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基于RFID与Zigbee的设备管理信息系统的技术方案

发布时间:2017-07-10 点击数:277

案例详情

概述

目前各炼化企业大都建立了计量管理信息系统,对计量设备实现信息化管理,但这种离线管理,容易出现设备信息不全、设备信息变更不及时的问题,表现在:设备的检修时间与内容、检定/校准状态与结果、安装条件、安装位置等信息更新不及时,易造成设备的帐卡物不一致,设备的信息化管理达不到预期效果,设备的全生命周期管理也无法得以实现。解决以上问题,可考虑通过物联网技术与软件技术结合的方式来寻求突破。


物联网发展到今天,技术已相对成熟,目前比较流行的两种物联网标识与识别技术是条码和RFID技术。

条码标签是基于视觉识别技术,可通过激光扫描头扫描识别。条码一般采用印刷标签的方式贴敷于物品表面,条码标签一般都采用纸质或者PVC材质,前者容易价格便宜但容易损坏,后者不易损坏,但价格昂贵。由于是印刷的原因,所有的条码标签内容是无法更改的。

RFID标签是基于射频技术,可通过过RF手持终端或者固定位RF阅读器识别和读取。按照频率划分,RFID还可分为低频、高频和超高频,读写距离分别为~10mm、~150mm和~1000mm左右。RFID电子标签的内容一般是可以更改的,大部分的RFID标签都可重复使用。

条码和RFID两者都可用来作为物品(设备)标识,并被广泛应用于设备巡检,设备资产管理,商品管理等领域中。

设备资源管理历来是一个企业(尤其是生产型企业)的核心系统,设备的运行状况监测,直接影响到企业的生产计划、产品质量以及企业的生产安全。故而,提高设备状态监测和设备状态检修工作的时效性和准确性,对于企业生产意义重大。

本文将从时效、成本、实用和系统工程等几方面入手,给出一种实用性较强、成本低廉的设备状态采集及管理的系统性解决方案,本方案以RFID电子标签来标示设备,通过RF手持终端扫描设备RFID标签,查阅设备资料,并可现场补全。同时为实现对设备状态数据的实时监控,本方案还引入了数据集中采集和远程透明传输机制。




通过这两种途径一来可以保证设备帐卡物统一,二来可实时发现设备故障,第一时间作出处理,从而提高企业设备状态检修及管理的时效性和可操作性。

解决方案内容:

1.系统结构:

a) 系统原理图

每个表计设备都有单独的电子标签进行标识,电子标签采用超高频抗金属RFID标签,每个电子标签内部预先写入设备编号信息,贴敷于设备外侧。

手持终端可以通过RFID读写头读取设备电子标签信息,并通过互联网从设备数据中心查取设备档案信息,此时如果发现设备信息记录有误或不全可现场不全,并直接保存在设备数据中心上。手持终端支持设备信息批量导入功能,可批量当如以核查过得设备信息到存储卡中,并可通过无线网络报送到设备数据服务器上。

设备数据中心上的数据可以实时的推送到设备状态监控终端上,当设备状态异常时,监控终端会自动报警。

当设备状态异常时,设备数据中心可以自动把设备状态信息,设备参数信息等发送到远程故障诊断系统中,此时厂家的技术人员可以根据故障记录信息给出解决方案,并发送修复意见到PDA上。现场工作人员可根据发送过来的意见或者指令第一时间修复设备。以保证设备的正常运转。

b) 基于Zigbee的数据采集及远传子系统

实施设备远程无线监测及管理系统,实现设备联网,在次基础上通过RS485通讯的方式把所有设备接入工业以太网,建设一套完备的设备状态信息实时监测与故障诊断系统。

该方案的特点是可现场自由组网,传输距离较远,可无限扩展,无线网络免费,缺点是带宽小。

c) PDA子系统工作流程

2.硬件选型

1)电子标签:RFID电子标签要选用超高频抗金属无源标签,封装方式采用ABS封装。

2)RF手持终端采用超高频手持终端,需要配备3G/GPRS模块,并具有至少500M以上的存储空间,IP等级应达到IP54以上。

3)485集中器应选用上行带GPRS数据远传功能的集中采集器,下行至少应该有4个RS485接口。

4)数据服务器采用普通PC服务器即可,须考虑数据热备。

5)远程诊断服务器由厂家建设,需提供远程访问接口。

3.软件功能

1)数据自动采集功能

可通过与数据集中器接口,集中采集远程所有设备的实时数据,并保存在数据库中。

2)设备信息查阅调用功能

可通过手持终端远程访问,通过设备ID等信息远程查阅设备信息3)设备信息维护功能

可通过手持终端或PC远程维护设备信息

4)故障数据上报功能

可自动发送设备故障状态信息到远程诊断服务器上,为远程技术诊断提供必要的数据参考

5)自动推送数据到监控终端

可自动推送设备实时状态信息到监控终端,并通过监控终端以图形化的方式展示。

6)监控终端功能

可接受数据服务器自动推送过来的实时数据,通过图形化的方式实时展示。当设备状态异常时,可通过图形或声音的方式发出预警信息。

4.方案实施需要考虑的问题

1)设计案现场须预先部署工业以太网,并考虑数据集中器、Zigbee模块的取电位置设置。

2)若现场没有移动网络,可考虑部署Wifi热点,此时手持终端采用Wifi通讯方式。

5.方案预期效

本方案的实施可带来以下效果

1)便于设备信息的维护和及时更新,便于现场工作人员及时查询设备信息

2)有效的提高设备故障处理的时效性

3)通过远程故障诊断系统,厂家专家团队可为企业提供最专业的技术支持服务。

4)该系统可为设备状态检修工作提供可靠地数据依据

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