFID技術的基本工作原理并不復雜，讀寫器發出一定頻率和功率的射頻信號，所在讀取范圍內的標簽接收讀寫器發出的射頻信號，憑借標簽天線感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息(Passive Tag，無源標簽或被動標簽)，或者由標簽主動發送某一頻率的信號(Active Tag，有源標簽或主動標簽)，讀寫器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進行有關數據處理。以標簽是否電池供電為劃分標準RFID分無源和有源。有源標簽價格比無源要貴很多，現在市場無源標簽占大多數。
[0004]基于測距的定位方法有依據信號到達時間Τ0Α，信號傳播往返時間RT0F，信號達到的時間差TD0A，信號到達的角度Α0Α，接受信號強度RSSI。成熟的定位系統有:RADAR、SpotON, LANDMARC, RADAR是通過實驗建立參考節點的信號特征數據庫，現場測量時進行信號匹配完成定位；SpotON利用聚合算法減少信號強度誤差，利用傳播模型求解讀寫器與待定標簽的距離，最后利用定位算法對目標三維空間定位；LANDMARC是目前比較成熟的定位技術，其原理是在二維平面設置參考標簽，借助參考標簽與目標標簽的信號強度對比，強度值差別越小說明目標標簽越靠近參考標簽，從而實現定位，這種方法可以有效的避免空間環境的各種因素的影響，但是在立體空間的定位有局限性。
【發明內容】
[0005]針對現有技術存在的不足，本發明提供一種基于無源RFID的實驗室設備動態管理系統。
[0006]本發明的技術方案是:
[0007]一種基于無源RFID的實驗室設備動態管理系統，包括多個RFID標簽、多個定位讀寫器、門禁/借還讀寫器和應用服務器；
[0008]每個無源RFID標簽具有唯一的ID號，各無源RFID標簽貼在各實驗室設備上，各個定位讀寫器安裝在實驗室內且各個定位讀寫器的射頻信號覆蓋整個實驗室，門禁/借還讀寫器安裝在實驗室靠門處；
[0009]所述無源RFID標簽的ID號作為該實驗室設備的ID號，與設備名稱、購買時間、所屬實驗室、設備管理員、設備國別、設備供應商、設備單價一同作為實驗室設備信息存入應用服務器的數據庫，無源RFID標簽的ID號用作查詢該設備的關鍵字，無源RFID標簽用于接收定位讀寫器發出的讀/寫標簽命令； [0010]所述定位讀寫器用于根據應用服務器指令向無源RFID標簽發送讀標簽命令、對無源RFID標簽進行讀操作、接收無源RFID標簽反饋的射頻信號，并根據該射頻信號獲取該無源RFID標簽的ID號和射頻信號強度，將獲取的信息發送至應用服務器；
[0011]所述門禁/借還讀寫器包括門禁模式和借還模式，當實驗室設備未經借還操作即門禁模式時，門禁/借還讀寫器處于定時觸發讀標簽狀態，門禁/借還讀寫器檢測到無源RFID標簽出入實驗室時識別無源RFID標簽的ID號，并將該ID號對應的實驗室設備的名稱和出入實驗室的時間記錄到數據庫提供報警信息查詢；當實驗室設備需要借還時，門禁/借還讀寫器切換至借還模式，讀取需要借還的實驗室設備的ID號，將該ID號對應的實驗室設備的名稱、借還時間、借還人員記錄到數據庫提供借還信息查詢；
[0012]所述應用服務器用于對無源RFID標簽進行寫操作、對定位讀寫器和門禁/借還讀寫器進行參數設置、查詢和錄入無源RFID標簽及其對應的實驗室設備信息和設備管理員信息，根據門禁/借還讀寫器在借還模式下讀取的需要借還的實驗室設備的ID號生成實驗室設備借還信息，根據門禁/借還讀寫器在門禁模式下檢測到的無源RFID標簽出入實驗室時的無源RFID標簽的ID號，生成實驗室設備報警信息，并根據定位讀寫器獲得的射頻信號強度進行實驗室設備定位。
[0013]所述應用服務器設置若干功能模塊，包括寫標簽模塊、設置模塊、查詢模塊、借還設備模塊、定位模塊和數據庫；
[0014]所述寫標簽模塊用于寫入新進實驗室設備對應的無源RFID標簽的ID號，將該標簽的ID號作為該實驗室設備的ID號，與設備名稱、購買時間、所屬實驗室、設備管理員、設備國別、設備供應商和設備單價一同作為實驗室設備信息存入數據庫；
[0015]所述設置模塊提供用戶的操作權限，包括寫標簽、數據庫信息更改、查詢設備和讀寫器參數設置；
[0016]所述查詢模塊用于進行實驗室設備信息查詢、報警信息查詢和借還信息查詢；
[0017]所述借還設備模塊用于在需要借還實驗室設備時將門禁/借還讀寫器的工作模式從門禁模式更改成借還模式，并根據需要借還的實驗室設備的ID號和借還時間生成實驗室設備借還信息；
[0018]所述定位模塊用于根據定位讀寫器讀取的無源RFID標簽的ID號和獲得的無源RFID標簽反射回來的射頻信號強度進行實驗室設備定位；
[0019]所述數據庫用于存儲實驗室設備信息和設備管理員信息。
[0020]所述定位模塊按如下步驟進行實驗室設備定位:
[0021]步驟1:將實驗室進行空間直角坐標化，X, y, z分別代表實驗室的長、寬、高，m個定位讀寫器在實驗室內的坐標分別為(X1, Ii, Z1)…(xm, ym, Zm)；
[0022]步驟2:確定要定位的實驗室設備的名稱，根據該名稱確定要定位的實驗室設備的ID號；
[0023]步驟3:利用多功率掃描和RSSI相結合的方法進行實驗室設備定位；
[0024]步驟3.1:對m個定位讀寫器分別設置功率，功率范圍:1~36dBm ；
[0025]
【權利要求】
1.一種基于無源RFID的實驗室設備動態管理系統，其特征在于:包括多個無源RFID標簽、多個定位讀寫器、門禁/借還讀寫器和應用服務器； 每個無源RFID標簽具有唯一的ID號，各無源RFID標簽貼在各實驗室設備上，各個定位讀寫器安裝在實驗室內且各個定位讀寫器的射頻信號覆蓋整個實驗室，門禁/借還讀寫器安裝在實驗室靠門處； 所述無源RFID標簽的ID號作為該實驗室設備的ID號，與設備名稱、購買時間、所屬實驗室、設備管理員、設備國別、設備供應商、設備單價一同作為實驗室設備信息存入應用服務器的數據庫，無源RFID標簽的ID號用作查詢該設備的關鍵字，無源RFID標簽用于接收定位讀寫器發出的讀/寫標簽命令； 所述定位讀寫器用于根據應用服務器指令向無源RFID標簽發送讀標簽命令、對無源RFID標簽進行讀操作、接收無源RFID標簽反饋的射頻信號，并根據該射頻信號獲取該無源RFID標簽的ID號和射頻信號強度，將獲取的信息發送至應用服務器； 所述門禁/借還讀寫器包括門禁模式和借還模式，當實驗室設備未經借還操作即門禁模式時，門禁/借還讀寫器處于定時觸發讀標簽狀態，門禁/借還讀寫器檢測到無源RFID標簽出入實驗室時識別無源RFID標簽的ID號，并將該ID號對應的實驗室設備的名稱和出入實驗室的時間記錄到數據庫提供報警信息查詢；當實驗室設備需要借還時，門禁/借還讀寫器切換至借還模式，讀取需要借還的實驗室設備的ID號，將該ID號對應的實驗室設備的名稱、借還時間、借還人員記錄到數據庫提供借還信息查詢； 所述應用服務器用于對無源RFID標簽進行寫操作、對定位讀寫器和門禁/借還讀寫器進行參數設置、查 詢和錄入無源RFID標簽及其對應的實驗室設備信息和設備管理員信息，根據門禁/借還讀寫器在借還模式下讀取的需要借還的實驗室設備的ID號生成實驗室設備借還信息，根據門禁/借還讀寫器在門禁模式下檢測到的無源RFID標簽出入實驗室時的無源RFID標簽的ID號，生成實驗室設備報警信息，并根據定位讀寫器獲得的射頻信號強度進行實驗室設備定位。
2.根據權利要求1所述的基于無源RFID的實驗室設備動態管理系統，其特征在于:所述應用服務器設置若干功能模塊，包括寫標簽模塊、設置模塊、查詢模塊、借還設備模塊、定位模塊和數據庫； 所述寫標簽模塊用于寫入新進實驗室設備對應的無源RFID標簽的ID號，將該標簽的ID號作為該實驗室設備的ID號，與設備名稱、購買時間、所屬實驗室、設備管理員、設備國另O、設備供應商和設備單價一同作為實驗室設備信息存入數據庫； 所述設置模塊提供用戶的操作權限，包括寫標簽、數據庫信息更改、查詢設備和讀寫器參數設置； 所述查詢模塊用于進行實驗室設備信息查詢、報警信息查詢和借還信息查詢； 所述借還設備模塊用于在需要借還實驗室設備時將門禁/借還讀寫器的工作模式從門禁模式更改成借還模式，并根據需要借還的實驗室設備的ID號和借還時間生成實驗室設備借還信息； 所述定位模塊用于根據定位讀寫器讀取的無源RFID標簽的ID號和獲得的無源RFID標簽反射回來的射頻信號強度進行實驗室設備定位； 所述數據庫用于存儲實驗室設備信息和設備管理員信息。
3.根據權利要求2所述的基于無源RFID的實驗室設備動態管理系統，其特征在于:所述定位模塊按如下步驟進行實驗室設備定位: 步驟1:將實驗室進行空間直角坐標化，X, y, z分別代表實驗室的長、寬、高，m個定位讀寫器在實驗室內的坐標分別為(X1,11, Z1)…(xm, ym, Zm)； 步驟2:確定要定位的實驗室設備的名稱，根據該名稱確定要定位的實驗室設備的ID號; 步驟3:利用多功率掃描和RSSI相結合的方法進行實驗室設備定位； 步驟3.1:對m個定位讀寫器分別設置功率，功率范圍:1~36dBm ；
【文檔編號】G07C9/00GK103996097SQ201410195457
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月9日 優先權日:2014年5月9日
【發明者】劉金海, 范成鑫, 劉振偉 申請人:東北大學