一种基于RFID技术的物联网智能化包装生产管理系统

摘要

本发明公开了一种基于RFID技术的物联网智能化包装生产管理系统，属于包装生产与物流管理系统技术领域，包括RFID板材、RFID识别系统以及信息云平台ERP，用于对包装箱的生产、流通、销售等各个环节进行优化，贯穿智能化包装箱生产、销售流通、RFID电子标签的数据采集与信息处理环节的全过程；其中，RFID识别系统包括电子标签、读写器以及天线，用于对RFID标签进行读取和反馈；其中，RFID板材基于物联网技术进行开发设计，通过银浆印刷工艺制造具有RFID功能的电子标签。该基于RFID技术的物联网智能化包装生产管理系统，可以及时获得准确的信息流，完善物流过程中的监控，减少物流过程中不必要的环节及损失，降低在供应链各个环节上的安全存货量和运营资本。

说明书

技术领域

本发明属于包装生产与物流管理系统技术领域，具体为一种基于RFID技术的物联网智能化包装生产管理系统。

背景技术

“物联网”是互联网与各种传统产业进行有机融合，并推动传统产业的转型与升级，创造出新的产品、新的服务模式、新的商业模式。在食品、药品包装领域，数字信息防伪技术和基于物联网的产品防伪认证技术正被越来越多的企业所认可。目前，国内食品、药品的包装防伪技术主要有纸张水印技术、油墨技术、激光全息图像防伪技术、条码技术以及电话电码技术等，这些技术科技含量低，容易被仿制，使用寿命较短，不防污，一旦染有污迹就无法辨别。

RFID技术由电子标签(Tag)、读写器(Reader)和天线(Antenna)三部分组成。具体的工作原理为：计算机发送指令使读写器工作，读写器通过天线发送射频信号，电子标签接收到射频信号后，转化为电流，供芯片工作，读出内部所储存的数据，经调制后发送出去；天线接收标签反馈的信息并送至读写器，经解调后还原出标签数据，发送给计算机进行处理。作为一种在迅速发展并具有广阔应用前景的先进识别技术，RFID技术在读取数量、读取距离和读取正确率等诸多方面均强化许多，且在应用层面上也更为广泛，是一项将取代条码且具有广泛应用领域的技术，势必成为下一代识别技术的主流。采用符合EPC标准的无源式超高频(UHF)RFID电子标签，以提高其物流管理效率和降低成本。

现有技术中，RFID技术广泛应用在物流运输管理中，但是仅仅用于防伪溯源，目的在于扼制假冒伪劣产品流入市场，并没有完全开发出RFID技术的应用潜力，特别是在从包装箱生产开始，到消费者购买的全过程智能化信息数据管理方面，目前还没有实现高效整合。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于RFID技术的物联网智能化包装生产管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于RFID技术的物联网智能化包装生产管理系统，包括RFID板材、RFID识别系统以及信息云平台ERP，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对电子标签进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的，所述信息云平台ERP基于互联网以及云计算大数据进行构建，由互联网以及云端大数据组成的信息云平台ERP；

所述RFID板材为基于物联网技术进行开发设计、通过银浆印刷工艺进行制造的RFID电子标签，所述RFID电子标签完全符合ISO-18000-6C标准的所有特点，具有128位EPC编码，96位UID号，以及1920bits的用户可编程内存，32bits访问密码和32bits自毁密码，片芯的工作频段为860MHz-960MHz；

所述RFID识别系统包括RFID读写器以及RFID天线，所述RFID读写器包括固定式读写器和手持读写器；

所述固定式读写器为RFID四通道台式读写器，RFID四通道台式读写器的输出功率：7-31.5DB，步阶1DB；频率范围：840-960MHz；读取距离：＞10米；通信接口：网口；

所述手持读写器为UHF手持读写器，UHF手持读写器的空中接口协议：ISO18000-6B、ISO18000-6C协议；标签数据速率：40-60kbps；调制方式：100％ASK；发射带宽：＜1MHz；

所述RFID天线为RFID四通道天线，RFID四通道天线的频率范围：902-928MHz；增益：9dBi；波瓣宽度：Hor：70°、Ver：70°；最大输入功率：30W；

其中，所述RFID板材用于制备具有RFID电子标签的智能包装箱、所述RFID识别系统用于识别、读取所述智能包装箱信息并把采集到的信息通过信息云平台ERP存储在云端，通过云计算进行分析统计，并对生产环节的分工、统一通过信息云平台ERP进行管理。

进一步，每个RFID电子标签都有唯一的ID，且有用户数据区可供用户写入信息。

进一步，所述RFID电子标签内部不含有电池，所述RFID识别系统的读写器发送一定频率的射频信号，当RFID电子标签接收到射频信号后产生感应电流从而获得能量，向读写器发送自身编码等信息，读写器采集信息并解码，然后将信息数据送至信息云平台ERP中进行处理。

优选地，所述的管理系统包括以下具体系统方案：

S1、将RFID电子标签进行初始化，初始化后的RFID电子标签按照企业编码进行信息录入；

S2、在原有包装箱制作流程中增加RFID电子标签嵌入工序，将RFID电子标签嵌入相应包装箱的指定位置，制备智能化包装箱并打印条码；

S3、对智能化包装箱进行质检，剔除RFID电子标签嵌入失败的包装箱，相关信息传入ERP；

S4、质检合格的智能化包装箱入库，相关信息传入ERP；

S5、销售时智能化包装箱出库，相关信息传入ERP，同时上传云端；

S6、运输给相应生产企业入库，相关信息传入ERP，同时上传云端；

S7、生产企业使用时出库；

S8、利用RFID识别系统进行商品信息的录入，相关信息传入ERP，同时上传云端；

S9、在商品包装流水线上使用智能化包装箱，将商品成品入库保存，在商品包装流水线末端设置RFID天线和固定式读写器，采集商品信息传入ERP，同时上传云端；

S10、将商品成品出库，相关信息传入ERP，同时上传云端；

S11、将出库后的物流进行及时的物流信息录入，相关信息传入ERP，同时上传云端；

S12、终端消费者在信息云平台ERP的云端进行NFC验证。

优选地，所述S2中，RFID电子标签在打印条码后，具有128位EPC编码，96位UID号，以及1920bits的用户可编程内存。

优选地，所述S3、S4、S5、S6和S7中，安装固定式读写器对智能化包装箱进行质检和出入库信息读取并传入ERP，同时上传云端。

优选地，所述S8中，RFID电子标签向读写器发送自身编码等产品信息，读写器采集信息并解码，用户进行商品信息的录入，读写器将信息数据传入ERP，同时上传云端。

优选地，所述S9、S10以及S11中，利用手持读写器将商品成品入库、出库信息以及物流信息传入ERP，同时上传云端。

优选地，所述S12中，消费者通过对智能化包装箱上的条码进行NFC手机扫描，访问云端，用于实现防伪溯源。

优选地，所述S3步骤，对智能化包装箱进行质检的设备为一种检测已嵌入RFID标签包装箱的装置，包括固定架，所述固定架的内侧活动设置有传送带，所述传送带的表面活动设置有包装箱本体，所述包装箱本体的表面设置有标签本体，所述固定架的内表面活动设置有移动板7，所述移动板7的表面活动设置有检测设备本体；

所述固定架的内表面固定安装有第一固定箱，所述第一固定箱的内部固定安装有第一电机和固定块，所述第一电机的输出轴固定连接有缠绕轴，所述缠绕轴的表面设置有连接绳，所述连接绳的一端贯穿固定块并固定连接有推动板，所述固定块与推动板之间固定连接有弹簧；

所述移动板的顶部固定安装有连接架，所述固定架的顶部和底部分别固定安装有第二固定箱和定位盒，所述检测设备本体的顶部位于定位盒的内部，所述第二固定箱的内部固定安装有第二电机，所述第二电机的输出轴固定连接有丝杆，所述丝杆的表面活动连接有螺母座，所述螺母座的侧面与连接架的侧面固定连接；

所述第一固定箱的内部固定安装有限位块，所述推动板的侧面固定连接有限位杆，所述限位杆的一端贯穿限位块的表面；

所述固定块的内部活动连接有转动轮，所述连接绳与转动轮的表面之间活动贴合；

所述定位盒的侧面开设有固定口，所述连接架的一端贯穿固定口，且固定口与连接架的一端之间为滑动连接；

所述移动板的表面固定安装有四个定点块，所述定点块分别位于检测设备本体的底部四角；

所述传送带的表面固定安装有辅助块，所述辅助块与包装箱本体的侧面之间相互贴合。

与现有技术相比，本发明提供了一种基于RFID技术的物联网智能化包装生产管理系统，具备以下有益效果：

1、每个RFID电子标签都有一个惟一的ID号码，无法修改和仿造；RFID电子标签无机械磨损、防污损；读写器具有不直接对最终用户开放的物理接口，保证其自身的安全性；数据安全方面除标签的密码保护外，数据部分可用一些算法实现安全管理；读写器与标签之间存在相互认证的过程；数据存储量大、内容可多次擦写。

2、可以将信息写入到电子标签，例如包装箱的品牌、类型、生产日期、时间等标识信息。通过该系统可以记录每一个包装箱的生产、仓储、销售出厂的全过程，并可以自动统计产量、销量等信息，在达到防伪效果的同时，一举多得，实现管理的信息化，完善包装箱从生产到终端销售全过程中的监控，减少物流过程中不必要的环节及损失，降低在供应链各个环节上的安全存货量和运营资本。

3、对市场监管来说可以杜绝假冒产品流入销售市场；对企业来说通过RFID系统的全程跟踪采集，全面跟踪采集产品的质量信息，能够及时发现质量问题并及时将信息反馈给产品设计，生产管理，质量管理及经营决策部门，帮助企业全面提高产品质量和及时更新服务战略，提高企业产品竞争力；对经销商来说，收集到的海量商品信息可以指导销售活动，提高销售队伍的管理水平。

4、以产品电子标签信息为基础，可以建立完整的的产品档案和用户档案，这对企业来说无疑是一笔巨大的财富，用户分布及用户意见反馈对企业产品设计定位及市场定位都具有重大指导意义；通过产品销售信息采集、反馈，实现了对销售商的分区、分级管理，保证了市场健康有序地发展。能有效的控制区域倒货，同时对销售商的跟踪评估，有利于企业正确选择销售合作伙伴，促进市场销售；给企业提供了及时准确的决策依据，使企业能够面对瞬息万变的激烈竞争做出及时正确的经营管理决策，取得竞争优势。

5、通过一种检测已嵌入RFID标签包装箱的装置对智能化包装箱进行质检，对RFID标签嵌入失败或者RFID标签不能读取的包装箱，推动板可以自动把包装箱本体推下传送带，达到了便于自动剔除的效果，避免了人工剔除包装箱时因操作时间长而导致后续的工作被影响。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于RFID技术的物联网智能化包装生产管理系统的系统方案示意图。

图2为一种检测已嵌入RFID标签包装箱的装置的结构示意图；

图3为检测已嵌入RFID标签包装箱的装置第一固定箱的结构正剖图；

图4为检测已嵌入RFID标签包装箱的装置第二固定箱的结构正剖图；

图5为检测已嵌入RFID标签包装箱的装置移动板的结构示意图。

图中：1、固定架；2、传送带；3、包装箱本体；4、标签本体；5、第一固定箱；6、推动板；7、移动板；8、检测设备本体；9、第一电机；10、缠绕轴；11、连接绳；12、固定块；13、弹簧；14、限位块；15、限位杆；16、转动轮；17、连接架；18、第二固定箱；19、定位盒；20、第二电机；21、丝杆；22、螺母座；23、固定口；24、定点块；25、辅助块。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种基于RFID技术的物联网智能化包装生产管理系统，包括RFID板材、RFID识别系统以及信息云平台ERP，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对电子标签进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的，所述信息云平台ERP基于互联网以及云计算大数据进行构建，由互联网以及云端大数据组成的信息云平台ERP；

所述RFID板材为基于物联网技术进行开发设计，通过银浆印刷工艺进行制造的RFID电子标签，所述RFID电子标签完全符合ISO-18000-6C标准的所有特点，具有128位EPC编码，96位UID号，以及1920bits的用户可编程内存，32bits访问密码和32bits自毁密码，片芯的工作频段为860MHz-960MHz；

所述RFID识别系统包括RFID读写器以及RFID天线，所述RFID读写器包括固定式读写器和手持读写器；

所述固定式读写器为RFID四通道台式读写器，RFID四通道台式读写器的输出功率：7-31.5DB，步阶1DB；频率范围：840-960MHz；读取距离：＞10米；通信接口：网口；

所述手持读写器为UHF手持读写器，UHF手持读写器的空中接口协议：ISO18000-6B、ISO18000-6C协议；标签数据速率：40-60kbps；调制方式：100％ASK；发射带宽：＜1MHz；

所述RFID天线为RFID四通道天线，RFID四通道天线的频率范围：902-928MHz；增益：9dBi；波瓣宽度：Hor：70°、Ver：70°；最大输入功率：30W；

其中，所述RFID板材用于制备具有RFID电子标签的智能包装箱、所述RFID识别系统用于识别、读取所述智能包装箱信息并把采集到的信息通过信息云平台ERP存储在云端，通过云计算进行分析统计，并对生产环节的分工、统一通过信息云平台ERP进行管理。

进一步，每个RFID电子标签都有唯一的ID，且有用户数据区可供用户写入信息。

进一步，所述RFID电子标签内部不含有电池，所述RFID识别系统的读写器发送一定频率的射频信号，当RFID电子标签接收到射频信号后产生感应电流从而获得能量，向读写器发送自身编码等信息，读写器采集信息并解码，然后将信息数据送至信息云平台ERP中进行处理。

优选地，所述的管理系统包括以下具体系统方案：

针对包装生产企业：

S1、将RFID电子标签进行初始化，初始化后的RFID电子标签按照企业编码进行信息录入；

S2、在原有包装箱制作流程中增加RFID电子标签嵌入工序，将RFID电子标签嵌入相应包装箱的指定位置，制备智能化包装箱并打印条码；

S3、对智能化包装箱进行质检，剔除RFID电子标签嵌入失败的包装箱，相关信息传入ERP；

S4、质检合格的智能化包装箱入库，相关信息传入ERP；

S5、销售时智能化包装箱出库，相关信息传入ERP，同时上传云端；

优选地，所述S2中，RFID电子标签在打印条码后，具有128位EPC编码，96位UID号，以及1920bits的用户可编程内存。

优选地，所述S3、S4、S5中，安装固定式读写器对智能化包装箱进行质检和出入库信息读取并传入ERP，同时上传云端。

所述S3步骤中，对智能化包装箱进行质检的设备为一种检测已嵌入RFID标签包装箱的装置，包括固定架1，所述固定架1的内侧活动设置有传送带2，所述传送带2的表面活动设置有包装箱本体3，所述包装箱本体3的表面设置有标签本体4，所述固定架1的内表面活动设置有移动板7，所述移动板7的表面活动设置有检测设备本体8；

所述固定架1的内表面固定安装有第一固定箱5，所述第一固定箱5的内部固定安装有第一电机9和固定块12，所述第一电机9的输出轴固定连接有缠绕轴10，所述缠绕轴10的表面设置有连接绳11，所述连接绳11的一端贯穿固定块12并固定连接有推动板6，所述固定块12与推动板6之间固定连接有弹簧13；

所述移动板7的顶部固定安装有连接架17，所述固定架1的顶部和底部分别固定安装有第二固定箱18和定位盒19，所述检测设备本体8的顶部位于定位盒19的内部，所述第二固定箱18的内部固定安装有第二电机20，所述第二电机20的输出轴固定连接有丝杆21，所述丝杆21的表面活动连接有螺母座22，所述螺母座22的侧面与连接架17的侧面固定连接；

所述第一固定箱5的内部固定安装有限位块14，所述推动板6的侧面固定连接有限位杆15，所述限位杆15的一端贯穿限位块14的表面；

所述固定块12的内部活动连接有转动轮16，所述连接绳11与转动轮16的表面之间活动贴合；

所述定位盒19的侧面开设有固定口23，所述连接架17的一端贯穿固定口23，且固定口23与连接架17的一端之间为滑动连接；

所述移动板7的表面固定安装有四个定点块24，所述定点块24分别位于检测设备本体8的底部四角；

所述传送带2的表面固定安装有辅助块25，所述辅助块25与包装箱本体3的侧面之间相互贴合。

包装企业采用本系统有如下功能：

1)对照ERP输出的入库单按照型号，自动点数入库，并显示完成情况对比；

2)自动对照出库单判断货物的数量、类型是否符合出库单的要求；

3)确认出库后同步更新ERP库存数据。

4)实时或定时将采集信息与万物智联平台对接，实现信息共享；

5)盘点时获取台帐，同时按扫描进度对比显示当前已盘的个数、扫描进度、扫描结果；

6)盘点过程，可根据需求支持多任务并行扫描；

7)发货单统计中体现已清和未清的单据，并能够查询未完成单据的详细情况。

8)库管人员权限管理(可用于责任依据)。

9)智能化包装箱上嵌入RFID电子标签不成功的，或者RFID电子标签本身有问题导致读取不成功的，都可以在质检步骤被自动剔除，保证出库的包装箱都能通过RFID识别系统读取数据。

针对产品生产企业：

S6、运输给相应生产企业入库，相关信息传入ERP，同时上传云端；

S7、生产企业使用时出库；

S8、利用RFID识别系统进行商品信息的录入，相关信息传入ERP，同时上传云端；

S9、在商品包装流水线上使用智能化包装箱，将商品成品入库保存，在商品包装流水线末端设置RFID天线和固定式读写器，采集商品信息传入ERP，同时上传云端；

优选地，所述S6、S7中，安装固定式读写器对智能化包装箱出入库信息读取并传入ERP，同时上传云端。

优选地，所述S8中，RFID电子标签向读写器发送自身编码等产品信息，读写器采集信息并解码，用户进行商品信息的录入，读写器将信息数据传入ERP，同时上传云端。

优选地，所述S9中，利用手持读写器将商品成品入库、出库信息以及物流信息传入ERP，同时上传云端。

生产企业采用本系统有如下功能：

生产企业在包装生产线的末端放置有固定式读写设备，嵌有RFID标签的包装箱通过读写区域时，读写器自动读出标签ID号，系统自动显示ID号及用户区公司名称，同时在用户数据区内写入其他信息如产品下线时间、生产日期等信息；同时，服务器记录该标签信息，为每个包装箱建立档案(生产时间、产品类型等)，实时或定时上传万物智联平台。以便查询。完成数据写入工作后将整箱产品进行入库。出入库流程均采用手持机盘点进行，通过系统将信息上传万物智联平台及企业ERP。进而实现产品溯源管理。

针对产品销售环节：

S10、将商品成品出库，相关信息传入ERP，同时上传云端；

S11、将出库后的物流进行及时的物流信息录入，相关信息传入ERP，同时上传云端；

S12、终端消费者在信息云平台ERP的云端进行NFC验证。

优选地，所述S10以及S11中，利用手持读写器将商品成品入库、出库信息以及物流信息传入ERP，同时上传云端。

优选地，所述S12中，消费者通过对智能化包装箱上的条码进行NFC手机扫描，访问云端，用于实现防伪溯源。

产品销售环节采用本系统有如下功能：

产品的销售是防伪环节中最重要的一环，多数假货就是通过销售环节中的漏洞进入到流通中来。可以规定产品经销商必须配备手持机，对于送来的整箱产品必须进行检验，确保没有假货混入；经销商通过手持机来对整箱产品进行盘点及真伪检验。通过系统将信息上传万物智联平台及企业ERP。进而实现产品溯源管理。作为消费者，在购买产品时候可以通过NFC手机读取芯片信息，了解产品的整个溯源信息。从而达到鉴别真伪，如果可以顺利读到数据，表明该产品是真的(电子标签不可能做到重复利用，可以排除不法分子回收旧包装箱后，将电子标签拆下再次使用冒充真产品的可能；另外，假货生产厂商应用RFID系统来仿冒的代价太过于高昂，无法做到仿冒；经销商有意引入假货可能产生的后果是巨大的信誉损失和经济损失，也可以排除这种可能)，如果不能读出标签内数据，消费者可以拒绝购买。

采用本发明的基于RFID技术的物联网智能化包装生产管理系统，可以实现：

整个销售过程的追踪：本系统可以实时、准确、完整地记录及追踪产品运行情况，可以全面高效地加强从产品的生产、运输、到销售等环节的管理、并提供各种完善易用的查询、统计、数据分析等功能

仓储管理：在每个包装箱上运用RFID标签，记录包装箱信息、产品类別、日期等数据；而透过在包装上的电子标签，则可根据每个产品特有的编码，随時掌握货品状态、包括产品生产日期、产品质量情况等，以便仓储管理，也能立即了解需要补货的项目，方便于缺货管理。而且在退换货的情况时只要倒入系统里，便可以对数据进行修改。

防伪溯源功能：包装箱的生产物流信息、包装箱内所装产品生产信息，质检、出入库及物流信息均能够在万物智联平台上进行查找。消费者也可通过NFC手机扫描包装箱内RFID标签进行产品溯源信息查询。

有效的保安功能：每张RFID标签皆有一无法修改、独立的编号，且经过专门的加密。随时可以根据需要修改密码。

适应环境能力：RFID标签能适应各种环境，无论在光或暗、潮湿或干燥的情况下都能正确地读取数据。无论是在储存或者供应的过程中遇到的不利因素，RFID标签也不会出现磨损现象。

节省成本；系统有利于节省了人力资源、提供了各个环节的方便，这无疑在产品的管理上节省了一笔可观的管理成本。在得到了系统的防伪技术后，使的自己的品牌在消费者心中的信心和社会上的地位更加坚定，这也就是得到了一种无形的资产了。

远距离测定：RFID技术可在远距离内正确地测定位置，是一种非接触式技术，避免了旧技术的只能在短距离中探测位置的不便。

升级功能：技术的演变就是不断地提高，在运用了现成的RFID技术后，但RFID技术还在不断地提升及完善。在现在的RFID技术当中，具备了升级的功能，能随着在RFID技术的提高而提升。

应用本发明的基于RFID技术的物联网智能化包装生产管理系统，在节省人工采集数据成本的同时，大幅提高工作效率，减少人为差错，更精准地控制进销存，为企业带来的效益包括：

·仓库人员减少20％～50％

·减少库存20％～25％

·库存数据精准度大幅提高，系统完全覆盖后达到99.99％

·分捡速度提升，订单处理时间由1～2天缩短至1～2小时

·库存空间利用率提高20％

·通过远程监管即时统筹，整体库存周转率提高20％～30％。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。