專利名稱：自動傳送和庫存跟蹤系統(tǒng)及方法
基于美國法律第35款第119章，此文件優(yōu)先于美國臨時文件編號60/322754。該臨時文件于2001年9月18日遞交存檔，其全部內(nèi)容在此文件中盡悉列舉。
背景技術(shù)：
1、發(fā)明領(lǐng)域此項發(fā)明可用于跟蹤?quán)]局、公司、超市和百貨商場的郵箱、貨架、和儲存柜的發(fā)/收狀況，并通過電子郵件、呼機(jī)、掌上電腦(PDA)、移動電話、網(wǎng)上郵箱、和電話中心的留言服務(wù)來通知收信人/發(fā)貨方。每當(dāng)新郵件抵達(dá)郵箱或貨架物品即將用完需要重新訂貨時，此發(fā)明可通過電子郵件、呼機(jī)或留言來提醒用戶。
2、其他發(fā)明概況此前其他發(fā)明包括使用附著于郵箱門軸的機(jī)械裝置來跟蹤動態(tài)。美國專利4262839所描述的裝置是一個肉眼可見的機(jī)械提示器，可顯示接收情況。這種裝置無法提供遠(yuǎn)離郵箱的郵件接收動態(tài)，也不能應(yīng)用在無數(shù)用戶分布在世界各地的郵箱上。另一個類似的例子是美國專利6155482里介紹的帶磁鐵的裝置。這種門軸帶動提示的裝置有一個弊端它們可記錄郵箱門的開動，但門的開動并不意味著確實有郵件抵達(dá)。
美國專利5427282描述了一個可視或可聽的顯示器，它是一個裝有直流線路的控制盒，直流線路由郵件接收處啟動，接收處同時也控制一個交流線路的電源開關(guān)。這個開關(guān)可啟動另一個電動裝置來通知接收方。這個裝置不能提供在它控制距離以外的接收情況。
在復(fù)制業(yè)，很多復(fù)印件須分檢裝盒，它們都帶有光纖發(fā)送/接收器，根據(jù)不同的空盒電子信號可分辨哪個盒子仍是空的，可以繼續(xù)使用。這個技術(shù)是美國專利5328169。因為復(fù)印機(jī)分檢盒專門處理紙張，所以不能用于不規(guī)則形狀的包裹、物品和液體，也不能同時用于數(shù)千只分檢盒。復(fù)印業(yè)并不存在這種需求。
在周邊設(shè)備業(yè)，設(shè)備都需要監(jiān)測和維修。比如電話總機(jī)(PBX)或電話自動轉(zhuǎn)撥系統(tǒng)(ACD)，可由一個中介機(jī)制將設(shè)備輸出的信號轉(zhuǎn)換成電子郵件來通知遠(yuǎn)在異地的技術(shù)員。美國專利6003070對這種中介機(jī)制和電子郵件轉(zhuǎn)換器有所描述。這個轉(zhuǎn)換器價格昂貴，并必須安裝在每個設(shè)備上，這樣的設(shè)計不適于監(jiān)測成千上萬的簡易分檢盒，結(jié)果是可監(jiān)測的分檢盒數(shù)量會受到限制。
在送貨管理領(lǐng)域，美國專利6085170描述了一個負(fù)責(zé)將客戶購買的物品從發(fā)貨中心送貨到門的系統(tǒng)。這個系統(tǒng)通過商品號或智能卡來跟蹤貨物的收發(fā)狀況，因而需要生產(chǎn)一種特殊的標(biāo)志。
發(fā)明概述這項發(fā)明涉及通知用戶有關(guān)他們的郵箱、分檢盒、和其它容器里的物品以及物品數(shù)量的方法，它通過傳感器、靈活線路板(flexiblecircuit boards)分布式微型控制器來認(rèn)讀傳感器，并將掃描的信息傳送到一個通用的總線(BUS)、確認(rèn)其電子路徑、并將所有信息傳給主控制器(master controller)；主控制器直接收集所有信息并將信息用序列方式輸入一個電腦。而電腦里裝有一個表格式數(shù)據(jù)庫(relational databasse)，數(shù)據(jù)庫里儲存有電子郵件地址、呼機(jī)號碼、掌上電腦(PDA)、移動電話號碼、電話服務(wù)中心地址、常用萬維網(wǎng)站、網(wǎng)址等；用戶可方便地利用這些資料協(xié)助提貨或訂貨。
信息的掃描可定期、或按預(yù)定的時間間隔、或在貨物抵達(dá)時啟動，因而可提供準(zhǔn)確的郵箱、分檢盒、或其它容器等所盛物品的情況。這些容器可分布在不同的地方，而用戶或商家可遍布在與容器相距遙遠(yuǎn)的地方、處于不同的時區(qū)。而且信息更新的時候，客戶或商家仍可自由行動，通過移動通訊方式得到最新的信息。這項發(fā)明還允許通過遠(yuǎn)程設(shè)施經(jīng)常更新通報內(nèi)容、客戶名單或地址。此外，用戶可打電話給服務(wù)中心，提供特定的密碼，然后收聽郵箱的最新狀況。
應(yīng)用在庫存管理領(lǐng)域，此裝置可安裝在供貨方的系統(tǒng)，更新其庫存數(shù)據(jù)、并發(fā)貨。
總之，該發(fā)明可從遠(yuǎn)距離通報信息、更改通報內(nèi)容的功能使其易于維持、可靠地傳遞信息、并靈活多用。
此項發(fā)明可通報用戶關(guān)于他們的郵箱、分檢盒和貨架的動態(tài)，其組件包括一個傳感器、靈活線路板(flexible circuit board)、郵箱地址認(rèn)讀器、嵌入式信息收集系統(tǒng)、帶有無線或電纜調(diào)制解調(diào)器(modem)的電腦、數(shù)據(jù)庫和傳送收/發(fā)動態(tài)的軟件。數(shù)據(jù)庫記錄有電子郵件、呼機(jī)、電話號碼、網(wǎng)址、和電話中心的數(shù)據(jù)庫。通報方式可用廣播式，該方式可同時通知多名用戶，但并不增加費用。
另一種有效的組裝可用于許多不同的售貨機(jī)上，以提供售貨機(jī)內(nèi)存貨狀況、提醒是否需要進(jìn)貨。
郵箱、分檢盒和貨架可能用作臨時或永久性儲存處，不具備通報自己所儲存的內(nèi)容的功能。傳感器則可隨時認(rèn)讀信件、包裹、貨物和其它形狀各異、大小不一的物件。
嵌入式信息收集系統(tǒng)接收傳感器的信號并傳送給中央處理器。信息收集裝置是一個可認(rèn)讀每個分檢盒的收發(fā)動態(tài)的微型控制器，它將一個詳盡的綜合報告發(fā)送到一個裝有標(biāo)準(zhǔn)軟件的可識別分檢盒地址的中央計算裝置。序列接口RS232、RS485、世界通用序列總線(USB)和美國電子工程師研究所第1394款標(biāo)準(zhǔn)(IEEE-1394)的火線總線(firewire buses)都可用于將報告從綜合處理器傳送到最后一層計算裝置，比如個人電腦、單個線路板的電腦、或其它嵌入式處理器。綜合處理器可由一個同時帶有控制器域網(wǎng)的(CAN BUS)和RS232/RS485/USB/IEEE-1394的微型控制器充當(dāng)。USB和IEEE-1394總線因其傳輸速度分別可達(dá)12Mbits/秒和400Mbits/秒而成為比較理想的選擇，但此文件中所列的其它總線也都可以使用。
此發(fā)明的計算機(jī)可連接一個無線或電纜調(diào)制解調(diào)器。計算機(jī)可利用個人電腦或任何有足夠記憶儲存能力的嵌入式微型控制系統(tǒng)來運行一個發(fā)送電子郵件、留言和呼機(jī)短信的軟件程序。如果使用電子郵件或雙向呼叫，系統(tǒng)還可提供確認(rèn)功能，以證明收信方已認(rèn)可在特定的時間收到物件。
根據(jù)理想的組裝設(shè)計，該系統(tǒng)可通報物件或液體的有無情況。這種系統(tǒng)包括多個容器和感應(yīng)器，每個感應(yīng)器與一個容器連接，至少可測定容器里有無任何物件或液體。數(shù)個感應(yīng)器至少與一個微型控制器相連，而微型控制器又與一個電腦相連。電腦上裝有一個信號器，一旦容器內(nèi)的物件或液體有所增減，就會發(fā)出信號。
上述諸種選擇性和理想的功能中，有一項是介于微型控制器和電腦之間的總線。該總線最好裝有可以第一速度與微型控制器溝通的第一總線，和一個可以第二速度來連接第一總線和電腦的第二總線。第一速度和第二速度最好有所差異。系統(tǒng)上也可在微型控制器和電腦之間裝一個主控制器，最好裝有一個可接收信號的裝置。信號接收器可接收電子郵件、可處理萬維網(wǎng)信息、移動電話、普通線路電話、SMS信息、呼機(jī)、掌上電腦(PDA)、廣播信號接收器、或留言機(jī)。傳感器最好是光纖的，可感光、或感壓、或感重、或感電容、或感磁、或感霍爾效應(yīng)磁場(Hall Effect)、或感懸浮、或感熱、或感溫、或感運動、或感音波。感應(yīng)器最好帶有一個靈活線路板(flexible circuitboard)，有其特定的地址。系統(tǒng)最好裝有一個數(shù)據(jù)庫，可儲存電子郵件地址、呼機(jī)號碼、掌上電腦(PDA)的地址、移動電話號碼、電話服務(wù)中心地址、萬維網(wǎng)網(wǎng)址，這樣信號器會給相應(yīng)的聯(lián)絡(luò)地址發(fā)出信號。上述所提的各個感應(yīng)器最好能測定物件或液體的特性，至少某項特性，比如尺寸、形狀、重量、電抗、磁性、和體積。
該發(fā)明的另一項理想的部分是通報物件或液體的有無情況的方法。必需有一個用來盛裝物品或液體的容器，一個連接在容器上可測定物品或液體有無的感應(yīng)器。感應(yīng)器測定物品或液體有無后，第一信號傳送給與感應(yīng)器相連的微型控制器，然后第二信號從微型控制器傳到電腦上，最后系統(tǒng)發(fā)出信號，報告物品或液體的有無情況。
上述諸種選擇性和理想的功能中，還包括傳送信號的方法第二個信號在與微型控制器相連的第一總線上是以第一速度傳送的；第二個信號在第一總線和電腦之間的總線上是以與第一速度不同的第二速度傳送的。傳送方法還包括傳送信息給裝配在微型控制器和電腦之間的主控制器，最好包括一個能接收信號的裝置。這個裝置可接收電子郵件、可處理萬維網(wǎng)信息、移動電話、普通線路電話、SMS信息、呼機(jī)、掌上電腦(PDA)、廣播信號接收器、或留言機(jī)。感應(yīng)器可至少測定以下一項屬性亮度、壓力、重量、電容、磁性、霍爾效應(yīng)磁場(HallEffect)、懸浮位置、熱度、溫度、運動、和音波。感應(yīng)器最好包括一個靈活線路板(flexible circuit board)，并有其特定的地址。理想情況下，傳送過程中應(yīng)提供與以下地址相應(yīng)的通報信息電子郵件、呼機(jī)、掌上電腦(PDA)、移動電話、電話服務(wù)中心、或萬維網(wǎng)址。感應(yīng)器應(yīng)至少測定物品或液體的一項屬性，最好是尺寸、形狀、重量、電抗、磁性、或體積。
該發(fā)明的其它組裝個例和優(yōu)勝之處請參閱本文中其它部分和所附圖表。
圖表簡述下文通過圖形對該發(fā)明進(jìn)行了詳盡描述，圖形列舉了一些組裝應(yīng)用的范例。


圖1是塊狀圖(block diagram)，描述遙控通報郵件和貨架庫存管理系統(tǒng)。
圖2描述了一個郵箱截面圖，帶有與靈活線路板(flexiblecircuit board)相連的分布式微型控制器，靈活線路板上帶有光纖感測器和液晶顯示屏(LED)。
圖3描述了一個典型的靈活線路板(flexible circuit board)，由Kapton銅線或聚合物厚膜(Polymer Thick Film，PTF)墨水附著在Mylar或其它膠卷上并連接一個電阻、液晶顯示屏(感應(yīng)器)和一個光纖感應(yīng)器而制成。
圖4描述了重量/壓力感應(yīng)器，利用PTF導(dǎo)電墨水技術(shù)線路構(gòu)造。
圖5由兩個分處不同層面的CAN總線構(gòu)成的混合總線。
圖6由兩個不同類型的CAN總線構(gòu)成的混合總線。
組裝個例的細(xì)則該發(fā)明的范疇在本文詳細(xì)描述理想組裝后的總結(jié)里已經(jīng)聲明，但是，其結(jié)構(gòu)、操作、優(yōu)點和構(gòu)件從下文中可獲得更充份的認(rèn)識。
1)系統(tǒng)構(gòu)件該發(fā)明應(yīng)用某些塊狀成分，圖1總結(jié)了它們之間的聯(lián)系a)感應(yīng)器組裝b)靈活線路板組裝(flexible circuit board)c)分布式微型控制器及主控制器d)通用總線設(shè)計和地址方案e)電腦用作應(yīng)用程序服務(wù)器f)表格數(shù)據(jù)庫g)與全國性無線通訊網(wǎng)溝通的聯(lián)網(wǎng)中心(NOC)，留言電話中心(CC)，和帶服務(wù)器的萬維網(wǎng)供應(yīng)商(ISP)。
圖1描述了一個理想的組裝應(yīng)用塊狀圖。
2)感應(yīng)器組裝應(yīng)用于郵箱/分檢盒/容器的感應(yīng)器可是以下任何一種i)感光或光纖感應(yīng)器
ii)壓力或重量感應(yīng)器iii)電容感應(yīng)器iv)感磁和/或霍爾效應(yīng)感應(yīng)器v)懸浮感應(yīng)器vi)熱度/溫度感應(yīng)器vii)運動感應(yīng)器viii)音波感應(yīng)器ix)以上感應(yīng)器的組合感應(yīng)器的選擇取決于系統(tǒng)的應(yīng)用要求。在通報郵件的系統(tǒng)中，兩個常用的感應(yīng)器是光線和重量感應(yīng)器。但是，在庫存管理系統(tǒng)中，根據(jù)所存物品需采用不同的感應(yīng)器。使用多種感應(yīng)器、分方在郵箱/分檢盒的不同位置可測定物品的大小和形狀。使用聚合物厚膜技術(shù)制作的感壓/感重器可測定郵箱內(nèi)物品的重量和數(shù)量；使用電容感應(yīng)器可測定物品的制作材料；使用感磁或霍爾效應(yīng)感應(yīng)器可測定磁性材料；而使用懸浮感應(yīng)器可決定液體的多少。
圖2顯示了一個理想的組裝應(yīng)用的截面圖，里面有郵箱(27)，組裝板(21)，上面附著有分布式微型控制器，與靈活線路板(25)連接，靈活線路板上有數(shù)個靈活線路(22)，上面帶有感光器(24)和液晶顯示屏(23)。
3)靈活線路板(flexible circuit board)組裝感應(yīng)器最好安裝在一個靈活線路板上。圖3顯示了靈活線路(31)的理想構(gòu)造由KAPTON銅線或聚合物厚膜(PTF)墨水(32)附著在Mylar(34)或其它膠卷上并連接一個電阻(35)、液晶顯示屏36(感應(yīng)器)和一個光纖感應(yīng)器(33)而作成。靈活可感應(yīng)線路由低平銅制靈活線路或聚合物厚膜靈活線路(圖3)安裝在一個或數(shù)個感應(yīng)器構(gòu)成，這樣可附著在郵箱的內(nèi)部(圖2)。靈活線路板使在郵箱內(nèi)部墻面上沾貼感應(yīng)器成為可能，這種靈活線路板非常細(xì)小、平滑，不會影響取、放物品。靈活線路可附著在任何凸凹的表面，因此可附著在墻面或以不同形狀和大小組裝在郵箱的內(nèi)部，以達(dá)到最佳感應(yīng)效果。靈活線路板由可導(dǎo)電線路安裝在非導(dǎo)電物質(zhì)上，比如Kapton、Mylar、紙質(zhì)或以上物品的混合物而組成。聚合物厚膜(PTF)靈活線路板可使用導(dǎo)電墨水，比如銀、碳或其它可導(dǎo)電帶有聚合物的墨水；但可使用的導(dǎo)電線路并不局限于上述幾種。靈活線路的功能是承載感應(yīng)器，它很技巧性地分布在郵箱/分檢盒/容器的內(nèi)部，以便準(zhǔn)確地測定物品的動向而不影響取、放物品。
靈活線路還可附設(shè)一條總線供記憶設(shè)備使用，比如flash EPROM。這個記憶芯片可儲存感應(yīng)器的地址、因而決定郵箱/分檢盒的地址。它還允許用戶在郵箱/分檢盒現(xiàn)場更改地址。
測定有無郵件或物品的方法是通過探測感應(yīng)器的光線源是否被物品所阻隔，比如，某物品出現(xiàn)在一個光源(LED)和感光器之間。LED在電壓與它的兩極相符時，就會發(fā)光。感光器在一定光波照耀下會發(fā)改變電壓，感光器通常與一個電阻相連。這個電壓由微型控制器來控制，下一章節(jié)對微型控制器有詳盡描述。電壓也促使LED發(fā)亮，LED可為方便編程需要而以不同的頻率閃亮。當(dāng)LED以一定頻率閃亮、感光器可收到相同的頻率，那么它們之間并沒有不透明物品。不過，如果一封信或某件物品是不透明的，把它放在LED和感光器之間，感光器就收不到預(yù)期的頻率。這樣就可確定有物件抵達(dá)郵箱/分檢盒/容器。
LED和感光器分布在不同的位置來探測郵件的不同參數(shù)。圖1顯示了分布在郵箱不同位置有數(shù)個LED，提供不同角度的光源，這樣感光器就能確定物品的大小。
在超級市場的貨架上，光源被阻顯示剩下的庫存。如果庫存短缺，系統(tǒng)就會預(yù)警采購部門補(bǔ)充進(jìn)貨。
使用其它的感應(yīng)器，比如感壓、感電容和霍爾效應(yīng)感應(yīng)器可測定物品的不同屬性。比如，感壓器可測重量、在已知每件物品的重量情況下，可確定所有物品的數(shù)量。一個由PTF碳/導(dǎo)電聚合物或其它可導(dǎo)電墨水制成的低成本聚合物厚膜(PTF)線路可用作壓力和重量感應(yīng)器。這種靈活線路如果彎曲或在施壓下會顯著改變其PTF墨水的電阻值，它可用作重量感應(yīng)器，測定放進(jìn)郵箱/分檢盒的物品的重量，PTF的阻力值首先由一個電壓感應(yīng)線路上的阻力分辨器校正，如圖4所示。圖4描述了重量/壓力感應(yīng)器利用PTF導(dǎo)電墨水技術(shù)和線路。輸出電壓Vo由阻力值R1/(R0+R1)乘以參數(shù)電壓Vref所得，參數(shù)電壓Vref由微型控制器提供。PTF墨水的感重器的阻力值與固定在表面的阻力器的阻值R0相似。在受壓下PTF的阻值會顯著下降，因此能測定物體的重量。
因為PTF墨水感重器可覆蓋郵箱/分檢盒的底部，所以放進(jìn)任何帶重量的物品都會被檢測出來。這種機(jī)制通常還可分辨包裹和普通郵件。庫存管理行，每個分檢盒裝有同樣的物品，如果已知每件物品的重量，感重器可用來計算每個盒子里的物品的數(shù)量。每件物品的重量可預(yù)先儲存在表格數(shù)據(jù)庫里。
電容感應(yīng)器能分辨不同的電抗材料，因而能確定放進(jìn)郵箱/分檢盒的物品的材料類型。電容感應(yīng)器有很多種，有些基于場效電晶體(FETs)，其門口的電壓受非導(dǎo)電材料的影響而變化。這些FETs由半導(dǎo)體材料比如硅或者聚合物(polymer)導(dǎo)體材料。
霍爾效應(yīng)感應(yīng)器可用作感重器和磁性感應(yīng)器。
一個不透明懸浮物可用來阻隔光線源，然后感光系統(tǒng)，比如LED和光纖導(dǎo)體，如果由玻璃或其它透明的材料制成可安裝在郵箱的外面。如果不透明懸浮物的表面象鏡子，與LED之間存在一個角度，那么懸浮的鏡面和光纖導(dǎo)體結(jié)合起來可決定液體的體積。如果已知分檢盒或容器的尺寸，就能用以上方法測定液體的多少。其它利用無線電頻率和/或多普勒(Doppler)效應(yīng)的測試方法也可測定庫存的液體體積，這種方法可用在汽油加油站或藥房，但并不局限于這兩個地方。
4)分布式微型控制器與主控制器帶有感應(yīng)器的靈活線路與一個分布式微型控制器(MCU)的輸入/輸出接口相連，輸入接口可是數(shù)字式或模擬式。模擬輸入接口可認(rèn)讀電壓、將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字(8位元/10位元)，數(shù)字式輸入接口會根據(jù)電壓值而認(rèn)讀1或0；輸出接口會相應(yīng)地輸出1或0給LED或其它裝置。
主控制器可裝在某個分布式微型控制器中，或是一個獨立的裝置。微型控制器執(zhí)行以下功能a)啟動感應(yīng)器，輸出電壓點亮LED。這種啟動在特定情況下發(fā)生，比如，微型控制器收到主控制器的信號，微型控制器也可在預(yù)先設(shè)定的時間自行啟動，或感應(yīng)器的信號變化啟動微型控制器。感應(yīng)器不必是感光器。
b)定期或被啟動后，通報感應(yīng)器的最新狀態(tài)和其獨特地址給通用總線。其獨特地址使得系統(tǒng)可分辨郵箱/分檢盒，地址的內(nèi)容視總線協(xié)議而定。
c)為節(jié)約用電，分布式微型控制器進(jìn)入沉睡狀態(tài)，只定期檢查感應(yīng)器。每當(dāng)有信件或物品放入郵箱時，感應(yīng)器的信號就會變化，從而叫醒MCU，MCU再給主控制器傳送信號，而主控制器確認(rèn)收到信號，然后進(jìn)入信息收集循環(huán)。
5)通用總線設(shè)計和地址方案通用總線設(shè)計被挑選與分布式微型控制器一起使用是因為它們?yōu)榻涣餍畔⑻峁┝艘粋€信息高速公路?？偩€聯(lián)網(wǎng)還必須有一個協(xié)議，允許信息在網(wǎng)上系統(tǒng)化地傳送而不會發(fā)生沖突或丟失。電子總線允許位于郵箱附近的分布式微型控制器將最新報告?zhèn)魉徒o遠(yuǎn)處的微型控制器。同時，電子總線之間因各有地址也可交流。微型控制器可識別與每個微型控制器相連的靈活線路感應(yīng)器。
該系統(tǒng)中有許多各有獨特地址的郵箱或分檢盒，系統(tǒng)用電子地址來分辨郵箱或分檢盒。每個郵箱或分檢盒都裝配有一個或多個感應(yīng)器，用來通報郵件的動態(tài)和郵箱的地址。這就決定了選用的技術(shù)必須具備總線聯(lián)網(wǎng)協(xié)議和獨特的地址方案。
這個總線本身可是一個靈活線路或多條電線構(gòu)成的電纜連接在一個主控制器調(diào)控下的低電耗處理器上，它不必是控制器域網(wǎng)(CAN)、TCP/IP、或內(nèi)聯(lián)網(wǎng)(I2C)。這個總線在每個分布式微型控制器之間運用最少數(shù)量的絕緣導(dǎo)線來傳導(dǎo)電源和信號。低平細(xì)小的總線易于安裝在郵箱的邊緣上不會影響取放郵件、也不會破壞郵箱的外觀。
其它可采用的線路包括使用智能卡進(jìn)行無線電傳輸、藍(lán)牙技術(shù)(bluetooth)、802.11和雙線電話技術(shù)。不過，這種線路需要中央處理器附加無線電頻率和其它調(diào)制/解調(diào)功能，使得處理器復(fù)雜化、并提高費用。
郵箱/分檢盒空間狹小，需要聯(lián)網(wǎng)總線?？偩€的理想特點是共用總線、傳導(dǎo)線越少越好、最好使用序列接口、可與數(shù)千個類似電子產(chǎn)品進(jìn)行直接聯(lián)系。
序列地址因其只需少量地址編碼而可與數(shù)千隸從處理器聯(lián)通，所以比較理想。不過，任何線路都可使用。最好使用普查技術(shù)首先電腦檢查表格數(shù)據(jù)庫，決定哪些地址需要更新，然后將隸從地址傳給主控制器；反過來，主控制器會叫醒分布式微型控制器；分布式微型控制器確認(rèn)收到呼叫并回復(fù)主控制器。
隨后，指令會啟動傳感器進(jìn)行測量，微型控制器就會解讀傳感器的測量結(jié)果。然后傳感器的狀態(tài)報告被傳給主控制器，主控制器確認(rèn)收到報告，然后將分布式微型控制器送會到睡眠狀態(tài)。這個過程產(chǎn)生、收集的數(shù)份報告最后都傳輸給電腦。
至少一個或多個微型控制器會將所有郵箱/分檢盒狀況的總結(jié)報告?zhèn)魉徒o電腦(個人電腦、單鍵盤電腦或子處理器)。電腦內(nèi)有數(shù)據(jù)庫，可給電話服務(wù)中心發(fā)送電子/語音/呼機(jī)郵件。給電腦/單鍵盤電腦/子處理器匯報的控制器被稱作總控制器或主控制器。以上系統(tǒng)可按照以下總線設(shè)計，但并不局限于以下總線設(shè)計建成a)控制器域網(wǎng)(CAN)是一種先進(jìn)的序列總線系統(tǒng)，它有效地支持分布式控制系統(tǒng)，比如微型控制器、傳感器和控制器。這種序列總線最好由CAN-H線和CAN-L線雙線建成，有無保護(hù)性包裝均可。標(biāo)準(zhǔn)型CAN版本2.0B有11數(shù)元，可分辨2048個地址；擴(kuò)展型CAN版本有29數(shù)元，所以可分辨536,870,912個地址。當(dāng)CAN處理器的輸出/輸入接口與傳感器通過靈活線路接通時，因靈活線路與郵箱/分檢盒直接相連，CAN信息辨認(rèn)功能可用來確認(rèn)每只郵箱/分檢盒。此外，一個分級地址方案可分辨每個輸入/輸出接口，使得每個CAN處理器可服務(wù)數(shù)個郵箱/分檢盒。這種總線設(shè)計與內(nèi)聯(lián)總線(I2C)的有限的地址數(shù)量相比，可將服務(wù)能力擴(kuò)展到數(shù)千個處理器。另外，這種線路設(shè)計速度可達(dá)1兆數(shù)元/秒，快得足夠處理所有分布相隔40米(130英尺)的CAN處理器。距離加長時，速度會降低；500米(1625英尺)的距離可獲得125千數(shù)元/秒的速度，1公里的距離可獲得50千數(shù)元/妙的速度?？傊?，這種總線設(shè)計功能出眾、多樣化，允許成千上萬個分處異地、與郵箱/分檢盒相連的CAN處理器互相交談。CAN且非常可靠，具備先進(jìn)的錯誤識別、錯誤處理機(jī)制和不受電磁干擾的免疫力。其成本/效力比率非常適合這種應(yīng)用系統(tǒng)。
Infineon技術(shù)公司生產(chǎn)的8-數(shù)元C505C MCU系列產(chǎn)品具有模擬/數(shù)字式輸入/輸出接口和完備的CAN功能，很適合這項應(yīng)用。Microchip生產(chǎn)的MCP2502X/MCP2505X系列是另一個候選產(chǎn)品，其它很多公司的產(chǎn)品，比如Infineon技術(shù)、Intel、Philips、Microchip、Motorola、National、SGS Thomson、NEC、Fujitsu、Texas Instruments、Bosch、Temic、Unitrode、Mietec等，都出產(chǎn)有CAN產(chǎn)品。這些CAN MCU只要都使用同樣版本的程序，還可混合使用。
內(nèi)聯(lián)線路(I2C)也允許多個微型控制器(MCU)連接在同一總線上，其快速可達(dá)400千數(shù)元/秒。7數(shù)元的標(biāo)準(zhǔn)型號允許128個地址，擴(kuò)展型I2C具備10數(shù)元，可提供1024個地址。與CAN總線相比，I2C是多個主導(dǎo)/多個隸從網(wǎng)絡(luò)的中介，可預(yù)測沖突，可由多個設(shè)置控制?？偩€上的任何單元都可發(fā)出、傳送或收到信息。序列數(shù)據(jù)線(SDA)和序列鐘表線(SCL)是網(wǎng)絡(luò)上的兩條線路，網(wǎng)絡(luò)上的任何單元都有個自的獨特地址，通訊時都互傳這個地址。
主控制器可調(diào)查每個隸從處理器的現(xiàn)狀。每個隸從MCU都分配給一個郵箱/分檢盒，通過帶有傳感器的靈活線路與其輸入/輸出接口相連，因此分檢盒的地址可通過其特定的隸從地址和輸入/輸出接口而確定。分檢盒的現(xiàn)狀于是就傳送給主處理器。主處理器在決定隸從地址和分檢盒后，再給每份分檢盒狀態(tài)報告分配一個獨特的地址，并傳給個人電腦。盡管10數(shù)元的地址方案允許一千多個獨特地址，線路并不能支持如此多的設(shè)置與其相連。而且，I2C線路不能過長，這種設(shè)計只能容納有限的郵箱/分檢盒。為克服這個限制，可使用線路擴(kuò)充器(repeater)或與其它總線設(shè)計混合并用。
Microchip公司的PIC16C717就是這種類型的MCU的一個例子。其它生產(chǎn)商包括Philips，Intel，Motorola，National，Hitachi，NEC和Ipsil等。
c)可識別萬維網(wǎng)地址的TCP/IP控制器裝置只有當(dāng)信號與IP地址相符時才啟動傳感器并報告有關(guān)郵箱/分檢盒的收、發(fā)動態(tài)。這些設(shè)置都能與萬維網(wǎng)聯(lián)通，所以線路上可承載許多設(shè)置。這些TCP控制器芯片可建成低費用的局部網(wǎng)絡(luò)(Local Area Network)，也能提供標(biāo)準(zhǔn)的總線功能，但仍比CAN/I2C網(wǎng)絡(luò)昂貴并復(fù)雜。使用低費用的TCP/IP地址裝置使得傳感器能用萬維網(wǎng)協(xié)議(Internet Protocol)進(jìn)行交流，并將傳感器的位置和地址電子化。當(dāng)被叫到的IP地址與某傳感器的IP地址相符時，傳感器就會啟動。這類TCP/IP控制器設(shè)置包括Ipsil公司的IPu7931Z/IPu8931Z控制器和Seiko Instruments公司的iChips型號S-7600A。
d)其它可用作總線的網(wǎng)絡(luò)有AS-I、ARCNET、BATIBUS、BITBUS、EIB、INTERBUS-S、LON、MODBUS、PNET、PROFIBUS、SERCOS、VAN、WORLDFIP等。
有些附著在物體表面的地址裝置，比如EPROM或可刪除只讀記憶芯片(EEPROM)，可以連接在總線上，這樣線路本身也具有獨特的地址。這個軟件地址可編入程序中并可被微型控制器認(rèn)讀。這樣，傳感器輸出的信息都帶有地址，主控制器收到后就能確定郵箱的地址及收發(fā)現(xiàn)狀。
e)每個郵箱或地點的電子地址可由一個雙線開關(guān)(DIP)來確定，開關(guān)附著在靈活線路上。這種方法被稱為硬件地址，它通過DIP開關(guān)的不同位置設(shè)定來確定地址，這個地址可以是分支地址(比如，主要微型控制器地址的分支)。
f)上述地址方法可混合使用在綜合系統(tǒng)上。有些設(shè)置可用在兩個或兩個以上的總線上，所以可支持綜合總線設(shè)計，比如，I2C總線可與CAN總線共同使用，或I2C總線與TCP/IP共用，兩個同一類型的總線也可一起使用。采用PIC16C717作為I2C總線上的分布式微型控制器，同時使用PIC18F248從I2C總線上傳送信息到CAN總線上是很經(jīng)濟(jì)也很奏效的方法。PIC18F248是一個新型芯片，可同時支持I2C和CAN總線設(shè)計。理想設(shè)計是由一個主要的PIC18F248來連接CAN總線和UART，這樣就能通過RS232界面與電腦相連。最好在分布式控制器方面使用速度較低、低能耗的總線設(shè)計，在主控制器和電腦之間采用較快的總線。當(dāng)然，不同的混合設(shè)計都可采用。
一個雙層CAN總線可按圖5組構(gòu)，第一層CAN的MCU可采用Microchip的MCP25055(MCP2505X系列)，PIC18F248(PIC18FXX8系列)或Infineon Technologies公司的C505微型控制器，但并不局限于這幾個裝置。雙層CAN的優(yōu)點之一是允許各層總線有不同的時鐘速度。第一層分布式MCU可以很慢，很多第一層MCU與一個第二層MCU相連。低速總線可節(jié)約用電，MCU在沒有傳感時可進(jìn)入睡眠狀態(tài)。只要CAN傳輸芯片可承受，64個一層MCU與一個二層MCU相連的比例是實際可行的。不過該發(fā)明也可考慮這一技術(shù)可支持的其它比例。傳輸芯片的一個例子是82C250。第二層MCU最理想可采用雙處理器，當(dāng)然也可由其它處理器充當(dāng)。這個芯片可以是但不限于Infineon Technologies公司的82C900 MCU。其它雙層總線可采用不同的設(shè)計。
另一個選擇是不同線路組成的雙層總線混合系統(tǒng)，比如第一層是I2C，而第二層是CAN。圖6展示了一個由I2C和一個CAN總線構(gòu)成的混合系統(tǒng)。第一層I2C總線上的MCU可以用MicroChip公司的PIC16C717(PIC16C71X系列)，這個產(chǎn)品有一個獨特的優(yōu)點，其37kHz的內(nèi)部時鐘可計量少數(shù)外部設(shè)置。以這個速度，I2C總線仍然足以收集必要的數(shù)據(jù)。這個雙層總線設(shè)計有一個優(yōu)點，就是允許各層總線有不同的時鐘速度。第一層分布式MCU可以很慢，很多第一層MCU與一個第二層MCU相連。低速總線可節(jié)約用電，MCU在沒有傳感時可進(jìn)入睡眠狀態(tài)。這樣，總線的直徑就相應(yīng)地可以細(xì)小一些，第一層總線的MCU可順序報告。25個一層MCU與一個二層MCU相連的比例是實際可行的。第二層MCU是接通I2C和CAN的處理器，可以采用PIC芯片PIC18F248(PIC18FXX8系列)。第二層干路的橋梁MCU也可采用PIC芯片PIC18F248(PIC18FXX8系列)，將CAN總線傳來的信息集中傳給RS232/RS485。第二層總線可用一兆赫茲的速度，也可用其它速度。
理想情況下，MCU使用內(nèi)部時鐘，這樣可減少外部設(shè)置的數(shù)量，亦可節(jié)省空間。不過，使用外部時鐘的MCU仍然可行。
6)電腦用作應(yīng)用程序服務(wù)器一個電腦或嵌入系統(tǒng)內(nèi)部的電腦可用作應(yīng)用程序服務(wù)器，提供以下功能i)一個操作系統(tǒng)，提供實際時間和日期；ii)一個數(shù)據(jù)庫，儲存用戶電子地址、呼機(jī)、萬維網(wǎng)網(wǎng)址、電話服務(wù)中心地址、掌上電腦(PDA)、移動電話、和每個郵箱的地址；iii)一個通訊口，可是有線的調(diào)制解調(diào)器或無線的通訊設(shè)置；iv)自動接通萬維網(wǎng)提供商(ISP)服務(wù)器或無線服務(wù)器；v)發(fā)送電子郵件的軟件；vi)呼叫呼機(jī)或PDA的軟件；vii)更新電話服務(wù)中心的語音留言；viii)小型郵件服務(wù)(SMS)功能，將最新動態(tài)通報給移動電話；ix)萬維網(wǎng)信息中心，以通報發(fā)送動態(tài)；x)隔火墻防止外來侵犯；xi)一個授權(quán)方案，以使用表格數(shù)據(jù)庫；xii)一個密碼化方案，以確保儲存的信息的安全。
電腦通常都有一個RS232/USB/IEEE1394火線(firewire)接口，可以快速與主控制器以序列方式交流。具有奔騰三代(Pentium III)處理器或以上、256兆內(nèi)存(Mb RAM)或以上、安全的操作系統(tǒng)和同時處理多項任務(wù)能力的電腦，如Windows NT/2000，比較適合成為應(yīng)用程序服務(wù)器。服務(wù)器內(nèi)部可運行一個表格數(shù)據(jù)庫，比如SQL Server 7/2000，來儲存用戶的聯(lián)系地址。用戶也可運行一個特選的程序來查找資料和維持?jǐn)?shù)據(jù)庫。這個程序可根據(jù)序列接口傳送的數(shù)據(jù)來更新數(shù)據(jù)庫里的郵件收發(fā)和貨物有無狀況。這個程序是由相關(guān)活動來啟動的。數(shù)個用C或其它語言編寫的動態(tài)鏈接庫(dynamic link library)會啟動系統(tǒng)交流、收、發(fā)電子郵件、并報告收發(fā)結(jié)果。同時，它還會根據(jù)數(shù)據(jù)庫的規(guī)定決定哪些信息應(yīng)傳給用戶。一個高速T1/T3/DSL線路就會通過萬維網(wǎng)提供商(ISP)將電子郵件/語音留言/呼機(jī)/萬維網(wǎng)郵件傳給網(wǎng)絡(luò)操作中心(NOC)(圖1)。這個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)使用密碼化方案來保證其安全性。
虛擬私有網(wǎng)絡(luò)(VPN)可用來維持電腦系統(tǒng)，以便從遠(yuǎn)距離遙控更新規(guī)則，這個遙控操作中心可更新全國各地的電腦。
7)表格數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫最好儲存有郵箱的電子地址以及與其相對應(yīng)的可用來通知用戶的目的地址，比如電子郵箱地址、呼機(jī)號碼、萬維網(wǎng)網(wǎng)址(URL)、電話號碼。目的地址與郵箱地址可以是一對一、或一對多、或多對一的關(guān)系。有關(guān)郵箱或分檢盒或貨架的動態(tài)的信息會被發(fā)送給目的地址，并注明時間和地點。這樣，用戶和/或供貨商就能知道信息是什么時候發(fā)的以及郵箱的具體位置，然后決定如何處理信息。如果目的地址是電話號碼，可以直接留言或電話中心留言。如果用戶或供貨商需要了解最新動態(tài)，他們可輸入一個密碼，然后收聽留言。通過萬維網(wǎng)網(wǎng)址獲取信息也是如此。
一般來說，表格數(shù)據(jù)庫包括報告規(guī)則，最好是一個按規(guī)則探作、通過電子郵件來報告的系統(tǒng)，但任何按規(guī)則操作的報告系統(tǒng)都可使用。規(guī)則可限定在什么時間、用什么方法和頻率通過電子郵件、呼機(jī)、移動電話、PDA、或留言來發(fā)送報告。一個附加的選擇性的內(nèi)容可限定報告的類型和頻率，這樣報告就可按照預(yù)設(shè)的頻率，或每天一次、或每天/每周多次發(fā)送給目的地址。如果數(shù)據(jù)庫掃描郵箱地址后，沒有收到回復(fù)，系統(tǒng)就會查找相應(yīng)的電子郵件或呼機(jī)等目的地址。如果在預(yù)先設(shè)定的間隔期內(nèi)沒有發(fā)出過電子郵件，系統(tǒng)就會啟動自動電子郵件或呼機(jī)呼叫功能、打開通訊接口并發(fā)出郵件。預(yù)先設(shè)定的間隔期通常是一天，但也可以是幾分鐘到幾星期，甚至是隨意性的。
另一個選擇性的內(nèi)容是記錄發(fā)送信息成功與否，這樣用戶可以了解上次發(fā)送信息的時間。
數(shù)據(jù)庫可采用任何以下產(chǎn)品微軟公司的(Microsoft)Access，微軟公司的SQL Server，db2，甲骨文(Oracle)等。
8)與全國性無線通訊網(wǎng)溝通的聯(lián)網(wǎng)中心(NOC)，留言電話中心(CC)，和帶服務(wù)器的萬維網(wǎng)供應(yīng)商(ISP)。
收發(fā)動態(tài)和庫存有無的信息是通過以下方法發(fā)送的a)以T1/T3/DSL高速與萬維網(wǎng)提供商(ISP)連通；b)與網(wǎng)絡(luò)操作中心(NOC)連通，如Skytel；c)衛(wèi)星通訊作為NOC的備用線路；d)NOC根據(jù)用戶的地址來發(fā)送信息，有些是呼機(jī)、有些是電子郵件地址；e)連通電話或留言服務(wù)中心，這樣用戶可在輸入密碼后進(jìn)行電話咨詢；f)在發(fā)送電子郵件或雙向呼叫時，可選擇一種確認(rèn)方法，用來記錄用戶確認(rèn)收到郵件，并注明時間。
本文所述細(xì)節(jié)均為舉例起見，并且僅為描述該項發(fā)明而言，所舉例子均為作者認(rèn)為是當(dāng)前這一領(lǐng)域最有用、最廣泛了解的原則和概念。有介與此，本文并不注重于過度描述該發(fā)明的結(jié)構(gòu)性細(xì)節(jié)，而只提供足夠的內(nèi)容以便讀者對該發(fā)明獲得基本了解，所附圖畫和說明可使從事此行業(yè)的人士了解如何應(yīng)用該發(fā)明的幾種方法。
請注意前述例子僅為進(jìn)一步說明之用，不可認(rèn)為是該發(fā)明僅局限于以上應(yīng)用。本文在描述該發(fā)明時引用了一些裝置，這些描述應(yīng)理解為說明、例子，而不是該發(fā)明的局限。在不影響后文所附的發(fā)明聲明、不偏離該發(fā)明的范疇和主旨的前提下，可對本文進(jìn)行修改。盡管在描述該發(fā)明時，引用了一些具體的方法、材料、和組構(gòu)，但該發(fā)明并不局限于本文所述細(xì)節(jié)；相反，該發(fā)明可延伸到在所附聲明范疇內(nèi)的所有類似功能的結(jié)構(gòu)、方法和運用。
權(quán)利要求
1.一個系統(tǒng)可通報至少一種物品和液體的有、無狀態(tài)，包括多種容器；多種傳感器單元，每個傳感器單元與上述容器相連，每個傳感器單元至少有一個傳感器，可以測定上述容器里至少一種物品和液體的有、無狀態(tài)；至少一個微型控制器連接在上述多個傳感器單元上；一個電腦與上述微型控制器相連；一個連接在上述電腦上的信號裝置，根據(jù)上述容器里至少一種物品和液體的有、無狀態(tài)來提供通報；
2.聲明第一款所述系統(tǒng)由一個上述微型控制器和上述電腦交互形成的總線所組成；所述總線由以下組成一個第一層總線與上述至少一個微型控制器相連，第一層總線以第一速度運行；一個第二層總線介于上述第一層總線和上述電腦交融使用，第二層總線以第二速度運行；上述第一速度有異與上述第二速度。
3.聲明第一款所述系統(tǒng)還由一個嵌入式主控制器介于上述電腦和上述至少一個微型控制器之間而構(gòu)成。
4.聲明第一款所述系統(tǒng)還由一個可接收上述信號的接收機(jī)制而構(gòu)成。上述接收機(jī)制可是下列之一電子郵件接收器、萬維網(wǎng)信息中心、移動電話、普通陸線電話、SMS通訊設(shè)置、PDA、廣播接收器和留言信箱。
5.聲明第四款所述系統(tǒng)之上述接收機(jī)制可回復(fù)上述信號而提供確認(rèn)。
6.聲明第一款所述系統(tǒng)之上述至少一個傳感器可是下列之一光纖傳感器、光線傳感器、壓力傳感器、重量傳感器、電容傳感器、磁性傳感器、霍爾效應(yīng)傳感器、懸浮傳感器、熱度傳感器或溫度傳感器、運動傳感器、和音波傳感器。
7.聲明第一款所述系統(tǒng)之上述傳感器單元組成一個靈活線路板(flexible circuit board)。
8.聲明第一款所述系統(tǒng)之上述傳感器單元都有一個獨特的地址。
9.聲明第一款所述系統(tǒng)還由一個數(shù)據(jù)庫組成，數(shù)據(jù)庫儲存有下列之一電子郵件地址、呼機(jī)號碼、PDA地址、移動電話號碼、電話服務(wù)中心號碼、和萬維網(wǎng)網(wǎng)址。
其上述信號機(jī)制可提供與上述數(shù)據(jù)一致的通報。
10.聲明第九款所述系統(tǒng)之所述數(shù)據(jù)庫為表格數(shù)據(jù)庫，儲存有一套可更改的規(guī)則；上述信號系統(tǒng)可提供與上述可更改的規(guī)則相符的通報。
11.聲明第一款所述系統(tǒng)之所述傳感器單元可測定所述至少一種物品和液體的至少一種屬性。
12.聲明第十一款所述系統(tǒng)之所述屬性可為下列之一尺寸、形狀、重量、電抗、磁性和體積。
13.聲明第一款所述系統(tǒng)之所述至少一個微型控制器應(yīng)通過至少一個序列接口與所述電腦連通。
14.一種方法可通報至少一種物品和液體的有、無，包括一個容器，可盛裝上述物品或液體；傳感一個傳感器單元與盛裝有上述物品或液體的上述容器相連，可以測定狀態(tài)；傳遞收到上述傳感結(jié)果后，第一信號被傳遞給與傳感器單元相連的微型控制器；發(fā)送收到第一信號后，微型控制器發(fā)出第二信號給電腦；通報收到第二信號后，發(fā)出通報；通報內(nèi)容說明至少一種物品和液體的有、無。
15.聲明第十四款所述方法之所述發(fā)送包括在與微型控制器相連的第一層總線上以第一速度發(fā)送第二信號；以及在介于上述第一層總線和上述電腦之間的第二層總線上以與第一速度不同的第二速度發(fā)送第二信號。
16.聲明第十四款所述方法之所述發(fā)送還包括發(fā)送給介于電腦和微型控制器之間的嵌入式主控制器。
17.聲明第十四款所述方法還由接收機(jī)制組成，可接收通報；接收機(jī)制可是下列之一電子郵件接收器、萬維網(wǎng)信息中心、無線電話、陸線電話、SMS通訊裝置、呼機(jī)、掌上電腦(PDA)、廣播接收器、和留言箱。
18.聲明第十七款所述方法還包括接收所述信號后發(fā)出通報。
19.聲明第十四款所述方法之所述傳感內(nèi)容包括至少下列之一光線、壓力、重量、電容、磁性、霍爾效應(yīng)、懸浮位置、熱度、溫度、運動和音波。
20.聲明第十四款所述方法之所述傳感器單元包括一個靈活線路板(flexible circuit board)。
21.聲明第十四款所述方法之所述傳感器單元具有一個獨特地址。
22.聲明第十四款所述方法之所述通報包括通報給下列之一電子郵件地址、呼機(jī)號碼、掌上電腦(PDA)地址、移動電話號碼、電話服務(wù)中心號碼、和萬維網(wǎng)網(wǎng)址。
23.聲明第二十二款所述方法之所述通報還包括根據(jù)一套可更改的規(guī)則來提供通報。
24.聲明第十四款所述方法之所述傳感還包括測定至少一種物品和液體的至少一種屬性。
25.聲明第二十四款所述方法之所述至少一種屬性可為下列之一尺寸、形狀、重量、電抗、磁性和體積。
26.聲明第十四款所述方法之所述發(fā)送是通過序列接口來發(fā)送。
全文摘要
一個自動、靈活、并可更改程序的系統(tǒng)，通過電子郵件、呼機(jī)、掌上電腦(PDA)、移動電話、電話中心留言和/或萬維網(wǎng)郵箱，向遠(yuǎn)距離客戶和供貨商通報許多郵箱、分檢盒、貨架、分檢箱、和/或群體分檢盒的郵件收發(fā)和庫存多少動態(tài)?？捎糜谕ㄖ]箱用戶，也可被商店主和供貨商用來進(jìn)行遠(yuǎn)距離庫存管理。安裝在郵箱內(nèi)、分檢盒或貨架內(nèi)的靈活線路板上的許多傳感器與分布式微型控制器一起，通過一個共用總線將報告?zhèn)魉徒o一個主控制器，然后再傳給一個電腦系統(tǒng)。相應(yīng)地，電腦通過專線、無線設(shè)置或萬維網(wǎng)提供商連通一個遙控網(wǎng)絡(luò)操作中心，將報告和有關(guān)資料發(fā)送給用戶和供貨商。發(fā)送報告的頻率、用戶地址、和表格式數(shù)據(jù)庫可隨時在任何服務(wù)中心更改。
文檔編號G06Q10/00GK1555545SQ02818259
公開日2004年12月15日 申請日期2002年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月18日
發(fā)明者黃臻明 申請人:黃臻明