一种基于可见光或红外定位的机柜管理系统及方法
【专利摘要】本发明涉及无线通讯、射频识别和光学、红外定位【技术领域】，涉及基于可见光或红外定位的机柜管理系统及方法，该管理系统，包括中央控制器、至少一个开设有多个槽位的机柜和贴在需要管理的设备上的RFID标签，所述的RFID标签可以是有源标签或无源标签，包括存储有设备的状态信息的微处理器(MCU)，光敏器件和RFID射频模块；在机柜外部设置有至少一个阅读器，阅读器的每个发光单元的光照射范围限制在与其相对应的机柜槽位的宽度范围内，阅读器通过通信接口与中央控制器通讯；设备置于机柜内后，每个设备上贴的RFID标签正对某个阅读器的一个发光单元，本发明可以大大提高机柜管理效率。
【专利说明】一种基于可见光或红外定位的机柜管理系统及方法【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通讯、射频识别（RFID)和光学、红外定位【技术领域】，涉及一种有效的机柜管理系统及方法，可以大大提高机柜管理效率，是物联网的一种重要应用。
【背景技术】
[0002]在电力、银行、运营商、政府等数据中心的数字机房中，有大量机柜，每个机柜上有很多数据设备，由于缺乏有效的管理的手段，数据中心的很多设备可能一直闲置或资源利用率很低，但由于没人知道其状态，不敢更换设备或切换业务，造成资源的大量浪费。
[0003]在传统管理方式下，很多设备长期运行，随着人员的变更，记录的缺失，已经不知道这个设备是为哪个业务服务的，还有没有可利用的资源？在这种情况下，产生了很多“僵尸设备”，没有人知道这个设备是干什么用的，但也没有人干动这个设备，怕影响某个不知道的业务。据统计，在某些行业，这种“僵尸设备”的占比甚至达到了 30%，这就造成每上一个新业务，都会重新购买新的数据设备，造成投资的大量浪费。
[0004]从另一个角度来讲，在数据中心新购置设备时，要不是机房管理人员根据经验知道哪里可以放下这台新设备，要不就是每购置一批新设备，就会重新购买机架，这也会造成投资和机房面积的大量浪费，这种我们可以称为“僵尸机柜”，这个机柜本来还有大量的空间可以使用，但白白浪费了。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种能够对机柜设备的精确定位和设备运行运营状态的实时监控，提高机柜使用效率的机柜管理系统，同时提供一种采用此种管理系统的管理方法。本发明的技术方案如下：
[0006]一种基于可见光或红外定位的机柜管理系统，包括中央控制器、至少一个开设有多个槽位的机柜和贴在需要管理的设备上的RFID标签，所述的RFID标签可以是有源标签或无源标签，包括存储有设备的状态信息的微处理器（MCU)及与其相连的光敏器件和RFID射频模块；在机柜外部设置有至少一个阅读器，阅读器包括CPU及与其相连的RFID射频模块、通信接口和多个发光单元，阅读器的每个发光单元的光照射范围限制在与其相对应的机柜槽位的宽度范围内，阅读器通过通信接口与中央控制器通讯；设备置于机柜内后，每个设备上贴的RFID标签正对某个阅读器的一个发光单元。
[0007]作为优选实施方式，所述的发光单元为发光二极管或红外管；所述的RFID标签阅读器通过网口、串口或无线通信模块与中央控制器进行通讯；所述的RFID阅读器的通信接口为485通信接口 ；所述的RFID射频模块是433M芯片，800~900M UHF芯片或2. 45G芯片。
[0008]本发明同时提供一种基于可见光或红外定位的机柜管理方法，所述的机柜开设有多个槽位，该方法包括下面几个方面：
[0009](I)在机柜外部设置有至少一个阅读器，阅读器包括CPU、RFID射频模块、通信接口和多个发光单元；阅读器的每个发光单元的光照射范围限制在与其相对应的机柜槽位的宽度范围内，阅读器通过通信接口与中央控制器通讯；
[0010](2)在每个设备上粘贴RFID标签，所述的RFID标签是有源标签或无源标签，包括存储有设备的状态信息的微处理器（MCU)，光敏器件和RFID射频模块，将设备置于机柜内，使贴在其上的RFID标签对应于某个阅读器的一个发光单元；
[0011](3)阅读器读取某RFID标签的信息的过程为：
[0012](I) RFID标签处于休眠状态；
[0013](2)阅读器收到中央控制器的清点命令，点亮相应位置的发光单元；
[0014](3)与该发光单兀对应位置的RFID标签的光敏器件经光电转换输出电信号,再经放大电路输出数字信号，触发微处理器（MCU)使RFID标签进入激活态；
[0015](4) RFID标签通过RFID射频模块发送包含设备识别标识（TAGID)和设备状态信息的设备信息，并返回休眠状态；
[0016](5)阅读器的RFID射频模块收到信息后，经由通信接口上传到中央控制器。
[0017]作为优选实施方式，所述的发光单元为发光二极管或红外管；所述的RFID标签阅读器通过网口、串口或无线通信模块与中央控制器进行通讯；所述的RFID阅读器的通信接口为485通信接口 ；所述的RFID射频模块是433M芯片，800?900M UHF芯片或2. 45G芯片。
[0018]本发明采用了光学定位和RFID技术的结合，实现了对机柜设备的精确定位和设备运行运营状态的实时监控。采用本发明的机柜管理系统和方法，可以实时了解每台数据设备的运行和运营状态，如资源的分配情况、设备的维保情况、设备的业务服务范围、设备的租用（使用）时限，可以最大地提高设备的利用率，解决“僵尸设备”的问题；可以实时了解各机柜内设备的分布情况，包括机柜内有哪些设备、哪种设备，设备占用了哪些槽位，机柜内还有多少空闲的资源，这样可以最大地提高机柜的利用率，解决“僵尸机柜”的问题。本发明比已有的机柜管理技术有如下的优点和效果：
[0019]I、本发明通过光定位技术实现了 RFID标签槽位的精确定位，而单纯的RFID技术只能实现RFID标签的信息访问而不能准确定位。
[0020]2、本发明的RFID标签可以采用有源RFID技术，灵敏度高，抗干扰能力强，比传统的无源RFID技术更可靠。
[0021]3、本发明的RFID标签采用嵌入式软件系统，更具有智能化和灵活性。
[0022]4、本发明的RFID标签采用专用的低功耗硬件设计和软件功率控制方法，使整机功耗更小，使用寿命更长。
[0023]5、本发明的RFID标签的集成度高，体积小，安装方便。
[0024]6、本发明的阅读器采用有源RFID技术和专用串行总线技术，集成度高，架构清晰，安装方便，成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图I为机柜管理图；
[0026]图2为RFID标签组成框图；
[0027]图3为阅读器组成框图；[0028]图4为中央控制器组成框图；
[0029]图5为软件流程框图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和实施例，对本发明进行说明。
[0031]本发明的机柜管理系统具体包括：贴在设备上的RFID标签、多台阅读器设备、中央控制器；其中组网形式，如图I所示。其中的中央控制器可以通过以太网（也可以通过其他的通信方式）与后台软件管理系统相连。
[0032]中央控制器具备多个RS485总线接口，每个接口可单独连接一台机柜，以实现对多台机柜的集中控制。
[0033]如图2所示，设备RFID标签贴在设备上面，为有源RFID标签，包括存储有设备的状态信息的微处理器（MCU)，光敏器件和RFID射频模块。其中的光敏器件可以是红外管、光敏二极管或光敏三极管；RFID射频模块可以是433M芯片，也可以是800?900M UHF芯片；也可以是2. 45G芯片。本实施例采用的RFID标签为有源标签，也可以采用无源标签。
[0034]参见图3，阅读器是用来读取RFID标签信息的设备，它主要由微处理器（MCU)、多个发光单元、RFID射频模块和总线接口单元构成，各个阅读器设备之间是通过485总线相连。每个发光单元可以是发光二极管或红外管。机柜的槽位与发光单元是一一对应的关系，在设备被放进机柜后，贴在设备上的RFID标签应当对应于某阅读器的一个发光单元。每个发光单元的光辐射角度限制在一个范围内，以保证只覆盖一个槽位的宽度，从而实现设备RFID标签的精确定位。
[0035]参见图4，中央控制器主要由CPU，外部RS232串口，以太网接口，多组RS485总线接口组成。中央控制器的主要功能是接收后台的清点与访问指令，通过串行总线下发到机柜的级联阅读器，完成设备RFID标签的定位和信息处理，并把获取的数据上报后台。
[0036]后台软件管理系统的主要功能对设备进行信息管理提供人机界面；并处理各种业务功能等。
[0037]本发明的工作原理为：在机柜的每个数据设备上贴一个RFID标签，RFID标签包含了光敏器件；RFID阅读器具有发光单元，发光单元的光照射范围限制在一个槽位的宽度，保证只有该槽位的RFID标签的光敏器件可以被触发；每个机柜上部署多组RFID阅读器和一个中央控制器；多个RFID阅读器和中央控制器之间通过RS485总线进行级联。
[0038]设备基础信息、设备运行信息、设备运营信息是写到设备的RFID标签中的，当用户想查询某个槽位的设备时，中央控制器控制那个槽位的发光二级管发光，RFID标签上的光敏器件被触发，RFID标签由睡眠状态，进入唤醒状态，RFID标签把信息发送出去，阅读器收到信息以后，上报给中央控制器，控制器再上报给后台；完成设备信息查询。当阅读器需要往某个设备写信息时，控制器控制那个槽位的发光二极管发光，RFID标签上的光敏二级管被触发，RFID标签由睡眠状态，进入唤醒状态，阅读器把信息写入RFID标签。当后台不操作时，RFID标签设备处于休眠状态，主要是为了省电的需要。
[0039]RFID标签的光定位和通讯过程如下：
[0040](I) RFID标签处于休眠状态。
[0041](2)阅读器收到中央控制器清点命令，点亮对应位置的发光单元。[0042](3)对应位置的设备RFID标签的光敏器件经光电转换输出电信号，再经放大电路输出数字信号，触发MCU使RFID标签进入激活态。
[0043](4)RFID标签通过自己的RFID射频模块发送设备信息(包含TAGID和设备信息)，并返回休眠状态。
[0044](5)阅读器的RFID射频模块收到信息后，经由专用串行总线上传到中央控制器。
[0045]以访问第I槽位的设备所粘贴RFID标签为例子，具体的RFID标签查询或者更新(写入）操作流程如下：
[0046]( I)按照图搭建软硬件系统；
[0047](2)后台不查询时，RFID标签处于休眠状态。
[0048](3)后台查询第I槽位设备，中央控制器控制阅读器I的第I排LED或者红外灯点亮；第I槽位设备上的RFID标签上的光敏器件动作，RFID标签通过433M、800?900M或2. 45G芯片把自己的信息发送给阅读器1，阅读器I再传递给控制器，控制器再传递给后台。
[0049](4)后台写第I槽位设备，控制器控制阅读器I的第I排LED或者红外灯点亮；第I槽位设备上的RFID标签上的光敏器件动作，阅读器I通过433M、800?900M、2. 45G芯片把自己的信息发送给RFID标签1，RFID标签I把信息写入自己的存储器，完成写入。
【权利要求】
1.一种基于可见光或红外定位的机柜管理系统，包括中央控制器、至少一个开设有多个槽位的机柜和贴在需要管理的设备上的RFID标签，所述的RFID标签可以是有源标签或无源标签，包括存储有设备的状态信息的微处理器(MCU)及与其相连的光敏器件和RFID射频模块；在机柜外部设置有至少一个阅读器，阅读器包括CPU及与其相连的RFID射频模块、通信接口和多个发光单元，阅读器的每个发光单元的光照射范围限制在与其相对应的机柜槽位的宽度范围内，阅读器通过通信接口与中央控制器通讯；设备置于机柜内后，每个设备上贴的RFID标签正对某个阅读器的一个发光单元。
2.根据权利要求1所述的机柜管理系统，其特征在于，所述的发光单元为发光二极管或红外管。
3.根据权利要求1所述的机柜管理系统，其特征在于，所述的阅读器通过网口、串口或无线通信模块与中央控制器进行通讯。
4.根据权利要求1所述的机柜管理系统，其特征在于，所述的阅读器的通信接口为485通信接口。
5.根据权利要求1所述的机柜管理系统，其特征在于，所述的RFID射频模块是433M芯片，800?900M UHF芯片或2.45G芯片。
6.一种基于可见光或红外定位的机柜管理方法，所述的机柜开设有多个槽位，该方法包括下面几个方面: (1)在机柜外部设置有至少一个阅读器，阅读器包括CPU、RFID射频模块、通信接口和多个发光单元；阅读器的每个发光单元的光照射范围限制在与其相对应的机柜槽位的宽度范围内，阅读器通过通信接口与中央控制器通讯； (2)在每个设备上粘贴RFID标签,所述的RFID标签是有源标签或无源标签,包括存储有设备的状态信息的微处理器(MCU)，光敏器件和RFID射频模块，将设备置于机柜内，使贴在其上的RFID标签对应于某个阅读器的一个发光单元； (3)阅读器读取某RFID标签的信息的过程为: (1)RFID标签处于休眠状态； (2)阅读器收到中央控制器的清点命令，点亮相应位置的发光单元； (3)与该发光单兀对应位置的RFID标签的光敏器件经光电转换输出电信号,再经放大电路输出数字信号，触发微处理器(MCU)使RFID标签进入激活态； (4)RFID标签通过RFID射频模块发送包含设备识别标识(TAGID)和设备状态信息的设备信息，并返回休眠状态； (5)阅读器的RFID射频模块收到信息后，经由通信接口上传到中央控制器。
7.根据权利要求6所述的机柜管理方法，其特征在于，所述的发光单元为发光二极管或红外管。
8.根据权利要求6所述的机柜管理方法，其特征在于，所述的阅读器通过网口、串口或无线通信模块与中央控制器进行通讯。
9.根据权利要求6所述的机柜管理方法，其特征在于，所述的阅读器的通信接口为485通信接口。
10.根据权利要求6所述的机柜管理方法，其特征在于，所述的RFID射频模块是433M芯片，800?900M UHF芯片或2.45G芯片。
【文档编号】G06K7/10GK103488967SQ201310479402
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月14日 优先权日:2013年10月14日
【发明者】张祖锋, 马吕栋, 王东 申请人:张祖锋, 马吕栋, 王东