軍械裝備隨行狀態監測與維護系統的製作方法

2023-05-24 18:52:46

軍械裝備隨行狀態監測與維護系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種軍械裝備隨行狀態監測與維護系統，由軍械裝備隨行維護設備、手持設備和後臺伺服器形成一個信息交互的系統；軍械裝備隨行維護設備包括透傳標籤、存儲器、溫溼度傳感器、加速度傳感器和電源及電量檢測模塊，手持設備和後臺伺服器配合軍械裝備隨行維護設備對軍械裝備進行維護。本發明系統基於模塊化設計，易於拓展和維護，而且能很好的進行實時數據處理。
【專利說明】軍械裝備隨行狀態監測與維護系統

【技術領域】
[0001] 本發明涉及軍械裝備維護技術，具體涉及一種軍械裝備隨行狀態監測與維護系 統。

【背景技術】
[0002] 隨著科技的進步，軍械裝備的維護日益向著自動化、智能化的方向發展，因此實現 軍械裝備狀態監測與維修歷史記錄是整個維護系統發展的需求，同時也是提高軍械裝備維 護水平的重要手段。傳統的維護方式以定期維護和預防性維修為主，採用多、勤、細來保障 系統可靠性及正常任務的完成。這種維修保障模式是以耗費大量人力、物力與財力為代價 的。對於數以萬計的軍械裝備，工作量大不說，難免會因為人的疏忽出現問題。因此，新的 高效的維護方式在軍械裝備中的應用顯得尤為重要。


【發明內容】

[0003] 鑑於此，本發明的目的在於提供一種軍械裝備隨行狀態監測與維護系統，該維護 系統不僅能實現軍械裝備在全壽命周期中溫度、溼度及振動信息的監測和存儲，而且能實 現對軍械裝備的設備基本情況、維護時間和部件更換歷史信息的記錄，克服了傳統軍械裝 備維護方式效率不高、可靠性低及耗費大量人力、物力與財力的缺點。
[0004] 為了解決上述問題，本發明所採取的技術方案是：
[0005] -種軍械裝備隨行狀態監測與維護系統，包括軍械裝備隨行維護設備、手持設備 和後臺伺服器，其中，
[0006] 軍械裝備隨行維護設備用於對軍械裝備的狀態進行監測，並保存監測數據；
[0007] 手持設備用於對軍械裝備隨行維護設備進行讀寫，並將從軍械裝備隨行維護設備 中讀取的數據通過通信鏈路發送至後臺伺服器；
[0008] 後臺伺服器用於存儲由手持設備發送的數據；並且，
[0009] 所述軍械裝備隨行維護設備安裝在軍械裝備上，包括傳感器、透傳標籤和存儲器， 其中，
[0010] 傳感器包括溫溼度傳感器和加速度傳感器，用於監測軍械裝備的狀態，包括溫度、 溼度及振動情況，透傳標籤與手持設備按約定的通信協議進行通信，將傳感器獲得的監測 數據和由手持設備寫入的數據存儲到存儲器中。
[0011] 採用上述的技術方案所產生的有益效果在於：
[0012] (1)傳感器模塊的加入能夠實時監測軍械裝備內部狀態，維護人員可以依據這些 信息分析狀態變化趨勢，對已出現問題及評估即將出現問題的軍械裝備進行及時檢修，減 小由於軍械裝備故障帶來的損失。
[0013] ⑵存儲器模塊的加入能夠記錄軍械裝備的主要信息，包括溫度、溼度、振動及設 備性能、維護時間記錄、部件更換歷史記錄等。維護人員可以對數據進行挖掘，發現設備的 潛在規律，更加合理的使用設備，降低設備的損壞率，更有利於設備的改進研發。
[0014] (3)軍械裝備隨行狀態監測與維護系統，可以幫助維護人員隨時了解軍械裝備的 庫存狀況，每個軍械裝備的維修狀況以及當下所處的狀況，為維護人員對軍械裝備的維護 提供了很大的方便。
[0015] (4)手持設備與資料庫之間的信息交互實現了對軍械裝備的信息化查詢，提高軍 械裝備的靈活機動性、抗幹擾性及安全性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 參照下面的說明，結合附圖，可以對本發明有最佳的理解。在附圖中，相同的部分 可由相同的標號表不。
[0017] 圖1為本發明實施例的軍械裝備維護系統結構圖；
[0018] 圖2為本發明實施例的軍械裝備隨行維護設備結構圖；
[0019] 圖3為本發明實施例的透傳標籤晶片結構圖；
[0020] 圖4為本發明實施例的透傳標籤工作狀態遷移圖；
[0021] 圖5(a)?5(f)為本發明實施例中手持設備的工作流程圖。

【具體實施方式】
[0022] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及示例性實 施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的示例性實施例僅用以解釋本 發明，並不用於限定本發明的適用範圍。
[0023] 參見圖1，本發明實施例的軍械裝備維護系統包括軍械裝備隨行維護設備、手持設 備和後臺伺服器。其中，軍械裝備隨行維護設備主要用於對軍械裝備的狀態進行監測，並保 存監測數據；手持設備用於對軍械裝備隨行維護設備進行讀寫，包括進行數據錄入、修改、 刪除、查詢和讀取等操作，例如實現軍械裝備信息的填寫和查詢，其中，可以將軍械裝備的 維修歷史寫入軍械裝備隨行維護設備中進行存儲。另外，手持設備還將從軍械裝備隨行維 護設備中讀取的數據通過通信鏈路發送至後臺伺服器；後臺伺服器主要用於存儲由手持設 備發送的數據。後臺維護人員可以通過分析後臺伺服器存儲的數據，對軍械裝備可能出現 的故障進行預測。
[0024] 軍械裝備隨行維護設備安裝在軍械裝備上，可以通過其內置的傳感器監測軍械裝 備的狀態，包括溫度、溼度及振動情況，並將監測數據保存在其內置的存儲器中。當透傳標 籤（詳見下文）處於工作狀態時，傳感器在預先編寫好的程序的控制下，每間隔一定時間進 行一次監測。
[0025] 在軍械裝備維護過程中，手持設備從軍械裝備隨行維護設備掃描、讀取軍械裝備 的信息，並將這些信息發送至後臺伺服器。在特定實施例中，手持設備與後臺伺服器之間的 通信可以通過wifi實現，當然也可以採用其他通信連接方式。後臺維護人員可以隨時讀取 軍械裝備的信息，了解其溫度、溼度和振動情況及設備性能、維護時間記錄、部件更換歷史 等信息。當軍械裝備所處的環境溫度、溼度不利於軍械裝備的保養時，就會向現場維修人 員發出警報，提醒現場維修人員迅速對其進行調節；當軍械裝備的振動頻率不在其正常工 作頻率範圍內時，也會向現場維修人員發出警報，提醒現場維修人員迅速對其進行檢查。由 此，後臺維護人員可以隨時查看軍械裝備的性能指標，掌握軍械裝備的庫存、損壞情況，查 看軍械裝備的維護時間記錄和部件更換歷史等信息。
[0026] 參考圖2,本發明實施例中的軍械裝備隨行維護設備包括透傳標籤、存儲器、傳感 器和電源及電量檢測模塊。
[0027] 傳感器包括溫溼度傳感器和加速度傳感器，用於監測軍械裝備的狀態，包括溫度、 溼度及振動情況，通過透傳標籤將這些監測數據存儲到存儲器中。透傳標籤與手持設備可 按約定的通信協議進行通信，通常的情況是由手持設備向透傳標籤發送讀取命令，透傳標 籤根據收到的讀取命令，將存儲器中的對應數據回傳給手持設備。另外，透傳標籤還可以接 收手持設備寫入的數據，並將該數據保存到存儲器中。透傳標籤與手持設備之間的通信在 非接觸、無網絡的方式下，利用交變磁場或電磁場的空間耦合及射頻信號調製與解調技術 實現。在整個過程中，電量檢測單元用於實時檢測軍械裝備隨行維護設備當前的電量，在電 量低於預定閾值時告警，提醒維護人員及時更換電池。
[0028] 透傳標籤可以採用無線收發模塊（配合必要的硬體電路和軟體），利用無線收發 模塊實現數據的傳送與接收。在本實施例中，無線收發模塊是採樣NORDIC-2. 4GHz頻段（微 波）的無線收發模塊，可以2Mbps空中速率無線收發（雙向）傳輸數據；採用增強型C51為 內核，時鐘頻率最高16M，具有工作電壓低、低功耗等特點，傳輸距離在30m以內。存儲器可 以採用EEPR0M晶片，例如25LC320A，該晶片是一個8引腳雙列直插式晶片。溫溼度傳感器 可以採用傳感器晶片AM2321，該傳感器晶片是一款含有已校準數位訊號輸出的溫溼度複合 型傳感器晶片，採用專用的溫溼度採集技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩 定性。該溫溼度傳感器晶片包括一個電容式感溼元件和一個高精度集成測溫元件,並與一 個高性能微處理器相連接。加速度傳感器可以採用H3LIS331DL，在實際使用過程中，通過加 速度值可以很方便地得到軍械裝備的受力情況即振動情況。
[0029] 參考圖3，透傳標籤包括模擬電路模塊和數字電路模塊。模擬電路模塊包括電源產 生子模塊、ASK解調子模塊、負載調製子模塊和時鐘提取子模塊。數字電路模塊包括接收數 據解碼子模塊、發送數據編碼子模塊、收發控制子模塊、主狀態機、防衝突控制子模塊和存 儲器接口子模塊。
[0030] 透傳標籤中保存約定格式的電子標籤，即待識別軍械裝備的標識信息。在軍械裝 備維護過程中，電子標籤附著在待識別軍械裝備的表面，作為待識別物品的電子標記。透傳 標籤實現數據的無線透傳功能，不僅能將接收到的設備信息存儲到存儲器中，而且能讀取 存儲器中的相應信息傳到手持設備。其中，接收數據解碼子模塊將ASK解調子模塊解調後 (經模數轉換）的數據進行解碼，並寫入存儲器；發送數據編碼子模塊從存儲器讀取數據並 進行編碼，負載調製子模塊將（數模轉換後的）編碼數據進行調製，並發送到手持設備。模 擬電路模塊不僅為手持設備和數字電路模塊提供傳輸接口，而且還為整個透傳標籤提供電 源、復位信號和各個部分的工作時鐘。在本實施例中，透傳標籤的工作頻率為2. 4GHz，通信 速度高、抗幹擾能力強、有效通信距離遠。進一步地，考慮到低功耗設計要求，透傳標籤具有 休眠功能，當手持設備讀寫數據的時候，才激活透傳標籤。
[0031] 參見圖4,透傳標籤的工作機制基於狀態機，通過空口指令進行狀態遷移，具有四 種不同狀態：休眠態、就緒態、盤點態和工作態。其中，在休眠狀態下，標籤每2秒周期性監 聽1毫秒空口數據，如果收到就緒指令或者盤點指令，將遷移到相應的狀態；在就緒狀態 下，如果在I秒內未收到盤點指令，標籤返回休眠態，如果收到盤點指令，則進入盤點態；在 盤點狀態下，在1秒內利用ALOHA算法發送10組籤到報文，接著如果在?\秒內未收到盤 點指令，則返回休眠態，如果收到盤點指令，則進入工作態；在工作狀態下，進行各種指令的 交易，在Τ2秒內無交易即進入休眠態。應當理解，?；，?\和Τ 2的具體數值可根據需要進行設 置，本發明對此不作限定。
[0032] 下面結合圖5對手持設備的工作流程進行說明。
[0033] 圖5(a)是標籤清點命令子流程，其實現過程為：等待用戶輸入用戶名和密碼，信 息確認正確後，用戶發送標籤清點命令，標籤將相應的信息傳送到手持設備上；若信息確認 出現錯誤或清點失敗，則返回其上一級重新操作。
[0034] 圖5(b)是查詢設備維修情況子流程，其實現過程為：用戶發出查詢命令，標籤做 出相應的響應並將響應信息反饋給手持設備。可查詢的狀態包括待維修設備、指定時間段 內維修過的設備、所有維修過的設備。
[0035] 圖5(c)是通過wifi向資料庫寫入數據子流程，其實現過程為：打開wifi後，等待用 戶發出wifi交互指令，可將手持設備資料庫更新到後臺伺服器資料庫，也可將後臺伺服器 資料庫更新到手持設備資料庫。
[0036] 圖5(d)是數據讀出標籤命令子流程，其實現過程為：用戶發出讀取信息操作，選 擇一個設備號就可以讀取標籤中存放的該設備的相關信息並顯示。
[0037] 圖5(e)是讀取資料庫命令子流程，其實現過程為：用戶選擇一個設備號，就可以 讀取資料庫中該設備的相關信息並顯示。
[0038] 圖5(f)是數據寫入標籤命令子流程，其實現過程為：用戶發出寫入信息操作指令 後，選擇一個設備號，寫入待存儲數據，點擊發送，標籤響應後經用戶確認，就可以將數據寫 入資料庫。
[0039] 根據這些流程，手持設備和後臺伺服器就可以配合軍械裝備隨行維護設備對軍械 裝備進行維護，達到預期的維護效果。
[0040] 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。
【權利要求】
1. 一種軍械裝備隨行狀態監測與維護系統，包括軍械裝備隨行維護設備、手持設備和 後臺伺服器，其中， 軍械裝備隨行維護設備用於對軍械裝備的狀態進行監測，並保存監測數據； 手持設備用於對軍械裝備隨行維護設備進行讀寫，並將從軍械裝備隨行維護設備中讀 取的數據通過通信鏈路發送至後臺伺服器； 後臺伺服器用於存儲由手持設備發送的數據；並且， 所述軍械裝備隨行維護設備安裝在軍械裝備上，包括傳感器、透傳標籤和存儲器，其 中， 傳感器包括溫溼度傳感器和加速度傳感器，用於監測軍械裝備的狀態，包括溫度、溼度 及振動情況，透傳標籤與手持設備按約定的通信協議進行通信，將傳感器獲得的監測數據 和由手持設備寫入的數據存儲到存儲器中。
2. 根據權利要求1所述的系統，其中，所述手持設備與所述後臺伺服器之間採用wifi通 ?目。
3. 根據權利要求1所述的系統，其中，所述手持設備向透傳標籤發送讀取命令，透傳標 籤根據收到的讀取命令，將存儲器中的對應數據回傳給手持設備。
4. 根據權利要求1所述的系統，其中，所述軍械裝備隨行維護設備還包括電量檢測單 元，用於實時檢測軍械裝備隨行維護設備當前的電量，在電量低於預定閾值時告警。
5. 根據權利要求1所述的系統，其中，所述透傳標籤包括模擬電路模塊和數字電路模 塊，並且，模擬電路模塊包括電源產生子模塊、ASK解調子模塊、負載調製子模塊和時鐘提取 子模塊；數字電路模塊包括接收數據解碼子模塊、發送數據編碼子模塊、收發控制子模塊、 主狀態機、防衝突控制子模塊和存儲器接口子模塊。
6. 根據權利要求5所述的系統，其中，接收數據解碼子模塊將ASK解調子模塊解調後的 數據進行解碼，並寫入存儲器；發送數據編碼子模塊從存儲器讀取數據並進行編碼，負載調 制子模塊將編碼數據進行調製，並發送到手持設備。
7. 根據權利要求5所述的系統，其中，所述模擬電路模塊還為整個透傳標籤提供電源、 復位信號和各個部分的工作時鐘。
8. 根據權利要求1所述的系統，其中，所述透傳標籤的工作頻率為2. 4GHz。
9. 根據權利要求1所述的系統，其中，所述透傳標籤的工作機制基於狀態機，通過空口 指令進行狀態遷移，具有四種不同狀態：休眠態、就緒態、盤點態和工作態，其中，在休眠狀 態下，每2秒周期性監聽1毫秒空口數據，如果收到就緒指令或者盤點指令，將遷移到相應 的狀態；在就緒狀態下，如果在?；秒內未收到盤點指令，返回休眠態，如果收到盤點指令，則 進入盤點態；在盤點狀態下，在1秒內利用ALOHA算法發送10組籤到報文，接著如果在?\秒 內未收到盤點指令，則返回休眠態，如果收到盤點指令，則進入工作態；在工作狀態下，進行 各種指令的交易，在Τ 2秒內無交易即進入休眠態。
10. 根據權利要求1所述的系統，其中，當透傳標籤處於所述工作態時，傳感器每間隔 一定時間進行一次監測。
【文檔編號】G06K17/00GK104217277SQ201410101597
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年3月17日 優先權日:2014年3月17日
【發明者】馬颯颯, 蔣茂, 張磊, 雷正偉, 廖潔, 牛剛, 夏明飛, 王兵學, 張東, 韓寧 申請人:中國人民解放軍總裝備部軍械技術研究所, 河北工業大學