一种基于rfid的车间生产设备检修记录系统和方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于RFID的车间生产设备检修记录系统和方法，该系统主要由固定在生产设备上的有源RFID检修记录存储标签、RFID工卡、带RFID读写器模块的PDA构成，RFID检修记录存储标签为带报警指示灯的有源RFID标签，RFID工卡为可佩带的无源RFID标签，可存储设备检修人员身份信息，PDA带有支持双频转换的RFID读写器模块，读取工卡身份信息，也向检修记录存储标签读/写检修信息。按照本发明实现的车间生产设备检修记录系统和方法，无需车间以太网络和后台数据库支持，可靠性更高，利用RFID技术远距离通讯，无需近距离扫描或感应，使用更方便，检修记录存储标签具备逾期报警功能，可防漏检，检修记录通过PIN码和工卡授权保护，防恶意篡改，安全性更高。
【专利说明】
一种基于RF ID的车间生产设备检修记录系统和方法
技术领域
[0001]本发明属于车间生产设备维护领域，更具体地，涉及一种基于RFID的车间生产设备检修记录系统和方法。
【背景技术】
[0002]在制造企业中，企业拥有的生产设备可以多达数千台，为了确保所有设备安全可靠的运行，减少故障率和事故发生率，设备管理部门需要根据生产设备的实际工作情况制定检修计划，定期对设备进行检修。而检修记录是制定检修计划和实施具体检修措施的重要参考资料，也是监督检修人员工作情况的重要依据。
[0003]目前制造企业的车间生产设备检修记录方式主要有以下四种:第一种是纯手工纸质记录和纸质存档，该方法操作简单，但检修记录的后期收集、整理、保存都比较繁琐，容易丢失，查询麻烦，共享性差;第二种是先通过现场纸质记录，然后手动录入电脑存档，该方法可永久保存和共享检修记录，但需在电脑上重复录入数据，工作量大，并且容易出错;第三种是将检修记录存储在生产设备的本地数据库，该方法在设备联网的情况下可实现检修记录共享，但要求生产设备自带操作系统和数据库，设备故障时无法查询检修记录;第四种是通过平板、PDA等终端在线手工记录和存档，检修人员扫描设备上的条码获取设备编号，然后通过终端联网服务器填写检修记录，检修记录存储在后台数据库中。该方法快捷方便，但依赖车间的网络环境，不便联网或车间网络信号较差时工作，可靠性不高，而且设备上的条码容易损坏或被灰尘、油污覆盖，造成无法获取设备编码。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于RFID的车间生产设备检修记录系统和方法，该系统和方法无需车间以太网络和后台数据库支持，所有检修数据的查询和存储都通过RFID电子标签完成，可远距离实现检修计划、检修历史、检修方法、设备信息的快速查询和检修记录的及时存储，并具有检修逾期报警功能，督促检修计划按期完成，同时设有严格的RFID三方验证安全机制，防止非法读写设备和人员读取或篡改数据。
[0005]针对以上弊端，将RFID技术应用于车间生产设备检修具有较大的意义。RFID标签具有存储容量大、抗污染能力强、可重复读写、使用寿命长、非接触式识别、安全性高等优点。利用RFID标签来保存生产设备的检修记录，可以实现较远距离的数据读取和写入，通过验证机制可确保数据访问的安全性，同时，通过有源标签内置的处理逻辑和警报单元，还可以实现对设备漏检的报警提示。
[0006]该检修系统主要由有源RFID检修记录存储标签、RFID工卡、带RFID读写器模块的TOA构成。
[0007]为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于RFID的车间生产设备检修记录系统，其特征在于，该系统包括有源RFID检修记录存储标签、RFID工卡、带RFID读写器模块的PDA，
[0008]所述有源RFID检修记录存储标签，设置于每台车间生产设备上，用于记录所述车间生产设备的基本信息、授权访问用户、检修方法、检修历史和检修计划，并具有检修逾期报警功能；
[0009]所述RFID工卡用于存储生产设备检修人员的身份信息，作为所述生产设备检修人员向所述有源RFID检修记录存储标签写入数据的身份凭证，所述RFID工卡为无源RFID标签；
[0010]所述PDA由生产设备检修人员手持，用于读取所述RFID工卡的身份信息，并向所述有源RFID检修记录存储标签读/写检修信息，实现所述生产设备基础信息查询、检修计划查询、检修方法查询、检修历史查询、工作频率切换、所述RFID工卡信息获取、检修记录写入、所述有源RFID检修记录存储标签唤醒/休眠和检修人员的身份验证功能。所述生产设备基础信息、授权访问用户、检修方法和检修计划的维护由设备管理部门的管理人员完成。
[0011 ]进一步地，所述有源RFID检修记录存储标签为带报警指示灯的有源RFID标签，工作电压为3.6V，工作频率为2.4GHz，存储容量为512KB，有效识读距离30m。
[0012]进一步地，所述RFID工卡的工作频率为860MHz-960MHz，存储容量为128B，有效识读距离达3m。
[0013]本发明还提供了一种利用所述检修记录系统来进行车间生产设备检修记录的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤:
[0014]步骤一:设备检修人员从设备管理部门管理层获取PIN码，并将对所述PDA设置工作频段，然后向待检测的所述车间生产设备的所述有源RFID检修记录存储标签发送PIN码和唤醒指令，若PIN码验证通过，标签就被唤醒，否则继续保持休眠状态。
[0015]步骤二:设备检修人员查询所述有源RFID检修记录存储标签存储的检修计划、检修历史和检修方法，完成设备检修。
[0016]步骤三:所述PDA转换工作频段，读取所述RFID工卡，获取工卡ID号和检修人员身份信息。
[0017]步骤四:所述PDA转换工作频段，获取所述有源RFID检修记录存储标签内的授权用户信息，将检修人员身份信息与授权用户信息比对，若比对通过，检修人员可填写检修记录，并将通过所述步骤二完成后的检修记录写入检修记录存储标签，否则提示检修人员为非授权访问用户。
[0018]步骤五:所述PDA发送sleep指令将所述有源RFID检修记录存储标签休眠，并从步骤一开始启动检修，直至所有的所述车间生产设备检修完毕。
[0019]进一步地，在所述步骤一至五完成之后，所述有源RFID检修记录存储标签每天定时比对当前日期和检修计划中的下一个检修日期，若当前日期大于检修计划中的下一个检修日期，则表示该生产设备逾期未检，标签上警报指示，待有新的检修记录存入，检修计划的下一个检修日期更新，所述警报指示解除。
[0020]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果:
[0021](I)所有操作无需以太网和后台数据库支持，可靠性更高；
[0022](2)利用RFID技术远距离实时通讯，无需近距离扫描或感应，使用更方便；
[0023](3)利用RFID标签存储容量大的优点，可直接存储设备基本信息、检修计划、检修方法、检修历史和授权访问用户；
[0024](4)RFID标签抗污染能力强，在油污和灰尘较多的环境下也能长期有效使用，稳定性更好；
[0025](5)RFID标签可重复读写，使用寿命长，维护成本低；
[0026](6)检修记录通过PIN码和工卡ID号保护，防恶意篡改，安全性更高；
[0027](7)通过将不检修生产设备的RFID标签休眠，可有效防止RFID信号干扰；
[0028](8)检修记录存储标签带有红色报警灯，具备逾期漏检提示功能。
【附图说明】
[0029]图1是按照本发明实现的基于RFID的车间生产设备检修记录系统整体示意图；
[0030]图2是按照本发明实现的基于RFID的车间生产设备检修记录方法的流程示意框图。
[0031]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:1_有源RFID检修记录存储标签、1-1-红色报警灯、1-2-逻辑处理单元、1-3-天线、1-4-纽扣电池、2-RFID工卡、3-带RFID读写器模块的PDA、4，5，6-生产设备、7-检修人员。
【具体实施方式】
[0032]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，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0033]该检修系统主要由有源RFID检修记录存储标签1、RFID工卡2、带RFID读写器模块的PDA3构成。
[0034]RFID检修记录存储标签I为带报警指示灯的有源RFID标签，所用电池为纽扣电池，可记录设备的基本信息、授权访问用户、检修方法、检修历史和检修计划，并具有检修逾期报警功能。设备的基本信息、授权访问用户、检修方法和检修计划由设备管理部门的管理人员提前写入，检修人员无法修改。其中，授权访问用户加密存储，检修人员无法查看。检修记录存储标签每天会定时比对当前日期和检修计划中的下一个检修日期，若当前日期大于检修计划中的下一个检修日期，则表示该生产设备逾期未检，标签上的红色报警灯亮起，提醒检修人员及时检修，避免漏检。
[0035]RFID工卡2用于存储设备检修人员身份信息，并作为检修人员向RFID检修记录存储标签写入数据的身份凭证，工卡通过电磁波提供的能量驱动内部集成电路向读写器发送数据。
[0036]PDA为手机或平板，并配有RFID读写器模块和设备维护软件，用于读取工卡身份信息和向检修记录存储标签读/写检修信息。RFID读写器模块用于向RFID标签读写数据，并支持双频切换。设备维护软件通过API接口与RFID读写器模块通讯，具备设备基础信息查询/维护、检修计划查询/维护、检修方法查询/维护、检修历史查询、工作频率切换、获取工卡信息、检修记录写入、标签唤醒/休眠、授权访问用户维护和验证等功能。其中，设备基本信息、授权访问用户、检修方法和检修计划的维护由设备管理部门的管理人员完成，检修人员无权限操作。授权访问用户通过工卡ID号辨别，管理人员可通过设置正则表达式定义授权访问用户的工卡ID号范围(如定义“A0000[0-9]”，则工卡ID号前5位为“A0000”且最后一位为0-9的数字的用户均为授权访问用户)，并将该正则表达式写入检修记录存储标签，然后将ID号符合该正则表达式的工卡派发给检修人员。
[0037]RFID三方验证安全机制由有源RFID检修记录存储标签、RFID工卡、带RFID读写器模块的I3DA构成。检修记录存储标签和RFID读写器通过PIN码验证。设备管理部门保存有车间所有生产设备的RFID标签PIN码，检修人员从设备管理部门管理层获取PIN码，并通过PDA的读写器向相应标签发送PIN码和唤醒指令。RFID标签首先对PIN码进行验证，验证通过则被唤醒，并开始响应读写器的请求，直至读写器发送sleep命令将其休眠，否则标签继续保持休眠状态，休眠的RFID标签不响应任何读写器的请求。检修记录存储标签和RFID工卡则通过工卡ID号验证。PDA向检修记录存储标签写入设备检修记录前需先获取检修人员的工卡ID号和检修记录存储标签内定义授权访问用户的正则表达式，然后将工卡ID号与正则表达式进行模糊比对，验证通过才可写入检修记录。
[0038]实施例1
[0039]如图1所示，车间分布有若干台生产设备，每台设备上配备了一个有源RFID标签，即检修记录存储标签，标签带有报警指示灯，工作电压为3.6V，工作频率为2.4GHz，存储容量为512KB，有效识读距离达30m，所用电池为纽扣电池，记录生产设备的基本信息、授权访问用户、检修方法、检修历史和检修计划，并具有检修逾期报警功能，该逾期报警功能主要是通过红色报警灯的方式来进行触发警报。设备的基本信息、授权访问用户、检修方法和检修计划由设备管理部门的管理人员提前写入，授权访问用户加密存储，检修人员无法修改，只有设备管理部门的管理人员来进行提前写入，并且能够通过密码进入进行更新修改。检修记录存储标签每天定时判断检修计划是否按期进行，若车间中有设备逾期未检查，则触发红色报警灯，提醒检修人员及时检修，当然这种触发警报的方式现有技术中还有多种，除了有颜色的显示设置来进行警报的方式，也还可以采用其它的声学方式来进行警报，在此不详细列举赘述。
[0040]RFID检修记录存储标签与TOA通讯，PDA为手机或平板，并配有RFID读写器模块和设备维护软件，用于读取检修人员的工卡身份信息和向检修记录存储标签读/写检修信息。[0041 ] RFID读写器模块用于向RFID标签读写数据，并支持双频切换，既能识读2.4GHz的RFID标签，也能识读860MHz-960MHz的RFID标签。设备维护软件通过API接口与RFID读写器模块通讯，具备设备基础信息(设备编码、名称、型号、制造厂商、制造日期、使用日期、工位等)查询/维护、检修计划查询/维护、检修方法查询/维护、检修历史查询、工作频率切换、获取工卡信息、检修记录写入、标签唤醒/休眠、授权访问用户维护和验证等功能。
[0042]其中，设备基本信息、授权访问用户、检修方法和检修计划的维护由设备管理部门的管理人员完成，检修人员无权限操作。授权访问用户通过工卡ID号辨别，管理人员可通过设置正则表达式定义授权访问用户的工卡ID号范围，并将该正则表达式写入检修记录存储标签，然后将ID号符合该正则表达式的工卡派发给检修人员。
[0043]检修人员佩戴的RFID工卡为无源标签，工作频率为860MHz-960MHz，存储容量为128B，有效识读距离达3m，当RFID读写器发出电磁波信号请求，工卡通过电磁波提供的能量驱动内部集成电路向读写器发送数据。RFID工卡用于存储设备检修人员身份信息，并作为检修人员向RFID检修记录存储标签写入数据的身份凭证。
[0044]如附图2所示，一种基于RFID的车间生产设备检修记录系统的检修方法，包括如下步骤:
[0045]步骤一:设备检修人员从设备管理部门管理层获取PIN码，并将PDA的RFID读写器设置为2.4GHz工作频段，然后向检修设备的RFID标签发送PIN码和唤醒指令，若PIN码验证通过，标签就被唤醒，否则继续保持休眠状态。检修记录存储标签默认为休眠状态，不响应任何RFID读写器的请求指令，只在收到PIN码和唤醒指令，并验证PIN码通过后，才执行后续响应动作。
[0046]步骤二:设备检修人员查询检修记录存储标签的检修计划、检修历史和检修方法，完成设备检修。检修人员通过PDA的读写器向检修记录存储标签发送数据查询指令，标签返回对应数据，检修人员根据检修历史和检修方法完成相应检修操作。
[0047]步骤三:PDA将RFID读写器的频率转换到860MHz-960MHz频段，读取RFID工卡，获取工卡ID号和检修人员身份信息。检修人员将RFID读写器的工作频率切换到860MHz-960MHz频段，并在PDA上点击获取工卡信息的按钮，读写器发送相应查询指令，RFID工卡返回工卡ID号和检修人员身份信息，PDA将收到的工卡ID号和检修人员身份信息存入缓存。
[0048]步骤四:PDA将RFID读写器的频率转换到2.4GHz频段，获取检修记录存储标签内的授权用户信息，将检修人员身份信息与授权用户信息比对(支持模糊比对)，若比对通过，检修人员可填写检修记录(检修人员信息、检修时间自动导入)，并将检修记录写入检修记录存储标签。PDA将RFID读写器的工作频率转换到2.4GHz频段，向检修记录存储标签获取定义授权用户信息的正则表达式，然后与PDA缓存中的工卡ID号比对，若工卡ID号符合正则表达式，则模糊比对通过，检修人员可填写检修记录，检修人员信息和检修时间由系统自动导入，填写完整后由RFID读写器将检修记录写入检修记录存储标签，若比对失败，则提示检修人员为非授权访问用户。
[0049]步骤五:RFID读写器在完成写入操作后，发送sleep指令将生产设备的检修记录存储标签休眠，并回到步骤一继续检修其他生产设备。进入休眠状态的检修记录存储标签不再响应任何读写器的请求指令。
[0050]在所述步骤一至五完成之后，所述检修记录存储标签每天定时比对当前日期和检修计划中的下一个检修日期，若当前日期大于检修计划中的下一个检修日期，则表示该生产设备逾期未检，标签上的红色报警灯亮起，提示检修人员对漏检设备及时检修。待有新的检修记录存入，检修计划的下一个检修日期(大于当前日期)更新，红色报警灯熄灭。
[0051]本领域的技术人员容易理解，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。
【主权项】
1.一种基于RFID的车间生产设备检修记录系统，其特征在于，该系统包括有源RFID检修记录存储标签(1)、RFID工卡(2)、带RFID读写器模块的PDA(3)， 所述有源RFID检修记录存储标签(I)，设置于每台车间生产设备上，用于记录所述车间生产设备的基本信息、授权访问用户、检修方法、检修历史和检修计划，并具有检修逾期报警功能； 所述RFID工卡用于存储生产设备检修人员的身份信息，作为所述生产设备检修人员向所述有源RFID检修记录存储标签(I)写入数据的身份凭证，所述RFID工卡为无源RFID标签； 所述PDA由生产设备检修人员手持，用于读取所述RFID工卡(2)的身份信息，并向所述有源RFID检修记录存储标签读/写检修信息，实现所述生产设备基础信息查询、检修计划查询、检修方法查询、检修历史查询、工作频率切换、所述RFID工卡信息获取、检修记录写入、所述有源RFID检修记录存储标签唤醒/休眠和检修人员的身份验证功能。所述生产设备基础信息、授权访问用户、检修方法和检修计划的维护由设备管理部门的管理人员完成。2.如权利要求1所述的基于RFID的车间生产设备检修记录系统，其特征在于，所述有源RFID检修记录存储标签为带报警指示灯的有源RFID标签，工作电压为3.6V，工作频率为2.4GHz，存储容量为512KB，有效识读距离30m。3.如权利要求1或2所述的基于RFID的车间生产设备检修记录系统，其特征在于，所述RFID工卡的工作频率为860MHz-960MHz，存储容量为128B，有效识读距离达3m。4.一种利用如权利要求1-3中任意一项所述检修记录系统来进行车间生产设备检修记录的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: 步骤一:设备检修人员从设备管理部门管理层获取PIN码，并将对所述PDA设置工作频段，然后向待检测的所述车间生产设备的所述有源RFID检修记录存储标签发送PIN码和唤醒指令，若PIN码验证通过，标签就被唤醒，否则继续保持休眠状态。 步骤二:设备检修人员查询所述有源RFID检修记录存储标签存储的检修计划、检修历史和检修方法，完成设备检修。 步骤三:所述PDA转换工作频段，读取所述RFID工卡，获取工卡ID号和检修人员身份信息。 步骤四:所述PDA转换工作频段，获取所述有源RFID检修记录存储标签内的授权用户信息，将检修人员身份信息与授权用户信息比对，若比对通过，检修人员可填写检修记录，并将通过所述步骤二完成后的检修记录写入检修记录存储标签，否则提示检修人员为非授权访问用户。 步骤五:所述PDA发送sleep指令将所述有源RFID检修记录存储标签休眠，并从步骤一开始启动检修，直至所有的所述车间生产设备检修完毕。5.如权利要求4所述的基于RFID的车间生产设备检修记录方法，其特征在于，在所述步骤一至五完成之后，所述有源RFID检修记录存储标签每天定时比对当前日期和检修计划中的下一个检修日期，若当前日期大于检修计划中的下一个检修日期，则表示该生产设备逾期未检，标签上警报指示，待有新的检修记录存入，检修计划的下一个检修日期更新，所述警报指示解除。
【文档编号】G06K17/00GK106022403SQ201610308868
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】朱海平, 罗远光, 尹惠, 张聪, 邓宇浩, 邵新宇
【申请人】华中科技大学