一种分布式无线电子标签系统技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式无线电子标签系统，其特征是，包括上位机、ZigBee网络和射频信号发射装置，上位机用于统一分发标签显示数据以及确认标签显示状态；ZigBee网络，直接对各个节点进行数据采集和监控，方便管理网络节点传递数据资料；射频信号发射装置，为各个微能量采集模块提供必要频率的射频信号，以便对各个模块进行供电；上位机与ZigBee网络进行无线或有线连接；射频信号发射装置通过无线射频信号与ZigBee网络连接。这种标签系统具备实时更新功能且成本低廉、方便管理和维护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及短距离、低功耗的无线通信技术，具体是一种分布式无线电子标签系统。
技术介绍
纸质商品价格标签在商品销售中应用相当广泛。在大型超市里，商品种类繁多、信息更新较为频繁，纸质标签的管理、更新维护工作长期依赖人工操作，不仅效率低下，而且随着超市规模的扩大，商品种类的增加，其管理无序、混乱等矛盾也越专利技术显。当缺少监督或是作业人员疏忽时，容易出现商品标价错误的情况，影响日常销售活动，甚至破坏公司形象。随着无线通信技术的发展，特别是低功耗无线局域网ZigBee技术的出现，产生了许多类似技术的应用产品，譬如超市货架标签、仓储物流货柜标签、医院病床标签等等。与传统的纸质标签相比，该技术所衍生的应用产品具备有效降低人工成本、维护时间、避免纸张油墨过度使用等方面的特点，被视作新一代绿色节能环保技术，广泛应用于物联网、工业4.0、互联网+等新兴领域，具有非常巨大的应用市场。基于ZigBee技术的电子标签系统在国内外呈现蓬勃发展的趋势，国内对其实际应用也有比较多的案例，目前市面上主要结构有以下两类：1．改装安装架，如货架、病床等，ZigBee终端设备直接由安装架供电，使用普通LCD显示屏进行显示。电子标签的信息由中心机房的主节点所连接的上位机进行分发，统一管理。由于需要对安装架进行改装，这种方式对于电子标签使用条件有很高的要求，对实际使用环境有着严格的要求。因为存在供电改造，会出现货架漏电等不安全因素，埋下生产隐患。2．无需改装安装架，每个电子标签使用便携式电源，如锂电池或者干电池等进行供电，使用电子墨水屏进行信息的显示，统一由中心机房的上位机对每个电子标签的信息进行发布和修改。这种方式能够有效地解决电子标签供电问题，但是需要定时对电子标签的电池进行更换或者充电，实际维护需要投入大量精力。并且电子标签显示信息由上位机发布后，如果显示有误或者需要修改，还需往返于对应电子标签节点和中心机房反复确认，造成实际工作效率低下。基于上述分析，市面上存在的电子标签系统产品，或多或少存在一些亟需改进的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，而提供一种分布式无线电子标签系统。这种标签系统具备实时更新功能且成本低廉、方便管理和维护。实现本专利技术目的的技术方案是：一种分布式无线电子标签系统，包括上位机，用于统一分发标签显示数据以及确认标签显示状态，上位机为固定监控机房中安装了软件程序计算机，不可移动；ZigBee网络，工作于2.4GHz射频信号频率，直接对各个节点进行数据采集和监控，方便管理网络节点传递数据资料；射频信号发射装置，工作于902-928MHz射频信号频率。为各个微能量采集模块提供必要频率的射频信号，以便对各个模块进行供电；上位机通过WiFi、有线以太网或串口RS232与ZigBee网络进行无线或有线连接；射频信号发射装置通过无线射频信号与ZigBee网络连接，电子标签汇聚模块处于所述ZigBee网络的物理边缘，接近上位机，向上位机提供串口RS232、以太网口、WiFi三种数据通信通道，电子标签节点模块在所述ZigBee网络上的位置固定；电子标签手持模块则在所述ZigBee网络内可随意移动，根据需要移动到需要修改显示内容的电子标签节点模块处，现场点对点完成显示内容的修改。所述的上位机与多个所述的ZigBee网络连接。所述的射频信号发射装置与多个所述的ZigBee网络连接。所述的ZigBee网络包括电子标签节点模块，用于节点信息的显示；电子标签汇聚模块，电子标签汇聚模块将上位机与分布在使用现场ZigBee网络中所有电子标签节点模块连接起来，完成数据的交互；电子标签手持模块，对电子标签节点模块的数据进行修改和维护；电子标签节点模块与电子标签汇聚模块、电子标签手持模块组网构成ZigBee网络，并且每个模块在该ZigBee网络中有且仅有唯一有效的网络标识ID，每一个ID都与具体物理位置一一对应。所述电子标签节点模块包括微能量采集模块、第一锂电池、电源管理电路、第一ZigBeeSOC控制器、电子墨水显示屏和第一射频通信电路，微能量采集模块、第一锂电池、电源管理电路顺序连接；电子墨水显示屏、第一射频通信电路、第一锂电池、电源管理电路均接入第一ZigBeeSOC控制器；第一锂电池还与电子墨水显示屏和第一射频通信电路电连接。所述的电子标签汇聚模块包括第二ZigBeeSOC控制器以及与之连接的供电电路、第二射频通信电路、串口RS232转换电路、有线以太网通信电路、Wi-Fi通信电路。所述电子标签手持模块包括充电管理电路、第二锂电池、第三ZigBeeSOC控制器、矩阵键盘、触摸LCD屏、字库EEPROM和第三射频通信电路，充电管理电路、第二锂电池、第三ZigBeeSOC控制器、第三射频通信电路顺序连接；矩阵键盘、触摸LCD屏、字库EEPROM与第三ZigBeeSOC控制器电连接。所述电子标签节点模块分为显示状态和刷新状态，在显示状态，电子标签节点模块由微能量采集模块对锂电池进行充电；在刷新状态，电子标签节点模块对电子墨水显示屏的显示数据进行刷新。在显示状态，即正常显示信息时，ZigBeeSOC控制器通过电源管理电路完全切断锂电池对电子墨水显示屏供电，且进入掉电休眠状态等待数据传输，由微能量采集模块采集空间电磁场能量，特别是2G/3G/4G等移动通信频段信号，甚至可按需安装低功率的信号发射装置并转化为电能对锂电池进行充电，此时功耗达到最低几乎没有能量消耗；在刷新状态，即当有无线数据进入电子标签节点模块时，ZigBeeSOC控制器被唤醒，并通过射频通信电路接收对应无线数据，接收数据完毕同时获得刷新电子墨水显示屏命令后，ZigBeeSOC控制器通过电源管理电路使锂电池开始对电子墨水显示屏进行供电，并完成电子墨水显示屏显示数据刷新工作，刷新结束后，重新回到设备显示状态。所述的电子标签手持模块，可通过触摸LCD显示屏手写或者矩阵键盘进行显示信息数据的输入，然后利用RSSI（ReceivedSignalStrengthIndication信号强度指示）技术，通过ZigBeeSOC控制器和射频通信电路将这些显示数据点对点地发送到离电子标签手持模块最近的电子标签节点模块，从而达到能够对单独的电子标签节点模块显示数据进行更改，避免只能通过监控机房上位机对电子标签节点模块显示数据进行更改且需要往返电子标签节点模块现场确认的现象，提高了维护效率。这个系统采用了新兴的微能量采集技术，能够直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式无线电子标签系统，其特征是，包括上位机，用于统一分发标签显示数据以及确认标签显示状态；ZigBee网络，直接对各个节点进行数据采集和监控，方便管理网络节点传递数据资料；射频信号发射装置，为各个微能量采集模块提供必要频率的射频信号，以便对各个模块进行供电；上位机与ZigBee网络进行无线或有线连接；射频信号发射装置通过无线射频信号与ZigBee网络连接。

【技术特征摘要】
1.一种分布式无线电子标签系统，其特征是，包括
上位机，用于统一分发标签显示数据以及确认标签显示状态；
ZigBee网络，直接对各个节点进行数据采集和监控，方便管理网络节点传递数据资料；
射频信号发射装置，为各个微能量采集模块提供必要频率的射频信号，以便对各个模
块进行供电；
上位机与ZigBee网络进行无线或有线连接；射频信号发射装置通过无线射频信号与
ZigBee网络连接。
2.根据权利要求1所述的分布式无线电子标签系统，其特征是，所述的上位机与多个所
述的ZigBee网络连接。
3.根据权利要求1所述的分布式无线电子标签系统，其特征是，所述的射频信号发射装
置与多个所述的ZigBee网络连接。
4.根据权利要求1所述的分布式无线电子标签系统，其特征是，所述的ZigBee网络包括
电子标签节点模块，用于节点信息的显示；
电子标签汇聚模块，电子标签汇聚模块将上位机与分布在使用现场ZigBee网络中所有
电子标签节点模块连接起来，完成数据的交互；
电子标签手持模块，对电子标签节点模块的数据进行修改和维护；
电子标签节点模块与电子标签汇聚模块、电子标签手持模块组网构成ZigBee网络，并
且每个模块在该ZigBee网络中有且仅有唯一有效的网络标识ID，每一个ID都与具体物理位
置一一对应。
5.根据权利要求4所述的分布式无线电子标签系...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖晶晶，唐智勇，黎科，蒋旭亮，肖立庚，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：广西;45