CN105160383A - 一种安全状态监测预警式有源电子标签及使用其检测待测物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全状态监测预警式有源电子标签，包括控制器、存储器、射频模块、安全预警模块、信号处理模块和安全感知模块，控制器分别连接所述存储器、射频模块、信号转换模块和安全预警模块；安全感知模块与所述信号处理模块连接；信号处理模块用于接收安全感知模块发送的检测数据，并对该数据进入信号放大处理和A/D转换处理后传送给控制器；控制器用于接收信号处理模块发送的数据，其一方面控制存储器存储此数据，另一方面分析评估该数据；射频模块用于所述控制器与外部读写器进行通信。本发明能方便现场管理人员对了解结构及设备等的状态，有重点地进行管理工作，从而减少事故隐患。

Description

一种安全状态监测预警式有源电子标签及使用其检测待测物的方法

技术领域

本发明属于电子标签领域，更具体地，涉及一种安全状态监测预警式有源电子标签及使用其检测待测物的方法。

背景技术

电子标签是射频识别(RFID)的俗称。射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到自动识别目的的技术。电子标签系统主要由电子标签、读写器和数据管理系统组成。电子标签是物品识别的载体，其内部存放着物品的相关信息，每个标签具有唯一的电子编码。读写器是读取或写入标签信息，并将信息传输给数据管理系统，一般分为手持和固定两种。

当电子标签进入磁场后，接收读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发出存储在芯片中的物品信息，或者主动发送某一频率的信号。读写器读取信息并解码后，发送一定工作频率的无线电波方式自动读写标签内的数据信息后，送至数据管理系统进行处理。

目前，电子标签在物流领域活动广泛应用。由于现有的电子标签只是一个可以被写入、读取信息的标签，并不能根据物品等的信息判断其是处于何种状态并将这种状态表示出来。更无法感知表明结构、设备设施安全状态的参数如内应力、位移等来评估预警其相应的安全水平。而采用传统应力、位移测试方法，本身需要有感知传感器、采集分析二次仪表，连续检测数据量大、成本高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种安全状态监测预警式有源电子标签及使用其检测待测物的方法，用于将其所对应结构、设备、设施或物品的的安全状态监控、评估，并以声光电报警的形式来表示(预警)，同时将本身采集的数据进行传输，实现安全感知数据的自处理和云同步后的综合处理。这种指示式的电子标签对于生产过程中的重大设备设施、工程建设过程中结构等的安全生产监控有重大意义，将电子标签所对应结构和设备等的安全状态清晰明确地展现出来，方便现场管理人员对了解结构及设备等的状态，有重点地进行管理工作，从而减少事故隐患。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种安全状态监测预警式有源电子标签，其特征在于，包括控制器、存储器、射频模块、安全预警模块、信号处理模块和安全感知模块，其中，

所述控制器分别连接所述存储器、射频模块、信号转换模块和安全预警模块；

所述安全感知模块与所述信号处理模块连接，用于实时检测待测物的物理参数，并将检测数据发送给信号处理模块；

所述信号处理模块用于接收安全感知模块发送的检测数据，并对该数据进入信号放大处理和A/D转换处理后传送给控制器；

所述控制器用于接收信号处理模块发送的数据，其一方面控制存储器存储此数据，另一方面分析评估该数据，当数据超过预设的预警值时，控制安全预警模块进行分级预警；

所述射频模块用于所述控制器与外部读写器进行通信。

优选地，所述信号处理模块包括信号放大模块和A/D转换模块。

优选地，所述待测物的物理参数包括譬如位移、应力、应变和/或温度参数。

优选地，所述安全预警模块以声、光、或电的形式预警。

优选地，所述安全感知模块为传感器，用于监测待测物上的参数。

优选地，所述控制器为单片机。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种安全状态监测预警式有源电子标签检测待测物的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)控制器初始化预警参数，然后进入步骤(2)与步骤(8)；

(2)安全感知模块实时采集待测物的物理参数；

(3)安全感知模块将检测数据传输至信号处理模块，信号处理模块对该数据进行信号放大和A/D转换后传输至控制器；

(4)控制器接受数据；

(5)控制器驱动存储器存储数据；

(6)控制器判断接收的数据是否达到预警指标，如果是，进入步骤(7)，如果否，进入步骤(2)；

(7)安全预警模块预警；

(8)射频模块实时判断是否有外部读写器发送的信号，如果是，进入步骤(9)，如果否，进入步骤(2)；

(9)射频模块与外部读写器进行信息交互；

(10)射频模块与控制器开始进行信息交互，然后进入步骤(11)和步骤(12)；

(11)控制器读取存储器上存储的数据并将此数据通过射频模块传输至读写器；

(12)控制器分析外部读写器发送的控制指令并根据该指令工作，然后进入步骤(1)。

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：

1)本发明的安全感知模块能够感知监控对象特征信息，因此具有安全感知作用；

2)本发明的控制器模块具有分析安全感知模块数据的功能，因此具有分析评估监控对象安全水平；

3)本发明的安全预警模块具有分级预警功能；

4)本发明的射频模块能够实现信息接收与发射功能，因此具有信息传输一体化功能；

5)本发明实现了安全感知、分析、评估、预警与信息传输一体化功能；

6)本发明对于生产过程中的重大设备设施、工程建设过程中结构等的安全生产监控有重大意义，将电子标签所对应结构和设备等的安全状态清晰明确地展现出来，方便现场管理人员对了解结构及设备等的状态，有重点地进行管理工作，从而减少事故隐患。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明的工作流程图。

图3为以全桥应变片感知件为例的电子标签线路图。

具体实施方式

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。

参照图1，一种安全状态监测预警式有源电子标签，包括控制器、存储器、射频模块、安全预警模块、信号处理模块和安全感知模块，其中，

所述控制器分别连接所述存储器、射频模块、信号转换模块和安全预警模块；优选地，所述控制器为单片机。

上述的这些模块通过电源来进行供电。

所述安全感知模块与所述信号处理模块连接，用于实时检测待测物的物理参数，并将检测数据发送给信号处理模块；优选地，所述安全感知模块为传感器，检测的待测物的物理参数可以是位移、应力、应变和/或温度参数；所述安全感知模块为应变计或位移计，其固定于待测物上进行检测。参照图3，采用了全桥应变片来测量应力。

所述信号处理模块用于接收安全感知模块发送的检测数据，并对该数据进入信号放大处理和A/D转换处理后传送给控制器；优选地，所述信号处理模块包括信号放大模块和A/D转换模块。

所述控制器用于接收信号处理模块发送的数据，其一方面控制存储器存储此数据，另一方面分析评估该数据，当数据超过预设的预警值时，控制安全预警模块进行分级预警；优选地，所述安全预警模块以声、光、或电的形式预警。

所述射频模块用于所述控制器与外部读写器进行通信。

进一步，所述安全感知模块由全桥应变片组成，用于监测待测物上的应力参数。

进一步，所述安全预警模块包括多个不同颜色指示灯和分级开关，用以预警待测物的分级安全状态。

参照图2，一种安全状态监测预警式有源电子标签检测待测物的方法，包括以下步骤：

(1)准备工作，控制器初始化端口、预警参数、射频模块，然后进入步骤(2)与步骤(8)；

(2)安全感知模块实时采集检测对象的内应力水平信号；

(3)信号传输至信号转换器，信号转换器转换信号后将数据传输至控制器；

(4)控制器接受数据；

(5)控制器驱动存储器存储数据；

(6)控制器判断数据是否达到预警指标，如果是，进入步骤(7)，如果否，进入步骤(2)；

(7)预警模块预警；

(8)射频模块实时判断是否有外部信号，如果是，进入步骤(9)，如果否，进入步骤(2)；

(9)射频模块与读写器开始进行信息交互；

(10)射频模块与控制器开始进行信号交互，然后进入步骤(11)和步骤(12)；

(11)控制器驱动存储器读取数据，数据通过射频模块将数据传输至读写器；

(12)控制器分析外部控制指令并根据该指令工作，然后进入步骤(1)。

以对待测物上的内应力检测为例，在安全监测状态下，安全感知模块实时采集检测对象的内应力水平信号，并通过信号转换器传输至控制器，控制器一方面控制存储器存储内应力水平数据，另一方面分析评估数据，当数据超过预警界值时，控制安全预警模块进行分级预警。

当射频模块检测到读写器的射频信号之后，电子标签进入到对外信息交互状态。在初始化及设置射频模块之后，射频模块与读写器建立通信连接，控制器调取存储器数据通过射频模块传输至读写器。外部数据管理系统也可由读写器通过射频模块将控制命令写入控制器，控制器分析外部控制命令并根据有效数据驱动其他模块工作。

射频模块未检测到读写器的射频信号时，电子标签处于安全监测状态，记为A状态，此状态下电子标签可进行安全状态监测、自评估和预警，包含以下动作：

(1)安全感知模块持续性感知，其感知电信号经信号处理模块处理后形成放大的数字信号，即感知数据，并传输至控制器；

(2)控制器接收到感知数据后有两个动作，一是将数据储存至储存器，二是分析评估数据，当数据超过预警界值时，控制安全预警模块进行预警。

射频模块检测到读写器的射频信号，电子标签进入对外信息传输状态，记为B状态，此状态下外部数据管理系统可对电子标签进行安全监测数据交互和控制，电子标签同时进行A状态下所有功能，包含以下动作：

(1)A状态下电子标签的所有动作；

(2)射频模块与读写器建立通信连接并传输数据，通过控制器调取存储器数据，通过射频模块传输至读写器，此为外部数据管理系统读取安全监控采集数据过程；

(3)射频模块与读写器建立通信连接并传输数据，射频模块将数据管理系统反馈的指令写入控制器，控制器分析指令，调整或维持电子标签各模块工作，此为外部数据管理系统向电子标签写入命令过程。

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。

Claims (7)

1.一种安全状态监测预警式有源电子标签，其特征在于，包括控制器、存储器、射频模块、安全预警模块、信号处理模块和安全感知模块，其中，

所述控制器分别连接所述存储器、射频模块、信号转换模块和安全预警模块；

所述安全感知模块与所述信号处理模块连接，用于实时检测待测物的物理参数，并将检测数据发送给信号处理模块；

所述信号处理模块用于接收安全感知模块发送的检测数据，并对该数据进入信号放大处理和A/D转换处理后传送给控制器；

所述控制器用于接收信号处理模块发送的数据，其一方面控制存储器存储此数据，另一方面分析评估该数据，当数据超过预设的预警值时，控制安全预警模块进行分级预警；

所述射频模块用于所述控制器与外部读写器进行通信。

2.根据权利要求1所述的一种安全状态监测预警式有源电子标签，其特征在于，所述信号处理模块包括信号放大模块和A/D转换模块。

3.根据权利要求1所述的一种安全状态监测预警式有源电子标签，其特征在于，所述待测物的物理参数包括譬如位移、应力、应变和/或温度参数。

4.根据权利要求1所述的一种安全状态监测预警式有源电子标签，其特征在于，所述安全预警模块以声、光、或电的形式预警。

5.根据权利要求1所述的一种安全状态监测预警式有源电子标签，其特征在于，所述安全感知模块为传感器，用于监测待测物上的参数。

6.根据权利要求1所述的一种安全状态监测预警式有源电子标签，其特征在于，所述控制器为单片机。

7.一种使用权利要求1～6中任一权利要求所述的安全状态监测预警式有源电子标签检测待测物的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)控制器初始化预警参数，然后进入步骤(2)与步骤(8)；

(2)安全感知模块实时采集待测物的物理参数；

(3)安全感知模块将检测数据传输至信号处理模块，信号处理模块对该数据进行信号放大和A/D转换后传输至控制器；

(4)控制器接受数据；

(5)控制器驱动存储器存储数据；

(6)控制器判断接收的数据是否达到预警指标，如果是，进入步骤(7)，如果否，进入步骤(2)；

(7)安全预警模块预警；

(8)射频模块实时判断是否有外部读写器发送的信号，如果是，进入步骤(9)，如果否，进入步骤(2)；

(9)射频模块与外部读写器进行信息交互；

(10)射频模块与控制器开始进行信息交互，然后进入步骤(11)和步骤(12)；

(11)控制器读取存储器上存储的数据并将此数据通过射频模块传输至读写器；

(12)控制器分析外部读写器发送的控制指令并根据该指令工作，然后进入步骤(1)。