CN102306340A - 基于传感网和对等网的射频网超市物品信息管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

基于传感网和对等网的射频网超市物品信息管理系统及方法涉及无线射频识别（RFID）技术、无线传感器网络（WSN）、发光二极管（LED）显示以及对等网络（P2P）技术领域，尤其是涉及一种基于WSN和P2P的RFID网络系统；该系统包括无线传感器节点，用于管理其周围区域的物品信息；射频标签识别读写器，用于对射频标签信息进行读取和写入；射频标签，用于记录超市物品的价格和名称信息；发光二极管显示屏，用于显示物品价格信息；射频标签信息数据库系统服务器，用于提供所有物品信息的存储和查询。该RFID系统主要应用于超市物品的智能识别、定位、价格更新与结算等功能。来解决传统超市物品管理中存在物品查找困难，价格信息更新需要人工贴换价格标签等问题。

Description

基于传感网和对等网的射频网超市物品信息管理系统及方法

技术领域

本发明涉及无线射频识别（RFID）技术、无线传感器网络（WSN）、发光二极管（LED）显示以及对等网络（P2P）技术领域，尤其是涉及一种基于WSN和P2P的RFID网络系统，该RFID系统主要应用于超市物品的智能识别、定位、价格更新与结算等功能。

 背景技术

传感网的定义为随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的无线网络。无线传感器网络(WSN，Wireless Sensor Network)是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。

对等网络（P2P, Peer-to-Peer）技术受到学术界和产业界的双重关注，财富杂志将P2P列为影响Internet未来的四项科技之一，与网格计算技术（Grid Computing）并列成为分布式计算技术领域的两大研究热点。P2P的思想改变Internet原来的C/S计算（Client/Server Computing）或是B/S计算（Brower/Server Computing）这样不对称的计算模式，每个节点地位对等，可以同时成为服务的使用者和提供者，这为大规模的信息共享、直接通信和协同工作提供了灵活的、可扩展的计算平台。

射频识别（RFID,Radio Frequency Identification）是一种非接触式自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并加载相关信息，可应用于各种恶劣环境中，能识别高速运动物体且能同时多标签识别。最基本的射频网由以下三个部分组成：1、标签（Tag，即射频卡）：由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信；2、阅读器：读取（在读写卡中还可以写入）标签信息的设备；3、天线：在标签和读取器间传递射频信号。

发光二极管（LED,Light Emitting Diode）显示屏,又叫电子显示屏或者飘字屏幕。是由LED点阵组成，通过红色或绿色灯珠的亮灭来显示文字、图片、动画、视频，内容可以随时更换，各部分组件都是模块化结构的显示器件。通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。显示模块由LED灯组成的点阵构成，负责发光显示；控制系统通过控制相应区域的亮灭，可以让屏幕显示文字、图片、视频等内容；电源系统负责将输入电压电流转为显示屏需要的电压电流。

将以上技术综合应用到超市物品信息管理当中，可以很好的做到对超市物品的信息自动识别、物品定位、价格自动结算、自动盘点等功能，提高超市管理运转的效率，从而节省超市运营成本，给超市创造更大的效益。本发明方法通过采用射频标签读写器、被动标签、无线传感器、LED显示屏以及P2P技术，实现物联网环境下超市物品的智能化识别、定位、价格更新与结算等功能。

   

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种智能化的超市物品信息管理系统及其实现方法，来解决传统超市物品管理中存在物品查找困难，价格信息更新需要人工贴换价格标签等问题。本方法是综合运用传感器、P2P、LED显示和RFID技术，来达到物联网环境下超市物品的智能识别、定位、价格更新与结算等功能。

技术方案：本发明的方法通过引入WSN、LED、P2P技术到RFID网络系统中，构建一种应用于超市物品管理的RFID网络系统及其实现方法，其目的是为解决物联网环境下超市物品的智能识别、定位、价格更新与结算等问题。

基于传感网和对等网的射频网超市物品信息管理系统包括：

无线传感器节点，用于管理其周围区域的物品信息；

射频标签识别读写器，用于对射频标签信息进行读取和写入；

射频标签，用于记录超市物品的价格和名称信息；

发光二极管显示屏，用于显示物品价格信息；

射频标签信息数据库系统服务器，用于提供所有物品信息的存储和查询。

所述的无线传感器节点，用于管理相关的物品价格更新信息，与发光二极管显示屏、射频标签识别读写器以及射频标签信息数据库系统服务器端进行通信；

所述的射频标签识别读写器，用于读写物品的射频标签信息，其中，各个射频标签识别读写器之间组成一个对等网络，以服务器模式和客户端模式工作；

所述的射频标签识别读写器与无线传感器节点、发光二极管显示屏以及射频标签信息数据库系统服务器进行通信。

所述的射频标签识别读写器工作在服务器模式时候，该射频标签识别读写器读取它周围的其他射频标签识别读写器内存中的射频标签信息；当射频标签识别读写器工作在客户端模式时候，该射频标签识别读写器只读取它周围的物品射频标签信息。

基于传感网和对等网的射频网超市物品信息管理系统的管理方法包括：

a.无线传感器节点接收射频网中用于管理物品信息的相关消息，并通知系统与该消息相关的部件进行物品信息的管理操作；

b.所述无线传感器节点根据所述消息提供消息传递服务，

c.在所述消息用于请求物品射频标签入库信息的情况下，所述无线传感器节点根据所述消息提供消息传递服务包括：

所述无线传感器节点接收物品射频标签入库消息，将物品信息发送给射频标签信息数据库系统服务器，

所述射频标签信息数据库系统服务器接收物品射频标签入库消息，在其数据库中更新该物品信息；

d.在所述消息用于请求物品定位的情况下，所述无线传感器节点根据所述消息提供消息传递服务包括：

所述无线传感器节点接收请求物品定位的消息，将请求物品定位的消息发送给射频标签信息数据库系统服务器；

所述射频标签信息数据库系统服务器接收请求物品定位的消息后，返回该物品位置信息给无线传感器节点；

所述无线传感器节点接收到所述射频标签信息数据库系统服务器发送来的该物品位置信息；

e.在所述消息用于请求物品价格更新的情况下，所述无线传感器节点根据所述消息提供消息传递服务包括：

所述无线传感器节点接收请求物品价格更新的消息，将请求物品价格更新的消息发送给射频标签信息数据库系统服务器,

所述的射频标签信息数据库系统服务器接收物品价格更新的消息，在其射频标签数据库中更新该物品的价格，并发送含有该物品的价格和名称信息的消息给所述无线传感器节点,

所述无线传感器节点接收该物品的价格和名称信息的消息后，通知射频标签识别读写器更改物品的射频标签的价格和名称，并通过发送价格更改信息给发光二极管显示屏；

所述的发光二极管显示屏接收到更改价格显示信息后，更改该物品的价格显示；

f.在所述消息用于请求物品价格结算的情况下，所述无线传感器节点根据所述消息提供消息传递服务包括：

所述无线传感器节点接收请求物品价格结算的消息，将请求物品价格结算的消息发送给射频标签识别读写器，

所述射频标签识别读写器对需要进行价格结算的物品射频标签信息的价格和名称进行查询，并计算出需结算物品的总价格，然后将这些物品的价格、名称和总价格信息发送给无线传感器节点，

所述无线传感器节点接收物品的价格、名称和总价格信息消息，并发送该消息给射频标签信息数据库系统服务器，

所述射频标签信息数据库系统服务器接收价格结算消息后将这些物品标签信息标记为已销售记录。

有益效果：本发明的方法通过引入WSN、P2P和LED显示技术到RFID网络系统中，构建一种应用于超市物品管理的RFID网络系统及其实现方法，其目的是为解决物联网环境下超市物品的智能识别、定位、价格结算与更新等问题。该发明提出的方法并不复杂，可以实现解决目前超市物品管理中存在查找物品困难、价格不能实时更新需人工手工更换价格标签以及物品结算时需要人工一一进行扫描结算的问题目标，为物联网环境下超市物品定位、价格结算及价格实时更新机制的研究提供了具有重要价值的方法。

本发明提出一种应用于超市物品管理的RFID网络系统及其实现方法，相比以往的方法有一些显著的优点：

与现有的条形码兼容：通过使用二维条形码以及使用P2P读写器读取对应的RFID标签码进行一一对应，能够保证本发明设计的RFID网络系统能够兼容现有的贴有二维码的物品信息。

物品定位机制：通过综合使用WSN、P2P以及RFID技术，可以准确定位当前所需查找的物品所在的位置。

价格更新机制：通过使用WSN、LED和RFID技术，能够方便的对物品的价格信息进行电子化的实时显示和修改，减少了人员参与撕贴价格标签的过程，进而提高超市物品价格信息的准确率和提高超市管理效率。

价格结算机制：通过使用RFID和P2P阅读器技术可以对多个物品进行一次性的自动结算，提高了超市的结算速度，减少了高峰期客户需要排队付款的现象，同时减少了超市结算员的人员成本支出。

 

附图说明

图1是本发明的网络体系结构示意图。

图2是本发明的物理网络连接示意图。

图3是物品信息入库流程示意图。表示本发明方法的基于RFID的物品信息入库流程示意。

图4是物品定位流程示意图。表示本发明方法的基于WSN、P2P技术的RFID物品定位流程示意。

图5是物品价格更新流程示意图。表示本发明方法的基于WSN、LED显示的RFID物品价格更新流程示意。

图6是价格结算流程示意图。表示本发明方法的基于WSN、P2P技术的RFID物品价格结算流程示意。

具体实施方式

一、体系结构

图1给出了本发明用于超市物品信息管理的RFID网络系统设计的体系结构，它的主要功能部件包括WSN节点、P2P阅读器、RFID标签、LED价格显示牌和被识别的物品。

下面我们给出主要部件的具体说明：

WSN节点：每个WSN节点负责管理所管辖范围内的物品信息，同时能够与LED价格显示屏、RFID读写器以及RFID信息管理系统服务器端进行通信。多个WSN节点组成WSN网络。

阅读器：本发明设计了一种基于P2P方式工作的RFID阅读器。该阅读器可以作为服务器阅读器和客户端阅读器。当RFID读写器工作在服务器模式时候，该RFID读写器能够读取他周围的其他RFID读写器内存中的RFID标签信息；当RFID读写器工作在客户端模式时候，该RFID读写器只能读取他周围的物品RFID标签信息；RFID读写器能够与WSN、LED价格显示屏以及RFID信息管理系统服务器端进行通信。

：RFID标签。基于成本考虑，超市的货品很多，贴在物品上的RFID标签一般不回收，而且超市货架层之间的距离一般是在1米以内，本发明选择使用无源标签。另外该标签是只读的，同样也是基于成本考虑，只读标签比可读写的标签成本便宜很多。

信息数据库系统：用于存储所有物品的价格及其他属性信息。

价格显示屏：用于显示物品的实时价格。

被识别的物品：贴有RFID标签的物品。

二、方法流程

本发明方法主要是提供物品信息入库、物品定位、物品价格更新和结算功能。

发明方法的主要模块的工作流程如下：

（1）    物品信息入库

a)      利用二维码读取设备读取物品的二维码信息；

b)        使用本发明设计的P2P读写器读取RFID标签信息；

c)        RFID系统更新RFID数据库里相关的物品RFID信息。

（2）    物品定位

a)        输入一个物品的RFID标签信息；

b)        RFID定位系统在RFID数据库系统中查找物品所在位置；

c)        无线传感器节点读取当前P2P阅读器位置，计算出当前的位置；

d)       RFID定位系统根据当前位置和物品所在的位置规划出一条可达的路径。

（3）    价格更新

a)      输入一个需要更新价格的物品RFID标签号码，并对该标签的价格进行修改；

b)        RFID数据库管理系统立刻发送该修改价格信息到RFID网络中；

c)        WSN网络节点负责路由该修改价格消息到对应的LED价格显示屏上，并通知P2P阅读器修改对应物品的价格信息；

d)       LED显示屏收到修改价格信息后实时显示修改后的价格；

e)        P2P阅读器发送修改价格命令给对应的物品射频标签。

（4）    价格结算

a)      所有需要结算的物品集中存放于购物篮中；

b)        购物篮中读写器读取物品的RFID标签码和价格，并将这些RFID标签码发送给无线传感器节点；

c)        无线传感器节点发送价格结算命令给RFID数据库管理系统。

d)       RFID数据库管理系统对这些RFID标签码对应的物品标记为已销售，并把结算结果通过无线传感器网络发往购物篮的LED显示屏幕上。

为了方便描述，假定如下的应用实例：  

实施例一：

顾客A进入超市想要购买物品B、C、D，假设超市已经根据本发明提出的方案构建了RFID网络系统，并且购物篮中装有P2P读写器、LED显示屏以及RFID定位系统软件。

物品的定位和价格结算功能的具体实施方式如下：

（1）    A首先选择了一个购物篮；

（2）    在购物篮的显示屏上选择RFID定位系统软件，输入想要购买的物品B的关键词；

（3）    RFID定位系统将返回多件含有物品B关键词的物品信息供A选择；

（4）    A选择一个物品B；

（5）    RFID定位系统通过查找RFID数据库即时显示出B的位置，并通过布置在超市内的WSN节点与购物篮的P2P阅读器通信获取当前A的位置，规划出一条可达路径提供给A；

（6）    A根据RFID定位系统提示的位置到达存放物品B的货架处，将物品放入购物篮；

（7）    重复步骤2-6购买物品C和D；

（8）    当选购过程结束后，需结算付款后离开超市，A可以通过专用的RFID物品一次性结算通道对B、C、D物品进行一次性的结算，结算结果将显示在购物篮的LED显示屏幕上。

实施例二：

超市管理员需要更改物品E、F、G的价格，假设超市已经根据本发明提出的方案构建了RFID网络系统。

物品的价格更新功能的具体实施方式如下：

（1）    超市管理员在RFID数据库系统里修改了物品E、F、G的价格；

（2）    RFID数据库自动发送物品E、F、G的价格修改信息给无线传感器网络；

（3）    无线传感器网络根据物品E、F、G射频标签信息判断是否是自己所管辖范围内的物品需要更改价格，如果是则立即通知LED显示屏显示更新后的价格，并发送消息给P2P阅读器修改标签价格；

P2P阅读器接收到无线传感器网络修改标签价格信息后，立刻发送消息修改对应物品的射频标签里的价格信息。

Claims (3)

1.一种基于传感网和对等网的射频网超市物品信息管理系统，其特征在于该信息管理系统包括：

无线传感器节点，用于管理其周围区域的物品信息；

射频标签识别读写器，用于对射频标签信息进行读取和写入；

射频标签，用于记录超市物品的价格和名称信息；

发光二极管显示屏，用于显示物品价格信息；

射频标签信息数据库系统服务器，用于提供所有物品信息的存储和查询；

所述的无线传感器节点，用于管理相关的物品价格更新信息，与发光二极管显示屏、射频标签识别读写器以及射频标签信息数据库系统服务器端进行通信；

所述的射频标签识别读写器，用于读写物品的射频标签信息，其中，各个射频标签识别读写器之间组成一个对等网络，以服务器模式和客户端模式工作；

所述的射频标签识别读写器与无线传感器节点、发光二极管显示屏以及射频标签信息数据库系统服务器进行通信。

2.根据权利要求书1所述的基于传感网和对等网的射频网超市物品信息管理系统，其特征在于，所述的射频标签识别读写器工作在服务器模式时候，该射频标签识别读写器读取它周围的其他射频标签识别读写器内存中的射频标签信息；当射频标签识别读写器工作在客户端模式时候，该射频标签识别读写器只读取它周围的物品射频标签信息。

3.一种如权利要求1所述的基于传感网和对等网的射频网超市物品信息管理系统的管理方法，其特征在于，包括：

a.无线传感器节点接收射频网中用于管理物品信息的相关消息，并通知系统与该消息相关的部件进行物品信息的管理操作；

b.所述无线传感器节点根据所述消息提供消息传递服务，

c.在所述消息用于请求物品射频标签入库信息的情况下，所述无线传感器节点根据所述消息提供消息传递服务包括：

所述无线传感器节点接收物品射频标签入库消息，将物品信息发送给射频标签信息数据库系统服务器，

所述射频标签信息数据库系统服务器接收物品射频标签入库消息，在其数据库中更新该物品信息；

d.在所述消息用于请求物品定位的情况下，所述无线传感器节点根据所述消息提供消息传递服务包括：

所述无线传感器节点接收请求物品定位的消息，将请求物品定位的消息发送给射频标签信息数据库系统服务器；

所述射频标签信息数据库系统服务器接收请求物品定位的消息后，返回该物品位置信息给无线传感器节点；

所述无线传感器节点接收到所述射频标签信息数据库系统服务器发送来的该物品位置信息；

e.在所述消息用于请求物品价格更新的情况下，所述无线传感器节点根据所述消息提供消息传递服务包括：

所述无线传感器节点接收请求物品价格更新的消息，将请求物品价格更新的消息发送给射频标签信息数据库系统服务器,

所述的射频标签信息数据库系统服务器接收物品价格更新的消息，在其射频标签数据库中更新该物品的价格，并发送含有该物品的价格和名称信息的消息给所述无线传感器节点,

所述无线传感器节点接收该物品的价格和名称信息的消息后，通知射频标签识别读写器更改物品的射频标签的价格和名称，并通过发送价格更改信息给发光二极管显示屏；

所述的发光二极管显示屏接收到更改价格显示信息后，更改该物品的价格显示；

f.在所述消息用于请求物品价格结算的情况下，所述无线传感器节点根据所述消息提供消息传递服务包括：

所述无线传感器节点接收请求物品价格结算的消息，将请求物品价格结算的消息发送给射频标签识别读写器，

所述射频标签识别读写器对需要进行价格结算的物品射频标签信息的价格和名称进行查询，并计算出需结算物品的总价格，然后将这些物品的价格、名称和总价格信息发送给无线传感器节点，

所述无线传感器节点接收物品的价格、名称和总价格信息消息，并发送该消息给射频标签信息数据库系统服务器，

所述射频标签信息数据库系统服务器接收价格结算消息后将这些物品标签信息标记为已销售记录。

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