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CN107465458A - 一种基于可见光信号传输的物联网交互检测机器 - Google Patents

一种基于可见光信号传输的物联网交互检测机器 Download PDF

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CN107465458A
CN107465458A CN201710707902.2A CN201710707902A CN107465458A CN 107465458 A CN107465458 A CN 107465458A CN 201710707902 A CN201710707902 A CN 201710707902A CN 107465458 A CN107465458 A CN 107465458A
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郑皓天
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Ningxia Software Engineering Institute Co Ltd
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Ningxia Software Engineering Institute Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种基于可见光信号传输的物联网交互检测系统,包括:可读写RFID芯片、射频读写器、在线检测机器主体、可见光信号发射接受模块、可见光信号接受发射模块、运动定位模块和中控系统。在线检测机器主体测量待测物体附着的RFID芯片,读取样品特征信息,通过可见光信号发射测量结果和对应测试物体的编码。通过可见光接受模块完成信息的读取,传输至中控系统,完成测试结果的计算分析,反馈至检测机器主体,进行结果的RFID读写或可见光报警提示。该可见光信号采用多色光发射,不同波段光线附着不同的信号,同时通过光源色彩不同提示辅助人员被测样品的状态。本发明为自动化检测提供了一种简便的方式,用以应对复杂测量环境中的物联网检测任务。

Description

一种基于可见光信号传输的物联网交互检测机器
技术领域
本发明涉及在线检测设备,尤其是涉及一种基于可见光信号传输的物联网交互检测机器。
背景技术
本发明主要涉及电解金属厂的溶液离子浓度测试领域。
目前在线离子检测设备通常具备现场取样、检测功能。但不具备自动检测或远程控制检测能力。同时受到现场环境制约,最适合采用无线信号控制检测机器运动。
以电解锰厂为例,工作环境属于钢架结构厂房,具有一定电磁屏蔽功能。同时厂房占地面积较大,可达10000平米,对短距离传输有所限制,诸如zigbee和wifi传输。
密布阵列式的电解槽数量较多,而且测试时间周期较长,对于人工检测造成时间浪费较为严重。工作环境对人体影响较大。自动检测能够提供智能化生产可能性。
现有在线离子检测设备通常着重于检测手段领域,而物联网交互检测多用于环境条件适宜的情况下,没有综合考量具体环境对测量机器的制约。
发明内容
本发明解决的技术问题是针对复杂环境提出一种智能测量系统,实现自动测量、即时报警、物联交互的目的。
为实现上述目的,本发明提供了一种基于可见光通信的物联网交互检测系统,所述检测系统包括:可读写RFID标签、射频读写器、样品检测系统、可见光信号发射接收系统、可见光信号接收发射系统、中控处理系统;
所述可读写RFID标签采用低频射频信号芯片,发射距离设定30cm上限;
优选的,所述RFID芯片采用125kHZ、13.56kHz波段;
优选的,所述RFID芯片被放置在电解槽一端,检测主体运动至电解槽一端,并接近一定距离时可读取芯片内信息;
优选的,所述RFID芯片包含可读不可写储存区域,不可擦除信息,如电解槽编号、电解槽位置信息;
优选的,所述RFID芯片包含可读可写储存区域,可擦除重写信息,如电解槽内离子浓度信息,再次测试该电解槽浓度时,可对比上次浓度值,不通过中控系统直接完成异常警报发送;
所述射频读写器匹配RFID芯片工作,采用时分复用方式读写。
优选的,通过读写器探测RFID芯片信号,当检测主体运动至与电解槽一端距离小于30cm时,探测到信号确定两者距离,完成设备取样定位准备;
所述检测系统包含自动取样系统、自动分析系统、自动清洗系统。
优选的,所述自动取样系统通过射频芯片和读写器互动定位后,伸入电解槽内吸取电解溶液,完成取样任务;
优选的,所述自动分析系统使用广度比色法进行溶液中离子浓度测量,测量结果通过射频读写器写入RFID芯片,还通过可见光信号发射系统发射至可见光接受系统,解调处理并储存在中控系统内;
优选的,所述自动清洗系统在测量完一次样品后,对取样系统和分析系统进行清洗,保证下次测量的精度;
所述可见光发射系统,包含信号调整能力,发送RFID内信息和测量结果。
优选的,所述可见光发射系统采用至少2种单色光源,测量结果正常时,发射绿光,测量结果异常时,发射红光,实现报警功能;
优选的,所述可见光发射系统具备角度调整功能,中控系统通过RFID信息和可见光接受系统的相对位置计算,获得最佳发射角度,完成信号的有效传输;
所述可见光接受系统采用光电探测器接受调整信号,有线传输至中控系统,通过中控系统完成信号解调;
优选的,所述可见光接受系统安装于电解槽上方或整个作业区的侧面;
优选的,所述可见光接受系统可以是一个,也可以是多个;
优选的,所述可见光接受系统在电解槽上方时,可以通过导轨跟踪监测主体同步行动,完成信息的准确接受;此时可见光发射系统的光源发射角度可固定化;
所述中控系统对接受到的信号进行整理、分析,完成监控任务。
优选的,所述中控系统通过有线方式接至安全环境中,避免中控操作人员与电解氛围直接接触;
优选的,所述中控系统设定检测任务模式,通过可见光系统反向传输至检测主体,完成设定检测目标的检测任务;
区别于现有技术,上述方案通过两种信号传输技术,完成复杂环境内的智能作业任务。通过RFID射频技术完成电解槽系统的读取。还通过特定频率的RFID发射能力,完成电解槽取样点的定位。通过可见光发射接收系统,完成无线信传输任务,实现检测主体的无线运动,避免了工作环境对有线传输布线的制约,改善了其他无线传输技术的缺点。通过这样的方式,完成重复作业的自动化功能。
附图说明
图1本发明系统结构示意图
图2本发明RFID定位功能示意图
图3本发明检测主体运动示意图
图4本发明可见光通讯系统结构示意图
具体实施方式
为详细说明本发明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以下结合具体实施例并配合附图详细说明。显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,不代表全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1,其出示了本发明实施例提供的一种基于可见光通讯的互联网交互检测系统的结构示意图,其包括:RFID射频标签101、射频读写器102、中继处理模块103、检测主体107、可见光发射接收模块104、可见光接收发射模块105、中控系统106、自动取样模块109、自动分析模块108、电解槽110、自动清洗模块111、运动定位系统112。
其中,检测主体107通过中控系统设定好初始位置,按照顺时针轨迹304运动。初始位置假定处于电解槽1右侧(图3)。
在初始状态时,调试检测主体位置,使得射频读写器102从信道空闲状态进入信道工作状态。系统采用的RFID标签贴服或植入电解槽右侧表面(如图3所示302为电解槽,303为RFID标签贴置位置),采用低频信号125kHz或13.56kHz芯片,使得射频读写器必须进入RFID信号发射范围内才能探测到。
信号发射范围如图2中205圆形所示,图2中射频发射器211未进入圆形辐射范围205时,中继处理模块103显示继续校准。当射频发射器211进入圆形辐射范围205内,RFID标签101内信息成功读取。
优选的,RFID标签101内信号包含两个储存区域,第一区域为可读不可写信息,包含电解槽编号和电解槽位置坐标。如P01X01Y01,代表第一电解池,X坐标01,Y坐标01.
优选的,RFID标签101内信号包含两个储存区域,第二区域为可读可写信息,包含电解溶液离子浓度值,如Mn10G,代表电解池锰离子浓度为10g/L。
射频读写器完成信息读取后,检测主体在运动定位模块112的驱动下进行设备位置调整,使得检测主体107与电解槽110相距30cm时,自动取样模块进行取样。
优选的,自动取样模块使用标准机械臂,伸入电解槽内取样,取样深度固定。如未能取样成功,信号反馈至中继处理模块103,通过可见光发射接收模块104发射红色LED信号403,提示作业人员该槽内出现问题;
优选的,红色ELD信号403被可见光接受发射模块105接受并解调处理后,传送至中控系统106,中控间201人员可通过中控系统读取异常问题原因;
正常取样完成后,样品通过自动分析模块108处理分析,完成结果反馈至中继处理模块103。
优选的,结果相较于RFID当前储存的数据有异常或低于中继处理模块设定值,判定结果异常,通过可见光发射接收模块104内的红光LED光源403传送至中控系统,同时该结果通过射频读写器102写入RFID标签芯片内第二区域;
优选的,结果正常时,通过可见光发射接收模块104内的绿光LED光源405传送至中控系统,记录并储存;
完成当前样品测试结果传输后,自动清洗模块111开始工作,完成对自动取样模块、自动分析模块的样品处理清洗。
中继处理模块103接到中控系统106发出的下一个电解槽样品测试指令,控制运动定位模块112在Y方向移动。
优选的,移动距离通过射频读写器探测下个电解槽上RFID芯片信号是否接受到为准确定位信息;
通过依次顺时针测试,完成整个工作间的样品浓度测定。
优选的,中控系统106、202可设置在与作业间203隔离的区域201;
优选的,在测试过程中,可以通过中控系统设定依次测试模式或者特定电解槽测试。特定电解槽的定位通过中控系统初步设定,运动定位模块112驱动顺时针移动完成大致位置确定。然后通过搜索前后RFID信息完成精确定位目标;
优选的,运动定位模块可通过履带步进传统系统完成移动精度划分。
与现有技术相比,本发明实现了远程智能控制测量,尤其是复杂工作环境中的溶液离子浓度在线测量。通过2种近距离信号传输技术的联合设计,完成溶液样品的自动测试功能。该系统能够通过中控设定完成测量过程的全自动化,为企业降低人力需求提供了可能。

Claims (5)

1.一种基于可见光信号传输的物联网交互检测系统,其特征在于,所述检测机器包括:可读取RFID标签、射频读写器、在线检测机器主体、可见光信号发射接收模块、可见光信号接收发射模块和中控系统;
所述可读写RFID标签,用于发射和记录待测样品的特征信息;
所述射频读写器,用于检测机器捕获RFID标签上的特征信息;
所述在线检测机器主体,用于检测待测样品的特征参数,通过物联网交互处理检测结果;
所述可见光信号发射接收系统,用于检测结果的信号传输,用于异常检测结果的光线报警提示,用于接收中控系统处理结果;
所述可见光信号接受发射系统,用于接受可见光信号,用于发射中控系统处理结果;
所述中控系统,用于处理多个样品的检测结果,用于同一个样品的多次检测结果的分析。
2.根据权利要求1所述的一种基于可见光信号传输的物联网交互检测机器,其特征在于:所述可读写RFID标签和射频读器的工作频率为低频,具体为125kHZ、13.56kHz波段。
3.根据权利要求1所述的一种基于可见光信号传输的物联网交互检测机器,其特征在于:所述在线检测机器主体具备自动取样装置,具备样品自动检测装置,具备有轨机械传动系统。
4.根据权利要求1所述的一种基于可见光信号传输的物联网交互检测机器,其特征在于:所述可见光信号发射接收系统具备准直发射功能,具备至少3种可见光信号光源。
5.根据权利要求1所述的一种基于可见光信号传输的物联网交互检测机器,其特征在于:所述可见光接受发射系统具备光源准直发射功能,具备多种可见光信号接收识别功能。
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