专利名称：设备信息无线追踪系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种设备信息无线追踪系统。
背景技术：
电カ设备巡检系统是有效保证电カ设备安全、提高电カ设备可靠率、确保电カ设备最小故障率的一项基础工作。目前，国内普遍采用的是人工巡视、手工纸介质记录的工作方式，人工方式存在以下三个重要问题I.巡检不到位、漏检、或者不准时；2.手工填报巡检结果效率低、容易漏项或出错； 3.管理人员难以及时、准确、全面地了解线路状况，难以制定最佳的保养和维修方案。因此，现有的方式存在人为因素多、管理成本高、无法监瞀巡检人员工作、巡检记录信息化程度低等缺陷。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种设备信息无线追踪系统，以解决现有技术中存在人为因素多、管理成本高、无法监瞀巡检人员工作、巡检书记信息化程度低等缺陷。为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案一种设备信息无线追踪系统，其特征在于包括电子标签，设置在被巡检的设备上或设备附近；手持式读写器，用于读/写电子标签内的信息，并将所读取的信息送到监控中心进行处理；监控中心。进一步地所述电子标签采用具有接收和发送两种功能的无源无线信息芯片，在该芯片的两个RF端ロ用电容C232和C242、电感L231和L241共同组成不平衡变压器，将该芯片不同RF端ロ转换成单个RF信号，再通过ー个LC滤波器的作用，和天线达到最佳的阻抗匹配，其中ー个RF端ロ经电容C241连接电感L241和电容C242，电感L241的另一端接地；另ー个RF端ロ经电容C231连接电容C232和电感L231，电容C232的另一端接地。所述读写器包括读卡1C、天线、微控制器，读卡IC的型号选用MF RC500，其中为了驱动天线，读卡IC通过其端ロ TXl和TX2提供能量载波，根据寄存器的设定对发送数据进行调制得到发送的信号；天线拾取的信号经过天线匹配电路送到读卡IC的RX脚；读卡IC的内部接收器对信号进行检测和解调并根据寄存器的设定进行处理，然后数据发送到并行接ロ由微控制器进行读取。所述读卡IC使用内部电路产生的VMID电压作为RX引脚的输入电压，为了提供稳定的參考电压，在VMID引脚与地之间接入一个电容，在引脚VMID与RX之间接人一个分压电阻。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是[0015]I.不需要在巡检设备和电カ设备上安装任何设备，大大降低了系统的采购和维护成本。2.有效保证了巡检人员巡检质量，提高了设备和电カ设备的安全可靠性，消除安全隐患。3.采用无线网络和RFID技术，实现电カ设备巡检工作的信息化管理。
图I为本实用新型的系统组成图；图2为读与器硬件电路图；图3为信号分析电路图；图4为微控制器外围电路；图5为电子芯片外围电路；图6为页寄存器设置图；图7为发送控制寄存器设置图；图8为中断允许寄存器设置图；图9为软件流程图；图10为系统应用拓扑图。
具体实施方式
本实用新型涉及ー种设备信息无线追踪系统。如图I所示，设备信息无线追踪系统包括电子标签、手持式读写器、监控中心。其中电子标签设置在被巡检的设备上或设备附近。手持式读写器用于读/写电子标签内的信息，并将所读取的信息送到监控中心进行处理。监控中心中的数据管理后台主系统接收和存储手持式读写器发送的上报信息，对收到的信息分解出故障发生的时间、地点、设备类型、发现者，并把这些数据信息存入数据库服务器。手持式读写器通过天线发送一定频率的射频信号，当电子标签进入发射天线工作区域时产生感应电流，电子标签获得能量被激活；电子标签将自身唯一识别码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从电子标签发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码，然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。主系统对电子标签的操作主要有空操作、装载密码、验证密码、读卡、写卡和关卡。从操作流程上，可以把电子标签的操作分为以下几项复位请求当一张电子标签处在读写器天线的工作范围之内时，数据控制模块先接受主系统传来的控制指令，根据芯片读写命令与映射规则，由射频控制模块向电子标签发出射频信号。电子标签响应后，将识别码等信息传送给读写器(射频模块把信息送入数据控制模块进行解码)，此时建立电子标签与读写器的第一歩通信联络。如果不进行复位请求操作，读写器对电子标签的其它操作将不会进行。反碰撞操作如果有多张电子标签处在读写器天线的工作范围之内时，读写器首先与每ー张电子标签进行通信，取得每ー张电子标签ID号。由于每ー张电子标签都具有唯一的ID号，因此读写器根据电子标签的ID号来保证一次只对ー张电子标签操作。电子标签选择操作完成了上述ニ个步骤之后，主系统通过发送控制指令通过读写器对电子标签进行选择操作。执行操作后，返回电子标签上的信息到主系统。认证操作经过上述三个步骤，在确认已经选择了ー张卡片时，读写器必须对电子标签上已经设置的密码进行认证。如果匹配，才允许进ー步的读写操作。 读写操作对卡的读、写、增值、减值、存储和传送等操作。读写器硬件电路原理如图2所示。读写器包括读卡1C、天线、微控制器，读卡IC的型号选用MFRC500。其中为了驱动天线，MFRC500通过TXl和TX2提供13. 56MHz的能量载波。根据寄存器的设定对发送数据进行调制得到发送的信号。电子标签采用RF场的负载调制进行响应。天线拾取的信号经过天线匹配电路送到RX脚。MFRC500内部的接收器对信号进行检测和解调并根据寄存器的设定进行处理，然后将数据发送到并行接ロ由微控制器进行读取。如图3所示。读卡IC使用内部电路产生的VMID电压作为RX引脚的输入电压。为了提供稳定的參考电压，在VMID引脚与地之间应接入ー个电容C22，在引脚VMID与RX之间需接人ー个分压电阻R4，另外，在天线与分压电阻之间加人一系列电容也会提高电路的性倉^:。MFRC500与微控制器的并行接ロ电路。如图4所示，MFRC500支持不同的微控制器接ロ，其自带的自动检测逻辑可以自动适应系统总线的并行接ロ。使用信号NCS选择芯片，在上电或硬件复位后，MFRC500也会复位它的并行微控制器接ロ模式，并检查当前的微控制器接ロ类型，通过复位后控制引脚的逻辑电平来识别微控制器接ロ。接ロ类型由ー组固定的引脚连接来确定。本文选择了复用地址线的接ロ类型，即地址与数据分时复用Da-D7共8位双向的数据地址总线。当ALE为高电平时，将ADo-ADe的地址锁存人内部的地址锁存器中，然后由NRD和NWR上的信号控制完成对MFRC500的读写。在图5中，电子标签采用具有接收和发送两种功能的无源无线信息芯片(Mifarel卡)，在该芯片的两个RF端ロ用电容C232和C242、电感L231和L241共同组成不平衡变压器，将该芯片不同RF端ロ转换成单个RF信号，再通过ー个LC滤波器的作用，和天线达到最佳的阻抗匹配。其中ー个RF端ロ经电容C241连接电感L241和电容C242，电感L241的另一端接地；另ー个RF端ロ经电容C231连接电容C232和电感L231，电容C232的另一端接地。偏置电阻R271用于设置一个精确的偏置电流；退藕电容C301用于提供PCB板精确的功率供给；C171、C181和C20UC211分别为晶体X2和Xl的负载电容。因为该芯片具有接收和发送两种功能，所以它既可以作电子标签使用，也可以当读写器主芯片使用。读写器软件系统设计。单片机的控制程序主要是对MFRC500进行初始化；对IC卡读、写、密码验证、擦除等操作；与MFRC500通信中断处理等。下面主要介绍使用单片机对MFRC500进行初始化，即对关键寄存器的操作。关键寄存器的设置为了使读写器能正常工作，完成基本的数据发送、接收功能，需要涉及的寄存器有页寄存器、命令寄存器、发送控制寄存器、FIFO数据寄存器、中断允许寄存器、InteruptR寄存器等。命令寄存器的第7位IFDetectBusy是接ロ类型检测状态标志，为O时标志接ロ类型检测完成。FIFO数据寄存器是内部64字节FIFO缓冲器中的数据输入与输出端ロ。输入输出数据流在FIFO缓冲器中完成转换，可以并行输入输出。IntetruptR寄存器是中断请求标志寄存器。当中断产ニ生时，需要由该寄存器的相关标志位来判断中断的类型。以下为页寄存器、发送控制寄存器、中断允许寄存器的详细介绍及设置。页寄存器 MFRC500共有64个寄存器，8个寄存器为ー页，每页的第一个寄存器为页寄存器，其设置如图6所示。其地址分别为0x00，O "，0x10，0x18，0x20，0x28，0x30，0x38ο，其初始值均为10000000，0x80。页寄存器用于选择寄存器页，通过对该寄存器的设置可以确定对本页内寄存器的寻址方式。将Use PageSelect位置I,则可对本页内的寄存器寻■址，PageSelect的内容作为寄存器地址的A5、A4、A3，此3位可以寻址8页，每页有7个寄存器，可由Α2、Α1、Αο来选择。该位置0，则寄存器地址由内部地址锁存器的全部内容来决定。本文对寄存器的寻址使用的是MFRC500手册给出的寄存器的绝对地址，所以各页的页寄存器该位一律置O。发送控制寄存器发送控制寄存器，其设置如图7所示。控制MF RC500的两个天线引脚TXl和TX2上输出信号的种类，其地址为0x11，初始值为01011000,0x58。将TX2CW位置0，TX2引脚上输出信号的是13. 56MHz的调制载波。将TX2RFEn置1，TX2引脚上输出调制有传送数据的13. 56MHZ载波。将TXlRFEn位置1，TXl引脚上输出调制有传送数据的13. 56MHz载波。中断允许寄存器MFRC500具有计时器中断、发送中断、接收中断、闲置中断等6个中断源。通过对中断允许寄存器的设置可以使能中断请求。SetIEn为中断允许位，将该位置I吋，该寄存器内其它的中断控制位有效。TimerlEn，TxIEn, Rx IEn分别为计时器中断允许、发送中断允许和接收中断允许控制位，如图8所示。中断允许寄存器的地址为0x06，初始值为00000000，0x000。根据对以上寄存器的操作，可以得出系统软件设计的流程如图9所示。依照此流程，读写器可以完成对电子标签的一次基本的读写操作。在完成读写操作的基础上，对系统软件进行丰富和补充，可使读写器在所有处于天线场范围内的电子标签中，通过防冲突循环，得到其中一张电子标签的序列号，选择此标签进行验证，通过后对存储器进行操作。典型的操作时问不超过100ms。本实用新型可应用于图10所示的系统中。下面结合图10介绍电カ设备无线追踪系统的工作流程。巡检人员在外出巡检时，通过智能手持巡检终端，自动(每隔2分钟，间隔可设置)或手动向系统网关发送一条信息，汇报当前巡检人员的位置、时间等信息，若发现故障，则把故障类型、设备编号并结合当前的智能手持巡检终端将信息发送到监控中心的工作人员。监控中心工作人员收到上报信息并进行存储。系统对信息接受网关收到的信息通过应用服务器进行读取，分解出故障发生的时间、地点、设备类型、发现者，并把这些数据信息自动存入数据库服务器，并同时通过交换机防火墙在网络上传输与发布。监控终端工作人员借助网络系统在软件上实时地显示巡检状态，如显示各个巡检人员发现的故障点，各类故障的紧急情况，处理情況，目前状态，各巡检人员在某一时刻的位置和巡检路线。电カ设备贴有电子标签，透过全球唯一的ID标识符，让巡检人员必须亲自到现场 方可以取得电子标签ID识别码，从而约束工作人员的确实到位巡检。同时，还将GPS与嵌入式GIS相集成，根据接收到的GPS信号保证杆塔巡检的到位率，杜绝漏检、不到位检查。系统还可以对存放在数据库中的各类历史数据进行统计、汇总、分析，用各类图表或报表的格式显示某种故障在某段时间内发生的频率和发生对象，供工作人员，领导，相关部门通过预测分析加强管理和制定应对措施，达到事前控制的目的，以减少事故发生率，确保安全大生产的顺利进行。电カ设备手持设备终端巡检系统针对巡检工作实际需要及特点，具有路线安排、数据记录、工作状态监瞀、数据汇总报告等功能，并可与电カ设备企业现有信息系统无缝连接，有效的了解、检查巡检工作状态、及时的发现店里设备的缺陷情況，提升电カ设备、电カ设备设备运行安全性、降低生产运营成本、提高工作效率，具有低成本，轻便易操作，设备使用时间长等显著优点。由于采用了该系统，电カ设备检修部门在巡检工作上实现了无纸化数据采集，同时使设备和电カ设备管理部门有效的监瞀巡检人员的工作情况，实现巡检工作电子化、信息化、智能化，从而最大程度提高工作效率，保证了电カ设备、电カ设备设备的低故障率安全运行，推动电カ设备企业的科技创一流工作。该电カ设备无线追踪系统具有以下特点。结构简单，调试安装方便，巡检范围广，适应性强；能远距离传输信息，可进行遥控、群控，使系统真正实现自动化、智能化，并可以与计算机联网，自动分析、计算和打印数据记录及报表；高可靠性，工作温度-40°C 85 °C，防水，防冲击；适应于风、雪、雨、雾等各种恶劣环境应用；高抗干扰对现场各种干扰源特殊要求少，安装方便简单；全球开放的超高频频段，无须申请和付费；超低功耗对人体更安全、更健康；完全自动化(无需人员干预)采集，保证原始数据采集的准确性；芯片内内数据保密性强，电子标签无法伪造或复制，从根本上消除了复制、伪造。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种设备信息无线追踪系统，其特征在于包括 电子标签，设置在被巡检的设备上或设备附近； 手持式读写器，用于读/写电子标签内的信息，并将所读取的信息送到监控中心进行处理； 监控中心。
2.如权利要求I所述的设备信息无线追踪系统，其特征在于 所述电子标签采用具有接收和发送两种功能的无源无线信息芯片，在该芯片的两个RF端ロ用电容C232和C242、电感L231和L241共同组成不平衡变压器，将该芯片不同RF端ロ 转换成单个RF信号，再通过ー个LC滤波器的作用，和天线达到最佳的阻抗匹配，其中ー个RF端ロ经电容C241连接电感L241和电容C242，电感L241的另一端接地；另ー个RF端ロ经电容C231连接电容C232和电感L231，电容C232的另一端接地。
3.如权利要求I所述的设备信息无线追踪系统，其特征在于 所述读写器包括读卡1C、天线、微控制器，读卡IC的型号选用MF RC500，其中 为了驱动天线，读卡IC通过其端ロ TXl和TX2提供能量载波，根据寄存器的设定对发送数据进行调制得到发送的信号； 天线拾取的信号经过天线匹配电路送到读卡IC的RX脚； 读卡IC的内部接收器对信号进行检测和解调并根据寄存器的设定进行处理，然后数据发送到并行接ロ由微控制器进行读取。
4.如权利要求3所述的设备信息无线追踪系统，其特征在于 所述读卡IC使用内部电路产生的VMID电压作为RX引脚的输入电压，为了提供稳定的參考电压，在VMID引脚与地之间接入一个电容，在引脚VMID与RX之间接入ー个分压电阻。
专利摘要本实用新型公开了一种设备信息无线追踪系统，包括电子标签，设置在被巡检的设备上或设备附近；手持式读写器，用于读/写电子标签内的信息，并将所读取的信息送到监控中心进行处理，监控中心。本实用新型的有益效果是1.不需要在巡检设备和电力设备上安装任何设备，大大降低了系统的采购和维护成本。2.有效保证了巡检人员巡检质量，提高了设备和电力设备的安全可靠性，消除安全隐患。3.采用无线网络和RFID技术，实现电力设备巡检工作的信息化管理。
文档编号G06K17/00GK202362806SQ20112042054
公开日2012年8月1日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者周顺福, 张锦秀, 王宏伟, 谢为, 陆茂鑫 申请人:慈溪市台联电器设备有限公司