本發明涉及樣品管理系統領域，特別涉及一種基于紅外通信的果酒樣品管理系統及方法。
背景技術：
1、在果酒研制進程中，樣品管理的精準性與高效性對研發成果起著舉足輕重的作用。傳統上，果酒樣品通常集中放置于柜子內進行發酵，而針對樣品信息的記錄，多采用在玻璃瓶身粘貼文字標簽這一原始手段。這種方式存在諸多弊端，一方面，文字標簽僅能承載有限信息，難以滿足數字化管理日益增長的需求，無法便捷地與現代信息系統交互，致使數據的存儲、查詢及分析效率極為低下；另一方面，人為疏忽易造成標簽信息的誤寫、漏寫，甚至因標簽污損而導致信息缺失，極大阻礙研發流程的推進，增加不必要的成本與風險。
2、隨著科技的進步，二維碼技術被廣泛應用于物品管理領域，為傳統標簽管理帶來革新。普通二維碼標簽能夠存儲更多信息，通過掃碼即可快速獲取果酒樣品諸如名稱、成分、釀造時間等詳細資料，在一定程度上優化了信息獲取的便捷性。然而，二維碼技術的應用在果酒樣品管理場景中仍暴露出嚴重缺陷。尤其是在實際環境中，斷電情況時有發生，一旦斷電期間對果酒樣品進行了取放操作，恢復供電后，管理系統無法第一時間察覺樣品的變動。由于二維碼本身缺乏主動通信與反饋能力，其僅作為靜態信息載體，系統只能依賴人工二次掃碼核對才能發現差異，這無疑在大規模樣品管理中耗費大量人力與時間，極易引發管理系統內數據的混亂與錯漏，難以達成精準、實時、有效的管理目標。
3、同樣，rfid?技術雖具備非接觸式識別與自動數據讀取特性，看似能解決部分問題，但其高昂的硬件成本，涵蓋價格不菲的?rfid?標簽及讀寫設備，使得在果酒樣品管理這類需大量應用標簽的場景下，成本成為難以逾越的阻礙，限制了其廣泛普及。
4、因此，現在急需一種基于紅外通信的果酒樣品管理系統及方法，其能夠在滿足成本足夠低的前提下，實現對果酒樣品發酵存儲過程實現對果酒樣品的有效管理，并且能夠在斷電恢復供電后，完成樣品柜內果酒樣品的自動清點。
技術實現思路
1、本發明提供了一種基于紅外通信的果酒樣品管理系統及方法，能夠在滿足成本足夠低的前提下，實現對果酒樣品發酵存儲過程實現對果酒樣品的有效管理，并且能夠在斷電恢復供電后，完成樣品柜內果酒樣品的自動清點。
2、為了解決上述技術問題，本技術提供如下技術方案：
3、一種基于紅外通信的果酒樣品管理系統，包括：
4、紅外標簽，粘貼于果酒樣品上，包括第一紅外收發電路、無線受電線圈和第一mcu；
5、果酒樣品柜，果酒樣品柜包括柜體和柜門，柜門的一側與柜體鉸接，柜體內設有樣品柜控制器、紅外導光板和限位開關；限位開關固定在柜門與柜體之間，紅外導光板固定在柜體內；
6、紅外讀卡器，固定在果酒樣品柜內，包括第二紅外收發電路、無線供電線圈、第二mcu和第一通信模塊；
7、其中，所述紅外標簽通過所述第一紅外收發電路與所述紅外讀卡器的第二紅外收發電路進行通信，所述無線受電線圈從所述紅外讀卡器的無線供電線圈接收電能，為所述紅外標簽供電；所述樣品柜控制器通過所述第一通信模塊與所述紅外讀卡器連接，用于控制所述紅外讀卡器的操作，并收集和管理果酒樣品的信息；所述限位開關用于檢測并改變柜門的開閉狀態，將柜門開閉狀態反饋至所述樣品柜控制器，并根據所述樣品柜控制器的指令控制柜門的開閉狀態；所述紅外導光板用于引導紅外信號在果酒樣品柜內的傳輸；所述樣品柜控制器還用于在斷電恢復供電后通過第一通信模塊箱第二mcu發送清點指令，第二mcu在接收到清點指令后，通過第二紅外收發電路和第一mcu建立通信連接，采集所有的第一mcu的狀態信息，并反饋至樣品柜控制器。
8、基礎方案原理及有益效果如下：紅外標簽粘貼于果酒樣品上，其內置的第一紅外收發電路與紅外讀卡器的第二紅外收發電路構成通信鏈路。當紅外讀卡器的無線供電線圈通電后，會在周圍空間產生交變磁場，紅外標簽的無線受電線圈處于該磁場中，依據電磁感應原理，無線受電線圈將感應出電能，為紅外標簽上的第一?mcu?及其他電路供電，激活紅外標簽進入工作狀態。此時，第一?mcu?能夠接收并處理來自第二紅外收發電路的指令信號，同時也可通過第一紅外收發電路向紅外讀卡器回傳數據，實現雙向的數據交互，例如傳輸果酒樣品的身份識別信息、狀態信息等，這種紅外通信方式具有較強的抗干擾能力，能在復雜的果酒存儲環境中穩定運行。
9、果酒樣品柜作為承載果酒樣品的實體結構，柜門與柜體鉸接保證了開合的便利性。限位開關安裝在柜門與柜體之間，當柜門開啟或關閉時，限位開關的狀態發生改變，其內部電路將這一物理變化轉換為電信號，并實時反饋至樣品柜控制器，使樣品柜控制器精準掌握柜門狀態。紅外導光板依據光學原理，采用對紅外光具有高反射率和低吸收率的材料制成，它固定在柜體內，能夠將紅外讀卡器發出的紅外信號進行反射、折射，引導紅外信號在柜體內沿著預設路徑傳播，確保紅外信號可以準確到達各個位置的紅外標簽，避免信號散射或衰減導致通信不暢。
10、樣品柜控制器作為核心控制單元，一方面通過第一通信模塊與紅外讀卡器建立數據連接，按照預設程序向紅外讀卡器發送控制指令，如啟動讀卡、切換工作模式等；另一方面收集紅外讀卡器反饋的果酒樣品信息，進行整合、存儲與管理。在斷電恢復供電后，樣品柜控制器基于內置的應急處理程序，立即通過第一通信模塊向紅外讀卡器的第二?mcu?發送清點指令，啟動樣品信息核對流程。
11、當遇到斷電情況，整個系統暫時停止工作。恢復供電后，樣品柜控制器率先啟動，由于其內置有斷電恢復檢測及處理機制，能迅速感知供電恢復狀態。隨即通過第一通信模塊向紅外讀卡器的第二?mcu?發送清點指令，第二?mcu?接收到指令后，激活第二紅外收發電路，按照既定通信協議，向各個紅外標簽的第一?mcu?發起通信請求，建立連接。由于紅外標簽在無線受電線圈重新獲得電能供應后也恢復工作，第一?mcu?響應請求，將自身存儲的狀態信息，如是否被移動、果酒樣品的基本信息標識等，通過紅外收發電路反饋給第二mcu，第二?mcu?匯總這些信息后再反饋至樣品柜控制器，從而完成樣品柜內果酒樣品的自動清點，確保系統數據與實際樣品狀態的一致性。
12、通過紅外標簽與紅外讀卡器的精準通信以及樣品柜控制器的統籌管理，能夠實時、準確地獲取每個果酒樣品的詳細信息，包括名稱、釀造批次、存儲時間等，工作人員在查詢樣品信息時，無需人工逐一核對，僅通過系統操作即可迅速定位目標樣品，極大提高了果酒樣品管理的效率，減少人為錯誤導致的信息偏差，為果酒研發提供可靠的數據支持。
13、相較于傳統的?rfid?技術，本系統采用紅外通信技術結合相對簡單的電路結構實現功能，紅外標簽和紅外讀卡器的硬件成本大幅降低，在大規模果酒樣品管理場景下，能夠顯著節約成本投入。同時，紅外通信技術對環境的適應性較強，不受金屬等常見干擾源的嚴重影響，可廣泛應用于各類果酒存儲環境，無論是木質、金屬材質的樣品柜都能穩定運行。
14、在斷電恢復供電后，系統具備自動清點功能，能夠第一時間發現樣品柜內果酒樣品的變動情況，及時更新系統數據，避免因斷電期間樣品的取放操作未被記錄而導致數據混亂。這有效保證了管理系統數據的完整性，使得研發人員、管理人員隨時查詢到的樣品信息都是準確、最新的，為果酒研制流程的連續性和穩定性提供堅實保障。
15、綜上，本發明實現了能夠在滿足成本足夠低的前提下，實現對果酒樣品發酵存儲過程實現對果酒樣品的有效管理目的，并且能夠在斷電恢復供電后，完成樣品柜內果酒樣品的自動清點。
16、進一步，還包括用戶端和第二通信模塊，所述第二通信模塊與樣品柜控制器信號連接，所述用戶端通過第二通信模塊與樣品柜控制器信號連接，用于錄入果酒樣品的各類初始信息，所述初始信息包括果酒名稱、產地、釀造工藝、負責人信息。
17、進一步，所述第一紅外收發模塊和第二紅外收發模塊通過紅外通信協議進行通訊，所述紅外通信協議包括nec、sony?sirc、rc-5、rc-6、samsung以及自定義協議中的一種或多種。
18、進一步，還包括服務器端，所述服務器端通過第二通信模塊與樣品柜控制器信號連接，用于集中存儲、分類管理所有果酒樣品的詳細信息，依據不同的查詢需求，接收來自樣品柜控制器和用戶端的實時數據更新。
19、進一步，所述樣品柜控制器還包括身份認證模塊，用于通過指紋識別、密碼驗證、人臉識別或ic卡認證中的一種或多種方式對用戶進行身份認證。所述身份認證模塊確保只有授權用戶能夠訪問和操作果酒樣品柜，從而提高系統的安全性。指紋識別通過獨特的生物特征確保用戶身份的真實性；密碼驗證提供了一種簡單而有效的訪問控制手段；人臉識別利用先進的圖像處理技術進行身份確認；ic卡認證則通過非接觸式智能卡實現快速驗證。
20、進一步，所述紅外標簽和紅外讀卡器之間的通信方式包括普通模式和觸發模式；其中，普通模式用于在果酒樣品儲物倉中對所有的紅外標簽進行讀取，觸發模式用于在果酒樣品信息與紅外標簽進行綁定和將綁定標簽后的果酒樣品放入儲物倉中時獲取紅外標簽的?id?值；且所述紅外讀卡器的模式判斷遵循以下流程：
21、步驟?a，完成系統初始化，而后轉至步驟?b；
22、步驟?b，判斷是否接收到來自樣品柜控制器的數據，若接收到新數據則解析通信模式，之后轉至步驟?c，若未接收到則繼續等待和接收來自樣品柜控制器的數據；
23、步驟?c，判斷是否為觸發模式，若為觸發模式則執行觸發模式處理流程，處理結束之后轉至步驟?b，若不是觸發模式則轉至步驟?d；
24、步驟?d，判斷是否為普通模式，若為普通模式則轉至步驟?e，若不是普通模式則向樣品柜控制器返回模式錯誤，然后轉至步驟?b；
25、步驟?e，從步驟?b?中接收到的樣品柜控制器數據中解析紅外標簽尋址信息，若解析成功，則執行普通模式處理流程，處理結束之后轉至步驟?b，若解析失敗則向樣品柜控制器返回尋址錯誤，轉至步驟?b。
26、進一步，所述紅外讀卡器的觸發模式處理流程如下：
27、步驟?a1，啟動無線供電電路，等待供電線圈工作穩定，然后轉至步驟?b1；
28、步驟?b1，判斷無線供電線圈是否工作穩定，若工作穩定則發送觸發模式讀卡指令，然后轉至步驟?d1，否則轉至步驟?c1；
29、步驟?c1，判斷無線供電線圈穩定時間是否超時，若超時，則發送無線供電線圈異常消息至樣品柜控制器，然后轉至步驟?g1，否則轉至步驟?b1；
30、步驟?d1，判斷是否接收到來自紅外標簽的數據，若接收到新數據則轉至步驟?f1，否則轉至步驟?e1；
31、步驟?e1，判斷接收來自紅外標簽的數據是否超時，若超時，則發送未識別到標簽信息的消息至樣品柜控制器，然后轉至步驟?g1，否則轉至步驟?d1；
32、步驟?f1，校驗接收到的消息，若校驗通過則發送紅外標簽的?id?值的消息至樣品柜控制器，然后結束該流程，否則發送標簽?id?識別錯誤的消息至樣品柜控制器，然后轉至步驟?g1；
33、步驟?g1，停止無線供電電路，結束該流程。
34、進一步，所述紅外讀卡器的普通模式處理流程如下：
35、步驟?a2，啟動無線供電電路，等待供電線圈工作穩定，然后轉至步驟?b2；
36、步驟?b2，判斷無線供電線圈是否工作穩定，若工作穩定則發送普通模式讀卡指令和尋址數據，然后轉至步驟?d2，否則轉至步驟?c2；
37、步驟?c2，判斷無線供電線圈穩定時間是否超時，若超時，則發送無線供電線圈異常消息至樣品柜控制器，然后轉至步驟?g2，否則轉至步驟?b2；
38、步驟?d2，判斷是否接收到來自紅外標簽的數據，若接收到新數據則轉至步驟?f2，否則轉至步驟?e2；
39、步驟?e2，判斷接收來自紅外標簽的數據是否超時，若超時，則發送未識別到標簽信息的消息至樣品柜控制器，然后轉至步驟?g2，否則轉至步驟?d2；
40、步驟?f2，校驗接收到的消息，若校驗通過則發送紅外標簽的?id?值的消息至樣品柜控制器，然后結束該流程，否則發送標簽?id?識別錯誤的消息至樣品柜控制器，然后轉至步驟?g2；
41、步驟?g2，停止無線供電電路，結束該流程。
42、進一步，當紅外標簽在紅外讀卡器設備提供的無線供電可以維持正常工作時，進入正常的讀卡流程，該流程詳細步驟如下：
43、步驟?a3，進行系統初始化，隨后轉至步驟?b3；
44、步驟?b3，判斷是否接收到來自紅外讀卡器的數據，若接收到數據，則轉至步驟c3，若未接收到數據，則繼續等待接收數據；
45、步驟?c3，解析通信模式，若為觸發模式，則將自身紅外標簽?id?發送至紅外讀卡器設備，然后轉至步驟?b3；若為普通模式，則轉至步驟?d3；若既不是觸發模式也不是普通模式，則轉至步驟?b3；
46、步驟?d3，從接收到的紅外讀卡器數據中解析尋址數據，并判斷解析到的尋址信息與紅外標簽自身?id?是否一致，若一致，則將自身紅外標簽?id?發送至紅外讀卡器設備，然后轉至步驟?b3；若不一致，則直接轉至步驟?b3。
47、基于紅外通信的果酒樣品管理方法，包括以下步驟：
48、將果酒樣品信息與紅外標簽進行綁定：用戶打開果酒樣品管理系統客戶端軟件，選擇添加果酒樣品選項，將全新的紅外標簽放置在紅外讀卡器模塊中，軟件自動讀取紅外標簽的?id?號到系統中，用戶填寫標簽綁定的果酒樣品信息，包括果酒樣品的名稱、果酒樣品存放樣品柜編號和儲物倉編號、是否觸發消息提醒及提醒時間、其他相關信息等，完成信息錄入之后點擊保存，相關信息即寫入數據庫中，同時同步至服務器端；
49、將綁定標簽后的果酒樣品放入對應樣品柜和儲物倉中：將綁定果酒樣品信息的紅外標簽粘貼至果酒樣品的底部，在樣品柜控制器完成身份認證之后，將果酒樣品底部的標簽靠近樣品柜控制器的紅外讀卡器，當讀卡器檢測到有樣品時，對果酒樣品儲物倉內的所有果酒樣品標簽全部讀取一遍并記錄，自動控制電磁鎖打開對應的儲物倉，當果酒樣品放入后并關閉柜門時，自動觸發紅外標簽讀取功能，完成全部標簽的讀取，并與開門前的標簽進行對比，計算出最終放入的所有果酒樣品，并記錄對應果酒樣品的存入時間到數據庫中，同時將存入記錄上報至服務器端；
50、查詢和取出果酒樣品：當需要了解相關果酒樣品的信息時，用戶在用戶端或者果酒樣品柜控制器中點擊查詢按鈕（在果酒樣品柜控制器中操作時，需先完成身份認證），獲取所有的果酒樣品信息并在界面中進行展示（包括存入?/?取出時間），在果酒樣品柜控制器點擊查詢到的果酒樣品，點擊取出按鈕選項，自動觸發紅外標簽讀取功能，完成全部標簽的讀取，自動控制電磁鎖打開對應的儲物倉，當果酒樣品取出后并關閉柜門時，自動觸發紅外標簽讀取功能，完成全部標簽的讀取，并與開門前的標簽進行對比，計算出最終取出的所有果酒樣品，并記錄對應果酒樣品的取出時間到數據庫中，同時將取出記錄上報至服務器端；
51、注銷果酒樣品紅外標簽：當果酒樣品的紅外標簽不需要使用了，在用戶端點擊標簽注銷功能，注銷對應的紅外標簽，同時刪除所有與該標簽的相關記錄，使該標簽變成一個全新未使用的標簽。