基于電子標簽的工器具智能管理系統的研究

盧飛 張銳鋒 李強

國網亳州供電公司 安徽亳州 236800

在高速發展的今天，非視覺、非接觸式的無線電通信電子標簽技術應用越來越廣泛，如門禁系統、圖書館、電子與食品溯源等方面。我國專門為電子標簽技術制定了一系列國家標準、國家軍用標準，國際上也制定有相關標準。在電子標簽技術廣泛應用的背景下，電子標簽相關產品增多，大量的電子標簽產品生產以后需要嚴格的質量把關測試。為節省人力、時間和硬件資源，設計一款電子標簽技術的多標準自動化測試系統變得很有必要。

1 電子標簽技術應用必要性

數字化工廠的作用在于在虛擬環境中，對各類制造信息進行接收和反饋。目前，在數字制造、維修管理工作中，電子標簽因其獨特的優勢，在數字化制造和維修管理中發揮重要優勢：傳輸數據時，不需要數據線，在特定距離內，即使沒有正對探測器，也能夠達到良好的識別效果，無需人為干擾，數據采集呈現自動化特征，鮮有錯漏；探測器能夠自動探測無源電子標簽，監控生產運輸中的各類物品，在第一時間發現物資供應不足、生產堵塞問題。無論在數據采集，還是問題報警中，都可使用有源電子標簽，使信號發送更加主動；電子標簽具備標識物品、存儲信息、讀寫動態等性能?，F階段，大容量電子標簽在64K以上，能夠在生產、維修環節存儲大量信息。下游工序可能存在上游工序加工信息，物品從工廠離開之后，所用信息，維修過程中，還會回到工廠；電子標簽可在高溫、腐蝕、金屬、振動等環境下應用，能夠同時讀入、識別多個電子標簽。在零件表面或內部設置電子標簽。一些供應商甚至還供給托盤、包裝箱等，便于內嵌電子標簽；組合傳感器和有源電子標簽，進行數據發送，能夠對重點生產環節狀態進行監督。電子標簽除了承載信息外，還能夠實現車間管控集成；電子標簽具備人機交互性能，把參數信息存儲到電子標簽內，能夠把參數條件輸入手持終端，對電子標簽進行問詢，達標后，發光或發聲[1]。

2 基于電子標簽的智能化工具管理系統

2.1 智能工具庫房

以往工具房管理工作中，通過人工借還工具，還要使用專門的記錄簿，對工具使用、借還狀態進行準確記錄。依托系統設置，使工具管理庫房呈現智能化特征。該工具庫房中，有專用的計算機系統，主要構成內容涵蓋RF標簽讀寫器和Zigbee收發模塊，它們通過USB接口連接。在庫房管理計算機系統中，連接有RF標簽讀寫器，工具上也有RF標簽，以此為載體，統一管理庫房中的全部智能工具。依托庫位、工具、工具箱等各類標簽采集，在電腦的中央數據庫傳遞此類數據，便于保存工具標簽。工作人員可通過數據庫搜索，及時借還工具，并在較短時間內定位工具，使借還工作圓滿完成。

2.2 智能工具箱

這一智能工具箱的優勢在于發揮URF讀頭模塊優勢，進行實時監視，對象為放入、接近、進入后，距離工具箱比較遠，且攜帶RF標簽的智能工具。工具箱上攜帶的Zigbee模塊和工具庫房管理計算機上安裝的Zigbee模塊能夠進行無線通信。充分發揮算法優勢，對位于工作場所內的全部智能工具箱進行有效定位，使之顯示在庫房管理系統中。工具箱還能夠對箱內的工具進行準確識別，倘若超出識別界限，會在第一時間發出識別報警信號。結束機務工作后，在工具箱內放入工具，及時把箱門關閉，可對內部工具種類、數量等進行自動清理。倘若與箱內原本工具種類、數量等不匹配，可發揮聲光報警優勢，對機務人員進行提醒，使工具監控管理工作具備智能化特征。明確該智能化體系作用，始終保證維修工具箱與機務人員日常工作需求相符合。在該系統中，監控機務維修工具始終處于核心位置，其是否可靠及智能化程度與整體系統運行情況息息相關。

2.3 智能工具

為了滿足機務維修、地面勤務等工作要求，把開槽、開孔工藝，應用到工具表面特定位置，借助粘貼、懸掛、埋設、包覆等工藝，綜合常規RF標簽、工具、抗金屬RF標簽等，使工具強度、使用壽命等不受干擾。在開槽、開孔工藝中，完成RF標簽嵌入工作之后，在回填、封裝工作中，對特殊材料進行應用[2-3]。

3 現場硬件環境

采用單元化改造方式，優化車間，把成組技術融入各單元設計工作，提高工件加工效率。在生產維修工作中，此類單元非常重要，需要以高效通道為載體，對這些節點進行連接，使該制造系統更加完備。借助自動化物流傳輸系統，串接此類單元。其對手動和自動方式進行同步采用，在地面、空中進行分層運輸。同時把人工傳送、自動傳送機構應用到地面運輸中，使之為中小型物件服務。在自動傳輸機構方面，安排操作人員對電子標簽讀寫模塊負責，在托盤電子標簽中，寫入生產批次信息、工作訂單號，并在外包裝位置粘貼電子標簽。工件自動識別模塊位于傳送機構末端，對電子標簽進行自動識別，在信息系統中導入工件訂單、生產批次信息。在中間環節，完成特定數量工件生產之后，在指定工作緩沖區放置，使下一道工序領用更加方便。電子標簽集成應用過程中，操作人員按照要求，在周轉箱內放入一定數量的工件，并把電子標簽（含批次信息）設置在周轉箱上，操作人員還要攜帶與之相對應的班組卡標簽，假使其在工件緩沖區電子標簽探測范圍內，無論班組信息，還是工件信息卡都能夠被自動識別出來，并在信息系統中對數據進行導入。

4 結語

物聯網技術正處于快速發展之中，尤其是在2025智能制造的背景下，需要大量的電子標簽人才，在未來的教學中，還要不斷的將新的內容融入到模塊化教學當中，結合學生的掌握程度，企業人才的用人需要不斷對教學內容進行修正和改進，鼓勵學生多參加全國物聯網競賽，進一步提高他們的學習及動手能力。