CN117540765B - 一种无源检测阀门开关状态的标签传感器、设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无源检测技术领域，公开了一种无源检测阀门开关状态的标签传感器、设备和方法。其中，标签传感器包括：单刀双掷开关，用于当阀门处于关闭状态时将第一无源标签芯片与射频天线接通，当阀门处于打开状态时将第二无源标签芯片与射频天线接通。第一无源标签芯片用于生成第一阀门状态信息，并在与所述射频天线接通时，将第一阀门状态信息发送至所述射频天线。第二无源标签芯片用于生成第二阀门状态信息，并在与射频天线接通时，将第二阀门状态信息发送至射频天线。射频天线用于将第一阀门状态信息或所述第二阀门状态信息发送至用户端。本发明既可提高阀门状态检测结果的准确性，又可规避采用带电检测带来的安全风险。

Description

一种无源检测阀门开关状态的标签传感器、设备和方法

技术领域

本发明涉及无源检测技术领域，具体而言，涉及一种无源检测阀门开关状态的标签传感器、设备和方法。

背景技术

生活中类似燃气等特殊管道的阀门，需要人工定时巡检，依靠手持终端检测阀门是否存在漏液漏气现象，通过肉眼检测阀门的开闭状态。受限于现场的复杂情况和人为因素，人工巡检方式通常无法直接判断出阀门的开闭状态，甚至存在判断失误的情况，造成巡检结果不准确，也给巡检工作带来了一定的安全隐患。常规的物联网传感检测手段都必须带电工作，成本也很高；同时由于一些管道的特殊性，带电是不安全的，因此亟需要一种低成本的无源传感检测手段，辅助现场巡检，解决人工肉眼检测不准确、不可靠的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无源检测阀门开关状态的标签传感器、设备和方法，解决采用现有技术对阀门的开闭状态进行检测时，容易出现检测结果不准确和对检测工作带来安全风险的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

第一方面，提供一种无源检测阀门开关状态的标签传感器，包括：单刀双掷开关、第一无源标签芯片、第二无源标签芯片和射频天线。其中，单刀双掷开关用于当阀门处于关闭状态时将第一无源标签芯片与射频天线接通，当所述阀门处于打开状态时将第二无源标签芯片与所述射频天线接通。第一无源标签芯片用于生成第一阀门状态信息，并在与所述射频天线接通时，将所述第一阀门状态信息发送至所述射频天线；所述第一阀门状态信息中包含有用于标识所述阀门处于关闭状态的字段。第二无源标签芯片用于生成第二阀门状态信息，并在与所述射频天线接通时，将所述第二阀门状态信息发送至所述射频天线；所述第二阀门状态信息中包含有用于标识所述阀门处于打开状态的字段。射频天线用于将所述第一阀门状态信息或所述第二阀门状态信息发送至用户端。

进一步的，所述单刀双掷开关包括：第一磁性金属簧片和第二磁性金属簧片。其中，所述第一磁性金属簧片的连接端与所述射频天线的一端活动连接，所述第二磁性金属簧片的连接端与所述第一无源标签芯片的一端活动连接。磁化状态下，所述第一磁性金属簧片的自由端与所述第二磁性金属簧片的自由端连接；非磁化状态下，所述第一磁性金属簧片的自由端与所述第二无源标签芯片的一端连接。

进一步的，所述射频天线的另一端分别与所述第一无源标签芯片的另一端和所述第二无源标签芯片的另一端连接。

进一步的，所述第一无源标签芯片和所述第二无源标签芯片中均包括标签数据存储区。所述第一无源标签芯片的标签数据存储区用于存储所述阀门的身份信息和所述阀门的关闭状态标识信息，所述第二无源标签芯片的标签数据存储区用于存储所述阀门的身份信息和所述阀门的打开状态标识信息。

进一步的，所述标签数据存储区的存储地址包括多个用于存储身份信息的字节和1个用于存储打开状态标识信息或关闭状态标识信息的字节。

第二方面，提供一种无源检测阀门开关状态的设备，包括：无源磁性元件、信号接收装置和如第一方面所述的标签传感器。其中，所述无源磁性元件设置在所述阀门的把手上，所述标签传感器设置在指定位置；所述指定位置是指当所述阀门处于关闭状态时，所述第一磁性金属簧片和所述第二磁性金属簧片可被所述无源磁性元件磁化，当所述阀门处于打开状态时，所述第一磁性金属簧片和所述第二磁性金属簧片不可被所述无源磁性元件磁化的位置。

进一步的，所述无源磁性元件为磁铁。

进一步的，所述信号接收装置位于所述用户端；所述信号接收装置包括：阅读器和报警器。

第三方面，提供一种无源检测阀门开关状态的方法，包括以下步骤：在阀门的把手上安装无源磁性元件，在指定位置安装如第一方面所述的标签传感器；实时采集所述标签传感器发送的阀门状态信息；若所述阀门状态信息表示为打开状态，则调节所述阀门直至所述阀门状态信息表示为关闭状态。

进一步的，在指定位置安装所述标签传感器，包括以下步骤：将安装有所述无源磁性元件的阀门的把手调节至关闭状态；将所述标签传感器安装在所述无源磁性元件的磁场边缘位置。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：一方面，对现有的标签传感器的结构进行了改进，利用改进的标签传感器对阀门的开闭状态进行无源识别，即采用了两个无源标签芯片，利用其中一个无源标签芯片生成用于标识阀门打开状态的状态信息，利用另一个无源标签芯片生成用于标识阀门关闭状态的状态信息；另一方面，设置了可被磁化的单刀双掷开关，根据阀门在关闭状态和打开状态下单刀双掷开关对应的磁化状态和非磁化状态，来控制单刀双掷开关选择对应的无源标签芯片对阀门的开闭状态进行标识。本发明根据磁感应原理，将单刀双掷开关和改进的标签传感器相结合，实现了对阀门开闭状态的无源、自动检测，既可提高阀门状态检测结果的准确性，又可规避采用现有技术进行带电检测带来的安全风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的当阀门处于关闭状态时标签传感器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的当阀门处于打开状态时标签传感器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第一无源标签芯片向标签数据存储区写入阀门的身份信息和阀门的关闭状态信息的数据格式示意图；

图4为本发明实施例提供的第二无源标签芯片向标签数据存储区写入阀门的身份信息和阀门的关闭状态信息的数据格式示意图；

图5为本发明实施例提供的无源检测阀门开关状态的设备整体结构示意图；

图6为本发明实施例提供的当阀门分别处于打开状态和关闭状态时对应的单刀双掷开关的连接方式示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-无源磁性元件，2-信号接收装置，3-标签传感器，31-单刀双掷开关，32-第一无源标签芯片，33-第二无源标签芯片，34-射频天线，311-第一磁性金属簧片，312-第二磁性金属簧片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例：目前，通常采用人工巡检方式或物联网传感检测手段对阀门的开闭状态进行检测。其中，人工巡检方式所得到的检测结果不准确，物联网传感检测方式会对检测工作带来安全风险。

针对现有技术存在的上述缺陷，本实施例第一方面提供一种无源检测阀门开关状态的标签传感器3。如图1所示，此标签传感器3包括：单刀双掷开关31、第一无源标签芯片32、第二无源标签芯片33和射频天线34。其中，第一无源标签芯片32和第二无源标签芯片33为同一类型的无源标签芯片，是一种由射频能量收集加低功耗MCU组成无源识别通信系统。并且，所选用的无源标签芯片支持向EPC区域或者用户区写入数据。以下将EPC区域或用户区写入数据。以下将EPC区域及用户区统称为“标签数据存储区”。

单刀双掷开关31可在阀门处于关闭状态时将第一无源标签芯片32与射频天线34接通，以及当阀门处于打开状态时将第二无源标签芯片33与所述射频天线34接通。具体的，图1所示的单刀双掷开关31包括：第一磁性金属簧片311和第二磁性金属簧片312。其中，第一磁性金属簧片311的连接端与射频天线34的一端（如图1所示的a端）活动连接，第二磁性金属簧片312的连接端与第一无源标签芯片32的一端（如图1所示的b端）活动连接。磁化状态下，第一磁性金属簧片311的自由端与第二磁性金属簧片312的自由端连接在一起；非磁化状态下，第一磁性金属簧片311的自由端与第二无源标签芯片33的一端（如图2所示的c端）连接。射频天线34的另一端（如图2所示的d端）分别与所述第一无源标签芯片32的另一端（如图2所示的e端）和所述第二无源标签芯片33的另一端（如图1或图2所示的f端）连接。

本实施例中，单刀双掷开关31的设计参考了干簧管的工作原理。由于第一磁性金属簧片311的连接端和第二磁性金属簧片312的连接端均采用活动连接方式，因此第一磁性金属簧片311的自由端与第二磁性金属簧片312的自由端在磁化状态下可吸合在一起，从而使第一无源标签芯片32与射频天线34接通；相反，第一磁性金属簧片311的自由端与第二磁性金属簧片312的自由端在非磁化状态下分离，此时第一磁性金属簧片311的自由端与第二无源标签芯片33的一端（c端）连接，从而使第一无源标签芯片32与射频天线34接通。

需说明的是，本实施例提供的单刀双掷开关31除上述结构外，还可选择其他无源的磁性开关元件组合得到，能够实现上述选择连接功能既可。

进一步的，第一无源标签芯片32用于生成第一阀门状态信息，并在与射频天线34接通时，将第一阀门状态信息发送至射频天线34；其中，第一阀门状态信息中包含有用于标识所述阀门处于关闭状态的字段。第二无源标签芯片33用于生成第二阀门状态信息，并在与射频天线34接通时，将第二阀门状态信息发送至所述射频天线34；其中，第二阀门状态信息中包含有用于标识阀门处于打开状态的字段。

当第一无源标签芯片32与射频天线34接通时，第一无源标签芯片32向对应的标签数据存储区的存储地址中写入阀门的身份信息和阀门的关闭状态信息。写入的身份信息和关闭状态信息的数据格式如图3所示。图3中，阀门的身份信息的长度为3个字节，分别为00、12和56，阀门的关闭状态信息位于身份信息之后，其长度为1个字节，用01表示阀门处于关闭状态。

同理，当第二无源标签芯片33与射频天线34接通时，第二无源标签芯片33向对应的标签数据存储区的存储地址中写入阀门的身份信息和阀门的打开状态信息。

需说明的是，第一无源标签芯片32和第二无源标签芯片33在向标签数据存储区写入身份信息和状态信息时，选择的是同一个存储地址，采用相同的数据格式，写入相同的身份信息。区别在于，第二无源标签芯片33在第4字节写入的信息为00，表示阀门处于打开状态，如图4所示。此外，根据实际运用场景的需要（如需检测的阀门数量过多），可对存储地址的长度进行扩充。

如图5所示，一旦第一无源标签芯片32或第二无源标签芯片33与射频天线34接通，射频天线34既可接收来自第一无源标签芯片32或第二无源标签芯片33发送的信号（身份信息和状态信息），并将接收到的信号发送至用户端，实现第一无源标签芯片32或第二无源标签芯片33与用户端通信。用户端可以是阅读器。

需说明的是，本实施例中的第一无源标签芯片32与第二无源标签芯片33共用一个射频天线34，且任一时刻单刀双掷开关31只能接通第一无源标签芯片32和第二无源标签芯片33中的一个，因此，用户端单次只能接收到来自第一无源标签芯片32的信息（阀门身份信息及阀门关闭状态信息），或来自第一无源标签芯片32的信息（阀门身份信息及阀门打开状态信息），从而实现对阀门的关闭状态或打开状态进行标识。

以下结合图6对本实施例提供的标签传感器3的工作原理进行说明。

图6中，当阀门处于位置A时表示阀门当前出于打开状态，在阀门上设置有一磁性元件（如磁铁），本实施例的标签传感器3位于管道上靠近磁性元件的位置。当阀门处于位置A时，磁性元件远离单刀双掷开关31，第一磁性金属簧片311和第二磁性金属簧片312不能被磁化，因此第一磁性金属簧片311的自由端与第二磁性金属簧片312的自由端分离，第一磁性金属簧片311的自由端与第二无源标签芯片33的c端连接，使得第二无源标签芯片33与射频天线34接通。此时，第二无源标签芯片33向标签数据存储区写入阀门的身份信息（001256）和阀门的打开状态信息（01），通过射频天线34将阀门的身份信息（001256）和阀门的打开状态信息（01）发送至用户端，用户端通过阅读器可或者阀门当前状态为打开状态。继续参考图6，当阀门处于位置B时表示阀门当前出于关闭状态，此时磁性元件靠近单刀双掷开关31，第一磁性金属簧片311和第二磁性金属簧片312能被磁化，因此第一磁性金属簧片311的自由端与第二磁性金属簧片312的自由端吸合，使得第一无源标签芯片32与射频天线34接通。第一无源标签芯片32向标签数据存储区写入阀门的身份信息（001256）和阀门的关闭状态信息（00），通过射频天线34将阀门的身份信息（001256）和阀门的关闭状态信息（00）发送至用户端，用户端通过阅读器可或者阀门当前状态为关闭状态。

综上所述，本实施例第一方面提供了一种无源检测阀门开关状态的标签传感器。一方面，对现有的标签传感器的结构进行了改进，利用改进的标签传感器对阀门的开闭状态进行无源识别，即采用了两个无源标签芯片，利用其中一个无源标签芯片生成用于标识阀门打开状态的状态信息，利用另一个无源标签芯片生成用于标识阀门关闭状态的状态信息；另一方面，设置了可被磁化的单刀双掷开关，根据阀门在关闭状态和打开状态下单刀双掷开关对应的磁化状态和非磁化状态，来控制单刀双掷开关选择对应的无源标签芯片对阀门的开闭状态进行标识。本发明根据磁感应原理，将单刀双掷开关和改进的标签传感器相结合，实现了对阀门开闭状态的无源、自动检测，既可提高阀门状态检测结果的准确性，又可规避采用现有技术进行带电检测带来的安全风险。

进一步的，本实施例第二方面提供一种无源检测阀门开关状态的设备，可参考图5。该设备包括：无源磁性元件1、信号接收装置2和第一方面提供的标签传感器3。其中，无源磁性元件1设置在阀门的把手上，标签传感器3设置在指定位置。需说明的是，该指定位置是指当阀门处于关闭状态时，第一磁性金属簧片311和所述第二磁性金属簧片312可被所述无源磁性元件1磁化，当阀门处于打开状态时，第一磁性金属簧片311和第二磁性金属簧片312不可被所述无源磁性元件1磁化的位置。

其中，无源磁性元件1可选用磁铁；信号接收装置2位于用户端，包括：阅读器和报警器。阅读器可直观地获取阀门的当前状态信息，报警器可在用户未及时了解到阀门的当前状态信息时，采用报警的方式告知用户阀门的当前状态信息。

与上述第一方面和第二方面对应的，本实施例第三方面提供一种无源检测阀门开关状态的方法，包括以下步骤：

步骤1：在阀门的把手上安装无源磁性元件（如磁铁）。

步骤2：将安装有无源磁性元件的阀门的把手调节至关闭状态。

步骤3：将标签传感器安装在无源磁性元件的磁场边缘位置。需说明的是，经过步骤2对阀门把手进行调节后，此时阀门即处于关闭状态，将标签传感器安装在磁场边缘位置的目的是，可提高对阀门状态的检测精度。原理为：磁场边缘位置可作为检测阀门处于关闭状态或出于打开状态的临界检测位置。一旦阀门因松动或其他影响因素，由关闭状态变为了打开状态，此时参考图6可知，安装在阀门上的磁性元件与单刀双掷开关的距离＞阀门在经步骤2调节后磁性元件与单刀双掷开关的距离，因此单刀双掷开关的第一磁性金属簧片和第二磁性金属簧片不会被磁化，第一磁性金属簧片的自由端与第二无源标签芯片的c端连接。

步骤4：实时采集标签传感器发送的阀门状态信息；若阀门状态信息表示为打开状态，则调节所述阀门直至阀门状态信息表示为关闭状态。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无源检测阀门开关状态的标签传感器，其特征在于，包括：

单刀双掷开关（31），用于当阀门处于关闭状态时将第一无源标签芯片（32）与射频天线（34）接通，当所述阀门处于打开状态时将第二无源标签芯片（33）与所述射频天线（34）接通；

第一无源标签芯片（32），用于生成第一阀门状态信息，并在与所述射频天线（34）接通时，将所述第一阀门状态信息发送至所述射频天线（34）；所述第一阀门状态信息中包含有用于标识所述阀门处于关闭状态的字段；

第二无源标签芯片（33），用于生成第二阀门状态信息，并在与所述射频天线（34）接通时，将所述第二阀门状态信息发送至所述射频天线（34）；所述第二阀门状态信息中包含有用于标识所述阀门处于打开状态的字段；

射频天线（34），用于将所述第一阀门状态信息或所述第二阀门状态信息发送至用户端；

所述单刀双掷开关（31）包括：第一磁性金属簧片（311）和第二磁性金属簧片（312）；所述第一磁性金属簧片（311）的连接端与所述射频天线（34）的一端活动连接，所述第二磁性金属簧片（312）的连接端与所述第一无源标签芯片（32）的一端活动连接；磁化状态下，所述第一磁性金属簧片（311）的自由端与所述第二磁性金属簧片（312）的自由端连接；非磁化状态下，所述第一磁性金属簧片（311）的自由端与所述第二无源标签芯片（33）的一端连接。

2.根据权利要求1所述的一种无源检测阀门开关状态的标签传感器，其特征在于，所述射频天线（34）的另一端分别与所述第一无源标签芯片（32）的另一端和所述第二无源标签芯片（33）的另一端连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种无源检测阀门开关状态的标签传感器，其特征在于，所述第一无源标签芯片（32）和所述第二无源标签芯片（33）中均包括标签数据存储区；所述第一无源标签芯片（32）的标签数据存储区用于存储所述阀门的身份信息和所述阀门的关闭状态标识信息，所述第二无源标签芯片（32）的标签数据存储区用于存储所述阀门的身份信息和所述阀门的打开状态标识信息。

4.根据权利要求2所述的一种无源检测阀门开关状态的标签传感器，其特征在于，所述标签数据存储区的存储地址包括多个用于存储身份信息的字节和1个用于存储打开状态标识信息或关闭状态标识信息的字节。

5.一种无源检测阀门开关状态的设备，其特征在于，包括：无源磁性元件（1）、信号接收装置（2）和如权利要求1-4中任意一项所述的标签传感器（3）；所述无源磁性元件（1）设置在所述阀门的把手上，所述标签传感器（1）设置在指定位置；所述指定位置是指当所述阀门处于关闭状态时，所述第一磁性金属簧片（311）和所述第二磁性金属簧片（312）可被所述无源磁性元件（1）磁化，当所述阀门处于打开状态时，所述第一磁性金属簧片（311）和所述第二磁性金属簧片（312）不可被所述无源磁性元件（1）磁化的位置。

6.根据权利要求5所述的一种无源检测阀门开关状态的设备，其特征在于，所述无源磁性元件（1）为磁铁。

7.根据权利要求5或6所述的一种无源检测阀门开关状态的设备，其特征在于，所述信号接收装置（2）位于所述用户端；所述信号接收装置（2）包括：阅读器和报警器。

8.一种无源检测阀门开关状态的方法，其特征在于，包括以下步骤：

在阀门的把手上安装无源磁性元件，在指定位置安装如权利要求2-5中任意一项所述的标签传感器；

实时采集所述标签传感器发送的阀门状态信息；

若所述阀门状态信息表示为打开状态，则调节所述阀门直至所述阀门状态信息表示为关闭状态。

9.根据权利要求8所述的一种无源检测阀门开关状态的方法，其特征在于，在指定位置安装所述标签传感器，包括以下步骤：

将安装有所述无源磁性元件的阀门的把手调节至关闭状态；

将所述标签传感器安装在所述无源磁性元件的磁场边缘。