專利名稱：設(shè)備信息無線追蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種設(shè)備信息無線追蹤系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電カ設(shè)備巡檢系統(tǒng)是有效保證電カ設(shè)備安全、提高電カ設(shè)備可靠率、確保電カ設(shè)備最小故障率的一項基礎(chǔ)工作。目前，國內(nèi)普遍采用的是人工巡視、手工紙介質(zhì)記錄的工作方式，人工方式存在以下三個重要問題I.巡檢不到位、漏檢、或者不準時；2.手工填報巡檢結(jié)果效率低、容易漏項或出錯； 3.管理人員難以及時、準確、全面地了解線路狀況，難以制定最佳的保養(yǎng)和維修方案。因此，現(xiàn)有的方式存在人為因素多、管理成本高、無法監(jiān)瞀巡檢人員工作、巡檢記錄信息化程度低等缺陷。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種設(shè)備信息無線追蹤系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在人為因素多、管理成本高、無法監(jiān)瞀巡檢人員工作、巡檢書記信息化程度低等缺陷。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案一種設(shè)備信息無線追蹤系統(tǒng)，其特征在于包括電子標簽，設(shè)置在被巡檢的設(shè)備上或設(shè)備附近；手持式讀寫器，用于讀/寫電子標簽內(nèi)的信息，并將所讀取的信息送到監(jiān)控中心進行處理；監(jiān)控中心。進一步地所述電子標簽采用具有接收和發(fā)送兩種功能的無源無線信息芯片，在該芯片的兩個RF端ロ用電容C232和C242、電感L231和L241共同組成不平衡變壓器，將該芯片不同RF端ロ轉(zhuǎn)換成單個RF信號，再通過ー個LC濾波器的作用，和天線達到最佳的阻抗匹配，其中ー個RF端ロ經(jīng)電容C241連接電感L241和電容C242，電感L241的另一端接地；另ー個RF端ロ經(jīng)電容C231連接電容C232和電感L231，電容C232的另一端接地。所述讀寫器包括讀卡1C、天線、微控制器，讀卡IC的型號選用MF RC500，其中為了驅(qū)動天線，讀卡IC通過其端ロ TXl和TX2提供能量載波，根據(jù)寄存器的設(shè)定對發(fā)送數(shù)據(jù)進行調(diào)制得到發(fā)送的信號；天線拾取的信號經(jīng)過天線匹配電路送到讀卡IC的RX腳；讀卡IC的內(nèi)部接收器對信號進行檢測和解調(diào)并根據(jù)寄存器的設(shè)定進行處理，然后數(shù)據(jù)發(fā)送到并行接ロ由微控制器進行讀取。所述讀卡IC使用內(nèi)部電路產(chǎn)生的VMID電壓作為RX引腳的輸入電壓，為了提供穩(wěn)定的參考電壓，在VMID引腳與地之間接入一個電容，在引腳VMID與RX之間接人一個分壓電阻。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是[0015]I.不需要在巡檢設(shè)備和電カ設(shè)備上安裝任何設(shè)備，大大降低了系統(tǒng)的采購和維護成本。2.有效保證了巡檢人員巡檢質(zhì)量，提高了設(shè)備和電カ設(shè)備的安全可靠性，消除安全隱患。3.采用無線網(wǎng)絡(luò)和RFID技術(shù)，實現(xiàn)電カ設(shè)備巡檢工作的信息化管理。

圖I為本實用新型的系統(tǒng)組成圖；圖2為讀與器硬件電路圖；圖3為信號分析電路圖；圖4為微控制器外圍電路；圖5為電子芯片外圍電路；圖6為頁寄存器設(shè)置圖；圖7為發(fā)送控制寄存器設(shè)置圖；圖8為中斷允許寄存器設(shè)置圖；圖9為軟件流程圖；圖10為系統(tǒng)應(yīng)用拓撲圖。
具體實施方式
本實用新型涉及ー種設(shè)備信息無線追蹤系統(tǒng)。如圖I所示，設(shè)備信息無線追蹤系統(tǒng)包括電子標簽、手持式讀寫器、監(jiān)控中心。其中電子標簽設(shè)置在被巡檢的設(shè)備上或設(shè)備附近。手持式讀寫器用于讀/寫電子標簽內(nèi)的信息，并將所讀取的信息送到監(jiān)控中心進行處理。監(jiān)控中心中的數(shù)據(jù)管理后臺主系統(tǒng)接收和存儲手持式讀寫器發(fā)送的上報信息，對收到的信息分解出故障發(fā)生的時間、地點、設(shè)備類型、發(fā)現(xiàn)者，并把這些數(shù)據(jù)信息存入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。手持式讀寫器通過天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當電子標簽進入發(fā)射天線工作區(qū)域時產(chǎn)生感應(yīng)電流，電子標簽獲得能量被激活；電子標簽將自身唯一識別碼等信息通過卡內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去；系統(tǒng)接收天線接收到從電子標簽發(fā)送來的載波信號，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進行解調(diào)和解碼，然后送到后臺主系統(tǒng)進行相關(guān)處理；主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機構(gòu)動作。主系統(tǒng)對電子標簽的操作主要有空操作、裝載密碼、驗證密碼、讀卡、寫卡和關(guān)卡。從操作流程上，可以把電子標簽的操作分為以下幾項復(fù)位請求當一張電子標簽處在讀寫器天線的工作范圍之內(nèi)時，數(shù)據(jù)控制模塊先接受主系統(tǒng)傳來的控制指令，根據(jù)芯片讀寫命令與映射規(guī)則，由射頻控制模塊向電子標簽發(fā)出射頻信號。電子標簽響應(yīng)后，將識別碼等信息傳送給讀寫器(射頻模塊把信息送入數(shù)據(jù)控制模塊進行解碼)，此時建立電子標簽與讀寫器的第一歩通信聯(lián)絡(luò)。如果不進行復(fù)位請求操作，讀寫器對電子標簽的其它操作將不會進行。反碰撞操作如果有多張電子標簽處在讀寫器天線的工作范圍之內(nèi)時，讀寫器首先與每ー張電子標簽進行通信，取得每ー張電子標簽ID號。由于每ー張電子標簽都具有唯一的ID號，因此讀寫器根據(jù)電子標簽的ID號來保證一次只對ー張電子標簽操作。電子標簽選擇操作完成了上述ニ個步驟之后，主系統(tǒng)通過發(fā)送控制指令通過讀寫器對電子標簽進行選擇操作。執(zhí)行操作后，返回電子標簽上的信息到主系統(tǒng)。認證操作經(jīng)過上述三個步驟，在確認已經(jīng)選擇了ー張卡片時，讀寫器必須對電子標簽上已經(jīng)設(shè)置的密碼進行認證。如果匹配，才允許進ー步的讀寫操作。 讀寫操作對卡的讀、寫、增值、減值、存儲和傳送等操作。讀寫器硬件電路原理如圖2所示。讀寫器包括讀卡1C、天線、微控制器，讀卡IC的型號選用MFRC500。其中為了驅(qū)動天線，MFRC500通過TXl和TX2提供13. 56MHz的能量載波。根據(jù)寄存器的設(shè)定對發(fā)送數(shù)據(jù)進行調(diào)制得到發(fā)送的信號。電子標簽采用RF場的負載調(diào)制進行響應(yīng)。天線拾取的信號經(jīng)過天線匹配電路送到RX腳。MFRC500內(nèi)部的接收器對信號進行檢測和解調(diào)并根據(jù)寄存器的設(shè)定進行處理，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送到并行接ロ由微控制器進行讀取。如圖3所示。讀卡IC使用內(nèi)部電路產(chǎn)生的VMID電壓作為RX引腳的輸入電壓。為了提供穩(wěn)定的參考電壓，在VMID引腳與地之間應(yīng)接入ー個電容C22，在引腳VMID與RX之間需接人ー個分壓電阻R4，另外，在天線與分壓電阻之間加人一系列電容也會提高電路的性倉^:。MFRC500與微控制器的并行接ロ電路。如圖4所示，MFRC500支持不同的微控制器接ロ，其自帶的自動檢測邏輯可以自動適應(yīng)系統(tǒng)總線的并行接ロ。使用信號NCS選擇芯片，在上電或硬件復(fù)位后，MFRC500也會復(fù)位它的并行微控制器接ロ模式，并檢查當前的微控制器接ロ類型，通過復(fù)位后控制引腳的邏輯電平來識別微控制器接ロ。接ロ類型由ー組固定的引腳連接來確定。本文選擇了復(fù)用地址線的接ロ類型，即地址與數(shù)據(jù)分時復(fù)用Da-D7共8位雙向的數(shù)據(jù)地址總線。當ALE為高電平時，將ADo-ADe的地址鎖存人內(nèi)部的地址鎖存器中，然后由NRD和NWR上的信號控制完成對MFRC500的讀寫。在圖5中，電子標簽采用具有接收和發(fā)送兩種功能的無源無線信息芯片(Mifarel卡)，在該芯片的兩個RF端ロ用電容C232和C242、電感L231和L241共同組成不平衡變壓器，將該芯片不同RF端ロ轉(zhuǎn)換成單個RF信號，再通過ー個LC濾波器的作用，和天線達到最佳的阻抗匹配。其中ー個RF端ロ經(jīng)電容C241連接電感L241和電容C242，電感L241的另一端接地；另ー個RF端ロ經(jīng)電容C231連接電容C232和電感L231，電容C232的另一端接地。偏置電阻R271用于設(shè)置一個精確的偏置電流；退藕電容C301用于提供PCB板精確的功率供給；C171、C181和C20UC211分別為晶體X2和Xl的負載電容。因為該芯片具有接收和發(fā)送兩種功能，所以它既可以作電子標簽使用，也可以當讀寫器主芯片使用。讀寫器軟件系統(tǒng)設(shè)計。單片機的控制程序主要是對MFRC500進行初始化；對IC卡讀、寫、密碼驗證、擦除等操作；與MFRC500通信中斷處理等。下面主要介紹使用單片機對MFRC500進行初始化，即對關(guān)鍵寄存器的操作。關(guān)鍵寄存器的設(shè)置為了使讀寫器能正常工作，完成基本的數(shù)據(jù)發(fā)送、接收功能，需要涉及的寄存器有頁寄存器、命令寄存器、發(fā)送控制寄存器、FIFO數(shù)據(jù)寄存器、中斷允許寄存器、InteruptR寄存器等。命令寄存器的第7位IFDetectBusy是接ロ類型檢測狀態(tài)標志，為O時標志接ロ類型檢測完成。FIFO數(shù)據(jù)寄存器是內(nèi)部64字節(jié)FIFO緩沖器中的數(shù)據(jù)輸入與輸出端ロ。輸入輸出數(shù)據(jù)流在FIFO緩沖器中完成轉(zhuǎn)換，可以并行輸入輸出。IntetruptR寄存器是中斷請求標志寄存器。當中斷產(chǎn)ニ生時，需要由該寄存器的相關(guān)標志位來判斷中斷的類型。以下為頁寄存器、發(fā)送控制寄存器、中斷允許寄存器的詳細介紹及設(shè)置。頁寄存器 MFRC500共有64個寄存器，8個寄存器為ー頁，每頁的第一個寄存器為頁寄存器，其設(shè)置如圖6所示。其地址分別為0x00，O "，0x10，0x18，0x20，0x28，0x30，0x38ο，其初始值均為10000000，0x80。頁寄存器用于選擇寄存器頁，通過對該寄存器的設(shè)置可以確定對本頁內(nèi)寄存器的尋址方式。將Use PageSelect位置I,則可對本頁內(nèi)的寄存器尋■址，PageSelect的內(nèi)容作為寄存器地址的A5、A4、A3，此3位可以尋址8頁，每頁有7個寄存器，可由Α2、Α1、Αο來選擇。該位置0，則寄存器地址由內(nèi)部地址鎖存器的全部內(nèi)容來決定。本文對寄存器的尋址使用的是MFRC500手冊給出的寄存器的絕對地址，所以各頁的頁寄存器該位一律置O。發(fā)送控制寄存器發(fā)送控制寄存器，其設(shè)置如圖7所示?？刂芃F RC500的兩個天線引腳TXl和TX2上輸出信號的種類，其地址為0x11，初始值為01011000,0x58。將TX2CW位置0，TX2引腳上輸出信號的是13. 56MHz的調(diào)制載波。將TX2RFEn置1，TX2引腳上輸出調(diào)制有傳送數(shù)據(jù)的13. 56MHZ載波。將TXlRFEn位置1，TXl引腳上輸出調(diào)制有傳送數(shù)據(jù)的13. 56MHz載波。中斷允許寄存器MFRC500具有計時器中斷、發(fā)送中斷、接收中斷、閑置中斷等6個中斷源。通過對中斷允許寄存器的設(shè)置可以使能中斷請求。SetIEn為中斷允許位，將該位置I吋，該寄存器內(nèi)其它的中斷控制位有效。TimerlEn，TxIEn, Rx IEn分別為計時器中斷允許、發(fā)送中斷允許和接收中斷允許控制位，如圖8所示。中斷允許寄存器的地址為0x06，初始值為00000000，0x000。根據(jù)對以上寄存器的操作，可以得出系統(tǒng)軟件設(shè)計的流程如圖9所示。依照此流程，讀寫器可以完成對電子標簽的一次基本的讀寫操作。在完成讀寫操作的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)軟件進行豐富和補充，可使讀寫器在所有處于天線場范圍內(nèi)的電子標簽中，通過防沖突循環(huán)，得到其中一張電子標簽的序列號，選擇此標簽進行驗證，通過后對存儲器進行操作。典型的操作時問不超過100ms。本實用新型可應(yīng)用于圖10所示的系統(tǒng)中。下面結(jié)合圖10介紹電カ設(shè)備無線追蹤系統(tǒng)的工作流程。巡檢人員在外出巡檢時，通過智能手持巡檢終端，自動(每隔2分鐘，間隔可設(shè)置)或手動向系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)發(fā)送一條信息，匯報當前巡檢人員的位置、時間等信息，若發(fā)現(xiàn)故障，則把故障類型、設(shè)備編號并結(jié)合當前的智能手持巡檢終端將信息發(fā)送到監(jiān)控中心的工作人員。監(jiān)控中心工作人員收到上報信息并進行存儲。系統(tǒng)對信息接受網(wǎng)關(guān)收到的信息通過應(yīng)用服務(wù)器進行讀取，分解出故障發(fā)生的時間、地點、設(shè)備類型、發(fā)現(xiàn)者，并把這些數(shù)據(jù)信息自動存入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，并同時通過交換機防火墻在網(wǎng)絡(luò)上傳輸與發(fā)布。監(jiān)控終端工作人員借助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在軟件上實時地顯示巡檢狀態(tài)，如顯示各個巡檢人員發(fā)現(xiàn)的故障點，各類故障的緊急情況，處理情況，目前狀態(tài)，各巡檢人員在某一時刻的位置和巡檢路線。電カ設(shè)備貼有電子標簽，透過全球唯一的ID標識符，讓巡檢人員必須親自到現(xiàn)場 方可以取得電子標簽ID識別碼，從而約束工作人員的確實到位巡檢。同時，還將GPS與嵌入式GIS相集成，根據(jù)接收到的GPS信號保證桿塔巡檢的到位率，杜絕漏檢、不到位檢查。系統(tǒng)還可以對存放在數(shù)據(jù)庫中的各類歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、匯總、分析，用各類圖表或報表的格式顯示某種故障在某段時間內(nèi)發(fā)生的頻率和發(fā)生對象，供工作人員，領(lǐng)導(dǎo)，相關(guān)部門通過預(yù)測分析加強管理和制定應(yīng)對措施，達到事前控制的目的，以減少事故發(fā)生率，確保安全大生產(chǎn)的順利進行。電カ設(shè)備手持設(shè)備終端巡檢系統(tǒng)針對巡檢工作實際需要及特點，具有路線安排、數(shù)據(jù)記錄、工作狀態(tài)監(jiān)瞀、數(shù)據(jù)匯總報告等功能，并可與電カ設(shè)備企業(yè)現(xiàn)有信息系統(tǒng)無縫連接，有效的了解、檢查巡檢工作狀態(tài)、及時的發(fā)現(xiàn)店里設(shè)備的缺陷情況，提升電カ設(shè)備、電カ設(shè)備設(shè)備運行安全性、降低生產(chǎn)運營成本、提高工作效率，具有低成本，輕便易操作，設(shè)備使用時間長等顯著優(yōu)點。由于采用了該系統(tǒng)，電カ設(shè)備檢修部門在巡檢工作上實現(xiàn)了無紙化數(shù)據(jù)采集，同時使設(shè)備和電カ設(shè)備管理部門有效的監(jiān)瞀巡檢人員的工作情況，實現(xiàn)巡檢工作電子化、信息化、智能化，從而最大程度提高工作效率，保證了電カ設(shè)備、電カ設(shè)備設(shè)備的低故障率安全運行，推動電カ設(shè)備企業(yè)的科技創(chuàng)一流工作。該電カ設(shè)備無線追蹤系統(tǒng)具有以下特點。結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試安裝方便，巡檢范圍廣，適應(yīng)性強；能遠距離傳輸信息，可進行遙控、群控，使系統(tǒng)真正實現(xiàn)自動化、智能化，并可以與計算機聯(lián)網(wǎng)，自動分析、計算和打印數(shù)據(jù)記錄及報表；高可靠性，工作溫度-40°C 85 °C，防水，防沖擊；適應(yīng)于風、雪、雨、霧等各種惡劣環(huán)境應(yīng)用；高抗干擾對現(xiàn)場各種干擾源特殊要求少，安裝方便簡單；全球開放的超高頻頻段，無須申請和付費；超低功耗對人體更安全、更健康；完全自動化(無需人員干預(yù))采集，保證原始數(shù)據(jù)采集的準確性；芯片內(nèi)內(nèi)數(shù)據(jù)保密性強，電子標簽無法偽造或復(fù)制，從根本上消除了復(fù)制、偽造。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進，這些改進也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種設(shè)備信息無線追蹤系統(tǒng)，其特征在于包括 電子標簽，設(shè)置在被巡檢的設(shè)備上或設(shè)備附近； 手持式讀寫器，用于讀/寫電子標簽內(nèi)的信息，并將所讀取的信息送到監(jiān)控中心進行處理； 監(jiān)控中心。
2.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備信息無線追蹤系統(tǒng)，其特征在于 所述電子標簽采用具有接收和發(fā)送兩種功能的無源無線信息芯片，在該芯片的兩個RF端ロ用電容C232和C242、電感L231和L241共同組成不平衡變壓器，將該芯片不同RF端ロ 轉(zhuǎn)換成單個RF信號，再通過ー個LC濾波器的作用，和天線達到最佳的阻抗匹配，其中ー個RF端ロ經(jīng)電容C241連接電感L241和電容C242，電感L241的另一端接地；另ー個RF端ロ經(jīng)電容C231連接電容C232和電感L231，電容C232的另一端接地。
3.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備信息無線追蹤系統(tǒng)，其特征在于 所述讀寫器包括讀卡1C、天線、微控制器，讀卡IC的型號選用MF RC500，其中 為了驅(qū)動天線，讀卡IC通過其端ロ TXl和TX2提供能量載波，根據(jù)寄存器的設(shè)定對發(fā)送數(shù)據(jù)進行調(diào)制得到發(fā)送的信號； 天線拾取的信號經(jīng)過天線匹配電路送到讀卡IC的RX腳； 讀卡IC的內(nèi)部接收器對信號進行檢測和解調(diào)并根據(jù)寄存器的設(shè)定進行處理，然后數(shù)據(jù)發(fā)送到并行接ロ由微控制器進行讀取。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備信息無線追蹤系統(tǒng)，其特征在于 所述讀卡IC使用內(nèi)部電路產(chǎn)生的VMID電壓作為RX引腳的輸入電壓，為了提供穩(wěn)定的參考電壓，在VMID引腳與地之間接入一個電容，在引腳VMID與RX之間接入ー個分壓電阻。
專利摘要本實用新型公開了一種設(shè)備信息無線追蹤系統(tǒng)，包括電子標簽，設(shè)置在被巡檢的設(shè)備上或設(shè)備附近；手持式讀寫器，用于讀/寫電子標簽內(nèi)的信息，并將所讀取的信息送到監(jiān)控中心進行處理，監(jiān)控中心。本實用新型的有益效果是1.不需要在巡檢設(shè)備和電力設(shè)備上安裝任何設(shè)備，大大降低了系統(tǒng)的采購和維護成本。2.有效保證了巡檢人員巡檢質(zhì)量，提高了設(shè)備和電力設(shè)備的安全可靠性，消除安全隱患。3.采用無線網(wǎng)絡(luò)和RFID技術(shù)，實現(xiàn)電力設(shè)備巡檢工作的信息化管理。
文檔編號G06K17/00GK202362806SQ20112042054
公開日2012年8月1日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者周順福, 張錦秀, 王宏偉, 謝為, 陸茂鑫 申請人:慈溪市臺聯(lián)電器設(shè)備有限公司