CN113935341A - 管路堵塞位置的探测方法及装置 - Google Patents

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CN113935341A CN202010673857.5A CN202010673857A CN113935341A CN 113935341 A CN113935341 A CN 113935341A CN 202010673857 A CN202010673857 A CN 202010673857A CN 113935341 A CN113935341 A CN 113935341A
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Abstract

本申请提供一种管路堵塞位置的探测方法及装置，包括：配置在管体的RFID标签以及RFID读写器，所述的RFID读写器自动地使用默认的单一频率或两个频率读取RFID标签，依据RFID标签返回RFID读写器的回波信号的差异寻找管路的堵塞位置。本申请通过无线射频识别(RFID)技术，可以实现一种非接触式和非破坏性探测管路堵塞位置的探测方法及装置。

Description

管路堵塞位置的探测方法及装置
技术领域
本申请涉及一种无线射频识别(RFID)的技术领域，特别是一种通过RFID技术探测管路堵塞位置的方法及装置。
背景技术
无线射频识别(Radio Frequency Identification，缩写RFID)技术是一种无线电通讯技术，可以通过无线电射频信号识别特定目标并读写相关数据，识别系统与特定目标之间不需要建立机械或者光学接触。RFID系统主要包括RFID读写器(Reader)和RFID标签(Tag)，RFID标签可以储存物品的数据然后附着于物品上，用于对库存、资产、人员等的追踪与管理。读写器可以发射经过调制的射频信号读取RFID标签中储存的数字数据。RFID标签可以视为一个数字数据的储存装置，RFID标签可以接收读写器发射的射频信号，然后响应射频信号中的指令，将RFID标签内储存的数字数据调制成一回波信号发射返回RFID读写器，实现通过无线电波与读写器之间互相传递数据的目的。
RFID标签至少包括有两大部分：天线和RFID芯片；天线用于接收从读写器发射的射频信号，以及将RFID芯片调制完成的回波信号发射返回RFID读写器；RFID芯片可以是一种逻辑集成芯片或一个已编程或可程序的数据处理器，用于存储和处理信息、调制和解调一段射频信号，无源标签(没有电池的RFID标签)的RFID芯片进一步可以由读写器发送的射频信号的获得运作电能。
RFID技术的典型的应用例如：电子货币包、门禁管制、仓储管理和物流管理。已知一种用于探测管路堵塞的装置，是使用管路检测摄影机直接探入管路之中进行探测，对于未保留维护/探测开口的管路，必要时还需要对管路进行破坏式的开口操作，因此，探测装置操作不便，无法适用于全封闭式的管路，在应用上有许多限制。另外还有一些已知的非破坏式管路探测技术被应用于管路缺陷的探测，包括：透地雷达技术，电磁波探测技术和磁力探测技术，这些已知的非破坏式管路探测技术的装置造价昂贵，而且需要进行复杂的数据处理用以判定管路缺陷。因此，有需要提出一种非破坏性探测管路堵塞位置的解决方案。
发明内容
本申请所要解决的技术问题在于提供一种可以实现非接触式和非破坏性方式，探测管路堵塞位置的方法及装置。
本申请探测管路堵塞位置的方法的第一种优选技术方案，包括：
在管体配置一RFID标签；
以常态功率作为发射功率；
使用所述的发射功率发送第一频率然后读取RFID标签返回的第一回波信号；
使用所述的发射功率发送第二频率然后读取RFID标签返回的第二回波信号，第二频率高于第一频率；以及
比较第一回波信号和第二回波信号的差异，依据比较的结果产生表示管体在RFID标签的位置是否堵塞的信号。
作为本申请探测管路堵塞位置的方法的优选技术方案，其中RFID标签贴附在所述的管体的外侧或是埋入所述的管体的管壁内。
作为本申请探测管路堵塞位置的方法的优选技术方案，其中第一回波信号和第二回波信号无法读取时，调升所述的发射功率，重复读取所述的第一回波信号和所述的第二回波信号的步骤，直到第一回波信号和第二回波信号其中任一者能读取为止。
作为本申请探测管路堵塞位置的方法的优选技术方案，其中第一回波信号和第二回波信号皆能读取时，调降所述的发射功率，重复读取所述的第一回波信号和所述的第二回波信号的该步骤，直到第一回波信号和第二回波信号其中任一者能读取为止。
作为本申请探测管路堵塞位置的方法的优选技术方案，其中第一回波信号成功读取，第二回波信号无法读取时，所述的管体在RFID标签的位置堵塞；反之，所述的管体在RFID标签的位置未堵塞。
作为本申请探测管路堵塞位置的方法的优选技术方案，若是读写器不能读取第一回波信号和第二回波信号时，调升所述的发射功率，重复读取第一回波信号和第二回波信号的步骤，直到第一回波信号和第二回波信号皆能被读取为止，其中第一回波信号和第二回波信号皆能读取时，比较所述的第一回波信号和所述的第二回波信号的无线电信号强度，所述的第一回波信号的无线电信号强度大于所述的第二回波信号的无线电信号强度时，所述的管体在RFID标签的位置未堵塞，反之所述的管体在RFID标签的位置堵塞。
本申请的一方面提出一种用于实施前述第一种优选技术方案的方法的装置，包括：所述的RFID标签，以及一RFID读写器，所述的RFID标签贴附在所述的管体的外侧或是埋入所述的管体的管壁内，所述的RFID读写器包含一控制模块，用以控制RFID读写器实施所述方法的步骤。
作为本申请上述装置的优选构造，所述的控制模块包含控制软件及/或控制硬件。
本申请探测管路堵塞位置的方法的第二种优选技术方案，包括：
在管体配置一RFID标签；
以常态功率作为发射功率；
在距离所述RFID标签的一固定距离使用所述的发射功率发送第一频率然后读取RFID标签返回的第一回波信号；
所述的第一回波信号无法读取时，调升所述的发射功率，然后重复前一步骤；
成功读取所述的第一回波信号时，计算所述的发射功率和常态功率的功率差值；
所述的发射功率等于常态功率时，产生表示管体在RFID标签的位置未堵塞的信号；以及
所述的功率差值大于一阈值时，产生表示管体在RFID标签的位置堵塞的信号，反之为未堵塞。
本申请的一方面提出一种用于实施所述第二种优选技术方案的方法的装置，包括：所述的RFID标签，以及一RFID读写器，所述的RFID标签贴附在所述的管体的外侧或是埋入所述的管体的管壁内，RFID读写器包含一控制模块，用以控制所述的RFID读写器实施所述方法的步骤。
作为本申请上述装置的优选构造，所述的RFID读写器包含一测距模块用以侦测所述的RFID读写器和所述的RFID标签的距离。
作为本申请上述装置的优选构造，进一步包括一支架，支架配置于所述的RFID读写器，所述的支架的一端可以抵靠在所述的管体用以将所述的RFID读写器和所述的RFID标签之间的距离维持在所述的固定距离。
在本申请探测管路堵塞位置的装置的前述优选技术方案，进一步包含一显示设备电性连接所述的控制模块用以显示所述的表示管体在RFID标签的位置是否堵塞的信号。
本申请探测管路堵塞位置的方法及装置的有益效果在于，本申请通过无线射频识别(RFID)技术，可以实现一种非接触式和非破坏性探测管路堵塞位置的探测方法及装置。
有关本申请的其它功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本申请方法的第一种优选实施方式，绘示用于读取RFID标签的两个频率的波形及其偏移关系；
图2是本申请方法的其中一种示例性实施方式使用的RFID标签的构造示意图；
图3是本申请探测管路堵塞位置的装置的一种示例性实施方式的功能模块图；
图4是本申请方法的其中一种示例性实施方式，绘示RFID标签配置在管体的断面构造示意图；
图5是本申请方法的另一种示例性实施方式，绘示RFID标签配置在管体的断面构造示意图；
图6是本申请方法的其中一种示例性实施方式的步骤流程图；
图7是本申请方法的另一种示例性实施方式的步骤流程图；
图8是本申请方法的第二种优选实施方式，绘示使用单一频率探测管路堵塞位置的示例性步骤流程图；
图9是本申请探测管路堵塞位置的装置的另一种示例性实施方式的功能模块图；
图10是图9绘示的装置的另一种实施方式的构造示意图；
图11绘示多个RFID标签配置在管体的不同位置用于寻找管路堵塞位置的示例性构造。
符号说明
f1第一频率 f2第二频率 10 RFID标签
11 RFID芯片 12天线 13感测环
20管体 30 RFID读写器 31微处理单元(MCU)
32射频收发模块 33调制解调模块 34控制模块
35显示设备 36测距模块 40支架
具体实施方式
在下文的实施方式中所述的位置关系，包括：上，下，左和右，若无特别指明，皆是以图式中组件绘示的方向为基准。
在RFID系统中，RFID标签的性能容易受到环境介质的影响，当它粘贴在一般的绝缘介质(如玻璃、塑料箱等)表面，会影响天线的电感量和降低谐振频率的质量因子；换言之，当RFID标签的天线被破坏或其附着材料的介电常数发生变化时，使用RFID读写器读取RFID标签的最佳读取频率会改变，另一方面，管体内的堵塞物也会改变介电常数，进而造成RFID标签的最佳读取频率偏离常态频率与回波信号的强度产生变化。所谓常态频率是RFID标签在默认的正常读取条件下的最佳读取频率，在常态频率下，RFID标签会表现最佳的性能(最远的读取距离以及最佳的接收灵敏度)。
本申请提出的管路堵塞位置的探测方法的示例性实施方式，基本上是利用RFID技术中的RFID标签的上述物理特性，首先在构成管路的管体配置RFID标签，使用默认的单一频率或两个频率读取RFID标签，依据RFID标签返回的回波信号的差异，判断管体在RFID标签的位置是否堵塞，进而实现一种以非接触式和非破坏性方式探测管路堵塞位置的技术。
首先请参阅图1，是本申请方法的第一种优选实施方式，绘示用于读取RFID标签的两个频率分别是第一频率f1和第二频率f2，其中第一频率f1是所述的常态频率，第二频率f2是管体堵塞改变RFID标签的天线的介电常数后的最佳读取频率。请参阅图2，是本申请方法的其中一种示例性实施方式使用的RFID标签10的构造示意图，RFID标签10的构造包括RFID芯片11以及电性连接RFID芯片11的天线12，天线12的优选构造包含一感测环13直接和天线12电性连接，感测环13在射频信号的不同频段会体现出不同的阻抗特性，进而影响了天线12的最佳读取频率，最佳读取频率并非RFID标签10的唯一工作频率，而是在这个最佳读取频率时RFID标签10的天线12会表现出最好的性能(最远的识读距离、最佳的接收灵敏度)，当感测环13被破坏或其附着材料的介电常数发生变化时它的最佳读取频率就会改变。如图1所示，第一频率f1是RFID标签10正常的最佳读取频率，当感测环13被破坏或其附着材料的介电常数发生变化时，RFID标签10的最佳读取频率就会偏移至第二频率f2，其中第二频率f2高于第一频率f1。
本申请方法适用于非金属材质的管体，例如PVC材质的管体。
【第一种优选技术方案】
本申请探测管路堵塞位置的方法的第一种优选技术方案，包括下列步骤：
A1.在构成管路的非金属管体20配置RFID标签10，其中RFID标签10可以贴附在管体20的外侧(见图4)或是埋入管体20的管壁内(见图5)；
A2.以常态功率作为发射功率(作为初始的发射功率)，所谓常态功率是指能正常触发RFID标签10工作的最低信号发射功率；
A3.使用所述的发射功率发送第一频率f1然后读取RFID标签10返回的第一回波信号，第一频率f1优选的实施方式是常态频率；
A4.使用所述的发射功率发送第二频率f2然后读取RFID标签10返回的第二回波信号，第二频率f2高于第一频率f1；以及
A5.比较第一回波信号和第二回波信号的差异，依据比较的结果产生表示管体20在RFID标签10的位置是否堵塞的信号。
请参阅图3，是本申请探测管路堵塞位置的装置的一种示例性实施方式的功能模块图，所述的装置可用于实施本申请的上述方法。本申请探测管路堵塞位置的装置包括：所述的RFID标签10，以及一RFID读写器30，RFID标签10可以贴附在管体20的外侧或是埋入管体20的管壁内，其中RFID读写器30包含一控制模块34，用以控制RFID读写器30实施本申请方法上述第一种优选技术方案的步骤。
RFID读写器30的一种示例性构造基本上包括：控制模块34、微处理单元(MCU)31、射频收发模块32、调制解调模块33，其中控制模块34连接微处理单元31，射频收发模块32通过调制解调模块33与微处理单元31连接，RFID读写器30通过射频收发模块32发送射频信号和接收RFID标签10返回的回波信号。所述的控制模块34可以通过控制软件、控制硬件或是以上两者的集成方式实现，图3绘示的是控制模块34采用控制硬件的一种示例性实施方式，例如采用逻辑电路或是可程序化逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)作为所述的控制模块34；其中通过控制软件实现控制模块34的一种实施方式可以是将控制软件储存于微处理单元31中。
RFID读写器30的优选实施方式，进一步包含一显示设备35，显示设备35电性连接控制模块34用以显示所述表示管体20在RFID标签10的位置是否堵塞的信号，显示设备35例如但不限于液晶显示屏和数字显示器。
下文通过多个优选的实施方式说明基于本申请上述方法探测管路堵塞位置的步骤，以及所述步骤通过控制模块34实施的流程图。
【实施方式1】
RFID读写器30使用第一频率f1和第二频率f2以及自动调整功率的方式工作，然后依据RFID标签10返回的第一回波信号和第二回波信号的差异，探测管体20在RFID标签10的位置是否堵塞；例如：例初始状态以第一频率f1和第二频率f2发出射频信号的发射功率为常态功率，若是RFID读写器30都未能读取从RFID标签10返回的第一回波信号和第二回波信号，则RFID读写器30将发射功率逐步增大，重复读取所述的第一回波信号和所述的第二回波信号的步骤，直到第一回波信号和第二回波信号其中任一者能被读取为止。
反之，若是第一回波信号和第二回波信号皆能读取时，调降所述的发射功率，重复读取所述的第一回波信号和所述的第二回波信号的该步骤，直到第一回波信号和第二回波信号其中任一者能被读取为止。其中第一回波信号成功读取，第二回波信号无法读取时，表示管体20在RFID标签10的位置堵塞；反之，表示管体20在RFID标签10的位置未堵塞。
控制模块34实施上述【实施方式1】所述步骤的示例性步骤流程图请参阅图6。其中参数X1＝1表示RFID读写器30可以读取第一回波信号，X1＝0表示RFID读写器30无法读取第一回波信号；参数X2＝1表示RFID读写器30可以读取第二回波信号，X2＝0表示RFID读写器30无法读取第二回波信号。
【实施方式2】
RFID读写器30使用第一频率f1和第二频率f2，以及通过恒定发射功率或是自动调整发射功率的方式工作，若是读写器30不能读取第一回波信号和第二回波信号时，调升所述的发射功率，重复读取所述的第一回波信号和所述的第二回波信号的该步骤，直到第一回波信号和第二回波信号皆能被读取为止；然后RFID读写器30比较第一回波信号和第二回波信号的无线电信号强度(RSSI(Received Signal Strength Indicator)强度)，若是第一回波信号的无线电信号强度大于第二回波信号的无线电信号强度时，表示管体20在RFID标签10的位置未堵塞；反之，若是第二回波信号的无线电信号强度大于第一回波信号的无线电信号强度，表示管体20在RFID标签10的位置堵塞。
控制模块34实施上述【实施方式2】所述步骤的示例性步骤流程图请参阅图7。其中参数X1＝1表示RFID读写器30可以读取第一回波信号，X1＝0表示RFID读写器30无法读取第一回波信号；参数X2＝1表示RFID读写器30可以读取第二回波信号，X2＝0表示RFID读写器30无法读取第二回波信号。
【第二种优选技术方案】
本申请方法的第二种优选技术方案是使用单一频率探测管路堵塞位置，包括下列步骤：
B1.在管体20配置所述的RFID标签10；
B2.以常态功率作为发射功率；
B3.在距离RFID标签20的一固定距离使用发射功率发送第一频率然后读取RFID标签10返回的第一回波信号，优选的第一频率是RFID标签10的常态频率；
B4.若是第一回波信号无法读取时，调升所述的发射功率，然后重复前一步骤B3；
B5.成功读取第一回波信号时，计算发射功率和常态功率的功率差值；
B6.所述的发射功率等于常态功率时(功率差值＝0)，产生表示管体20在RFID标签10的位置未堵塞的信号；以及
B7.所述的功率差值大于一阈值时，产生表示管体20在RFID标签10的位置堵塞的信号，反之为未堵塞。
前述本申请方法的第二种优选技术方案同样可以通过图3绘示的装置实施。其中通过控制模块34实施前述方法步骤B1～B7的示例性步骤流程请参阅图8。
作为实施本申请方法的第二种优选技术方案的装置的另一种实施例构造，请参阅图9。其中RFID读写器30进一步包含一测距模块36用以侦测RFID读写器30和RFID标签10的距离，并且将侦测获得的距离显示在RFID读写器30的显示设备35。其中RFID读写器30的优选实施方式是使用移动式RFID读写器，操作者可以通过测距模块36侦测获得的距离调整RFID读写器30的位置，进而将RFID读写器30和RFID标签10之间的距离维持在所述的固定距离。
作为本申请上述第二种优选技术方案的装置的另一种优选构造，进一步包括一支架40，支架40配置于RFID读写器30，支架40的一端可以抵靠在管体20用以将RFID读写器30和RFID标签10之间的距离维持在所述的固定距离。
作为本申请方法的一种优选实方式，包括将多个RFID标签10配置在管体20的不同位置(见图11)，通过本申请上述的方法，使用RFID读写器30逐一读取不同位置的RFID标签10，就能寻找到管路的堵塞位置。例如RFID读写器30沿着管体20朝向一固定方向移动，如图11所示。管体20在RFID标签10所在的第一位置P1和第二位置P2无堵塞，管体20在RFID标签10所在的第三位置P3有堵塞。当RFID读写器30移动至第三位置P3就能够通过RFID标签10返回的回波信号发现管体20在此处有堵塞。
以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本申请技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本申请技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本申请内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修饰为其它等效的实施例，但仍应视为与本申请实质相同的技术或实施例。

Claims (15)

1.一种探测管路堵塞位置的方法，用于探测构成管路的非金属管体的堵塞位置，其特征在于，包括下列步骤：
在该管体配置一RFID标签；
以常态功率作为发射功率；
使用该发射功率发送第一频率然后读取该RFID标签返回的第一回波信号；
使用该发射功率发送第二频率然后读取该RFID标签返回的第二回波信号，该第二频率高于该第一频率；以及
比较该第一回波信号和该第二回波信号的差异，依据比较的结果产生表示该管体在该RFID标签的位置是否堵塞的信号。
2.根据权利要求1所述探测管路堵塞位置的方法，其特征在于：该RFID标签贴附在该管体的外侧或是埋入该管体的管壁内。
3.根据权利要求1所述探测管路堵塞位置的方法，其特征在于：该第一回波信号和该第二回波信号无法读取时，调升该发射功率，重复读取该第一回波信号和该第二回波信号的该步骤，直到该第一回波信号和该第二回波信号其中任一者能读取为止。
4.根据权利要求1所述探测管路堵塞位置的方法，其特征在于：该第一回波信号和该第二回波信号皆能读取时，调降该发射功率，重复读取该第一回波信号和该第二回波信号的该步骤，直到该第一回波信号和该第二回波信号其中任一者能读取为止。
5.根据权利要求3或4所述探测管路堵塞位置的方法，其特征在于：该第一回波信号成功读取，该第二回波信号无法读取时，该管体在该RFID标签的位置堵塞；反之，该管体在该RFID标签的位置未堵塞。
6.根据权利要求1所述探测管路堵塞位置的方法，其特征在于：若是该读写器不能读取该第一回波信号和该第二回波信号时，调升该发射功率，重复读取该第一回波信号和该第二回波信号的该步骤，直到该第一回波信号和该第二回波信号皆能被读取为止，该第一回波信号和该第二回波信号皆能读取时，比较该第一回波信号和该第二回波信号的无线电信号强度，该第一回波信号的无线电信号强度大于该第二回波信号的无线电信号强度时，该管体在该RFID标签的位置未堵塞，反之该管体在该RFID标签的位置堵塞。
7.一种用于实施权利要求1至6其中任一项所述方法的装置，其特征在于，包括：该RFID标签，以及一RFID读写器，该RFID标签贴附在该管体的外侧或是埋入该管体的管壁内，该RFID读写器包含：一控制模块、一微处理单元(MCU)、一射频收发模块以及一调制解调模块，该射频收发模块通过该调制解调模块与该微处理单元连接，该RFID读写器通过该射频收发模块发送射频信号和接收该RFID标签返回的回波信号，该控制模块连接该微处理单元用以控制该微处理单元实施该方法的步骤。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该控制模块包含控制软件及/或控制硬件。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，包括一显示设备电性连接该控制模块用以显示表示该管体在该RFID标签的位置是否堵塞的信号。
10.一种探测管路堵塞位置的方法，用于探测构成管路的非金属管体的堵塞位置，其特征在于，包括下列步骤：该
在该管体配置一RFID标签；
以常态功率作为发射功率；
在距离该RFID标签的一固定距离使用该发射功率发送第一频率然后读取该RFID标签返回的第一回波信号；
该第一回波信号无法读取时，调升该发射功率，然后重复前一步骤；
成功读取该第一回波信号时，计算该发射功率和该常态功率的功率差值；
该发射功率等于该常态功率时，产生表示该管体在该RFID标签的位置未堵塞的信号；以及
该功率差值大于一阈值时，产生表示该管体在该RFID标签的位置堵塞的信号，反之为未堵塞。
11.一种用于实施权利要求10所述方法的装置，其特征在于，包括：该RFID标签，以及一RFID读写器，该RFID标签贴附在该管体的外侧或是埋入该管体的管壁内，该RFID读写器包含：一控制模块、一微处理单元(MCU)、一射频收发模块以及一调制解调模块，该射频收发模块通过该调制解调模块与该微处理单元连接，该RFID读写器通过该射频收发模块发送射频信号和接收该RFID标签返回的回波信号，该控制模块连接该微处理单元用以控制该微处理单元实施该方法的步骤。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：该RFID读写器包含一测距模块用以侦测该RFID读写器和该RFID标签的距离。
13.根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于，包括：一支架，该支架配置于该RFID读写器，该支架的一端可以抵靠在该管体用以将该RFID读写器和该RFID标签之间的距离维持在该固定距离。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，该控制模块包含控制软件及/或控制硬件。
15.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，包括一显示设备电性连接该控制模块用以显示表示该管体在该RFID标签的位置是否堵塞的信号。
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