轨道设备RFID定位系统及其控制方法与流程

本发明涉及电子通信技术领域，尤其涉及一种轨道设备RFID定位系统及其控制方法。

背景技术：

RFID为Radio Frequency Identification的简称，意为无线射频识别。

现有的轨道设备系统在：定点停车、定点装料\卸料、设备位置测控、行走里程统计等应用时，需要对移动设备进行精准定位，并对相关数据进行计算、分析，比如提供设备的：准确位置、行走里程等数据。

目前实现以上功能的系统有如下方案：

l 接近（行程开关）开关：

安装在轨道定点位置旁边，当设备接近到达时，会触发开关动作，PLC检测到后，会认为设备到达开关所在位置。这种方案无法连续检测位置，不能识别开关中间位置，由于是接触式，存在碰撞、落物、堆积等影响使用的情况，导致设备损坏或无法正常工作，只适用于定位数量少、轨道精密的场合。

l 旋转编码器：

通过安装在设备车轮转轴上的旋转编码器检测设备位置，是依靠旋转编码器转动圈数计算车轮滚动距离的方式，一种相对定位的接触工作方式。优点是成本低，测距长。缺点是由于机械间隙、车轮打滑等原因，造成累计误差、定位不精确、维护工作量大，为保证精度，需要在机械和程序中对距离零点不断标定，使用一段时间后就要重新改造机械结构。适合用在非接触位移检测的位置，比如天车的吊钩同步高度检测。

l 激光定位系统：

激光测距仪在工作时向目标射出一束激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。是一种连续非接触位置检测。优点是测量精度高，安装简单。缺点是太短距离无法使用、受中间传播介质（空气）的洁净程度影响较大，并且严格保证光学系统的洁净，同时激光的安全等级需要特别注意，很可能对眼睛造成伤害，价格较高。

l 格雷母线定位系统：

利用天线线圈中发送电磁波，格雷母线处在磁场中,每对格雷母线芯线会产生感应电动势。检测单元对接收到的信号进行相位比较。交叉线的信号相位与平行线的信号相位相同，地址为“0”；交叉线的信号相位与平行线的信号相位相反，地址为“1”，这样感应的地址信息是格雷码排列，由此确定设备在格雷母线上的位置。优点是连续测量、非接触式，缺点是设备价格高，且必须沿轨道连续不间断布置，安装复杂不灵活，内部为多根双绞线，一旦破损，现场无法自行修复。

技术实现要素：

本发明的目的：提供一种轨道设备RFID定位系统及其控制方法，能对冶金、港口、矿山、电力、煤炭、化工等行业存在大量沿轨道运行设备，比如行车（天车）、卸料小车、行走皮带、定量装车、装料\卸料系统等设备，进行轨道精确定位。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种轨道设备RFID定位系统，包括电子标尺、多个RFID发送器、RFID读卡器、控制通信器及外部设备；所述的电子标尺与轨道平行等距安装，所述的多个RFID发送器分别间隔安装在所述的电子标尺上；所述的RFID读卡器安装在移动小车上，所述的RFID读卡器与其中一个或多个所述的RFID发送器建立通信；所述的RFID读卡器通过数据线与所述的控制通信器连接，所述的控制通信器通过通信接口与所述的外部设备通信。

上述的轨道设备RFID定位系统，其中，所述的多个RFID发送器呈点状分布结构或线状连续分布结构，且在安装时，所述的多个RFID发送器的安装位置固定且已知。

上述的轨道设备RFID定位系统，其中，所述的多个RFID发送器分别发送唯一的序列号到所述的RFID读卡器，通过所述的控制通信器与位置数据库比对，根据对应关系确定所述的RFID读卡器位置，即移动小车的位置。

一种轨道设备RFID定位系统的控制方法，该方法至少包括如下步骤：

步骤1：移动小车行驶靠近所述的RFID发送器。

步骤2：一个或多个所述的RFID发送器发送唯一序列号到所述的RFID读卡器。

步骤3：所述的RFID读卡器将序列号通过所述的控制通信器与位置数据库中的位置数据比对，确定移动小车的位置数据并转化为对应通信协议发送至所述的外部设备。

上述的轨道设备RFID定位系统的控制方法，其中，在所述的步骤2及步骤3中，若所述的RFID读卡器读出其中一个所述的RFID发送器的序列号，所述的控制通信器从位置数据库比对出所述的RFID发送器的位置数据作为移动小车的位置。

上述的轨道设备RFID定位系统的控制方法，其中，在所述的步骤2及步骤3中，若所述的RFID读卡器读出其中两个所述的RFID发送器的序列号，所述的控制通信器从位置数据库比对出两个所述的RFID发送器的位置数据的中间位置作为移动小车的位置。

上述的轨道设备RFID定位系统的控制方法，其中，在所述的步骤2及步骤3中，若所述的RFID读卡器读出其中三个所述的RFID发送器的序列号，所述的控制通信器从位置数据库比对出位于中间的所述的RFID发送器的位置数据作为移动小车的位置。

上述的轨道设备RFID定位系统的控制方法，其中，在所述的步骤2及步骤3中，若所述的RFID读卡器读出其中四个所述的RFID发送器的序列号，所述的控制通信器舍弃位于两端的所述的RFID发送器的序列号位置，从位置数据库比对出对出位于中间的两个所述的RFID发送器的位置数据的中间位置作为移动小车的位置。

上述的轨道设备RFID定位系统的控制方法，其中，在所述的步骤2及步骤3中，若所述的RFID读卡器读出其中五个所述的RFID发送器的序列号，所述的控制通信器从位置数据库比对出位于中间的所述的RFID发送器的位置数据作为移动小车的位置。

上述的轨道设备RFID定位系统的控制方法，其中，在所述的步骤2及步骤3中，若所述的RFID读卡器读出其中六个或六个以上所述的RFID发送器的序列号，按错误处理，并将上一次数据作为当前数据。

本发明能快速定位；由于RFID信息经由密码保护，内容不易被伪造及变造，安全性高，采用非接触工作方式；能够离散式、高精度地检测绝对地址，检测精度5CM，不存在累计误差；数据通信的载频为ISO/IEC 15693标准13.56Mhz，功率在1W以下，通信距离在300毫米以内，不需要向无管会申请即可使用，不受频率管制；可以连续、间隔布置位置标尺（位置可以实现点状和线状检测），位置标尺既可以点状布置，也可以连续布置，施工方便、安装、更换维护简单；抗干扰能力强：采用数字近场通信技术，不易出现通信数据错误；适用于恶劣的工业环境：设备外壳采用防腐坚固外壳、IP65防护等级，使用寿命长；可提供防爆场合（EXD）产品，可以提供多种通信方式、协议，RS485、以太网，Modbus TCP、Ethernet/IP、Profinet等主流通信协议，寄存器内容有：位置（Word）、路程等（DWord）。

附图说明

图1是本发明轨道设备RFID定位系统的安装图。

图2是本发明轨道设备RFID定位系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的实施例。

请参见附图1所示，一种轨道设备RFID定位系统，包括电子标尺1、多个RFID发送器2、RFID读卡器3、控制通信器4及外部设备5；所述的电子标尺1与轨道平行等距安装，所述的多个RFID发送器2分别间隔安装在所述的电子标尺1上；所述的RFID读卡器3安装在移动小车上，所述的RFID读卡器3与其中一个或多个所述的RFID发送器2建立通信；所述的RFID读卡器3通过数据线与所述的控制通信器4连接，所述的控制通信器4通过通信接口与所述的外部设备5通信。外部设备可采用PLC设备。

所述的多个RFID发送器2呈点状分布结构或线状连续分布结构，且在安装时，所述的多个RFID发送器2的安装位置固定且已知。当RFID发送器2在电子标尺1上的布置密度高到一定程度时，可以认为定位分辨率提高到可以认为连续定位。但受制于RFID读卡器3与RFID发送器2的读取距离等限制，RFID发送器2的布置密度不能无限提高，而选择一个合适的密度值。

多个RFID发送器2的点状分布结构或线状连续分布结构分别对应点状定位和连续定位，多个RFID发送器2的分布密度决定定位精度，定位精度与价格成正比。

所述的多个RFID发送器2分别发送唯一的序列号到所述的RFID读卡器3，通过所述的控制通信器4与位置数据库比对，根据对应关系确定所述的RFID读卡器3位置，即移动小车的位置。

当RFID发送器2的密度高到RFID读卡器3可以同时覆盖多个RFID发送器2时，意味着RFID读卡器3同时可以与多个RFID发送器2通信，这势必引起通信的冲突与碰撞，因此，必须解决此问题，同时在多个RFID发送器2序列号读出时，需要根据多个数据计算出合理、准确的位置。

控制通信器4根据已知RFID发送器2的位置，经内部算法计算出设备位置，提供通信接口（有线或无线方式），与PLC进行数字通信，同时可以提供4个自定义继电器输出点，如果对定位精度要求不高，也可以提供4~20mA输出，对应零点和终点。

请参见附图2所示，一种轨道设备RFID定位系统的控制方法，该方法至少包括如下步骤：

步骤1：移动小车行驶靠近所述的RFID发送器2。

步骤2：一个或多个所述的RFID发送器2发送唯一序列号到所述的RFID读卡器3。

步骤3：所述的RFID读卡器3将序列号通过所述的控制通信器4与位置数据库中的位置数据比对，确定移动小车的位置数据并转化为对应通信协议发送至所述的外部设备5。

在所述的步骤2及步骤3中，若所述的RFID读卡器3读出其中一个所述的RFID发送器2的序列号，所述的控制通信器4从位置数据库比对出所述的RFID发送器2的位置数据作为移动小车的位置。

在所述的步骤2及步骤3中，若所述的RFID读卡器3读出其中两个所述的RFID发送器2的序列号，所述的控制通信器4从位置数据库比对出两个所述的RFID发送器2的位置数据的中间位置作为移动小车的位置。

在所述的步骤2及步骤3中，若所述的RFID读卡器3读出其中三个所述的RFID发送器2的序列号，所述的控制通信器4从位置数据库比对出位于中间的所述的RFID发送器2的位置数据作为移动小车的位置。

在所述的步骤2及步骤3中，若所述的RFID读卡器3读出其中四个所述的RFID发送器2的序列号，所述的控制通信器4舍弃位于两端的所述的RFID发送器2的序列号位置，从位置数据库比对出对出位于中间的两个所述的RFID发送器2的位置数据的中间位置作为移动小车的位置。

在所述的步骤2及步骤3中，若所述的RFID读卡器3读出其中五个所述的RFID发送器2的序列号，所述的控制通信器4从位置数据库比对出位于中间的所述的RFID发送器2的位置数据作为移动小车的位置。

在所述的步骤2及步骤3中，若所述的RFID读卡器3读出其中六个或六个以上所述的RFID发送器2的序列号，按错误处理，并将上一次数据作为当前数据。

RFID读卡器3与第一控制通信器4之间可通过RS485串线、继电器、4-20Ma芯片等方式进行传输，第一控制通信器4与第二控制通信器5之间可通过ICP/IP协议进行通信，如Modbus Tcp、EthernetIP、Profinet等。

综上所述，本发明能快速定位；由于RFID信息经由密码保护，内容不易被伪造及变造，安全性高，采用非接触工作方式；能够离散式、高精度地检测绝对地址，检测精度5CM，不存在累计误差；数据通信的载频为ISO/IEC 15693标准13.56Mhz，功率在1W以下，通信距离在300毫米以内，不需要向无管会申请即可使用，不受频率管制；可以连续、间隔布置位置标尺（位置可以实现点状和线状检测），位置标尺既可以点状布置，也可以连续布置，施工方便、安装、更换维护简单；抗干扰能力强：采用数字近场通信技术，不易出现通信数据错误；适用于恶劣的工业环境：设备外壳采用防腐坚固外壳、IP65防护等级，使用寿命长；可提供防爆场合（EXD）产品，可以提供多种通信方式、协议，RS485、以太网，Modbus TCP、Ethernet/IP、Profinet等主流通信协议，寄存器内容有：位置（Word）、路程等（DWord）。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。