基于RFD高频技术的洗衣管理系统

摘要 介绍了RFID高频13．56 MHz的工作原理，并基于该技术提出了一种洗衣管理系统，可有效识别衣服或布草的洗涤次数、类型和数量，大幅提高工业洗衣企业的管理效率。
关键词 RFID；13．56 MHz；洗衣系统

    射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术，是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。目前常用的RFID产品工作频段有低频、高频、超高频和微波频段。根据其工作频段不同，RFID技术可广泛应用于仓储物流、交通运输、农牧渔业、医疗卫生等方面。
    本文所讨论的系统基于RFID高频13．56 MHz的工作频率，针对目前逐步呈现集中化、规模化、工业化的洗衣工厂以及其服务对象如医院、宾馆等，可以大幅提高工业洗衣企业管理效率，降低管理过程中的错误率，最终达到有效管理、以管理促生产的目的。

1 系统工作原理
    当系统在RFID高频13．56 MHz的工作频率工作时，电子标签与读写器之间的通信一般通过电感耦合的方式进行，即使用感应磁场进行能量传递和数据交换。其原理和变压器的工作原理相同，如图1所示。读写器天线产生一个电磁场，电子标签天线通过该电磁场感应出电压，以提供电子标签工作的能量。作为该系统的核心部件，RFID电子标签的系统框图如图2所示。

    射频接口电路主要实现以下4个功能：
    (1)从读写器的磁场中获取标签工作所需的能量。
    (2)在电子标签刚刚进入读写器的电磁场范围时，产生上电复位信号，将整个标签系统复位。
    (3)从阅读器的射频信号中分离出时钟信号，供电子标签系统使用。
    (4)从阅读器的射频信号中解调数据信号，把标签产生的信号调制后反馈给读写器。
    数字控制电路包括如下几个部分：
    (1)编码／解码电路，实现两个功能：一是从射频接口电路解调出来的数据中解码出数据；二是将电子标签需要发送的数据经过编码后送给射频接口电路中的调制电路调制。
    (2)数据完整性检测电路，数据在从读写器到电子标签的传输中可能出现传输错误，通过CRC校验产生电路负责检测数据是否正确。
    (3)命令译码电路，电子标签用到很多命令，比如读命令、写命令、锁定命令等。指令译码电路负责将命令、命令标识和指令参数等从帧中译出。
    (4)指令执行电路。
    (5)系统控制电路。
    存储电路包括EEPROM存储模块和EEPROM接口电路。电子标签中EEPROM用来存储数据。EEPROM接口电路负责完成地址译码和读写等操作。

2 系统结构
    结合RFID高频技术，可以开发出一套系统，通过在布草、制服上缝制RFID电子标签，实现衣服的洗涤次数统计，快速、批量扫描点数，大大降低了用户的数量统计工作，在清点污物时，由于无需拆包，从而避免了交叉感染等问题。
2．1 硬件配置
    (1)服务器。主要用来安装运行服务器端软件和数据库软件。相关RFID电子标签内编码及其对应的信息也存储于服务器中。
    (2)计算机。用于收集通过读写器天线接收到的RFID电子标签信息，并通过同步更新的方式实时将信息包传送至服务器端存储备份。
    (3)RFID电子标签。被缝制于每件衣服或布草上，作为该件衣服或布草的惟一识别标志。每个电子标签都有惟一编码，避免出现重复记录。并且，该编码存储于服务器中，在每次洗涤时进行读取记录，可记录该件衣服或布草的洗涤次数，洗涤时间，洗涤场所等信息。
    (4)读写器。可以对RFID电子标签进行读取／写入操作，用于注册衣服或布草。当电子标签缝制于衣服或布草上后，即可对该件衣服或布草进行注册。利用读写器的读取／写入操作，将电子标签的编码和对应的衣服／布草类型、面料类型、尺寸、颜色、品牌、洗涤工艺等相关信息通过计算机记录于服务器中以备每次洗涤时调用。
    (5)衣物清点隧道。衣物清点隧道是将RFID读写器和天线与隧道集成于一体，当缝制有RFID电子标签的衣服或布草通过隧道时，通过集成于隧道内壁的读写器及其天线，可以读到电子标签存储区内所携带的信息并通过数据线传输到计算机，同时计算机通过实时更新的方式将衣物信息通过网络传送到服务器备份。
    目前，针对不同的投递衣物方式，大致有两类衣物清点隧道：
    1)手动式衣物清点隧道。该衣物清点隧道如图3所示。主要针对小批量的衣服或布草，采取单件或少数几件衣物投递的方式。该隧道的主要优点在于其小巧灵活，易于安装，对于衣物收发人员来说，其使用方便，可以达到衣服或布草随到随投的效果，既节省了等待时间，也节省了清点时间。但缺点在于隧道口径较小，无法满足大批量的衣物投递要求。

    2)传送带式衣物清点隧道。该衣物清点隧道，如图4所示。主要针对大批量衣服或布草，由于集成了自动传送带，所以只需将衣物放置于隧道入口，即可通过自动传送带将衣物通过隧道带至出口，同时通过RFID高频技术完成清点数量。该通道的优点在于其隧道口径较大，可容纳大批量衣服或布草同时通过，对于衣物收发人员来说，则可免去拆包、投放、清点等动作，大幅提高工作效率。

2．2 软件配置
    针对RFID洗衣管理系统自主研发的管理软件，包含以下功能：
    (1)衣物注册。该功能由发卡机和注册功能模块构成。当未注册的衣物到来时，注册人员通过发卡机将用户和衣物信息写入RFID电子标签存储区域内，同时将该信息传输至服务器内存储备份。
    (2)衣物清点。该功能由RFID读写器和清点功能模块构成。当衣物通过投衣通道时，RFID读写器将接收到的RFID电子标签信息传送到个人计算机，通过清点功能模块进行快速、高效、准确的计数。在完成清点动作后，系统将自动生成含有衣物汇总信息的表单，配合票据打印机可以将其打印出来后签字存根。
    (3)衣物查询。该功能由衣物查询功能模块构成。可查询衣服所处的状态，如该衣物处于送洗状态或处于上架状态等等。可以为工作人员和管理人员提供详细的数据。必要时可将查询的数据打印或转存Excel格式。
    (4)取衣统计。该功能由统计模块构成。可以按时间，客户类别等等条件统计数据，为决策者提供依据。必要时可将统计的数据打印、转存Excel格式。
    (5)客户管理。该功能由客户管理模块构成。可以罗列出各类客户的不同需求及所洗衣物类型，能高效管理客户群体，为用户管理客户提供良好的工具。
    (6)系统设置。该功能完成对系统设备的配置、语言、衣服类型、设置管理员和操作员及密码等系统管理。
2．3 网络配置
    RFID洗衣管理系统在局域网内使用，其网络环境如图5所示。

3 系统工作流程
    收货人员接收客户待洗涤衣物，确认是否缝制有RFID电子标签。如没有，则缝制一枚电子标签于待洗涤衣物上，然后通过发卡机和注册模块进行衣物信息注册。已注册衣物经过衣物清点隧道进行快速、准确、高效的清点待洗涤衣物数量，并打印信息汇总票据给客户和收货人员签字确认后存根。经清点后待洗涤衣物进入洗涤流程，同时通过系统检查待洗涤衣物的洗涤次数和所携带电子标签的洗涤次数是否超出使用期限，如有以上状况，则需要报废衣物或更换电子标签并重新进行注册。洗涤完毕后，衣物分类打包，再次通过衣物清点隧道清点数量并打印票据，确认无误后该批次衣物发送至发货点。客户领取衣物时，将之前送洗时打印的票据与发货员提供的洗涤后清点票据核对。确认衣物数量、信息无误后，客户领取衣物。系统工作流程如图6所示。

4 结束语
    本文所讨论的系统将RFID高频技术应用于对衣服或布草的识别与管理。基于RFID高频技术，实现洗衣行业快速收衣、清点、取衣的高效工作平台，同时通过快速统计衣服或布草的洗涤次数，及时对其做出报废和更换，大大提高工作效率、降低出错率。
    与传统的人工管理相比，本系统还具有以下的优点：(1)减少人工管理工作，使用方便快捷；(2)提高工作效率和经济效益，节约人员费用支出，降低成本；(3)洗涤次数过多的衣服或布草及时报损和更换，保持其清洁、卫生；(4)系统灵敏可靠，设备安全耐用；(5)能准确区别客户类别，便于进行客户管理与维护；(6)记录并保存客户资料及洗衣记录，可随时查询信息。