CN203520421U - 一种石油专用管材rfid电子标签装置 - Google Patents

Abstract

一种石油专用管材RFID电子标签装置，属于射频（RFID）技术在物联网领域的应用技术领域。塑料材质套管的外层包裹保护塑料材质的薄金属面，塑料材质套管的内腔连接外塑坯护套塑料材质封面，外塑坯护套塑料材质封面有粘贴标签的槽位，粘贴标签的槽位连接长方形或正方形RFID标签，塑料材质套管内车有连接专用管的内螺纹，塑料材质套管的底端连接槽位，槽位为4个。本实用新型的优点是因为充分应用了原配套装置，所以结构简单，性价比高。金属环境的背景下，巧妙地避开了金属环境，标签成本低，防挤压、防碰撞性好。模拟出、入库作业流程过程进行标签读取率测试，读取率达到了100%。

Description

一种石油专用管材RFID电子标签装置

技术领域

本实用新型涉及一种石油专用管材RFID电子标签装置，属于射频（RFID）技术在物联网领域的应用技术领域。

背景技术

RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，它利用射频信号，实现对目标对象的自动识别并获取相关数据。在这里，目前对象我们选用的是UHF电子标签，而影响读取率的因素之一是射频的本征特性。如纸质产品、木头、绝缘的塑料和纸板对射频是半透明的；含液体的物资，特别是含盐的液体和食物，都会吸收超高频（UHF）射频能量；金属和非常薄的金属泊片会让无线电波偏离目标，阻止无线电波穿过；电子标签的天线受周围环境的影响很大，电子标签彼此太靠近，会形成电容性耦合，使天线失谐；反射是由于材料的表面有与周围环境空气不同的介电常数不同而产生的。信号反射可能是RFID技术在UHF频段遭到的最严重的问题,因为反射的电磁波强度会盖住标签背向散射（Backscatter）的信号，让读取器无法辨识标签的相应内容。因此，影响读取率的主要因素是RFID的读取环境。读取环境取决于标签的选用与标签的粘贴位置、天线架设方式，阅读器功率与参数的设定等。

一般在选择RFID读取环境时，应该尽量避开金属反射环境。但目前在石油企业仓储管理中主要是02大类材料（石油专用管材）的管理，即标的物本省就是金属制品，欲达到满意的读取率恐怕只有使用无源的金属专用标签或客制化金属标签，但是，这两种标签相对无源的普通标签成本大约高出10～20倍左右。就目前长庆油田而言，一年吞吐量约为380万吨，1吨钢材平均为5根钢管，即一年的吞吐量为1900万根，标签成本太高是无法从事这项技术革新的；另一方面，在石油专用管材出入库流程中，即是不计成本，选用了无源的金属专用标签或客制化金属标签，标签的粘贴位置起到了决定的作用，一是粘贴的标签不能被挤压、碰撞，二是背景环境的反射电波不能太强，否则仍然无法保证100%的读取率。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本实用新型提供一种石油专用管材RFID电子标签装置，为实现石油企业仓储管理中02大类材料（石油专用管材）的自动采集功能，保证出入库、盘点等作业流程中RFID标签的识别读取率达到100%。

一种石油专用管材RFID电子标签装置，塑料材质套管的外层包裹保护塑料材质的薄金属面，塑料材质套管的内腔连接外塑坯护套塑料材质封面，外塑坯护套塑料材质封面有粘贴标签的槽位，粘贴标签的槽位连接长方形或正方形RFID标签，塑料材质套管内有连接专用管的内螺纹，塑料材质套管的底端连接槽位，槽位为4个。

一种石油专用管材RFID电子标签装置，用于替代目前使用的石油专用管外塑坯护套，

外塑坯护套是为保护管材阳丝端口的，外塑坯的封面正好是一个内置于管材端口截面的塑料材质，将RFID电子标签粘贴或镶嵌在这个封面上；

外塑坯外嵌了薄的金属套筒（在同心圆截面上的最外层约有10～12mm厚的金属环面），

外塑坯塑料封面的深度改浅：小口径管材深度小于20mm,大口径深度小于30mm，

塑料封面中心开浅的长方形槽，长方型槽长度小于外塑坯塑料封面的直径，宽度在20mm之内；对于较小口径的石油专用管材，塑料封面中心开浅的正方形槽，边长小于塑料封面的直径；

选用满足读写距离大于5m的长方形或正方形纸质标签，将纸质标签封装在塑料卡片内，用丙烯酸胶粘剂固定在槽位内。

一种石油专用管材RFID电子标签识别方法，含有以下步骤；当进行入库吊装或出库抓管时，由RFID系统的移动读写器通过发射天线8发送特定频率的射频信号，以扫射这4根电子标签装置，当电子标签7进入有效区域时产生感应电流，从而获得能量被激活，使得电子标签7将自身信息通过内置射频天线发送出去；读写器的接收天线接收到从标签发送来的调制信号，经天线调制器发送到读写器信号处理模块，经解调和解码后将有效信号送至后台主机系统进行相关处理。

出库时的读写步骤：

一、在出库作业过程中

1）组装固定读写器为移动读写器系统（铲车、固定读写器、天线及UPS组成）；

2）将标签粘贴置管件的钢管护套内（塑料材质），要求距离护套最外直径不能大于50mm；

3）作业开始，抓管机一次抓取15根管件；要求距移动器一定的距离（满足作业安全距离），一定的高度，以正常作业的速度通过移动读写器；

4）通过手持终端的系统软件发出读命令，开始读取标签信息。

入库时的读写步骤：

一、在入库作业过程中

1）组装固定读写器为移动读写器系统（铲车、固定读写器、天线及UPS组成）；

2）将标签粘贴置管件的钢管护套内（塑料材质），要求距离护套最外直径不能大于50mm；

3）作业开始，天车一次吊取46根管件；要求距移动器一定的距离（满足作业安全距离），一定的高度，以正常作业的速度通过移动读写器；

4）通过手持终端的系统软件发出读命令，开始读取标签信息。

盘点时的读写步骤：

一、在盘点作业过程中

1）组装固定读写器为移动读写器系统（铲车、固定读写器、天线及UPS组成）；

2）将标签粘贴置管件的钢管护套内（塑料材质），要求距离护套最外直径不能大于50mm；

3）盘点开始，移动读写器距所盘点管件一定的距离（满足作业安全距离），不定的高度，扫描这些管件；

4）通过手持终端的系统软件发出读命令，开始读取标签信息。

本实用新型的优点是因为充分应用了原配套装置，所以结构简单，性价比高。

金属环境的背景下，巧妙地避开了金属环境，标签成本低，防挤压、防碰撞性好。

出、入库作业流程过程标签读取率达到了100%。

本实用新型的优点是因为充分应用了原配套装置，所以结构简单，性价比高。金属环境的背景下，巧妙地避开了金属环境，标签成本低，防挤压、防碰撞性好。模拟出、入库作业流程过程进行标签读取率测试，读取率达到了100%。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本实用新型以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定，如图其中：

图1是依据本实用新型提出的一种石油专用管材RFID电子标签装置结构示意图。

图2是该装置结构的主视图。

图3是该装置结构的俯视图。

图4是4根安装有RFID电子标签装置的专用管件在作业流程中的读取过程。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本实用新型的宗旨所做的许多修改和变化属于本实用新型的保护范围。

实施例1：如图1、图2、图3、图4所示，

一种石油专用管材RFID电子标签装置，塑料材质套管2的外层包裹保护塑料材质的薄金属面1，塑料材质套管2的内腔连接外塑坯护套塑料材质封面3，外塑坯护套塑料材质封面3上开挖一个浅的粘贴标签的槽位4，粘贴标签的槽位4连接长方形（或正方向）RFID标签7，塑料材质套管内车有连接专用管的内螺纹5，塑料材质套管2的底端连接为上护丝套使用专用工具所留的槽位6，槽位6为4个。

石油专用管两端口阳丝扣和阴丝扣连接有外塑坯护套和内塑坯护套，一种石油专用管材RFID电子标签装置可以替代外塑坯护套，RFID电子标签粘贴或镶嵌在外塑坯的封面上；外塑坯外嵌金属套筒，在同心圆截面上的最外层有10～12mm厚的金属环面，外塑坯的塑料封面的深度为：小口径管材深度小于20mm,大口径深度小于30mm；塑料封面中心有长方形（或正方形）槽，长方型槽长度小于外塑坯的塑料封面的直径，宽度在20mm之内；正方向槽位边长小于外塑坯封面的直径；长方形或正方形纸质标签封装在塑料卡片内，通过丙烯酸胶粘剂固定在长方形槽的槽位内。

石油专用管材RFID电子标签装置，是对目前石油专用管材护丝套件外塑坯的改进。

为保护石油专用管两端口阳丝扣和阴丝扣不被划伤和损坏，均设计有外塑坯护套和内塑坯护套，内塑坯护套结构不易改造为RFID电子标签装置，因为在内塑坯护套的制造工艺中，加强保护塑料材质的钢圈占了护套内壁的2/3面，不利于标签读写避开金属反射环境；故在这里选用外塑坯护套。

外塑坯护套是为保护管材阳丝端口的，外塑坯的封面正好是一个内置于管材端口截面的塑料材质，将RFID电子标签粘贴或镶嵌在这个封面上，即保证标签不受挤压和碰撞，又能够保证作业流程中读写器在读取标签时尽可能的避开了金属反射环境，使用普通标签就能够识别。

通过进一步分析外塑坯的结构，认为外塑坯为加强塑料材质的保护，外嵌了薄的金属套筒（在同心圆截面上的最外层约有10～12mm厚的金属环面），而所有石油专用管材的外塑坯塑料封面离管口端面又太深（一般在70～80mm），当电磁波还没有发射到一些管件的标签处，就被薄的金属套筒面反射回来。

也就是说，读写环境还是没有完全避开金属反射环境。

解决方法一是生产的外塑坯不设计金属套筒保护层。但专用管材在储运过程中，硬碰撞是时常发生的，必须镶嵌金属保护套。

解决方法二是外塑坯塑料封面的深度改浅，这就相当于标签被电磁波直射的范围增大，只要小口径管材深度小于20mm,大口径深度小于30mm，就可以避开金属环境，保证生产作业流程中标签的读取率达到100%。即通过改进外塑坯的结构，统一设计生产实用新型的外塑坯RFID电子标签装置，就能够实现石油企业仓储管理中02大类材料（石油专用管材）的自动采集功能。

所述外塑坯的塑料封面做加厚处理，对于较大口径的石油专用管材，塑料封面中心开浅的长方形槽，长方型槽长度略小于外塑坯塑料封面的直径，宽度在20mm之内；对于较小口径的石油专用管材，塑料封面中心开浅的正方形槽，边长小于塑料封面的直径。

所述外塑坯的内螺纹长度依据石油专用管材外径丝扣的长度而定。

为降低成本可选用满足读写距离大于5米的长方形或正方形纸质标签，为防水、防油污将纸质标签封装在塑料卡片内，用丙烯酸胶粘剂固定在槽位内。

选择性能良好的读写器，功率等参数设定正常，移动读写器天线架设的方式选择最优。

每根专用钢管在出厂发货前，就必须安装这种电子标签装置，如图1、图2、图3所示。

每个粘贴的无源电子标签依据客户需求写有这根管子的主要信息如ID号、规格、名称、管长、重量等。

标签读取过程参见以下示意图所示：

图4中，是4根安装有RFID电子标签装置的专用管件在作业流程中的读取过程。

保护塑料材质的薄金属面1；塑料材质套管2；一定厚度（约4～5mm）外塑坯护套塑料材质封面3，对于小口径专用管件，此封面距离管件口径一定要小于20mm，对于大口径专用管件，此封面距离管件口径一定要小于30mm；粘贴标签的槽位4，小口径专用管件标签的槽位为正方向，边长小于封面的长度即可。大口径专用管件标签的槽位为长方向，长边小于封面的长度即可，而短边依据选型标签被塑封后的宽度来定（一般大于20mm）；塑料材质套管的内螺纹5；上护丝套使用专用工具所留的槽位6；RFID电子标签7。

在作业的现场，当进行入库吊装或出库抓管时，由RFID系统的移动读写器通过发射天线8发送特定频率的射频信号，以扫射这4根电子标签装置，当电子标签7进入有效区域时产生感应电流，从而获得能量被激活，使得电子标签7将自身信息通过内置射频天线发送出去；读写器的接收天线接收到从标签发送来的调制信号，经天线调制器发送到读写器信号处理模块，经解调和解码后将有效信号送至后台主机系统进行相关处理。

通过依次读取吊装的货物信息，可以得到整批次的进货或出货信息，实现自动采集功能。

在读取过程中，相比其他的自动识别技术，具有以下特点：

可进行高速移动物体识别，实际过程中只要满足机械吊运装的移动速度即可；

多目标识别；

非接触识别；

数据存储容量大；

可反复擦写；

具有穿透性，如纸张、塑料等。

但如果是金属环境，则必需进行特殊处理，即在整个实施过程中关键因素仍是我们关心的读取率，在这种特定的情形下，通过选用这种电子标签装置，避开金属反射环境，保证标签能够进入有效区域被激活，且100%的被激活，从而可以保证100%的读取率。

出库时的读写率测试

通过“长庆油田RFID物资管理系统软件（实验版）”对实际应用场景中选用的标签（型号为9640）进行出库读写率的测试；

测试步骤：

一、出库作业过程中，测试每次所抓管件标签的读取率；

1）组装固定读写器为移动读写器系统（铲车、固定读写器、天线及UPS组成）；

2）将标签粘贴置测试管件的钢管护套内（塑料材质），要求距离护套最外直径不能大于50mm；

3）作业开始，抓管机一次抓取15根管件；要求距移动器一定的距离（满足作业安全距离），一定的高度，以正常作业的速度通过移动读写器；

4）通过手持终端的系统软件发出读命令，开始读取标签信息，观察每次标签的读取情况；

5）测出读写器稳定读取这批标签成功的次数,连续测试十次，记录数据；计算比例，

入库时的读写率测试

通过“长庆油田RFID物资管理系统软件（实验版）”对实际应用场景中选用的标签（型号为9640）进行入库读写率的测试；

测试步骤：

一、入库作业过程中，测试每次所吊装管件标签的读取率；

1）组装固定读写器为移动读写器系统（铲车、固定读写器、天线及UPS组成）；

2）将标签粘贴置测试管件的钢管护套内（塑料材质），要求距离护套最外直径不能大于50mm；

3）作业开始，天车一次吊取46根管件；要求距移动器一定的距离（满足作业安全距离），一定的高度，以正常作业的速度通过移动读写器；

4）通过手持终端的系统软件发出读命令，开始读取标签信息，观察每次标签的读取情况；

5）测出读写器稳定读取这批标签成功的次数,连续测试十次，记录数据；计算比例，

3）盘点；

盘点时的读写率测试；

通过“长庆油田RFID物资管理系统软件（实验版）”对实际应用场景中选用的标签（型号为9640）进行盘点读写率的测试；

测试步骤：

一、盘点作业过程中，测试所盘点管件标签的读取率

1）组装固定读写器为移动读写器系统（铲车、固定读写器、天线及UPS组成）；

2）将标签粘贴置测试管件的钢管护套内（塑料材质），要求距离护套最外直径不能大于50mm；

3）盘点开始，移动器距所盘点管件一定的距离（满足作业安全距离），不定的高度，扫描这些测试管件；

4）通过手持终端的系统软件发出读命令，开始读取标签信息，观察每次标签的读取情况；

5）测出读写器稳定读取这批标签成功的次数,连续测试十次，记录数据；计算比例。

如上所述，对本实用新型的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本实用新型的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种石油专用管材RFID电子标签装置，其特征在于塑料材质套管的外层包裹保护塑料材质的薄金属面，塑料材质套管的内腔连接外塑坯护套塑料材质封面，外塑坯护套塑料材质封面有粘贴标签的槽位，粘贴标签的槽位连接长方形或正方形RFID标签，塑料材质套管内有连接专用管的内螺纹，塑料材质套管的底端连接槽位，槽位为4个。

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