基于RFID的动车运用所工具安全管理系统设计.pdf
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1、2023年/第8期 物联网技术智能处理与应用Intelligent Processing and Application1150 引 言随着“交通强国,铁路先行”口号1的提出,我国高铁里程快速延伸,动车组需求量不断增加,而动车组车型种类繁多,其检修作业需要的工具也日渐繁杂。为实现动车组零故障出库要求,动车组一次检修作业中,一名地勤机械师通常需要一套工具包(16 件套组)、对讲机、摄像手电筒和其他专项作业若干工具。而在动车所工具间,采用二维条形码和手工登记借还工具,条形码只能单个扫描,工具又存在集中借还,常常出现排队现象。加上条形码极易污损和脱落,检修过程中常常伴随着灰尘和油污,归还时条形码往往
2、已经磨损或遗失,需要在系统查询借还人姓名才能归还,效率低下。并且在检修过程中,如果工具遗失在动车组内,特别是裙板内、车顶,会造成极大的安全隐患,严重威胁动车组安全运行。许多学者针对国内维修工具现状进行了深入的研究。刘贺路认为日常维护作业所使用的人工工具管理的方式存在低效率的问题2;张仪哲认为信息技术在提升民航维修工具管理效率方面发挥着至关重要作用3。成硕认为随着时代的发展,传统的人工管理方式已经无法满足铁路工具清点的需 求4。因此,本文开发一个基于先进技术的工具清点系统,以更好地满足日益增长的需求。杨丽将 RFID 技术运用到高铁工具管理,设计了一种手持式高铁工具管理系统5;崔利杰等针对当前航
3、空维修管理模式进行需求分析,基于无线射频设计了一个航空工具管理系统6;Cardoso 等运用 RFID 的超高频(UHF)电子标签与智慧交通系统相结合7。上述文献对 RFID 技术及相关应用进行阐述,提出了一些 RFID 技术在工具管理领域的新方法,但主要集中在理论层面,与当前动车所检修作业有所差距。结合当前理论研究,科学地构建一套基于 RFID 的工具安全管理系统对于保障车组安全、优化工作流程有着积极作用。1 RFID 技术与工具管理现状1.1 RFID 技术射频识别技术(RFID)8是中国近年来兴起的一种非接触式自动识别技术,是一种利用射频信号通过空间耦合(电磁场或交变磁场)实现无接触信息
4、传递并通过传递的信息达到识别目的的技术。其原理是工作中的 RFID 阅读器通过天线发射射频信号,RFID 标签接收信号,通过耦合产生感应电流,RFID 标签从而获取到能量,驱动控制模块读取芯片中存储的信息(无源标签),或采用 RFID 标签内部集成的驱动电流对存储信息进行读取(有源标签),最后通过射频模块和天线将信号传输给 RFID 阅读器,阅读器完成信号的解码工作,传给处理器进行后端处理。RFID 系统结构如图 1所示。1.2 动车运用所工具管理现状经过对现场情况的分析与相关资料结合,发现目前动车所的工具管理存在 4 个问题。(1)工具种类繁杂、数量多、价格昂贵。在动车所工具间,一天检修作业
5、工具交接就达到上千项。其中工具名称、规格、数目、存放货架各不相同。还有力矩校准需要现场给出条形基于 RFID 的动车运用所工具安全管理系统设计汤文顺,王祖良(西京学院 电子信息学院多源异构实验室,陕西 西安 710123)摘 要:随着“交通强国,铁路先行”口号的提出,我国高铁路网规模快速扩大,从“四纵四横”发展到“八纵八横”。动车组是高尖端技术的集合体,其检修是保障安全运行的关键,其检修作业需要的工具也日趋繁杂。针对传统的动车运用所检修工具管理模式存在的不足,文中运用射频识别技术(RFID)设计一个动车运用所工具安全管理系统,实现动车所工具在一定空间区域的批量借还、批量清点。同时利用布置在动车
6、运用所各处的阅读器和路由器实现区域定位、安全联锁功能。采用前后端分离架构,利用 HTML、JavaScript 编写前端界面,采用 SpringBoot 和MyBatisPlus框架开发后端系统。基于Android开发手持端,实现数据采集与上传。选择MySQL数据库进行数据存储,提高了动车所工具管理效率,保障了动车组安全运行。关键词:动车运用所;射频识别技术(RFID);安全管理系统;检修工具;区域定位;安全联锁;MySQL 数据库中图分类号:TP315;TP391.44;U284.92 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2023)08-0115-04收稿日期:2022-12-14
7、 修回日期:2023-01-19基金项目:陕西省重点研发计划重点项目(2018ZDXM-NY-014)DOI:10.16667/j.issn.2095-1302.2023.08.031物联网技术 2023年/第8期 智能处理与应用Intelligent Processing and Application116码标签,加上工具大多数购入为意大利BETA品牌,价格昂贵,工具间管理人员需要十分细致和耐心。(2)检修库面积大,工具难以定位。常规检修库为 6 股道 2 列位,加上动车组编组长,检修项目多。根据动车所检修规范要求9,工具丢失、遗漏未找到时动车组不准出库上线,检修人员需要停止作业寻找工具。
8、日常检修任务繁重,这样不仅耗费人力,而且造成潜在安全隐患。(3)工具借还时间集中。动车所检修作业通常是开工、结束、交接班关键时间节点借还。因为数量繁杂,借还人数多,工具间人员面临巨大的压力,借还效率低下。(4)工具不能合理规划。动车所存在重配置、轻管理现状10。部分工具借用频繁,借用时库存为零,而有少量工具却很少使用,同时无法及时统计破损待修复工具。常常检修人员会有私下交接工具现象,造成工具管理混乱。图 1 RFID 系统结构图传统的条形码和手动登记模式已经逐渐适应不了动车所工具管理要求。针对现状,本文结合 RFID 技术提出一种升级的动车运用所工具安全管理系统。1.3 方法对比条形码技术经过
9、多年发展有着非常广泛的使用,但是RFID 技术有着其不可替代的优点。传统条形码和 RFID 标签对比见表 1 所列。表 1 条形码和 RFID 对比表比较类别条形码RFID 标签安全性低高工作环境适应性差,易污损适应恶劣环境识别效率单标签识别多标签识别识别距离小于 80 cm最大可达数十米识别时间1 2 s0.1 s容量1 100 B数 MB使用方式可视范围内无需在可视范围内使用寿命短长读写能力只读读/写定位能力无有2 系统方案设计2.1 需求分析2.1.1 用户管理需求(1)用户账户添加、删除:通过系统管理员进行手动添加、删除用户。(2)用户登录:用户输入账户密码经过后台验证通过才能进入到操
10、作界面。(3)用户账户信息修改:用密码修改,用户账户信息由入职时系统管理员添加,个人不可修改。2.1.2 工具存储管理需求(1)新入库工具:根据入库单核对信息正确后。对工具分配货架、类型、唯一标识码,进行编码后放入指定工具区。(2)归还工具:通过对比数据库中的出库信息,可以计算出未归还的工具的数量,并显示所有已归还或部分已归还,同时可以更改工具状态。(3)操作记录需求:结合用户信息和操作信息,形成入 库、归还操作记录日志。2.1.3 工具借用出库管理需求(1)借用工具:工具间管理人员根据任务作业单提前准备工具,工具出库变更工具状态。(2)报废工具:工具报废需要提交申请报告,领导审批后方可报废。
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