基于物联网的工器具智能管理机器人研究

基于物联网的工器具智能管理机器人研究

鲍卫东宋晓飞

(国网浙江义乌市供电有限公司浙江义乌322000)

摘要：供电企业电力生产的复杂性和安全生产的高要求，决定了电力生产工器具的多样性和高可靠性，对这些工具设备的管控会直接影响到电力生产的效率和效益，同时也会影响到人身和设备安全。本文对物联网工器具智能管理技术的发展历史进行了简单回顾，同时结合我国对该技术的研究现状，对工器具的领用及归还、在库盘点作业、在库查询、领用分拣作业、定位放置、试验周期、报废申报、查询与统计、领用人员信息等系统功能、技术特点以及不足进行了简述。

关键词：物联网；工器具智能管理；项目开发

引言：在传统的工器具管理模式中，对工器具的管理基本采用人工，因工器具出现差错而违章作业或影响电力生产工作顺利进行的情况时有发生；工器具的借出、归还和盘存需要花费大量的时间进行逐一清点、逐一登记，稍有疏忽，就会导致数据记录不准确，产生工器具丢失或数量不对应问题；个别工器具从购买直到报废一次都没有使用过，个别工器具超检验周期或报废仍在使用问题等等，不一而足。如何对工器具进行智能管理，已经成为摆在供电企业面前的紧迫任务。

一．相关技术发展历史回顾

RFID射频识别技术是从上世纪80年代逐步走向成熟的一项自动识别技术，近年来发展十分迅速。其技术的覆盖范围广泛，许多正在应用中的自动识别技术都可以归于RFID技术之内，但它们的工作原理、工作频率、技术特点、适用领域以及遵循的标准却是不同的。

进入21世纪，RFID产业受到了政府部门和研究机构的重视，各项支持政策逐步出台，支持力度逐步加大；同时政府也大力推动了RFID在行业的应用。目前RFID，尤其是13.56MHz的RFID，己在国内得到广泛的应用，主要集中于身份识别、公共交通管理、物流管理以及图书馆等领域。随着科技的不断进步，RFID技术的标准不断成熟，新封装技术不断发展，产业链越来越完善，芯片的价格也逐渐下降。近几年来，RFID射频技术在越来越多的领域中发挥着重要的作用。

二．国内外研究水平的现状和发展趋势

我国目前研究和发展射频识别技术及其应用处于高速发展阶段，但仍然存在需求意识不高、技术水平弱、标准规范不完整等诸多问题；另外，我国自己的RFID标准制定有一定的成果，在标准策划制定的同时，也在加大力度开展RFID技术储备、技术研发和产业化工作，争取以较短时间跻身世界前列。

RFID在全球应用广泛，尤以美国为最，在软件技术、硬件技术和相关设施的研发上，美国处于世界前列，同时在相关技术标准方面，美国是标准的主要制定参与者。欧洲方面，其技术研发水平仅次于美国，甚至在封闭系统的研发应用方面已经基本与美国持平。另外，在亚洲方面，处于前列水平的国家主要是日韩国家，尤其是韩国在RFID技术研发上得到本国重视，但是却没有参与制定比较完善的RFID技术标准，而日本则在标准制定方面取得了一定成效，日本的UID标准是三大技术标准之一。与技术研发水平相符的是，当前RIFD相关产业也主要是由RFID技术应用比较成熟的欧美市场占主导地位。美国和欧洲的RFID技术产品开发商与部分制造商垄断了全球大部分市场。例如，微软、IBM、SUN在商用中间件市场占据主导权地位，而在RFID芯片产业上，飞利浦、西门子等芯片制造商占据垄断地位。从各国对于RFID技术的研发应用情况来看，RFID技术己经广泛应用于各行各业，其基础芯片产业规模也日益扩大。作为处于领先地位美国来说，RFID技术的发展前景极其广阔，由于对RFID技术的看好，各大技术开发企业和相关制造企业纷纷加大在该领域的投资。例如，飞利浦公司推出的廉价RFID标签系统将会大大加快RFID技术应用的普及[1]•[2]，另外诺基亚尝试将RFID技术应用于手机端，SAP公司则在其ERP系统中全面支持RFID设备，走在相关领域前列。

三．装置/系统功能和性能介绍

（一）工器具管理系统应用安装在电脑端

软件主要采用.NET框架，C#语言进行开发，具有以下功能：

（1）查看货架上所有工具。工具详细信息（具体包括工具名称、规格型号、生产厂家、购买日期、报废日期、所在位置等）。

（2）维护工具内应有工具信息和告警项阀值，并写入电子标签读写器。

（3）编写工具信息并通过电子标签读写器将工具信息写入电子标签。

界面上设有“设置”图标，点击该图标，显示“工具维护”、“历史数据”等。点击界面上的“工具维护”图标，显示工具对应项，选择对应项后工具信息列表处于可编辑状态，可以对工具进行添加、删减或更改工具显示顺序。编辑完成后可写入工具电子标签读写器。点击界面上的“历史数据”图标，可查看工具使用记录及历史维护信息。点击任一工具名称，显示该工具详细信息，包括工具名称、规格型号、生产厂家、购买日期、报废日期、所在箱号等。对于超生命周期的工具，状态栏显示失效，并发出告警信息。

（二）系统安装

首先将电子标签读写器装置和天线、电源供电模块合理布置安装在货架上。将写有工具信息的电子标签贴于工具表面，工具水平放置于货架托架上，在电脑端安装智能机器人工器具管理系统应用，将USB透传操控模块插入电脑USB口，在设备管理器中查看模块使用串口号，操控模块默认传输波特率为115200，无校验。

（三）使用方法

（1）在智能机器人工器具管理系统登录界面输入密码“123”后确认。

（2）点击“系统管理”中“系统配置”，按照使用串口号正确设置后打开串口并保存。

（3）设备参数设置界面可进行板卡设置、工器具设置和读取报警信息。

（4）入库工具信息录入。

（5）工具增加和删除。

（6）货架柜管理。

（7）工具借出。

（8）工具归还。

（9）工具搜索查询。

四．技术特点

（一）电子标签抗金属性能成功率提高

电子标签的读写过程容易受到外界的干扰，为了解决这一问题，我们根据读写器的读写距离，采用读写器定向定位设置方式，并在工器具柜上采用物理隔离进行屏蔽。

（二）工器具定位查询新方法

工器具在仓库内时，能够方便快捷准确地将每个工器具的位置在终端显示，借用时能够快速找到所在位置，归还后也能第一时间归还到相应的柜子内。精确的定位对我们管理工器具减少了大量的时间，为减少工器具丢失减少隐患。

（三）借还过程智能化

较传统的借还方式，需要手工进行登记或者在硬件系统上进行操作，此系统具有自动化的创新方式，无需手工登记，并能实现于语音播报提醒功能。智能管理机器人可以进行标准化的清单制定，防止在基本操作时遗漏必要的工器具。

五．技术上存在的需要改进的地方

（一）电子标签不断优化

本智能工器具管理系统中的工器具标签使用抗金属标签，总体体积较大，粘贴在金属工器具上存在掉落的可能性。经过进一步研究发现，现有更为廉价高可靠性的体积较小的陶瓷电子标签，抗金属性强，可直接焊接在工器具上，使用寿命和可靠性将大大提升。

（二）管理系统不断优化

现有的智能工器具管理系统中，较小的工器具件的较多放在一处时，容易出现干扰并无法准确度数据的可能性，在跟后期的研制中，要多做好方干扰的屏蔽措施，并可结合智能工器具箱进行搭建二级管理系统，进一步提升系统的可靠性和稳健性。

（三）管理制度不断完善

智能工器具管理机器人使用上能够大大提高管理效率，掌握工器具的具体情况和生命周期，但也存在人为执行不到位情况，需要建立配套的管理机制，维护系统的稳定运行。

（四）管理器具更加智能

现在系统只能将固定任务的固定使用工器具进行提醒。我们将进一步做好前端开发工作，将PAD上进行电子工作票开好后，将端口接入到系统中，在电子工作票开好后能在系统上自动生成工器具清单。

参考文献：

[1]陈志成.设备“智能”管理:企业准备好了吗?——工业物联网发展与应用探讨[J].中国设备工程，2015(02):26-31.

[2]肖和平，闫怀志，金福生.探究物联网技术及其在智能物流中的应用[J].网络安全技术与应用，2015(03):35+37.