CN111160057A - 基于rfid的钻机关键设备信息识别系统及其识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于RFID的钻机关键设备信息识别系统，包括带有RFID发射天线的防爆移动识别终端，防爆移动识别终端用于识别钻机关键设备上的RFID标签，防爆移动识别终端通过现场搭建的无线网桥建立起与现场服务器之间的通讯，现场服务器还通过防火墙与4G路由器连接，4G路由器借助无线3/4G基站实现与钻探管理中心的通讯。本发明还公开了一种基于RFID的钻机关键设备信息识别方法，包括RFID标签识别和二维码扫描识别。本发明通过给各关键设备配套RFID电子标签，实现了钻机配套关键设备信息的电子化管理和跟踪。

Description

基于RFID的钻机关键设备信息识别系统及其识别方法
技术领域
本发明属于射频识别技术领域，涉及一种基于RFID的钻机关键设备信息识别系统，本发明还涉及上述系统的识别方法。
背景技术
RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)是一种非接触式的自动识别技术，同时也是物联网的核心技术之一，它通过射频信号自动识别目标对象并获取数据，整个识别过程无需人工干预。因该技术具有非接触式读写、抗干扰能力和穿透性强、读取速度快、信息量大和可工作于恶劣环境等独特的技术优势，越来越多的被应用到各行各业中。从食品安全到仓库管理，从生产自动化到交通运输领域均有广泛应用。
在油气勘探行业，石油钻机被大量应用，常年在各油田区块进行钻探作业。因为石油钻机是多个设备联合作业的集合体，包含动力系统、提升系统、泥浆系统、中控系统、监视系统等。各系统涉及到电机、单元设备、配套子系统众多，因各系统功用和配套部件不同，设备工作机理也不同，使用和维护需要专人专职。设备日常维护和出现问题时的维修，都需要专人查阅对应设备纸质技术资料指导开展工作，费时费力，对各设备的维护维修记录也是人为记录，效率低下且存在漏报、错报现象，不利于设备管理和安全运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于RFID的钻机关键设备信息识别系统，该系统通过给各关键设备配套RFID电子标签，实现了钻机配套关键设备信息的电子化管理和跟踪。
本发明的目的是还提供一种基于RFID的钻机关键设备信息识别方法。
本发明所采用的第一种技术方案是，基于RFID的钻机关键设备信息识别系统，包括带有RFID发射天线的防爆移动识别终端，防爆移动识别终端用于识别钻机关键设备上的RFID标签，防爆移动识别终端通过现场搭建的无线网桥建立起与现场服务器之间的通讯，现场服务器还通过防火墙与4G路由器连接，4G路由器借助无线3/4G基站实现与钻探管理中心的通讯。
本发明所采用的第二种技术方案是，基于RFID的钻机关键设备信息识别方法，包括RFID标签识别和二维码扫描识别。
本发明第二种技术方案的特点还在于，
RFID标签识别的具体过程如下：
防爆识别终端发出高频识别信号，当携带该防爆识别终端的人员进入关键设备上的RFID电子标签识别范围内后，会自动读取钻机关键设备上的RFID编码，并发出识别到标签声音提醒；防爆识别终端自动进行RFID编码与后台数据库比对，当比对一致，防爆识别终端的屏幕上自动显示识别码和设备名称，并自动匹配后台电子信息，给出信息列表；操作者根据需要点击查阅电子手册和填写维保维修记录；当比对不一致，屏幕自动显示识别码未查询到，请进行新的指配，点击新的指配给出钻机配套设备列表，从中选取计划指配的设备。
RFID标签识别过程中，当RFID编码与后台数据库比对不一致时，在新指配的过程中，存在如下两种情况：
其一：被指配设备未被指配过RFID编码，属于新增加的，或设备之前的RFID标签损坏，并在后台数据库中对旧的编码已经删除，需要重新更换一个新的标签，并进行重新指配，此时会给出新的RFID编码和设备指配成功，并将新的编码上传至后台服务器存档，系统根据指配设备自动匹配后台电子信息，给出信息列表，操作者根据需要点击查阅电子手册和填写维保维修记录；
其二：在新的指配时，提示该设备已经指配RFID标签，是否重复指配，此种情况针对需要一备一用的应用场合，需要对同一个设备配套两个RFID标签的情况，当需要重复指配，点击重复指配，会给出新的RFID编码和设备指配成功，并将新的编码上传至后台服务器存档，系统根据指配设备自动匹配后台电子信息，给出信息列表，操作者根据需要点击查阅电子手册和填写维保维修记录；当不需要重复指配，点击取消指配，系统会忽略指配任务，不执行其他操作。
二维码扫描识别的具体过程为：
防爆识别终端激活摄像头，将摄像头对准关键设备上的RFID标签表面二维码，自动读取二维码编码，同时自动进行二维码编码与后台数据库比对；当比对一致，防爆识别终端屏幕自动显示识别码和设备名称，并自动匹配后台电子信息，给出信息列表，操作者根据需要点击查阅电子手册和填写维保维修记录；当比对不一致，屏幕自动显示识别码未查询到，请进行新的指配，点击新的指配给出钻机配套设备列表，从中选取计划指配的设备。
二维码扫描识别过程中，当二维码编码与后台数据库比对不一致时，存在如下两种情况：
其一：指配设备未被指配过二维码编码，属于新增加的，或者设备之前的RFID标签损坏，并在库中对旧的编码已经删除，需要重新更换一个新的标签，并进行重新指配，此时会给出新的二维码编码和设备指配成功，并将新的编码上传至后台服务器存档，系统根据指配设备自动匹配后台电子信息，给出信息列表，操作者根据需要点击查阅电子手册和填写维保维修记录；
其二：在新的指配时，提示该设备已经指配二维码标签，是否重复指配，此种情况针对需要一备一用的应用场合，需要对同一个设备配套两个RFID标签的情况，当需要重复指配，点击重复指配，会给出新的二维码编码和设备指配成功，并将新的编码上传至后台服务器存档，系统根据指配设备自动匹配后台电子信息，给出信息列表，操作者根据需要点击查阅电子手册和填写维保维修记录；当不需要重复指配，点击取消指配，系统会忽略指配任务，不执行其他操作。
本发明的有益效果是，通过给石油钻机配套基于RFID的钻机关键设备信息识别系统，改变了以往纸质技术资料携带不便、且存在使用磨损和丢失的现象，不利于现场设备管理人员正确的使用和维护保养设备，同时还消除了以往对设备的维护维修记录人工记录存在漏报、错报的现象，通过建立完备的设备档案信息，真正实现了设备的全生命周期管理，工作效率和设备管理质量大幅提升。此外借助现场通讯网络，还可以将设备的档案共享给后方的钻探管理部门，以便上级部门制定设备的减值、维修和报检等计划和决策，实现了信息价值的最大化。
附图说明
图1是本发明一种基于RFID的钻机关键设备信息识别系统的结构示意图；
图2是本发明一种基于RFID的钻机关键设备信息识别系统的APP软件功能模块流程图；
图3是本发明一种基于RFID的钻机关键设备信息识别方法中信息识别流程图。
图中，1.发电机房，2.绞车，3.顶驱，4.泥浆泵，5.防爆移动识别终端，6.无线网桥，7.现场服务器，8.防火墙，9.4G路由器，10.3/4G基站，11.钻探管理中心。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种基于RFID的钻机关键设备信息识别系统，如图1所示，采用一种基于RFID的钻机关键设备信息识别系统，本实施例中包括四套关键设备，分别为发电机房1、绞车2、顶驱3、泥浆泵4，发电机房1的铭牌位置固定有RFID电子标签；绞车2的铭牌位置固定有RFID电子标签，顶驱3的铭牌位置固定有RFID电子标签，泥浆泵4的铭牌位置固定有RFID电子标签。
以绞车2为例；在关键设备(绞车)铭牌位置固定有RFID电子标签，当现场设备管理人员手持防爆移动识别终端5靠近绞车铭牌进入到RFID电子标签识别范围内，自动识别到该标签的编码，通过现场搭建的无线网桥6建立起与现场服务器7之间的通讯，调取现场服务器7中与该编码对应的电子信息，实现对绞车设备档案的电子化管理和展示。
其中现场服务器7还通过防火墙8与4G路由器9连接，4G路由器9借助无线3/4G基站10实现与钻探管理中心11的通讯，钻探公司管理人员通过钻探管理中心的授权账户就可以实时查看和了解现场钻机设备的维保、维修情况，以便进行科学的管理和决策。
本发明一种基于RFID的钻机关键设备信息识别方法的识别系统中各功能模块流程图，如图2所示，钻机关键设备信息识别系统包含的各功能块，首先在防爆移动识别终端上点击该APP图标，进入到授权账户登录界面，输入正确的用户名和密码，进入到该APP软件中。
首次登陆需要进行钻机匹配选择，选择好匹配钻机，点击确认进入到钻机主页画面，在下方菜单栏给出了钻机详情、设备列表、RFID标签识别、二维码扫描四项主要功能。其中钻机详情包含钻机名称、生产厂商、出厂编号、出厂日期、使用单位、井队编号、井队联系方式、合同号等信息。设备列表点击进入二级子菜单，包含有设备详情、设备电子手册、维保记录、维修记录、图片影像资料等。
RFID标签识别包含开始识别、结束识别和清除。针对设备列表的五个主要功能又细分如下：设备详情包含设备名称、设备编号、设备型号、配套数量、单位、生产厂商、出厂编号、出厂日期、RFID编码、二维码编码等。设备电子手册包含设备使用说明书、设备维护手册、设备零部件清单、合格证等。维保记录、维修记录包含了维保/维修人员、维保/维修时间、维保/维修项、更换零部件、备注等。
本发明一种基于RFID的钻机关键设备信息识别方法的流程图，如图3所示，具体包括如下过程：首先在防爆移动识别终端5上运行该APP软件，进入APP软件运行界面，给出了两种识别方式，RFID标签识别、二维码扫描。
RFID标签识别工作流程。点击RFID标签识别，进入RFID标签识别画面，点击开始识别，带RFID发射天线的防爆识别终端5发出高频识别信号，当携带该防爆识别终端的人员进入到RFID电子标签识别距离以内，自动读取RFID编码，并发出识别到标签声音提醒1次，同时自动进行RFID编码与后台数据库比对。当比对一致，屏幕自动显示识别码和设备名称，并自动匹配后台电子信息，给出信息列表，操作者根据需要点击查阅电子手册和填写维保维修记录等；当比对不一致，屏幕自动显示识别码未查询到，请进行新的指配，点击新的指配给出钻机配套设备列表，从中选取计划指配的设备。此时存在两种情况，一种情况是被指配设备未被指配过RFID编码，属于新增加的，或者设备之前的RFID标签损坏，并在库中对旧的编码已经删除，需要重新更换一个新的标签，并进行重新指配，此时会给出新的RFID编码和设备指配成功，并将新的编码上传至后台服务器存档，系统根据指配设备自动匹配后台电子信息，给出信息列表，操作者根据需要点击查阅电子手册和填写维保维修记录等。另一种情况是在新的指配时，提示该设备已经指配RFID标签，是否重复指配，此种情况针对需要一备一用的应用场合，需要对同一个设备配套两个RFID标签的情况，当需要重复指配，点击重复指配，会给出新的RFID编码和设备指配成功，并将新的编码上传至后台服务器存档，系统根据指配设备自动匹配后台电子信息，给出信息列表，操作者根据需要点击查阅电子手册和填写维保维修记录等；当不需要重复指配，点击取消指配，系统会忽略指配任务，不执行其他操作。
二维码扫描工作流程。点击二维码扫描，进入二维码扫描画面，防爆识别终端激活摄像头，将摄像头对准RFID标签表面二维码，自动读取二维码编码，同时自动进行二维码编码与后台数据库比对。当比对一致，屏幕自动显示识别码和设备名称，并自动匹配后台电子信息，给出信息列表，操作者根据需要点击查阅电子手册和填写维保维修记录等；当比对不一致，屏幕自动显示识别码未查询到，请进行新的指配，点击新的指配给出钻机配套设备列表，从中选取计划指配的设备。此时存在两种情况，一种情况是被指配设备未被指配过二维码编码，属于新增加的，或者设备之前的RFID标签损坏，并在库中对旧的编码已经删除，需要重新更换一个新的标签，并进行重新指配，此时会给出新的二维码编码和设备指配成功，并将新的编码上传至后台服务器存档，系统根据指配设备自动匹配后台电子信息，给出信息列表，操作者根据需要点击查阅电子手册和填写维保维修记录等。另一种情况是在新的指配时，提示该设备已经指配二维码标签，是否重复指配，此种情况针对需要一备一用的应用场合，需要对同一个设备配套两个RFID标签的情况，当需要重复指配，点击重复指配，会给出新的二维码编码和设备指配成功，并将新的编码上传至后台服务器存档，系统根据指配设备自动匹配后台电子信息，给出信息列表，操作者根据需要点击查阅电子手册和填写维保维修记录等；当不需要重复指配，点击取消指配，系统会忽略指配任务，不执行其他操作。
此处，需要注意的是，RFID标签和表面二维码的对应关系，确保指配时和对应设备保持一致，即RFID标签和表面二维码只能指配到同一设备，具有唯一性。
本发明一种基于RFID的钻机关键设备信息识别系统及其识别方法，实现了钻机配套关键设备信息的电子化管理和跟踪，通过给各关键设备配套RFID电子标签，各电子标签和对应设备的设备档案、维保记录、检修记录、零部件清单、合格证等信息通过后台服务器关联匹配，统一管理。为了现场设备管理人员的方便，为钻机设备管理人员配套防爆移动识别终端，当手持防爆移动识别终端的现场人员进入到设备识别范围内，自动识别获取RFID电子标签信息，自动调取后台服务器相关设备信息，实现设备信息的电子化管理，方便现场人员实时的查阅，从而达到指导现场人员正确的使用和维护设备的目的。同时针对每次的维护保养和更换易损件，也可以通过该防爆移动识别终端进行录入和归档，并自动上传至后台服务器中，进而实现了设备全生命周期的信息管理和服务。
为了提高系统的适用性，在电子标签的表面也激光雕刻了设备二维码信息，通过防爆移动识别终端标配的摄像头也可以扫码识别设备，实现设备信息的电子化管理。这里的设备二维码和RFID电子标签码，一一对应并和后台数据库自动关联。

Claims (6)

1.一种基于RFID的钻机关键设备信息识别系统，其特征在于：包括带有RFID发射天线的防爆移动识别终端，防爆移动识别终端用于识别钻机关键设备上的RFID标签，防爆移动识别终端通过现场搭建的无线网桥建立起与现场服务器之间的通讯，现场服务器还通过防火墙与4G路由器连接，4G路由器借助无线3/4G基站实现与钻探管理中心的通讯。
2.一种基于RFID的钻机关键设备信息识别方法，其特征在于：包括RFID标签识别和二维码扫描识别。
3.根据权利要求2所述的一种基于RFID的钻机关键设备信息识别方法，其特征在于：所述RFID标签识别的具体过程如下：
防爆识别终端发出高频识别信号，当携带该防爆识别终端的人员进入关键设备上的RFID电子标签识别范围内后，会自动读取钻机关键设备上的RFID编码，并发出识别到标签声音提醒；防爆识别终端自动进行RFID编码与后台数据库比对，当比对一致，防爆识别终端的屏幕上自动显示识别码和设备名称，并自动匹配后台电子信息，给出信息列表；操作者根据需要点击查阅电子手册和填写维保维修记录；当比对不一致，屏幕自动显示识别码未查询到，请进行新的指配，点击新的指配给出钻机配套设备列表，从中选取计划指配的设备。
4.根据权利要求3所述的一种基于RFID的钻机关键设备信息识别方法，其特征在于：所述RFID标签识别过程中，当RFID编码与后台数据库比对不一致时，在新指配的过程中，存在如下两种情况：
其一：被指配设备未被指配过RFID编码，属于新增加的，或设备之前的RFID标签损坏，并在后台数据库中对旧的编码已经删除，需要重新更换一个新的标签，并进行重新指配，此时会给出新的RFID编码和设备指配成功，并将新的编码上传至后台服务器存档，系统根据指配设备自动匹配后台电子信息，给出信息列表，操作者根据需要点击查阅电子手册和填写维保维修记录；
其二：在新的指配时，提示该设备已经指配RFID标签，是否重复指配，针对需要一备一用的应用场合，需要对同一个设备配套两个RFID标签的情况，当需要重复指配，点击重复指配，会给出新的RFID编码和设备指配成功，并将新的编码上传至后台服务器存档，系统根据指配设备自动匹配后台电子信息，给出信息列表，操作者根据需要点击查阅电子手册和填写维保维修记录；当不需要重复指配，点击取消指配，系统会忽略指配任务，不执行其他操作。
5.根据权利要求3所述的一种基于RFID的钻机关键设备信息识别方法，其特征在于：所述二维码扫描识别的具体过程为：
防爆识别终端激活摄像头，将摄像头对准关键设备上的RFID标签表面二维码，自动读取二维码编码，同时自动进行二维码编码与后台数据库比对；当比对一致，防爆识别终端屏幕自动显示识别码和设备名称，并自动匹配后台电子信息，给出信息列表，操作者根据需要点击查阅电子手册和填写维保维修记录；当比对不一致，屏幕自动显示识别码未查询到，请进行新的指配，点击新的指配给出钻机配套设备列表，从中选取计划指配的设备。
6.根据权利要求5所述的一种基于RFID的钻机关键设备信息识别方法，其特征在于：所述二维码扫描识别过程中，当二维码编码与后台数据库比对不一致时，存在如下两种情况：
其一：指配设备未被指配过二维码编码，属于新增加的，或者设备之前的RFID标签损坏，并在库中对旧的编码已经删除，需要重新更换一个新的标签，并进行重新指配，此时会给出新的二维码编码和设备指配成功，并将新的编码上传至后台服务器存档，系统根据指配设备自动匹配后台电子信息，给出信息列表，操作者根据需要点击查阅电子手册和填写维保维修记录；
其二：在新的指配时，提示该设备已经指配二维码标签，是否重复指配，针对需要一备一用的应用场合，需要对同一个设备配套两个RFID标签的情况，当需要重复指配，点击重复指配，会给出新的二维码编码和设备指配成功，并将新的编码上传至后台服务器存档，系统根据指配设备自动匹配后台电子信息，给出信息列表，操作者根据需要点击查阅电子手册和填写维保维修记录；当不需要重复指配，点击取消指配，系统会忽略指配任务，不执行其他操作。
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