CN206684757U - 一种基于rfid的自动定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于RFID的自动定位装置，其中第一智能定位仪通过感知第一位置传感器和第二位置传感器以获得第一移动机构的移动情况，第二智能定位仪通过感知第三位置传感器和第四位置传感器以获得设于第一移动机构上的第二移动机构的移动情况，智能仪表分别接收第一智能定位仪和第二智能定位仪的数据，并最终判定第一移动机构和第二移动机构在某一具体位置的进位状态或出位状态。通过采用上述装置，本实用新型能够有效地对移动设备进行自动定位，从而能够自动判断某一移动设备在某一位置的工作情况。

Description

一种基于RFID的自动定位装置

技术领域

本实用新型涉及自动定位技术领域，具体涉及一种基于RFID的自动定位装置。

背景技术

大部分工厂需要计算某一移动设备的工作情况，例如对于一台垃圾吊来说，当一台垃圾吊向某一个炉口加料时，那么就需要计算或者统计这一垃圾吊在这一时间向某一炉口加了多少料。但与此同时所存在的问题是，目前大部分工厂对移动设备的定位基本都是采用开关定位，有的甚至需要人工来计算或者统计，这是目前大部分工厂所普遍存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于RFID的自动定位方法及装置，其能够有效地对移动设备进行自动定位，从而能够自动判断某一移动设备在某一位置的工作情况。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于RFID的自动定位方法，用于对第一移动机构和设于第一移动机构上的第二移动机构相对于定位点的移动进行定位，其中第一移动机构沿第一水平方向移动，第二移动机构沿垂直于第一水平方向的第二水平方向移动，该方法包括以下步骤：

步骤1：在所述定位点的沿第一水平方向的两侧分别设置第一位置传感器和第二位置传感器，在第一移动机构上设置第一智能定位仪；

当第一移动机构移入定位点或者从定位点移出时，通过第一智能定位仪感知并接收第一位置传感器和/或第二位置传感器的信息；

步骤2：在第一移动机构上分别设置第三位置传感器和第四位置传感器，在第二移动机构上设置第二智能定位仪，或者

在第一移动机构上设置第二智能定位仪，在第二移动机构上分别设置第三位置传感器和第四位置传感器；

当第二移动机构移入定位点或者从定位点移出时，通过第二智能定位仪感知并接收第三位置传感器和/或第四位置传感器的信息；

步骤3：第一智能定位仪和第二智能定位仪将各自接收的信息传送至智能仪表；

步骤4：智能仪表根据所接收的信息，判定所述定位点的具体位置(或者说，判定第一移动机构所经过的具体定位点)，并判定第一移动机构和第二移动机构相对于定位点的进位状态或出位状态。

上述自动定位方法，其中所述第一位置传感器、第二位置传感器、第三位置传感器和第四位置传感器各包括了至少2个等距离排列的RFID标签，所述RFID标签的存储信息包括了标签ID信息和用户数据信息，其中用户数据信息包括了标签类别代码和标签位置编号。

上述自动定位方法，其中所述第一位置传感器、第二位置传感器、第三位置传感器和第四位置传感器各包括了3个RFID标签，并且其中所述第一位置传感器的3个RFID标签分别为标签1.1、标签1.2和标签1.3，且标签1.1、标签1.2和标签1.3距定位点之间的水平距离依次递减，所述第二位置传感器的3个RFID标签分别为标签2.1、标签2.2和标签2.3，且标签2.1、标签2.2和标签2.3距定位点之间的水平距离依次递增；

并且，标签1.1与标签2.3的标签类别代码同为A，标签1.2与标签2.2的标签类别代码同为B，标签1.3与标签2.1的标签类别代码同为C。

上述自动定位方法，其中当第一移动机构沿第一水平方向移动时，第一智能定位仪感知并依次读取第一位置传感器或第二位置传感器中的3个RFID标签的标签类别代码和标签位置编号；

智能仪表接收第一智能定位仪读取标签类别代码时所获得的顺序信息；

当该顺序信息为AB、AC、BC和ABC四种情况中的任一种时，智能仪表判定第一移动机构此时处于移入定位点的进位状态；

当该顺序信息为BA、CA、CB和CBA四种情况中的任一种时，智能仪表判定第一移动机构此时处于从定位点移出的出位状态。

上述自动定位方法，其中所述RFID标签采用ISO15693协议。

一种基于RFID的自动定位装置，用于对第一移动机构和设于第一移动机构上的第二移动机构相对于定位点的移动进行定位，其中第一移动机构沿第一水平方向移动，第二移动机构沿垂直于第一水平方向的第二水平方向移动，该装置分别包括了

第一位置传感器和第二位置传感器，所述第一位置传感器和第二位置传感器分别设于定位点的沿第一水平方向的两侧；

分别与第一位置传感器和第二位置传感器连接的第一智能定位仪，所述第一智能定位仪设于第一移动机构上，用于当第一移动机构移入定位点或者从定位点移出时，感知并接收第一位置传感器和/或第二位置传感器的信息；

第三位置传感器和第四位置传感器，所述第三位置传感器和第四位置传感器均设于第一移动机构和第二移动机构的其中一个上；

分别与第三位置传感器和第四位置传感器连接的第二智能定位仪，所述第二智能定位仪设于第一移动机构和第二移动机构的其中另一个上，用于当第二移动机构移入定位点或者从定位点移出时，感知并接收第三位置传感器和/或第四位置传感器的信息；以及

分别与第一智能定位仪和第二智能定位仪连接的智能仪表，用于接收第一智能定位仪和第二智能定位仪的信息，判定所述定位点的具体位置(或者说，判定第一移动机构所经过的具体定位点)，并判定第一移动机构和第二移动机构相对于定位点的进位状态或出位状态。

上述自动定位装置，其中所述第一位置传感器、第二位置传感器、第三位置传感器和第四位置传感器各包括了至少2个等距离排列的RFID标签，所述RFID标签的存储信息包括了标签ID信息和用户数据信息，其中用户数据信息包括了标签类别代码和标签位置编号。

上述自动定位装置，其中所述第一位置传感器、第二位置传感器、第三位置传感器和第四位置传感器各包括了3个RFID标签，并且其中所述第一位置传感器的3个RFID标签分别为标签1.1、标签1.2和标签1.3，且标签1.1、标签1.2和标签1.3距定位点之间的水平距离依次递减，所述第二位置传感器的3个RFID标签分别为标签2.1、标签2.2和标签2.3，且标签2.1、标签2.2和标签2.3距定位点之间的水平距离依次递增，同时标签1.1与标签2.3的标签类别代码同为A，标签1.2与标签2.2的标签类别代码同为B，标签1.3与标签2.1的标签类别代码同为C；

所述第三位置传感器和第四位置传感器分别设于第一移动机构上，其中第三位置传感器的3个RFID标签分别为标签3.1、标签3.2和标签3.3，且标签3.1、标签3.2和标签3.3距定位点之间的水平距离依次递减，所述第四位置传感器的3个RFID标签分别为标签4.1、标签4.2和标签4.3，且标签4.1、标签4.2和标签4.3距定位点之间的水平距离依次递增，同时标签3.1与标签4.3的标签类别代码同为E，标签3.2与标签4.2的标签类别代码同为F，标签3.3与标签4.1的标签类别代码同为G。

上述自动定位装置，其中所述RFID标签采用ISO15693协议。

上述自动定位装置，其中所述第一智能定位仪和第二智能定位仪分别通过RS232信号线与所述智能仪表连接。

本实用新型具有如下优点：

1.通过采用上述方法及装置，本实用新型能够有效地对移动设备进行自动定位，从而能够自动判断某一移动设备在某一位置的工作情况；

2.本实用新型具有技术先进、智能化高、成本低廉、易于实施、安装维护方便、实用性强、安全可靠等诸多优势，因此具有显著的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本实用新型的组成结构框图。

图2是本实用新型实施例一下的实施示意图。

图3是本实用新型的各RFID标签的标签定义示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

本实施例提供一种用于垃圾焚烧发电厂车间的垃圾吊的自动定位方法及装置。

如图1和图2所示，该自动定位装置分别包括了第一位置传感器、第二位置传感器、分别与第一位置传感器和第二位置传感器连接的第一智能定位仪、第三位置传感器、第四位置传感器、分别与第三位置传感器和第四位置传感器连接的第二智能定位仪以及分别与第一智能定位仪和第二智能定位仪连接的智能仪表，第一位置传感器设于图2中所示的炉口的左侧，第二位置传感器设于炉口的右侧，其中炉口用于垃圾吊向其内加料，炉口即为本实施例中的定位点(或称定位区域、作业区间)，第一智能定位仪设于垃圾吊的大车上(大车即为本实施例中的第一移动机构，且大车沿图2中的第一水平方向，即X轴方向左右移动)，第二智能定位仪设于垃圾吊的小车上(小车即为本实施例中的第二移动机构，且小车沿图2中的第二水平方向，即Y轴方向前后移动)，第三位置传感器和第四位置传感器也分别按图示位置设于垃圾吊的大车上。

其中，第一位置传感器、第二位置传感器、第三位置传感器和第四位置传感器各包括了3个等距离排列的RFID标签(进一步地，相邻RFID标签之间的距离可优选为20cm)，具体为：第一位置传感器的3个RFID标签从左到右依次为标签1.1、标签1.2和标签1.3，第二位置传感器的3个RFID标签从左到右依次为标签2.1、标签2.2和标签2.3，第三位置传感器的3个RFID标签从前到后依次为标签3.1、标签3.2和标签3.3，第四位置传感器的3个RFID标签从前到后依次为标签4.1、标签4.2和标签4.3。

以上每个RFID标签采用基于ISO15693协议的RFID无源射频卡，其均由芯片和天线组成，芯片内的存储信息包括了标签ID信息和用户数据区的用户数据信息，ID信息在标签出厂时已经固化，不可改写，其用来作为标签的身份标识，而芯片的用户数据区的用户数据信息则可反复改写，数据保存期50年。针对同一个定位点(或定位区域)来说，在每个RFID标签的用户数据区写入四个字节的内容，其中第一个字节的内容为标签类别代码(如相应地写入A、B、C、E、F或G)，而第二字节、第三字节和第四字节则均写入相同的数据作为标签位置编号(如09 09 09)，用于对定位区域的位置进行标识。

具体地，在本实施例中，标签1.1与标签2.3的标签类别代码同为A(如可在相应字节内写入0X41，用于表示A，以下同理)，标签1.2与标签2.2的标签类别代码同为B(可在相应字节内写入0X42)，标签1.3与标签2.1的标签类别代码同为C(如可在相应字节内写入0X43)，标签3.1与标签4.3的标签类别代码同为E(如可在相应字节内写入0X45)，标签3.2与标签4.2的标签类别代码同为F(如可在相应字节内写入0X46)，标签3.3与标签4.1的标签类别代码同为G(如可在相应字节内写入0X47)，具体请参见图3。

第一智能定位仪和第二智能定位仪均由天线、射频接口模块(发射器、接收器、时钟发生器、电压调节器)和逻辑控制单元(微控制器、应用接口驱动、存储单元)组成，智能仪表由主板、扩展板、显示屏、机壳、接口组成，并且智能仪表通过两路RS232接口分别接收第一智能定位仪和第二智能定位仪传送的数据。

参见图1，垃圾吊的大车沿大车移动轨道进行左右移动。若大车从炉口的左方移入炉口区域处时，此时在大车的移动过程中，大车上的第一智能定位仪会依次经过第一位置传感器的标签1.1、标签1.2及标签1.3(这样，标签1.1、标签1.2和标签1.3便会依次进入第一智能定位仪的作用范围，各标签将被激活，从休眠状态转为接收状态，接收第一智能定位仪发出的命令并进行处理，然后各标签将其内部数据通过RFID射频发送给第一智能定位仪)。相应地，第一智能定位仪便会依次接收标签1.1、标签1.2及标签1.3的数据，而进一步具体到其中的标签类别代码信息来说，第一智能定位仪接收标签类别代码的顺序为：先接收标签1.1的标签类别代码A，再接收标签1.2的标签类别代码B，最后接收标签1.3的标签类别代码C(即“A-B-C”的顺序)。

同理，若大车从炉口的右方移入炉口区域处时，大车上的第一智能定位仪会依次经过第二位置传感器的标签2.3、标签2.2及标签2.1，即第一智能定位仪会同样以“A-B-C”的顺序接收标签2.3、标签2.2及标签2.1的标签类别代码。这样，无论大车是从炉口的左方还是右方移入炉口区域处，第一智能定位仪都会以“A-B-C”的顺序感知第一位置传感器或第二位置传感器。

进一步同理，当大车已位于炉口区域时，此时无论大车是从炉口左侧移出炉口，还是从炉口右侧移出炉口，第一智能定位仪都会以“C-B-A”的顺序感知第一位置传感器或第二位置传感器。

移动的第一智能定位仪在感知第一位置传感器或第二位置传感器的数据的过程中，其通过RS232串口以波特率9600bps向智能仪表发送数据，智能仪表通过RS232串口(RS232串口1)以波特率9600bps进行接收。当第一智能定位仪远离各RFID标签读不到标签信息时，其向智能仪表发送数据“0x1B 0xFF”；当第一智能定位仪依次感知到各RFID标签读取标签信息时，针对每个RFID标签，第一智能定位仪可向智能仪表发送一个包含7个字节的数据(前2个字节为“0x1B 0x00”，第3至第6字节为RFID标签的四个字节内容，最后1个字节为第3至第6字节的校验和)。

智能仪表判定垃圾吊大车的移动情况的具体步骤为：

当智能仪表接收到数据“0x1B 0xFF”时，智能仪表判定大车未到炉口区域，即大车不在位，并且置W(W表示位置状态)为“0x00”；

当智能仪表接收到多个RFID标签数据，并且其中的标签类别代码顺序为AB、AC、BC和ABC四种情况中的任一种时，智能仪表便判定大车此时处于移入定位区域的状态(即进位状态)，并置W＝0x01；

当智能仪表接收到多个RFID标签数据，并且其中的标签类别代码顺序为BA、CA、CB和CBA四种情况中的任一种时，智能仪表便判定大车此时处于移出定位区域状态(即出位状态)，并置W＝0x02；

此外，当第一智能定位仪故障或与智能仪表连接的串口故障时，智能仪表未接收到任何数据，此时便判定为故障状态，并置W＝0x0F。

对于垃圾吊小车的移动情况的定位及判断，也同样依据前文所述原理。具体来说，无论小车是从炉口的前方还是后方移入炉口区域处，第二智能定位仪都会以“E-F-G”的顺序感知第三位置传感器或第四位置传感器。而当小车已位于炉口区域时，此时无论小车是从炉口前侧移出炉口，还是从炉口后侧移出炉口，第二智能定位仪都会以“G-F-E”的顺序感知第三位置传感器或第四位置传感器。

同样，移动的第二智能定位仪在感知第三位置传感器或第四位置传感器的数据的过程中，其也通过RS232串口以波特率9600bps向智能仪表发送数据，智能仪表通过另一个RS232串口(RS232串口2)以波特率9600bps进行接收。

智能仪表判定垃圾吊小车的移动情况的具体步骤为：

当智能仪表接收到第二智能定位仪的数据“0x1B 0xFF”时，智能仪表判定小车未到炉口区域，即小车不在位，并且置W(W表示位置状态)为“0x00”；

当智能仪表接收到第三位置传感器或第四位置传感器中的多个RFID标签数据，并且其中的标签类别代码顺序为EF、EG、FG和EFG四种情况中的任一种时，智能仪表便判定小车此时处于移入定位区域的状态(即进位状态)，并置W＝0x01；

当智能仪表接收到第三位置传感器或第四位置传感器中的多个RFID标签数据，并且其中的标签类别代码顺序为GF、GE、FE和GFE四种情况中的任一种时，智能仪表便判定小车此时处于移出定位区域状态(即出位状态)，并置W＝0x02；

此外，当第二智能定位仪故障或与智能仪表连接的串口故障时，智能仪表未接收到任何数据，此时便判定为故障状态，并置W＝0x0F。

进一步地，在上述方法及装置中，为便于接收设备进行逻辑推理并保证通讯畅通有效，位置状态W＝0x01进位时和W＝0x02出位时应该进行状态保持，即：如果第一或第二智能定位仪进入定位区域则W＝0x01，并且一旦检测到进位便一直保持W＝0x01直至再检测到出位状态；如果第一或第二智能定位仪离开定位区域则W＝0x02(即由W＝0x01翻转到W＝0x02)，并且一旦检测到出位便一直保持W＝0x02并延时S秒钟(智能仪表可按键设置该延时时间，默认值为S＝3秒)，然后重置W＝0x00。W的初始值为0x00，即不在位，为此必须保证第一、第二智能定位仪初次上电应该避开定位区域，以避免引起混乱。

通过将第一位置传感器、第二位置传感器、第三位置传感器和第四位置传感器均采用3个RFID标签进行设计，这样不仅能够有效地辨识大车或小车的移动方向，同时也充分考虑了容错。第一或第二智能定位仪将有效标签预先写入内容的共四个字节读出送往智能仪表，智能仪表识别出代表位置编号的第二字节、第三字节和第四个字节并进行比对，这三个字节中只要有两个字节一致则位置编号就有效，此时便可得到有效的位置编号值(如09)，若三个字节均不相同，则表明RFID标签异常，这大大保证了位置编号的有效获取。

在具体的连接和供电过程中，第一智能定位仪引出一根4芯屏蔽双胶线，其中有两根是RS232信号线与智能仪表相连，另两根是第一智能定位仪的电源线，其与仪表柜的接线端子相连。第二智能定位仪也引出一根4芯屏蔽双胶线，其中有两根是RS232信号线，其通过走滑线与智能仪表相连，另两根是第二智能定位仪的电源线，其通过走滑线与仪表柜的接线端子相连。智能仪表放置于仪表柜中，仪表柜中设有开关电源及接线端子，用于分别给智能仪表提供220V交流电源，以及给第一、第二智能定位仪提供12V直流电源，放置于大车上。

实施例2

作为另一种优选，本实施例提供另一种用于垃圾焚烧发电厂车间的垃圾吊的自动定位方法及装置。其系统构成与工作机理与实施例1基本相同，不同之处在于实施例2中的第二智能定位仪、第三位置传感器及第四位置传感器的安装位置与实施例1不同，具体为：第三位置传感器及第四位置传感器均安装于垃圾吊的小车上，而第二智能定位仪则安装于垃圾吊的大车上。至于其工作原理则与实施例一相同，不再赘述。

实施例2相对于实施例1的优点为：第二智能定位仪不用走滑线。

实施例3

作为另一种实施例，实施例3与实施例1的不同之处在于，在本实施例中，其中的第一位置传感器、第二位置传感器、第三位置传感器和第四位置传感器各包括了2个等距离排列的RFID标签(具体地，如分别移除第一位置传感器的标签1.3、第二位置传感器的标签2.1、第三位置传感器的标签3.3和第四位置传感器4.1，而保留其余标签)。这样，与实施例1中所描述的具体工作过程相同，在大车的移动过程中，无论大车是从炉口的左方还是右方移入炉口区域处，第一智能定位仪都会以某一顺序依次感知第一位置传感器或第二位置传感器中的2个RFID标签；而当大车已位于炉口区域时，此时无论大车是从炉口左侧移出炉口，还是从炉口右侧移出炉口，第一智能定位仪都会以与上述顺序相反的顺序依次感知第一位置传感器或第二位置传感器的2个RFID标签，进而据此判定大车的进位状态或者出位状态。

对于垃圾吊小车的移动情况的定位及判断，也同样依据前述原理。

至于本实施例中的其它工作原理及工作过程，则可完全参考实施例1中的详细描述，在此不再赘述。

需要说明的是，通过将第一位置传感器、第二位置传感器、第三位置传感器和第四位置传感器均采用2个RFID标签进行设计，这样与实施例1中的每个位置传感器均采用3个RFID标签相比，能够有效地简化设计工程或者节约设计成本，但相应地，本实施例也牺牲了实施例1所具备的容错功能，故而在可靠性要求不高的作业场合，本实施例下的定位装置可得到广泛的应用。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种基于RFID的自动定位装置，用于对第一移动机构和设于第一移动机构上的第二移动机构相对于定位点的移动进行定位，其中第一移动机构沿第一水平方向移动，第二移动机构沿垂直于第一水平方向的第二水平方向移动，其特征在于：该装置分别包括了

第一位置传感器和第二位置传感器，所述第一位置传感器和第二位置传感器分别设于定位点的沿第一水平方向的两侧；

分别与第一位置传感器和第二位置传感器连接的第一智能定位仪，所述第一智能定位仪设于第一移动机构上，用于当第一移动机构移入定位点或者从定位点移出时，感知并接收第一位置传感器和/或第二位置传感器的信息；

第三位置传感器和第四位置传感器，所述第三位置传感器和第四位置传感器均设于第一移动机构和第二移动机构的其中一个上；

分别与第三位置传感器和第四位置传感器连接的第二智能定位仪，所述第二智能定位仪设于第一移动机构和第二移动机构的其中另一个上，用于当第二移动机构移入定位点或者从定位点移出时，感知并接收第三位置传感器和/或第四位置传感器的信息；以及

分别与第一智能定位仪和第二智能定位仪连接的智能仪表，用于接收第一智能定位仪和第二智能定位仪的信息，以判定所述定位点的具体位置，并判定第一移动机构和第二移动机构相对于定位点的进位状态或出位状态。

2.如权利要求1所述的自动定位装置，其特征在于：所述第一位置传感器、第二位置传感器、第三位置传感器和第四位置传感器各包括了至少2个等距离排列的RFID标签，且所述RFID标签的存储信息包括了标签ID信息和用户数据信息，其中用户数据信息包括了标签类别代码和标签位置编号。

3.如权利要求2所述的自动定位装置，其特征在于：所述第一位置传感器、第二位置传感器、第三位置传感器和第四位置传感器各包括了3个RFID标签；

其中，所述第一位置传感器的3个RFID标签分别为标签1.1、标签1.2和标签1.3，且标签1.1、标签1.2和标签1.3距定位点之间的水平距离依次递减，所述第二位置传感器的3个RFID标签分别为标签2.1、标签2.2和标签2.3，且标签2.1、标签2.2和标签2.3距定位点之间的水平距离依次递增，同时标签1.1与标签2.3的标签类别代码同为A，标签1.2与标签2.2的标签类别代码同为B，标签1.3与标签2.1的标签类别代码同为C；

所述第三位置传感器和第四位置传感器分别设于第一移动机构上，其中第三位置传感器的3个RFID标签分别为标签3.1、标签3.2和标签3.3，且标签3.1、标签3.2和标签3.3距定位点之间的水平距离依次递减，所述第四位置传感器的3个RFID标签分别为标签4.1、标签4.2和标签4.3，且标签4.1、标签4.2和标签4.3距定位点之间的水平距离依次递增，同时标签3.1与标签4.3的标签类别代码同为E，标签3.2与标签4.2的标签类别代码同为F，标签3.3与标签4.1的标签类别代码同为G。

4.如权利要求3所述的自动定位装置，其特征在于：所述RFID标签采用ISO15693协议。

5.如权利要求1所述的自动定位装置，其特征在于：所述第一智能定位仪和第二智能定位仪分别通过RS232信号线与所述智能仪表连接。