一种基于RFID技术的维保企业智能工具管理系统的制作方法

一种基于rfid技术的维保企业智能工具管理系统
技术领域
1.本发明属于轨道车辆维保领域，涉及一种轨道车辆维保企业的工具管理技术，具体涉及一种基于rfid技术的维保企业智能工具管理系统。


背景技术：

2.轨道交通车辆维保企业中，作业工具种类多、数量大，既有维修工具，又有计量仪器以及作业过程中用到的各种繁杂的辅助工具。工具中既有小的螺丝刀，又有体积较大而不能放进工具柜的辅助工具。尤其是在一些关键部位作业时，如工具遗失在现场，会存在安全隐患。因此，工具的领用、归还及盘点在这类企业显得尤为重要。现有的人工管理模式效率低下，所有的操作均由人工完成，存在人为失误的风险，进而有可能导致严重的安全事故。如何快捷方便地领用、归还、查找、盘点及维护这些种类多数量大的工具，是维保企业工具管理面临的挑战。针对上述问题，本发明提出了一种基于rfid技术以及企业物联网的维保企业智能工具管理系统。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有技术中问题，提供一种基于rfid技术的维保企业智能工具管理系统，提高维保效率，降低维保风险。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
5.一种基于rfid技术的维保企业智能工具管理系统，其特征在于：包括管理系统数据库服务器、手持终端、带有rfid标签的各种维保工具、布置在各车间的智能工具柜以及智能工具管理软件系统；
6.所述智能工具管理软件系统包括部署在工具柜工控机上的工具柜管理软件系统、部署在手持终端上的终端软件系统以及部署在工具室计算机上的工具室工具管理软件系统，所述工具室工具管理软件系统与管理系统数据库服务器数据交换，进行数据的储存和调用；
7.所述智能工具柜通过有线或者无线与工具室工具管理软件系统通信相连，进行数据交换；
8.所述手持终端通过无线与智能工具管理软件系统通信相连，进行数据交换；
9.所述手持终端上的终端软件系统用于连接工具柜管理软件系统和工具室工具管理软件系统，查询工具状态及录入工具信息；
10.所述智能工具柜上的硬件系统包括智能锁开关的控制系统、检测工具状态的检测系统以及识别操作者身份的识别系统，智能工具柜内设有用于储存本工具柜的工具信息、使用班组人员信息以及工具柜基本信息的本地数据库；
11.智能工具柜上的工具柜管理软件系统包括系统权限管理、基础信息维护、工具管理、控制功能、查询统计和工具查找六大功能模块；
12.所述权限管理为二级管理，分为一般员工和系统管理员；基础信息维护的基础信
息包括员工信息、工具信息以及工具柜信息；所述工具柜管理软件系统的工具管理包括领用/归还工具，工具点检、盘点及借出，以及具有计量功能的有效期提醒；控制功能主要包括柜门状态检测、系统异常报警，查询统计包括工具使用频次和人员借还等信息。
13.进一步地，所述智能工具柜支持员工指静脉、员工ic卡和账号密码登录，并根据相应的角色赋予不同的权限。
14.进一步地，所述工具室工具管理软件系统包括权限管理、工具印号管理、工具物料管理、工具管理、班组与工具柜管理、工人管理、工具领用/归还、rfid读写与绑定、工具使用记录管理、工具领取记录管理及盘点报告管理，所述工具室工具管理软件系统的权限管理用于管理操作人员权限，工具印号管理用于自动生成、统计、手动新建及查询工具印号；工具物料管理用于自动生成、统计、手动新建及查询物料数据；工具管理用于工具有效期提醒及工具报废处理，班组与工具柜管理用于查询和管理班组与工具柜之间的对应信息，工人管理用于管理班组人员信息；工具领用/归还用于负责工具室的工具领用/归还；rfid读写与绑定功能是将工具信息写入rfid标签或从rfid标签读出工具信息，并将其与相应工具绑定在一起，从而使该rfid标签与相应工具一一对应；工具使用记录管理、工具领取记录管理及盘点报告管理用于做对应的统计和记录。
15.进一步地，所述手持终端上的终端软件系统分为管理员和普通员工两种操作模式，管理员界面主要分为扫描、待查找工具管理、用户管理、连接管理及设置五个功能模块，员工界面主要分为扫描、待查找工具管理和设置三个功能模块。
16.进一步地，所述智能工具柜由5层组成，每一层隔板上安装用于读取该层内带有rfid标签工具信息的rfid天线，所述智能工具柜柜侧面设有用于监控大型工器具的rfid天线，结合工具柜顶部摄像头，工具柜管理软件系统即可实现对大型工具进行实时监管。
17.本发明具有以下有益效果：
18.1)信息化：工具实时监测，记录工具实时状态，实现生命周期可视化。
19.2)自动化：省去人工盘点、录入等繁琐工序，实现快速、批量管理。
20.3)高效化：自动化+信息化代替手工作业，计算机实现工具信息和状态自动数据采集，大大节约了人力成本，提高了工作效率。
21.4)智能化：当工具未及时归还时，系统将自动报警并可将结果发送至工具室管理人员；如果工具不慎丢失，可通过rfid手持终端人工找回。
22.5)盘点效率大幅提升，rfid工具柜管理软件系统自动盘点只需3
‑
5秒。
附图说明
23.图1为本发明基于rfid技术的维保企业智能工具管理系统结构示意图。
24.图2为单个智能工具柜结构示意图。
25.图3为智能工具柜控制系统原理图。
26.图4为工具管理系统软件架构示意图。
27.图5工具柜工具领用流程图。
28.图6为工具借出流程。
29.图7为数据库通信结构。
30.图8为系统数据库结构。
31.图9为工具室工具管理软件系统功能模块图。
32.图10为工具室工具管理软件系统的工具归还流程图
33.图11为本发明数据库主要模块关系示意图。
34.图12为本发明系统数据库结构示意图。
35.图13为本发明工具室工具状态同步示意图。
36.图14为本发明rfid手持终端的两种操作模式示意图。
37.图15为手持终端工具查询操作流程示意图。
具体实施方式
38.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
39.本发明是以标签为核心的工具转移管理的维保企业智能工具管理系统，包括管理系统数据库服务器、手持终端、带有rfid标签的各种维保工具、布置在各车间的智能工具柜以及智能工具管理软件系统。其中，智能工具管理软件系统包括部署在工具柜工控机上的工具柜管理软件系统、部署在手持终端上的终端软件系统及部署在工具室计算机上的工具室工具管理软件系统等软件组成。部署在车间的智能工具柜通过无线局域网/wifi与工具室工具管理软件系统络联接，在车间适当位置部署路由器，利用桥接技术扩大无线信号在车间覆盖范围可以使分布在车间不同位置的工具柜与工具室工具管理软件系统进行互联，实现工具的远程状态检测。维保企业智能工具管理系统总体结构如图1所示。
40.智能工具柜
41.2.1智能工具柜硬件结构
42.1)工具柜基本配置
43.智能工具柜如图2所示。工具柜由5层组成，每一层隔板上安装rfid天线用于读取该层内带有rfid标签工具的信息。为防止串读标签，工具柜每层空间制作成独立的电磁屏蔽空间。每层内放置带有rfid标签的工具若干，每个工具放置于其相应的形迹槽中，方便工具定位。对较大体积而不能放在工具柜中的工具，则可以放在工具柜外的侧面。通过安装在工具柜侧面的天线，结合摄像头及相应的工具柜管理软件系统即可实现对其进行实时监管。
44.2)工具柜控制系统硬件
45.智能工具柜上层为智能工具柜控制箱，其内布置有工控机、触摸屏操作显示屏、多通道rfid读写器、io控制器、蓄电池、以及工具点检用的rfid天线、身份认证的ic卡读卡器和指静脉识别模块等。智能工具柜门腔装有智能锁及相应的门状态检测元件。工具柜顶部装有监控摄像头及声光报警器。图3为智能工具柜控制系统原理图。
46.2.2智能工具柜系统软件
47.智能工具柜用于存放贴有frid芯片标签的工具，通过身份辨识后即可打开柜门，进行工具领用或归还操作。借助frid射频技术，工具柜管理软件系统可自动确定抽屉内的工具是否取用或归还；实现工具自动盘点等。同时，通过系统监控模块实时监测柜门的开关状态，当出现门异常开启时，启动报警功能模块进行报警。此外，通过网络可以与工具室工具管理软件系统进行通信，实现工具状态远程监测。以及发送本机工具的实时状态。如发现
工具有遗失，可通过工具柜管理软件系统生成待查找工具二维码，借助手持终端扫描二维码，获取待查找工具的信息，并用手持终端进行遗失工具的搜寻，提高效率。
48.工具柜管理软件系统包括智能锁开关的控制系统、检测工具状态的检测系统以及识别操作者身份的识别系统。工具柜内本地数据库储存本工具柜的工具信息、使用班组人员信息，以及工具柜基本信息等。
49.工具柜管理软件系统的软件功能模块主要分为权限管理、基础信息维护、工具管理、控制功能、查询统计，工具查找等六大功能模块。权限管理为二级管理，分为一般员工和系统管理员。基础信息包括员工信息、工具信息以及工具柜信息。工具管理包括领用/归还工具，工具点检、盘点及借出，以及具有计量功能的有效期提醒等。控制功能主要包括柜门状态检测、系统异常报警，查询统计包括工具使用频次和使用人员统计及借还信息等。
50.智能工具柜支持员工指静脉、员工ic卡和账号密码登录，并根据相应的角色赋予不同的权限。
51.工具领用、归还、点检、盘点等通过rfid技术与软件结合实现工具管理；使用过程中出现超时未关门等异常情况时，工具柜管理软件系统会自动提示门状态异常信息，同时报警器报警。此外，工具柜外管理的工具异常取走时，工具柜管理软件系统也会显示柜外工具异常取走的信息，同时报警器报警。对于有计量要求的工具，工具室管理人员录入计量有效期，到期系统进行提醒。
52.在用户登录以后即可进行工具浏览，可查询工具柜所有的工具状态，查看个人用户的工具领用情况，查询需要检修的工具，实现工具跟踪检查。进行工具领用或归还操作，在完成操作后系统进行核对此次用户对工具的操作结果，并将其记录到数据库。同时，系统还可以完成工具的盘点、汇总统计等。工具柜管理软件系统的软件总体架构如图4所示。
53.2.3工具柜程序设计
54.1)用户登录模块
55.登录模块采用账号密码登录、刷卡(员工ic卡)以及指静脉登录3种方式。账号登录方式通过将用户输入的有效账号和密码发送给系统数据库，由数据库进行查询匹配，匹配成功后即可登录系统；指静脉登录是由现场实时采集操作人员的指静脉信息与存储在数据库中的信息进行匹配，匹配成功后即可登录系统；刷卡登录则是通过卡内的账号实现和用户账号的匹配然后进行登录。
56.2)用户录入，用于录入用户信息，包括姓名、工号、角色等等。
57.3)工具录入，用于录入工具信息，包括工具编号、工具名称、工具位置、工具类型、有效时间、标签识别码、领用人员、异常或者正常状态信息等等。
58.4)工具浏览，用于浏览工具的信息，工具编号、工具名称、工具位置、工具类型、有效时间、标签识别码、领用人员、异常或者正常状态信息、领用次数等。
59.5)工具领用/归还
60.工具柜工具领用/归还操作是员工最常用的功能，操作人员有效登录后即可方便完成工具的领用和归还。同时，系统在领/还操作结束后自动进行工具状态的更新。工具领用流程如图5所示。
61.6)工具点检，用于进行工具点检，并显示点检信息。
62.7)工具日志，用于显示工具使用和点检记录信息，用户可以通过软件系统界面底
部的日期输入框设置查询时间，查询工具的领用记录。
63.8)工具盘点，用于对工具位置和状态信息进行盘点，并形成盘点记录。
64.9)我的记录，通过我的记录可以查看本人(当前登陆的用户)的工具使用记录与系统操作记录。
65.10)视频查看与下载数据，通过视频查看，可以查询柜外工具的状态，与柜外天线结合实现对柜外工具的实时监管。
66.11)工具借用
67.实际运行中常会出现工具临时借用情况，如工具a被员工甲领用后其他员工也要使用工具a，而此时该工具的领用员工暂时未使用，则可以通过借用功能实现对此类事务的处理。其工具借出流程如图6所示。
68.2.4通信模块
69.工具柜管理软件系统运行过程中涉及大量数据交互，数据的crud操作由数据库系统支持，上位机程序通过对象关系映射层(orm)与数据库通讯，无需直接编写传统sql代码，在降低了系统开发复杂度的同时又增加程序的柔性，支持后期按需切换不同数据库系统。工具柜数据库通信结构如图7所示。
70.2.5数据库设计
71.工具柜系统主要实现对人员与工具的智能化管理，数据库的设计也围绕这两个方面展开。根据企业管理实际需求，数据库由工具信息(tool)、工人信息(worker)、班组信息(team)、工具领还记录(logworkertool)、用户操作记录(logworkeraction)等组成，系统设计的数据库主要结构如图8所示。
72.3工具室工具管理软件系统
73.工具室工具管理软件系统软件结构图如图9所示。
74.3.1基础数据分析导入
75.从遗留系统读取数据并分析数据结构，按业务逻辑处理后写入新系统。并支持基础数据的自动生成与更新。自动生成的工具印号与物料号。
76.除了工具室工具管理软件系统自动生成的数据外，用户可以手动新建印号与物料数据，按界面内容填入对应的数据即可。当有新工具需要增加到工具室时，必须先选择工具物料，然后在详细界面中输入本次入库个数，最后点击“增加工具”菜单，则系统自动完成新工具入库。
77.3.2工具浏览
78.工具室工具管理软件系统可以查看所有工具的实时状态，以列表形式显示，包括是否在库、属于那个班组与柜子、谁在使用等等数据。标红的记录表示需要进行检验。
79.选择工具进入详细界面，可以查看工具的使用记录与领取记录。如果没有设置标签，则需要点击“设置标签”进行标签绑定。工具详细界面可以查询工具的使用记录、输入检验文件、设置标签、查询领取、手动领取与手动归还等功能。
80.点击标签“查询”，读取标签信息，选中空白标签，然后点击“写”，则系统将工具的编号写入rfid的epc区域，用来绑定标签与工具。
81.3.3班组与工具柜信息，通过列表形式显示班组成员信息、班组领取工具信息、工具柜列表、工具柜使用记录信息，及班组拥有的工具柜编号。
82.3.4员工信息，用列表形式显示员工信息，并显示每个员工详细信息。在员工详细界面，可以基于该员工为所属的班组领取或归还工具。可以通过读电子标签形式自动下发工具。如果有员工离职，则可以通过“转移工具”按钮将该工人的工具转移到其他工人名下。
83.3.5历史数据分析与查询，包括工具领用台账、班组领还记录、工人领还记录和工具盘点报告。
84.3.6工具室工具领用/归还
85.工具室的工具领/还操作也是工具室常用的功能之一。完成领/还操作后，系统即对工具室工具数据库进行更新，其工具室的系统工具归还流程如图10所示。
86.3.7数据库设计
87.针对企业业务需求，系统设计的数据库主要包括工具信息、工人信息、班组信息、工具柜、工具领取记录、工具使用记录、工具物料、工具印号、供应商等模块。其中又以工具为核心，构成模块间的关联关系。系统主要模块关系图如图11所示。其主要表的定义如图12所示。
88.3.8工具状态同步
89.本系统车间工具柜可以独立运行，为保持工具室工具状态与车间工具状态一致，系统设计了定时同步功能，其实现的流程图如图13所示。
90.4手持终端软件
91.rfid手持终端分为管理员和普通员工两种操作模式，如图14所示。
92.管理员界面主要分为五个功能模块：扫描、待查找工具管理、用户管理、连接管理、设置。员工界面主要三个功能模块：扫描、待查找工具管理、设置。当需要查找某工具柜的遗失工具时，可以通过智能工具柜系统软件的工具查询界面生成待查找工具的二维码，然后通过手持终端扫描该二维码获取待查找工具信息；也可以通过手持终端与工具柜通信获取待查找工具信息，之后即可将手持终端在有关区域进行工具搜寻，当发现待查找工具时，手持终端将显示工具信息。手持终端工具查询操作流程如图15所示。
93.以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。