一种电子货架标签系统的通信方法与流程

本发明涉及电子货架标签技术领域，具体地是涉及一种电子货架标签系统的通信方法，属于无线物联网技术领域，应用于商超零售业、仓储物流业、智能制造业等行业。

背景技术：

一直以来，传统零售业都是采用纸质价格标签来显示商品价格。随着零售业的发展，商品种类不断增加，频繁的各类促销活动引起的大量的变价需求，一般采用人工修改价签的方式，但是，人工修改具有一定的时间延迟和错误率。纸质价签在这些方面的不足突显出来。

为了解决以上这些问题，出现了一些无线电子货架标签系统，通常采用红外通讯、2.4g通讯、低频无线电波等通信方式。但是上述方案依然存在如下问题：

1、红外通讯系统方法：即电子货架标签系统在从商店的管理系统向电子货架标签发送数据时，采用红外线通信方式。这种通信方式存在的问题是，电子货架标签系统相关装置的设置成本高。由于红外线的直线传播特性，因此，要让信号到达店内所有电子标签，必须在天花板上设置多个红外线发送器。

2、2.4g通讯系统方法：即电子货架标签系统在从商店的管理系统向电子货架标签发送数据时，采用2.4g的无线射频通信方式。该方式是目前大部分公司采用的方法，其优点是方案使用者多，技术门槛低。这种通信方式存在的问题是干扰设备多，同时2.4g信号穿透性、绕行性不足，从而导致通讯失败率高。由于2.4g的工作频率高，该通讯方法无线硬件功耗大，不利于低功耗长时间工作。鉴于2.4g的缺点，该方法目前并没有被大规模使用。

3、低频无线电波方法：即电子货架标签系统在从商店的管理系统向电子货架标签发送数据时，采用30k～100khz的无线电波通信方式。该方式是ses公司采用的方法，其优点是可靠性高。这种通信方式存在的问题是通讯速度慢，只适合在段码式电子货架标签使用，不适合点阵式电子货架标签。由于无线电波通信方式的通讯频率很低，需要现场布置超大的天线，不利于商超等行业的施工布线，是应用受到限制，目前仅法国在小规模使用。

因此，本发明的发明人亟需构思一种新技术以改善其问题。

技术实现要素：

本发明为了解决电子货架标签无线组网通讯的问题，提供了一种电子货架标签系统的通信方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种电子货架标签系统的通信方法，包括如下步骤：

s1：服务器发送数据信息给至少一个无线读写器，其中所述数据信息包括电子标签信息；

s2：每一所述无线读写器将电子标签信息通过无线信号传输给电子货架标签；

s3：每一所述电子货架标签将接收电子标签信息的确认信号返回给其对应的无线读写器；

s4：所述无线读写器将电子货架标签返回的确认信号发送给服务器；

其中所述步骤s1和/或所述步骤s2和/或所述步骤s3和/或所述步骤s4中采用sub-ghz通讯频段进行通信。

优选地，所述步骤s1中的数据信息还包括无线读写器的rf射频工作频率。

优选地，所述步骤s2具体包括：

s21：选择出一种频段作为通信信道；

s22：所述无线读写器将电子标签信息通过该通信信道传输给所述电子货架标签。

优选地，所述步骤s21具体包括：

判断所述步骤s1中的数据信息中是否含有无线读写器的rf射频工作频率，如果含有则所述无线读写器选择该频率作为通信信道；如果不含有则所述无线读写器选择其内部预设的频率作为通信信道。

优选地，所述步骤s1具体包括：

所述服务器发送数据信息给n个无线读写器，该数据信息包括m个电子货架标签的电子标签信息；

其中1≤m≤100000，1≤n≤256。

优选地，所述无线读写器内置wifi信号收集模块，所述wifi信号收集模块用于搜集附近的wifi硬件设备，并将所述wifi硬件设备的wifi信息发送给所述服务器；所述服务器根据该wifi信息计算现场wifi硬件设备的流量及分布。

优选地，所述服务器与所述无线读写器的通信接口包括但不限于网络接口、rs485总线接口、can总线接口、wifi无线接口、zigbee无线接口。

优选地，所述步骤s3中所述电子货架标签发送的确认信号中包括但不限于电子货架标签的id号、电池电量信息、温度信息、湿度信息。

优选地，所述无线读写器通过局域网连接到所述服务器。

优选地，所述sub-ghz通讯频段为430m至435m的频段。

采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：

本发明所述的电子货架标签系统的通信方法，解决了红外通讯方法中信号直线传播通信性能不佳的问题；而且采用sub-ghz通讯频段，比2.4g通讯频段具有更低的功耗；同时比低频无线电波方法具有更高的通讯速度优势。即本发明可以完成低功耗、高速通讯的电子货架标签系统，具有目前所有技术的优势，同时没有技术缺点，非常适合电子货架标签系统。

附图说明

图1为本发明所述的电子货架标签系统的通信方法的结构示意图；

图2为本发明所述的电子货架标签系统的通信方法的流程图；

图3为本发明所述的信道选择原理图；

图4为本发明所述的多信道通信过程图；

图5为本发明所述的混合编码压缩方法图；

图6为本发明所述的无线读写器与电子货架标签通讯过程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

如图1至图2所示，为符合本发明的一种电子货架标签系统及其通信方法，该通信方法包括如下步骤：

s1：服务器发送数据信息给至少一个无线读写器，其中所述数据信息包括电子标签信息；

s2：每一所述无线读写器将电子标签信息通过无线信号传输给电子货架标签；

s3：每一所述电子货架标签将接收电子标签信息的确认信号返回给其对应的无线读写器；

s4：所述无线读写器将电子货架标签返回的确认信号发送给服务器；

其中所述步骤s1和/或所述步骤s2和/或所述步骤s3和/或所述步骤s4中采用sub-ghz通讯频段进行通信。

优选地，所述步骤s1中的数据信息还包括无线读写器的rf射频工作频率。

优选地，如图3所示，所述步骤s2具体包括：

s21：选择出一种频段作为通信信道；

s22：所述无线读写器将电子标签信息通过该通信信道传输给所述电子货架标签。

优选地，所述步骤s21具体包括：

判断所述步骤s1中的数据信息中是否含有无线读写器的rf射频工作频率，如果含有则所述无线读写器选择该频率作为通信信道；如果不含有则所述无线读写器选择其内部预设的频率作为通信信道。

优选地，所述步骤s1具体包括：

所述服务器发送数据信息给n个无线读写器，该数据信息包括m个电子货架标签的电子标签信息；

其中1≤m≤100000，1≤n≤256。

优选地，所述无线读写器内置wifi信号收集模块，所述wifi信号收集模块用于搜集附近的wifi硬件设备，并将所述wifi硬件设备的wifi信息发送给所述服务器；所述服务器根据该wifi信息计算现场wifi硬件设备的流量及分布。

优选地，所述服务器与所述无线读写器的通信接口包括但不限于网络接口、rs485总线接口、can总线接口、wifi无线接口、zigbee无线接口。

优选地，所述步骤s3中所述电子货架标签发送的确认信号中包括但不限于电子货架标签的id号、电池电量信息、温度信息、湿度信息。

优选地，所述无线读写器通过局域网连接到所述服务器。

在物联网的无线通信中，小于1ghz频段称为“sub-ghz”，也就是本文中的sub-ghz通讯频段，其比较适合于传输距离远、低功耗、低数据速率、传输数据量少的应用。本实施例中，优选地，所述sub-ghz通讯频段为430m至435m的频段。

下面具体阐述本发明。

本发明分为服务器数据下发阶段步骤s1，无线读写器数据下发阶段步骤s2，电子货架标签信息返回阶段步骤s3，无线读写器数据返回阶段步骤s4。

步骤s1阶段，服务器将电子货架标签的数据发送给无线读写器；

该阶段，服务器发送数据给无线读写器的接口可以是网络接口，也可以是rs485总线接口，也可以是can总线接口，也可以是wlfi无线接口，也可以是zigbee无线接口；

步骤s1阶段，服务器发送给无线读写器的数据量可以是1个电子货架标签的数据，也可以是1000个电子货架标签的数据，也可以是10000个电子货架标签的数据，标签数量最大上限支持10万个，无线读写器能够接收并存储10万个以下的电子货架标签数据；

步骤s1阶段服务器能够给1个无线读写器发送数据，也可以给多个无线读写器发送数据，最大支持256个无线读写器；无线读写器通过局域网连接到服务器，并统一由服务器控制数据通讯，服务器根据无线读写器的id地址来区分需要发送数据的无线读写器；

如图4所示，步骤s1阶段服务器同一时间不仅能够与1个无线读写器数据通讯，而且能够同时给2个无线读写器发送数据，也可以同时给3个无线读写器发送数据，也可以同时给4个无线读写器发送数据，最多能够与4个无线读写器进行数据通讯；

步骤s1阶段服务器发送给无线读写器的数据中可以包括设置无线读写器的rf射频工作频率，该频率范围430mhz至435mhz，例如431mhz、或者432m、或者433m、或者434m，无线读写器可以根据该频率设置进行s2阶段的无线通讯；当然该服务器发送给无线读写器的数据也可以不包括设置无线读写器的rf射频工作频率，无线读写器接收到该数据后，会自动根据现场环境自主选择一种频率作为s2阶段的无线射频通讯频率；无线读写器内部预置4种频率，例如431mhz、或者432m、或者433m、或者434m，读写器按照顺序检测预设的不同频率的环境噪声干扰信号，并选择一种噪声干扰最小的频率作为本读写器本次与电子标签通讯的频率。

如图5所示，步骤s1阶段，如果系统使用的电子标签是点阵图形方式的电子标签，服务器在向无线读写器发送图像时，将采用特殊的图像压缩方法，将点阵图片的数据量压缩至适合的大小以便于无线传输。压缩方法包括编码压缩法、编码+局部图像压缩法两种。编码压缩法采用unicode编码规则将图像信息转换成国际标准的编码信息，这种压缩方法仅适合电子标签显示图片中仅仅包含文字、条码等信息的显示格式；编码+局部图像压缩法是将点阵图像信息转换成用unicode编码规则的数据+部分无法转换成unicode编码数据的局部图片，这种压缩方法适合电子标签同时显示文字信息以及其他不规则的图像信息的显示格式。

在步骤s2阶段，无线读写器将数据通过430m至435m频率范围内的无线信号传输给电子货架标签；

该阶段，无线读写器可以根据s1阶段服务器选择的频率，例如431mhz、或者432m、或者433m、或者434m与电子标签进行通讯，也可以根据s1阶段读写器根据现场环境自主选择的频率，例如431mhz、或者432m、或者433m、或者434m与电子标签进行通讯。

如图6所示，读写器与电子货架标签数据通讯包括2个阶段，批量唤醒阶段t3、有效数据传输阶段t4。其中读写器t3的时间从1秒至20秒可设置，t4从0秒至20秒可设置，t3与t4之间的时间间隔t5一般小于10ms。

附图6中t1是电子标货架签心跳脉冲持续时间，t2是电子货架标签低功耗待机时间，电子货架标签的心跳周期是t1+t2满足t1+t2＜t3，确保读写器能够完全唤醒属于本读写器控制范围内的所有电子标签。电子货架标签定时循环t1+t2时间内会自动心跳醒来判断读写器是否有唤醒信息，如果没有则继续循环t1+t2，如果有，则在读写器完成t3阶段后，电子货架标签进入t6阶段，所有电子货架标签接受数据分派信息。

电子货架标签在t1心跳阶段，能够快速的轮循标签预设置的4个无线频率，例如431mhz、432m、433m、434m，这样电子货架标签就可以识别接收4中频率的读写器信号，实现读写器与电子货架标签的多信道数据通讯。由于t1阶段的心跳脉冲小于10ms，每个信道的轮循时间小于2.5ms。

t6是数据分派过程，读写器把需要通讯的电子标签信息在该阶段下发，这些信息包括电子标签的id地址，电子标签的数据通讯时间点、电子标签的通讯数据量等信息。电子标签根据接收到的分派信息确认是否有数据接收、在什么时候打开无线接收器接收数据，从而实现读写器与电子货架标签之间的对时数据通讯，进而最终实现低功耗数据通讯。低功耗的原理就是电子货架标签只需要在约定的时间点打开无线接收器接收数据，接收完后立即关闭无线接收器，而不需要再读写器的整个数据传输t4阶段全部打开无线收发器。

在该阶段，采用1个信道通讯m个电子货架标签的总时间是：t3+t5+t6+t7*m，在系统方案中，举例t3＝10s，t5＝10ms，t6＝100ms，t7＝50ms，那么100个电子货架标签的通讯时间仅仅为15.11秒，更新10000个电子货架标签仅需要1511秒，即25分钟，因此该方案可以实现电子货架标签的高速无线数据通讯。

如果采用4个信道同时更新电子货架标签，那么时间将缩短4倍，更新10000个标签的时间仅需要378秒，即6.3分钟。因此该方案可以实现电子货架标签的更高速无线数据更新。

在所述步骤s2阶段，t1心跳阶段电子货架标签的接收电流小于5ma，持续时间小于10ms，t2阶段电子货架标签的待机电流小于3ua，持续时间小于20s，举例说明t1＝8ms、t2＝9s，电子货架标签心跳及待机的年功耗计算如下：8.76mah*(5000ua*8ms+3ua*9000ms)/9008ms＝8.76mah*7.44＝65.1mah。按照每天每个电子货架标签通讯更新1次的使用频率，t6＝100ms，t7＝50ms，电子货架标签数据通讯的年功耗计算如下：8.76mah*(5000ua*100ms+5000ua*50ms)/24/60/60/1000＝8.76mah*0.0087＝0.076mah，这个功耗对于电池来说可以忽略。因此，采用本发明使用的通讯方案，采用电子货架标签9秒钟的心跳频率，电子货架标签有效数据通讯的年耗电量仅有65.1mah+0.076mah＝65.176mah。按照2节纽扣电池的电池容量1000mah计算，电子货架标签可工作15年。

在步骤s3阶段，电子货架标签将接收数据的确认信号返回给无线读写器，电子货架标签返回信号的无线频率为预设频率431mhz、432m、433m、434m中的一种，该频率由读写器发送频率决定，例如读写器通过431m频率给电子货架标签发送数据，那么在s3阶段电子货架标签也通过431m频率给读写器返回确认信号。其中电子货架标签发送返回信号中包括电子标签的id号、电子标签的电池电量信息、电子标签的温度信息、电子标签的湿度信息，电子标签在系统中不仅仅是用来显示信息的显示器件，而且是搜集现场环境信息的传感器。

在步骤s4阶段，无线读写器将电子货架标签的返回确认数据发送给服务器，无线读写器发送数据给服务器的接口可以是网络接口，也可以是rs485总线接口，也可以是can总线接口，也可以是wifi无线接口，也可以是zigbee无线接口；另外无线读写器内置wifi信号收集功能，每个无线读写器都可以搜集附近25米范围内的wifi硬件设备，并将这些硬件设备的ip地址等信息发送给服务器，服务器根据wifi信息可以计算现场wifi设备流量及分布，因此在超市等公共场所，本发明可以具备人流量统计分析的功能、具备热门区域统计功能等实际用户需求。

本发明具有如下技术效果：

1：本发明所述的电子货架标签系统的通信方法，实现了高速更新点阵电子标签的功能，是现有技术更新速度的4倍以上，实现了1个小时更新10万个电子标签的能力；

2：本发明所述的电子货架标签系统的通信方法，实现了低功耗无线更新电子标签的功能，通讯功耗是2.4g现有方案的30％，电池寿命提高3倍以上；

3：本发明所述的电子货架标签系统的通信方法，采用430m至435m的频段，在该频段内成功实现了多信道并发工作，不仅提高的通讯速度，而且提高了系统无线抗干扰能力。

本发明解决了红外通讯方法中信号直线传播通信性能不佳的问题；而且采用sub-ghz通讯频段，比2.4g通讯频段具有更低的功耗；同时比低频无线电波方法具有更高的通讯速度优势。即本发明可以完成低功耗、高速通讯的电子货架标签系统，具有目前所有技术的优势，同时没有技术缺点，非常适合电子货架标签系统。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。