一種級聯邏輯門控式有源電子標籤的監測系統的製作方法

2023-05-06 10:45:26

本發明屬於電子標籤領域，更具體地，涉及一種級聯邏輯門控式有源電子標籤的監測系統。

背景技術：

電子標籤是射頻識別(RFID)的俗稱。射頻識別技術是一項利用射頻信號通過空間耦合實現無接觸信息傳遞並通過所傳遞的信息達到自動識別目的的技術。當電子標籤進入磁場後，接收讀寫器發出的射頻信號，憑藉感應電流所獲得的能量發出存儲在晶片中的物品信息，或者主動發送某一頻率的信號。讀寫器讀取信息並解碼後，發送一定工作頻率的無線電波方式自動讀寫標籤內的數據信息後，送至數據管理系統進行處理。

RFID電子標籤是一種突破性的技術，首先，其可以識別單個的非常具體的物體，而不是像條形碼那樣只能識別一類物體；其次，其採用無線電射頻，可以透過外部材料讀取數據，而條形碼必須靠雷射來讀取信息；最後，RFID電子標籤可以同時對多個物體進行識讀，而條形碼只能一個一個地讀，此外其儲存的信息量也非常大。但是，現有的電子標籤只是一個可以被寫入、讀取信息來標示單個對象信息的標籤，並不能監測單個對象乃至多個對象組成的系統的安全狀態，更不能對多個對象組成的系統的安全狀態進行判斷和呈現。

技術實現要素：

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種級聯邏輯門控式有源電子標籤的監測系統，通過構建級聯邏輯系統，其目的在於監測系統整體和系統各成分安全狀態，並清晰明確地展現出來，由此解決了對多個對象組成的系統的安全狀態進行判斷和呈現的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明，提供了一種級聯邏輯門控式有源電子標籤的監測系統，該電子標籤包括電子標籤A和電子標籤B，所述電子標籤A的傳感器A4採集待監測對象的信息後傳輸至控制器A1，該控制器A1判斷收到的信息的邏輯結果並使指示模塊A2進行相應的預警，待監測對象的信息和所述邏輯結果被存儲在存儲器A6中，同時所述邏輯結果被無線模塊A3向外傳遞；所述電子標籤B的邏輯門控狀態評估模塊B4用於將來自外界的邏輯結果進行邏輯運算，該電子標籤B其它與所述電子標籤A相同設置的部分具有與之相同的功能，對於電子標籤的監測系統而言，其特徵在於，

所述監測系統為N層倒立樹狀結構，每層包含多個節點，且每個節點對應下一層的多個節點作為分枝，其中，每個所述監測系統的最底層是事件監測層，該層的每個節點均對應一個所述電子標籤A，所述監測系統的其它層均為邏輯門層，該層的每個節點對應一個所述電子標籤B；

所述事件監測層的節點的邏輯結果由所述指示模塊A2顯示預警，且將該邏輯結果傳遞給所述事件監測層上一層節點對應的所述電子標籤B，該電子標籤B對所述邏輯結果進行邏輯運算得到新的邏輯結果，然後通過所述指示模塊B2對該新的邏輯結果顯示預警，並將此新的邏輯結果傳遞給該電子標籤B所在層的上一層節點，直至完成第N-1層到第N層的傳遞，其中N是大於1的正整數。

作為進一步優選地，所述邏輯結果取值為0或者1，「0」代表安全，「1」代表不安全。

作為進一步優選地，所述邏輯運算優選按照下列表達式進行，其中，Ri,j是第i層的第j個節點的邏輯結果，Ri-1,m是第i-1層的第m個節點的邏輯結果，

Ri,j＝OR[Ri-1,1,……,Ri-1,m]。

作為進一步優選地，所述電子標籤A監測事件M的狀態包括譬如應力、應變、人員狀態和設備狀態。

作為進一步優選地，邏輯門控狀態評估模塊為單片機。

作為進一步優選地，所述指示模塊A2和B2以聲、光、或電的形式顯示節點的狀態。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：

1、本發明的控制器A能夠根據預設安全界限值分析傳感器數據並判斷安全狀態的功能，邏輯門控狀態評估模塊能夠根據下屬節點安全狀態評價總體安全狀態，因此具有分析評估監控對象安全水平的功能；

2、本發明通過構建由電子標籤A和B組成的倒立樹狀級聯邏輯式系統，實現同時對多個事件組成的系統的安全狀態進行監控；並且將對多個對象的安全狀態通過每個事件節點和邏輯節點的指示器得以呈現；

3、本發明通過在電子標籤B中設置邏輯門控狀態評估模塊，通過簡單的邏輯運算，實現了不同層間信息的傳遞，並將不安全信息得以保留，從而使得整個級聯邏輯式系統的信息得以傳承和呈現；

4、本發明對於生產過程中具有多層級多因素的工程設備設施或生產組織的安全生產監控有重大意義，將電子標籤所對應設備設施、組織的安全狀態清晰明確地展現出來，方便現場管理人員對了解設備設施或生產組織的狀態，及時發現糾正安全隱患。

附圖說明

圖1是按照本發明的優選實施例所構建的3層級聯邏輯門控式有源電子標籤的監測系統；

圖2是按照本發明的優選實施例所構建的電子標籤A機構圖；

圖3是按照本發明的優選實施例所構建的電子標籤B機構圖；

圖4是按照本發明的優選實施例所構建的聯邏輯門控式有源電子標籤監測系統的工作流程圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。

圖1是按照本發明的優選實施例所構建的3層級聯邏輯門控式有源電子標籤的監測系統，如圖1所示，系統分為事件監測層和兩層邏輯門層，二者進行組合形成級聯邏輯系統，級聯邏輯系統等效於故障樹，系統各層各節點的邏輯聯繫等效於系統安全中基本事件與頂層事件的因果聯繫，事件監測層即級聯邏輯系統1層，邏輯門層為第2層與第3層。事件監測層有12個節點(A1,1，A1,2，……，A1,12)，對應的邏輯狀態為R1,1，R1,2，……，R1,12；2層邏輯門層有3個節點(A2,1，A2,2，A2,3),對應的邏輯狀態為R2,1，R2,2，R2,3；3層邏輯門層有1個節點(A3,1),對應的邏輯狀態為R3,1。Ai,j代表第i層的第j個節點，Ri,j代表Ai,j的邏輯狀態。(i＝1,2,3，……；j＝1,2,3，……；Ri,j＝0或1，0代表「安全」，1代表「不安全」)

級聯邏輯系統中，12個電子標籤A布設在事件監測層的12個節點，4個電子標籤B布設在邏輯門層第2層與第3層的共4個節點上，由此構成一個以事件為底層，以邏輯門為終節點的倒立樹狀結構。

圖2是按照本發明的優選實施例所構建的電子標籤A機構圖,如圖2所示，電子標籤A，包括傳感器A4、控制器A1、存儲器A6、無線模塊A3、指示模塊A2、電源A5等，其中，所述傳感器A4連接待測對象，用於實時監測事件，並將監測信息傳輸至控制器A1；所述控制器A1讀取傳感器發送的數據，一方面分析評估該數據，根據預設安全界限值，形成邏輯狀態R1,M，並控制指示模塊A2顯示事件安全狀態，另一方面控制存儲器A1存儲事件數據，並且控制無線模塊A3向上級節點傳輸邏輯狀態，上述的這些模塊通過電源A5來進行供電。

圖3是按照本發明的優選實施例所構建的電子標籤B機構圖，如圖3所示，電子標籤B包括邏輯門控狀態評估模塊B4、控制器B1、存儲器B6、無線模塊B3、指示模塊B2、電源B5等，其中，所述控制器B1一方面控制無線模塊B3與各個電子標籤A中無線模塊A3通信，進而獲取下屬各個事件層中的邏輯狀態R1,1,……,R1,M；此外將下屬事件層邏輯狀態傳輸至邏輯門控狀態評估模塊進行邏輯或運算；待邏輯門控狀態評估模塊得出邏輯或運算結果後，控制器B1一方面控制存儲器B6儲存下屬節點邏輯狀態和邏輯運算結果，一方面控制指示模塊B2顯示本邏輯節點安全狀態,上述的這些模塊通過電源B5來進行供電。

圖4是按照本發明的優選實施例所構建的聯邏輯門控式有源電子標籤監測系統的工作流程圖，如圖4所示，級聯邏輯門控式有源電子標籤組進行監測的方法，包括以下步驟：

(1)電子標籤A中控制器A1初始化埠，安全界限值及無線模塊A3；電子標籤B中控制器B1初始化埠及無線模塊B3；

(2)無線模塊A3與無線模塊B3間(或不同無線模塊B3間)通信構件級聯邏輯系統，

電子標籤A中步驟：

(3)傳感器採集監測對象信息；

(4)監測數據傳輸至控制器A1；

(5)控制器判斷監測數據是否達到安全界限值，如果是，進入步驟(6)，如果否，進入步驟(7)；

(6)生成邏輯語言1，指示模塊A2預警，進入步驟(8)；

(7)生成邏輯語言0；

(8)控制器A1控制指示模塊A2顯示對象安全狀態；

(9)控制器A1控制存儲器A6存儲監測數據與邏輯結果；

(10)控制器A1控制無線模塊A3向上級節點傳輸邏輯結果；

電子標籤B中步驟：

(11)控制器B1控制無線模塊B3接收下屬節點邏輯結果；

(12)控制器B1讀取下屬節點邏輯結果，打包發送至邏輯門控狀態評估模塊B4；

(13)邏輯門控狀態評估模塊B4進行邏輯或運算；若邏輯或運算結果為1，進入步驟(14)，若邏輯或運算結果為0,進入步驟(15)；

(14)指示模塊B2預警，進入步驟(16)；

(15)控制器B1控制指示模塊B2顯示對象安全狀態；

(16)控制器B1控制存儲器B6存儲下屬節點邏輯信號與自身邏輯結果；

(17)若還有上級節點，控制器B1控制無線模塊B3向上級節點傳輸邏輯結果，進入步驟(11)；若沒有上級節點，進入步驟(18)

(18)控制器B1控制無線模塊B3向管理中心雲平臺傳輸邏輯源與邏輯結果。

以圖1的3層級聯邏輯門控式有源電子標籤的監測系統為例，所述12個電子標籤A中的傳感器連接待測12個對象，用於實時監測各個對象的事件(如應力1，應力2，……，應力12)，並將監測信息傳輸至各自的控制器A1；各個電子標籤A的控制器A1讀取傳感器發送的數據，一方面分析評估該數據，根據預設安全界限值，形成邏輯狀態R1,1，R1,2，……，R1,12，並控制各自的指示模塊A2顯示事件安全狀態，當邏輯狀態為1時產生預警信號；另一方面各個電子標籤A控制存儲器A6存儲事件數據；各個電子標籤A中的控制器A1隨即控制無線模塊A3向上級節點傳輸邏輯狀態。(A1,1，A1,2，A1,3，A1,4節點向A2,1傳輸；A1,5，A1,6，A1,7，A1,8節點向A2,2傳輸；A1,9，A1,10，A1,11，A1,12節點向A2,3傳輸).

級聯邏輯系統第2層三個節點A2,1，A2,2，A2,3中的電子標籤B各自的控制器B1一方面控制其無線模塊B3與下屬電子標籤A中無線模塊A3通信，進而獲取下屬各個事件層中的邏輯狀態(A2,1的電子標籤B與A1,1，A1,2，A1,3，A1,4中的電子標籤A通信；A2,2的電子標籤B與A1,5，A1,6，A1,7，A1,8中的電子標籤A通信；A2,3的電子標籤B與A1,9，A1,10，A1,11，A1,12中的電子標籤A通信)。

此外將下屬事件層邏輯狀態傳輸至邏輯門控狀態評估模塊進行邏輯或運算，即：

A2,1中，R2,1＝OR[R1,1,R1,2,R1,3,R1,4]；

A2,2中，R2,2＝OR[R1,5,R1,6,R1,7,R1,8]；

A2,3中，R2,3＝OR[R1,9,R1,10,R1,11,R1,12]。

待邏輯門控狀態評估模塊得出邏輯或運算結果後，各個控制器B1一方面控制存儲器B6儲存下屬節點邏輯狀態和邏輯運算結果，一方面控制指示模塊B2顯示本邏輯節點安全狀態，當邏輯狀態為1時產生預警信號。

此外，第2層中的電子標籤B中的控制器B1隨即控制無線模塊B3向第3層節點傳輸邏輯狀態。

第3層節點A3,1中的控制器B1控制無線模塊B3與下屬A2,1，A2,2，A2,3節點中的電子標籤B中無線模塊B3通信,將下屬邏輯狀態傳輸至邏輯門控狀態評估模塊進行邏輯或運算,即R3,1＝OR[R2,1,R2,2,R3,3]。

待邏輯門控狀態評估模塊得出邏輯或運算結果後，控制器B1一方面控制存儲器B6儲存下屬節點邏輯狀態和邏輯運算結果，一方面控制指示模塊B2顯示本邏輯節點安全狀態，當邏輯狀態為1時產生預警信號。

此外，第3層邏輯門層的電子標籤B中的控制器B1隨即控制無線模塊B3向管理中心雲平臺傳輸邏輯狀態。

至此，3層級聯邏輯門控式有源電子標籤的監測系統建立完成。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。