CN104361647B - 一种用于瓶装化学品管理的巡检系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

一种用于瓶装化学品管理的巡检系统及工作方法，该系统由镶嵌于化学品包装的底部的射频识别电子标签、自动巡检装置、无线充电装置、电路板和上位机控制系统组成；工作方法为：无线充电发射模块对超级电容组充电，上位机控制系统发出指令，该指令传输至同步带滑台使可移动滑块移动，移动到指定位置后读取信息并传输至上位机控制系统。优越性：该系统能够实现仓库中货物的智能盘点、定位，从而达到化学品仓库实时监控的目的。

Description

一种用于瓶装化学品管理的巡检系统及工作方法

(一)技术领域：

本发明属于瓶装化学品仓储管理技术领域，具体涉及一种用于瓶装化学品管理的巡检系统及工作方法。

(二)背景技术

在我国工业快速发展的浪潮下，危险化学品的使用量与存储量急剧增加，加之危险化学品自身所具有的易爆、易燃、毒害、腐蚀、放射等性质，导致其在生产、经营、存储、运输、使用、废弃处置的过程中安全事故频发。目前在化学品仓储管理的环节中，仓库管理员需要定时对化学品库进行人工巡检，无法对化学品进行实时监控，因此管理员不能直接获得实时的化学品仓储状态，使得管理员对仓库中化学品被盗及混存问题的发现存在一定的滞后性。同时，在管理员进入仓库并进行巡检工作时，管理员与化学危险品接触几率升高，增加了安全隐患。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于瓶装化学品管理的巡检系统及工作方法，以实现仓库中货物的智能盘点、定位，从而达到化学品仓库实时监控的目的。

本发明的技术方案：一种用于瓶装化学品管理的巡检系统，其特征在于它由镶嵌于化学品包装的底部的射频识别电子标签、自动巡检装置、无线充电装置、电路板和上位机控制系统组成；所述自动巡检装置包括用于读取电子标签的射频识别读写模块、ZigBee无线传感网络节点和ZigBee无线传感网络终端，所述射频识别读写模块与射频识别电子标签的位置相对应，所述射频识别读写模块和ZigBee无线传感网络节点通过电路板的电路连接，所述无线充电装置通过电路板为射频识别读写模块和ZigBee无线传感网络节点提供工作电压，所述上位机控制系统通过导线连接ZigBee无线传感网络终端，所述ZigBee无线传感网络节点和ZigBee无线传感网络终端之间传输无线信号。

上述所述自动巡检装置还包括装备有皮带滑道的同步带滑台、步进电机驱动器和步进电机控制器，所述同步带滑台带有安置在皮带滑道上的可移动滑块和步进电机；所述步进电机驱动器通过导线连接步进电机，所述步进电机控制器通过导线连接步进电机驱动器，所述ZigBee无线传感网络节点通过导线连接步进电机控制器，所述电路板固定在可移动滑块上，电路板上焊接射频识别读写模块和ZigBee无线传感网络节点。

上述所述无线充电装置包括设置在自动巡检装置初始端的无线充电发射模块、设置在电路板上的超级电容组和感应线圈，超级电容组和感应线圈通过电路板的电路连接，所述超级电容组通过电路板的电路分别与射频识别读写模块和ZigBee无线传感网络节点连接并为它们提供工作电压，无线充电发射模块产生电磁信号，感应线圈在无线充电发射模块的感应范围内接收电磁信号从而产生电流给超级电容组充电。

上述所述超级电容组由四个并联的超级电容组成。

上述所述射频识别电子标签为内径18mm、外径22mm、厚度0.2mm、频率为13.56MHz的无源电子标签。

一种上述用于瓶装化学品管理的巡检系统的工作方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)可移动滑块位于同步带滑台的初始端，连接超级电容组的感应线圈位于无线充电发射模块的感应区域内，此时无线充电发射模块对超级电容组充电；

(2)上位机控制系统通过ZigBee无线传感网络终端发出巡检指令，ZigBee无线传感网络节点接收指令，并将其发送至步进电机控制器；

(3)步进电机控制器将指令信号转化为脉冲信号传输至步进电机驱动器，所述步进电机驱动器控制步进电机运行，使可移动滑块在直线方向上向系统指定的位置移动，感应线圈随可移动滑块移动至无线充电发射模块的感应范围外后，已充电的超级电容组为射频识别读写模块和ZigBee无线传感网络节点供电；

(4)可移动滑块移动到指定化学品包装正下方后停止，上位机控制系统通过ZigBee无线传感网络终端发出查询命令，ZigBee无线传感网络节点接收指令，并将其发送至射频识别读写模块；

(5)射频识别读写模块读取镶嵌于化学品包装的底部的射频识别电子标签的信息，并将获取数据通过ZigBee无线传感网络节点发出，ZigBee无线传感网络终端接收数据后将其传输至上位机控制系统，上位机控制系统将获得的数据存储到数据库中。

本发明的工作原理：射频识别电子标签存储有关于该化学品的相关信息，如化学品编号、名称等，待化学品入库验收后，仓库管理员将管理信息写入标签，如摆放位置、进库日期等。自动巡检装置接受上位机控制系统的指令，读取货物上射频识别电子标签的信息，判断货物是否在库，以及货物的存放位置是否正确。可移动滑块上的ZigBee无线传感网络节点连接射频识别读写模块，用于实现射频识别读写模块与上位机之间的指令传输和信息传递，上位机通过皮带滑道端点处的ZigBee无线传感网络节点向步进电机控制器发送指令，从而实现对自动巡检装置的控制。步进电机驱动器起到驱动步进电机和细分电机步数的作用，使步进电机运行更加平稳。

本发明的优越性：

1.本系统整合了整个业务流程的管理，使得整个作业流程有效的连接在一起，能够针对化工品，特别是针对瓶装化学品的仓储进行有效管理。

2.设计了一种基于超级电容的无线充电方案，提高了系统在运行过程中的灵活性。

3.通过射频识别技术、步进电机技术和ZigBee无线传感网络技术的结合，将射频识别技术应用至瓶装化学品仓库日常的实时监控中，有效地以装置的智能巡检代替了管理员的人工排查，使得管理员与化学危险品接触几率大幅度降低，减少了安全隐患，体现了人性化的管理模式。

本发明的技术效果：自动巡检装置可在上位机系统的控制下自动完成定点物品查询和库位物品盘点任务，具体如下：

1)定点化学品查询

定点化学品查询功能是指，用户可以通过计算机界面控制自动巡检装置，对指定仓储位置的化学品信息进行查询。此功能由自动巡检装置结合其自身搭载的射频识别读写模块完成和实现的。读写模块和巡检装置的连接方式在附图中有说明。在接收到用户下达的到指定仓位进行物品查询的指令后，相对应于指定货架的巡检装置开始启动，安置在该巡检装置上的可移动滑块搭载着射频识别读写模块运行到指定地点。当读写模块到达指定位置后，初始化读写模块，并使其进入读卡状态，射频识别读写模块将读到的化学品信息上传至数据库，查询完成后可移动滑块返回滑道端点。与此同时，系统将核对射频识别读写模块读到的信息，若与原数据库中的信息不符说明出现混存现象；若读写模块未读到任何信息则说明仓库发生被盗事件。

2)库位化学品盘点

库位化学品盘点功能是指，用户通过计算机界面控制自动巡检装置，对仓库中的所有物品进行盘点。当用户发出库位物品盘点指令后，仓库中所有货架上的自动巡检装置开始启动，同时也开启所有读写模块的读卡功能，对仓库中的物品进行全面盘点，盘点完毕，将数据上传至数据库。此时，系统自动比较上传数据与化学品入库信息的异同，若出现被盗或混存现象，系统自动报警。

(四)附图说明：

图1为本发明所涉一种用于瓶装化学品管理的巡检系统中镶嵌有射频识别电子标签的化学品包装剖面结构图。

图2为本发明所涉一种用于瓶装化学品管理的巡检系统中镶嵌有射频识别电子标签的化学品包装底部结构图。

图3为本发明所涉一种用于瓶装化学品管理的巡检系统的结构示意图。

图4为本发明所涉一种用于瓶装化学品管理的巡检系统中自动巡检装置的结构示意图。

图5为本发明所涉一种用于瓶装化学品管理的巡检系统中自动巡检装置的工作状态俯视图。

图6为本发明所涉一种用于瓶装化学品管理的巡检系统中自动巡检装置的初始状态俯视图。

其中，1为射频识别电子标签，2为化学品包装，3为自动巡检装置，4为射频识别读写模块，5为ZigBee无线传感网络节点，6为ZigBee无线传感网络终端，7为上位机控制系统，8为超级电容组，9为皮带滑道，10为无线充电发射模块，11为电路板，12为步进电机，13为同步带滑台，14为可移动滑块，15为感应线圈。

(五)具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例：一种用于瓶装化学品管理的巡检系统，其特征在于它由镶嵌于化学品包装2的底部的射频识别电子标签1、自动巡检装置3、无线充电装置、电路板11和上位机控制系统7组成；所述自动巡检装置3包括用于读取电子标签的射频识别读写模块4、ZigBee无线传感网络节点5和ZigBee无线传感网络终端6，所述射频识别读写模块4与射频识别电子标签1的位置相对应，所述射频识别读写模块4和ZigBee无线传感网络节点5通过电路板11的电路连接，所述无线充电装置通过电路板11为射频识别读写模块4和ZigBee无线传感网络节点5提供工作电压，所述上位机控制系统7通过导线连接ZigBee无线传感网络终端6，所述ZigBee无线传感网络节点5和ZigBee无线传感网络终端6之间传输无线信号。

上述所述自动巡检装置还包括装备有皮带滑道9的同步带滑台13、步进电机驱动器和步进电机控制器，所述同步带滑台13带有安置在皮带滑道9上的可移动滑块14和步进电机12；所述步进电机驱动器通过导线连接步进电机12，所述步进电机控制器通过导线连接步进电机驱动器，所述ZigBee无线传感网络节点5通过导线连接步进电机控制器，所述电路板11固定在可移动滑块14上，电路板11上焊接射频识别读写模块4和ZigBee无线传感网络节点5。

上述所述无线充电装置包括设置在自动巡检装置3初始端的无线充电发射模块10、设置在电路板11上的超级电容组8和感应线圈15，超级电容组8和感应线圈15通过电路板11的电路连接，所述超级电容组8通过电路板11的电路分别与射频识别读写模块4和ZigBee无线传感网络节点5连接并为它们提供工作电压，无线充电发射模块10产生电磁信号，感应线圈15在无线充电发射模块10的感应范围内接收电磁信号从而产生电流给超级电容组8充电。

上述所述超级电容组由4个并联的超级电容组成。

上述所述射频识别电子标签为内径18mm、外径22mm、厚度0.2mm、频率为13.56MHz的无源电子标签。

一种上述用于瓶装化学品管理的巡检系统的工作方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)可移动滑块14位于同步带滑台13的初始端，连接超级电容组8的感应线圈15位于无线充电发射模块10的感应区域内，此时无线充电发射模块10对超级电容组8充电；

(2)上位机控制系统7通过ZigBee无线传感网络终端6发出巡检指令，ZigBee无线传感网络节点5接收指令，并将其发送至步进电机控制器；

(3)步进电机控制器将指令信号转化为脉冲信号传输至步进电机驱动器，所述步进电机驱动器控制步进电机12运行，使可移动滑块14在直线方向上向系统指定的位置移动，感应线圈15随可移动滑块14移动至无线充电发射模块10的感应范围外后，已充电的超级电容组8为射频识别读写模块4和ZigBee无线传感网络节点5供电；

(4)可移动滑块移动到指定化学品包装2正下方后停止，上位机控制系统7通过ZigBee无线传感网络终端6发出查询命令，ZigBee无线传感网络节点5接收指令，并将其发送至射频识别读写模块4；

(5)射频识别读写模块4读取镶嵌于化学品包装2的底部的射频识别电子标签1的信息，并将获取数据通过ZigBee无线传感网络节点5发出，ZigBee无线传感网络终端6接收数据后将其传输至上位机控制系统7，上位机控制系统7将获得的数据存储到数据库中。

以上仅仅显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，使得本领域普通技术人员能完整的实施本方案，但并不是对本发明的限制，本领域技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下，可以根据需要对本实施做出没有创造性贡献的修改。但只要在本发明的权利要求范围内都要受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种用于瓶装化学品管理的巡检系统，其特征在于它由镶嵌于化学品包装的底部的射频识别电子标签、自动巡检装置、无线充电装置、电路板和上位机控制系统组成；所述自动巡检装置包括用于读取电子标签的射频识别读写模块、ZigBee无线传感网络节点和ZigBee无线传感网络终端，所述射频识别读写模块与射频识别电子标签的位置相对应，所述射频识别读写模块和ZigBee无线传感网络节点通过电路板的电路连接，所述无线充电装置通过电路板为射频识别读写模块和ZigBee无线传感网络节点提供工作电压，所述上位机控制系统通过导线连接ZigBee无线传感网络终端，所述ZigBee无线传感网络节点和ZigBee无线传感网络终端之间传输无线信号；所述自动巡检装置还包括装备有皮带滑道的同步带滑台、步进电机驱动器和步进电机控制器，所述同步带滑台带有安置在皮带滑道上的可移动滑块和步进电机；所述步进电机驱动器通过导线连接步进电机，所述步进电机控制器通过导线连接步进电机驱动器，所述ZigBee无线传感网络节点通过导线连接步进电机控制器，所述电路板固定在可移动滑块上，电路板上焊接射频识别读写模块和ZigBee无线传感网络节点。

2.根据权利要求1所述一种用于瓶装化学品管理的巡检系统，其特征在于所述无线充电装置包括设置在自动巡检装置初始端的无线充电发射模块、设置在电路板上的超级电容组和感应线圈，超级电容组和感应线圈通过电路板的电路连接，所述超级电容组通过电路板的电路分别与射频识别读写模块和ZigBee无线传感网络节点连接并为它们提供工作电压，无线充电发射模块产生电磁信号，感应线圈在无线充电发射模块的感应范围内接收电磁信号从而产生电流给超级电容组充电。

3.根据权利要求2所述一种用于瓶装化学品管理的巡检系统，其特征在于所述超级电容组由四个并联的超级电容组成。

4.根据权利要求1所述一种用于瓶装化学品管理的巡检系统，其特征在于所述射频识别电子标签为内径18mm、外径22mm、厚度0.2mm、频率为13.56MHz的无源电子标签。

5.一种权利要求1-4任一项所述用于瓶装化学品管理的巡检系统的工作方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)可移动滑块位于同步带滑台的初始端，连接超级电容组的感应线圈位于无线充电发射模块的感应区域内，此时无线充电发射模块对超级电容组充电；

(2)上位机控制系统通过ZigBee无线传感网络终端发出巡检指令，ZigBee无线传感网络节点接收指令，并将其发送至步进电机控制器；

(3)步进电机控制器将指令信号转化为脉冲信号传输至步进电机驱动器，所述步进电机驱动器控制步进电机运行，使可移动滑块在直线方向上向系统指定的位置移动，感应线圈随可移动滑块移动至无线充电发射模块的感应范围外后，已充电的超级电容组为射频识别读写模块和ZigBee无线传感网络节点供电；

(4)可移动滑块移动到指定化学品包装正下方后停止，上位机控制系统通过ZigBee无线传感网络终端发出查询命令，ZigBee无线传感网络节点接收指令，并将其发送至射频识别读写模块；

(5)射频识别读写模块读取镶嵌于化学品包装的底部的射频识别电子标签的信息，并将获取数据通过ZigBee无线传感网络节点发出，ZigBee无线传感网络终端接收数据后将其传输至上位机控制系统，上位机控制系统将获得的数据存储到数据库中。