军械装备随行状态监测与维护系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种军械装备随行状态监测与维护系统，由军械装备随行维护设备、手持设备和后台服务器形成一个信息交互的系统；军械装备随行维护设备包括透传标签、存储器、温湿度传感器、加速度传感器和电源及电量检测模块，手持设备和后台服务器配合军械装备随行维护设备对军械装备进行维护。本发明系统基于模块化设计，易于拓展和维护，而且能很好的进行实时数据处理。
【专利说明】军械装备随行状态监测与维护系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及军械装备维护技术，具体涉及一种军械装备随行状态监测与维护系 统。
【背景技术】
[0002] 随着科技的进步，军械装备的维护日益向着自动化、智能化的方向发展，因此实现 军械装备状态监测与维修历史记录是整个维护系统发展的需求，同时也是提高军械装备维 护水平的重要手段。传统的维护方式以定期维护和预防性维修为主，采用多、勤、细来保障 系统可靠性及正常任务的完成。这种维修保障模式是以耗费大量人力、物力与财力为代价 的。对于数以万计的军械装备，工作量大不说，难免会因为人的疏忽出现问题。因此，新的 高效的维护方式在军械装备中的应用显得尤为重要。
【发明内容】
[0003] 鉴于此，本发明的目的在于提供一种军械装备随行状态监测与维护系统，该维护 系统不仅能实现军械装备在全寿命周期中温度、湿度及振动信息的监测和存储，而且能实 现对军械装备的设备基本情况、维护时间和部件更换历史信息的记录，克服了传统军械装 备维护方式效率不高、可靠性低及耗费大量人力、物力与财力的缺点。
[0004] 为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
[0005] -种军械装备随行状态监测与维护系统，包括军械装备随行维护设备、手持设备 和后台服务器，其中，
[0006] 军械装备随行维护设备用于对军械装备的状态进行监测，并保存监测数据；
[0007] 手持设备用于对军械装备随行维护设备进行读写，并将从军械装备随行维护设备 中读取的数据通过通信链路发送至后台服务器；
[0008] 后台服务器用于存储由手持设备发送的数据；并且，
[0009] 所述军械装备随行维护设备安装在军械装备上，包括传感器、透传标签和存储器， 其中，
[0010] 传感器包括温湿度传感器和加速度传感器，用于监测军械装备的状态，包括温度、 湿度及振动情况，透传标签与手持设备按约定的通信协议进行通信，将传感器获得的监测 数据和由手持设备写入的数据存储到存储器中。
[0011] 采用上述的技术方案所产生的有益效果在于：
[0012] (1)传感器模块的加入能够实时监测军械装备内部状态，维护人员可以依据这些 信息分析状态变化趋势，对已出现问题及评估即将出现问题的军械装备进行及时检修，减 小由于军械装备故障带来的损失。
[0013] ⑵存储器模块的加入能够记录军械装备的主要信息，包括温度、湿度、振动及设 备性能、维护时间记录、部件更换历史记录等。维护人员可以对数据进行挖掘，发现设备的 潜在规律，更加合理的使用设备，降低设备的损坏率，更有利于设备的改进研发。
[0014] (3)军械装备随行状态监测与维护系统，可以帮助维护人员随时了解军械装备的 库存状况，每个军械装备的维修状况以及当下所处的状况，为维护人员对军械装备的维护 提供了很大的方便。
[0015] (4)手持设备与数据库之间的信息交互实现了对军械装备的信息化查询，提高军 械装备的灵活机动性、抗干扰性及安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 参照下面的说明，结合附图，可以对本发明有最佳的理解。在附图中，相同的部分 可由相同的标号表不。
[0017] 图1为本发明实施例的军械装备维护系统结构图；
[0018] 图2为本发明实施例的军械装备随行维护设备结构图；
[0019] 图3为本发明实施例的透传标签芯片结构图；
[0020] 图4为本发明实施例的透传标签工作状态迁移图；
[0021] 图5(a)?5(f)为本发明实施例中手持设备的工作流程图。
【具体实施方式】
[0022] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及示例性实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的示例性实施例仅用以解释本 发明，并不用于限定本发明的适用范围。
[0023] 参见图1，本发明实施例的军械装备维护系统包括军械装备随行维护设备、手持设 备和后台服务器。其中，军械装备随行维护设备主要用于对军械装备的状态进行监测，并保 存监测数据；手持设备用于对军械装备随行维护设备进行读写，包括进行数据录入、修改、 删除、查询和读取等操作，例如实现军械装备信息的填写和查询，其中，可以将军械装备的 维修历史写入军械装备随行维护设备中进行存储。另外，手持设备还将从军械装备随行维 护设备中读取的数据通过通信链路发送至后台服务器；后台服务器主要用于存储由手持设 备发送的数据。后台维护人员可以通过分析后台服务器存储的数据，对军械装备可能出现 的故障进行预测。
[0024] 军械装备随行维护设备安装在军械装备上，可以通过其内置的传感器监测军械装 备的状态，包括温度、湿度及振动情况，并将监测数据保存在其内置的存储器中。当透传标 签（详见下文）处于工作状态时，传感器在预先编写好的程序的控制下，每间隔一定时间进 行一次监测。
[0025] 在军械装备维护过程中，手持设备从军械装备随行维护设备扫描、读取军械装备 的信息，并将这些信息发送至后台服务器。在特定实施例中，手持设备与后台服务器之间的 通信可以通过wifi实现，当然也可以采用其他通信连接方式。后台维护人员可以随时读取 军械装备的信息，了解其温度、湿度和振动情况及设备性能、维护时间记录、部件更换历史 等信息。当军械装备所处的环境温度、湿度不利于军械装备的保养时，就会向现场维修人 员发出警报，提醒现场维修人员迅速对其进行调节；当军械装备的振动频率不在其正常工 作频率范围内时，也会向现场维修人员发出警报，提醒现场维修人员迅速对其进行检查。由 此，后台维护人员可以随时查看军械装备的性能指标，掌握军械装备的库存、损坏情况，查 看军械装备的维护时间记录和部件更换历史等信息。
[0026] 参考图2,本发明实施例中的军械装备随行维护设备包括透传标签、存储器、传感 器和电源及电量检测模块。
[0027] 传感器包括温湿度传感器和加速度传感器，用于监测军械装备的状态，包括温度、 湿度及振动情况，通过透传标签将这些监测数据存储到存储器中。透传标签与手持设备可 按约定的通信协议进行通信，通常的情况是由手持设备向透传标签发送读取命令，透传标 签根据收到的读取命令，将存储器中的对应数据回传给手持设备。另外，透传标签还可以接 收手持设备写入的数据，并将该数据保存到存储器中。透传标签与手持设备之间的通信在 非接触、无网络的方式下，利用交变磁场或电磁场的空间耦合及射频信号调制与解调技术 实现。在整个过程中，电量检测单元用于实时检测军械装备随行维护设备当前的电量，在电 量低于预定阈值时告警，提醒维护人员及时更换电池。
[0028] 透传标签可以采用无线收发模块（配合必要的硬件电路和软件），利用无线收发 模块实现数据的传送与接收。在本实施例中，无线收发模块是采样NORDIC-2. 4GHz频段（微 波）的无线收发模块，可以2Mbps空中速率无线收发（双向）传输数据；采用增强型C51为 内核，时钟频率最高16M，具有工作电压低、低功耗等特点，传输距离在30m以内。存储器可 以采用EEPR0M芯片，例如25LC320A，该芯片是一个8引脚双列直插式芯片。温湿度传感器 可以采用传感器芯片AM2321，该传感器芯片是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合 型传感器芯片，采用专用的温湿度采集技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳 定性。该温湿度传感器芯片包括一个电容式感湿元件和一个高精度集成测温元件,并与一 个高性能微处理器相连接。加速度传感器可以采用H3LIS331DL，在实际使用过程中，通过加 速度值可以很方便地得到军械装备的受力情况即振动情况。
[0029] 参考图3，透传标签包括模拟电路模块和数字电路模块。模拟电路模块包括电源产 生子模块、ASK解调子模块、负载调制子模块和时钟提取子模块。数字电路模块包括接收数 据解码子模块、发送数据编码子模块、收发控制子模块、主状态机、防冲突控制子模块和存 储器接口子模块。
[0030] 透传标签中保存约定格式的电子标签，即待识别军械装备的标识信息。在军械装 备维护过程中，电子标签附着在待识别军械装备的表面，作为待识别物品的电子标记。透传 标签实现数据的无线透传功能，不仅能将接收到的设备信息存储到存储器中，而且能读取 存储器中的相应信息传到手持设备。其中，接收数据解码子模块将ASK解调子模块解调后 (经模数转换）的数据进行解码，并写入存储器；发送数据编码子模块从存储器读取数据并 进行编码，负载调制子模块将（数模转换后的）编码数据进行调制，并发送到手持设备。模 拟电路模块不仅为手持设备和数字电路模块提供传输接口，而且还为整个透传标签提供电 源、复位信号和各个部分的工作时钟。在本实施例中，透传标签的工作频率为2. 4GHz，通信 速度高、抗干扰能力强、有效通信距离远。进一步地，考虑到低功耗设计要求，透传标签具有 休眠功能，当手持设备读写数据的时候，才激活透传标签。
[0031] 参见图4,透传标签的工作机制基于状态机，通过空口指令进行状态迁移，具有四 种不同状态：休眠态、就绪态、盘点态和工作态。其中，在休眠状态下，标签每2秒周期性监 听1毫秒空口数据，如果收到就绪指令或者盘点指令，将迁移到相应的状态；在就绪状态 下，如果在I秒内未收到盘点指令，标签返回休眠态，如果收到盘点指令，则进入盘点态；在 盘点状态下，在1秒内利用ALOHA算法发送10组签到报文，接着如果在?\秒内未收到盘 点指令，则返回休眠态，如果收到盘点指令，则进入工作态；在工作状态下，进行各种指令的 交易，在Τ2秒内无交易即进入休眠态。应当理解，?；，?\和Τ 2的具体数值可根据需要进行设 置，本发明对此不作限定。
[0032] 下面结合图5对手持设备的工作流程进行说明。
[0033] 图5(a)是标签清点命令子流程，其实现过程为：等待用户输入用户名和密码，信 息确认正确后，用户发送标签清点命令，标签将相应的信息传送到手持设备上；若信息确认 出现错误或清点失败，则返回其上一级重新操作。
[0034] 图5(b)是查询设备维修情况子流程，其实现过程为：用户发出查询命令，标签做 出相应的响应并将响应信息反馈给手持设备。可查询的状态包括待维修设备、指定时间段 内维修过的设备、所有维修过的设备。
[0035] 图5(c)是通过wifi向数据库写入数据子流程，其实现过程为：打开wifi后，等待用 户发出wifi交互指令，可将手持设备数据库更新到后台服务器数据库，也可将后台服务器 数据库更新到手持设备数据库。
[0036] 图5(d)是数据读出标签命令子流程，其实现过程为：用户发出读取信息操作，选 择一个设备号就可以读取标签中存放的该设备的相关信息并显示。
[0037] 图5(e)是读取数据库命令子流程，其实现过程为：用户选择一个设备号，就可以 读取数据库中该设备的相关信息并显示。
[0038] 图5(f)是数据写入标签命令子流程，其实现过程为：用户发出写入信息操作指令 后，选择一个设备号，写入待存储数据，点击发送，标签响应后经用户确认，就可以将数据写 入数据库。
[0039] 根据这些流程，手持设备和后台服务器就可以配合军械装备随行维护设备对军械 装备进行维护，达到预期的维护效果。
[0040] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种军械装备随行状态监测与维护系统，包括军械装备随行维护设备、手持设备和 后台服务器，其中， 军械装备随行维护设备用于对军械装备的状态进行监测，并保存监测数据； 手持设备用于对军械装备随行维护设备进行读写，并将从军械装备随行维护设备中读 取的数据通过通信链路发送至后台服务器； 后台服务器用于存储由手持设备发送的数据；并且， 所述军械装备随行维护设备安装在军械装备上，包括传感器、透传标签和存储器，其 中， 传感器包括温湿度传感器和加速度传感器，用于监测军械装备的状态，包括温度、湿度 及振动情况，透传标签与手持设备按约定的通信协议进行通信，将传感器获得的监测数据 和由手持设备写入的数据存储到存储器中。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述手持设备与所述后台服务器之间采用wifi通 ?目。
3. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述手持设备向透传标签发送读取命令，透传标 签根据收到的读取命令，将存储器中的对应数据回传给手持设备。
4. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述军械装备随行维护设备还包括电量检测单 元，用于实时检测军械装备随行维护设备当前的电量，在电量低于预定阈值时告警。
5. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述透传标签包括模拟电路模块和数字电路模 块，并且，模拟电路模块包括电源产生子模块、ASK解调子模块、负载调制子模块和时钟提取 子模块；数字电路模块包括接收数据解码子模块、发送数据编码子模块、收发控制子模块、 主状态机、防冲突控制子模块和存储器接口子模块。
6. 根据权利要求5所述的系统，其中，接收数据解码子模块将ASK解调子模块解调后的 数据进行解码，并写入存储器；发送数据编码子模块从存储器读取数据并进行编码，负载调 制子模块将编码数据进行调制，并发送到手持设备。
7. 根据权利要求5所述的系统，其中，所述模拟电路模块还为整个透传标签提供电源、 复位信号和各个部分的工作时钟。
8. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述透传标签的工作频率为2. 4GHz。
9. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述透传标签的工作机制基于状态机，通过空口 指令进行状态迁移，具有四种不同状态：休眠态、就绪态、盘点态和工作态，其中，在休眠状 态下，每2秒周期性监听1毫秒空口数据，如果收到就绪指令或者盘点指令，将迁移到相应 的状态；在就绪状态下，如果在?；秒内未收到盘点指令，返回休眠态，如果收到盘点指令，则 进入盘点态；在盘点状态下，在1秒内利用ALOHA算法发送10组签到报文，接着如果在?\秒 内未收到盘点指令，则返回休眠态，如果收到盘点指令，则进入工作态；在工作状态下，进行 各种指令的交易，在Τ 2秒内无交易即进入休眠态。
10. 根据权利要求1所述的系统，其中，当透传标签处于所述工作态时，传感器每间隔 一定时间进行一次监测。
【文档编号】G06K17/00GK104217277SQ201410101597
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年3月17日 优先权日:2014年3月17日
【发明者】马飒飒, 蒋茂, 张磊, 雷正伟, 廖洁, 牛刚, 夏明飞, 王兵学, 张东, 韩宁 申请人:中国人民解放军总装备部军械技术研究所, 河北工业大学