一种基于高频RFID的电动单轨多模态智能控制系统及方法技术方案

一种基于高频RFID的电动单轨多模态智能控制系统及方法，包括电动单轨运输车和控制系统，控制系统包括一个嵌入式系统、第一高频RFID阅读器、第二高频RFID阅读器、若干高频RFID无源标签、通信模块和上位机；高频RFID阅读器设置于电动单轨运输车上，高频RFID无源标签沿轨道分布，上位机发送无线控制指令，控制电动单轨运输车的状态，高频RFID阅读器读取高频RFID无源标签的电子编码信息并将其传送至嵌入式系统，嵌入式系统根据电子编码信息和预定的编号信息进行运送作业定点控制和运送作业状态感知；本发明专利技术能够有效减少环境干扰，实现电动单轨运输车更加有效、智能、精准的控制，且具有更低的成本。且具有更低的成本。且具有更低的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高频RFID的电动单轨多模态智能控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及运输装置
，更具体的说是涉及一种基于高频RFID的电动单轨运送作业多模态智能控制系统及方法。

技术介绍

[0002]众所周知，RFID技术又称射频识别技术，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，系统中包含阅读器和标签，标签属于一种应答器，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，阅读器是由天线、耦合元件和芯片组成，它是一种可读取标签信息的设备，其基本工作原理为：标签进入磁场后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在标签芯片中的产品信息，阅读器读取信息并解码后，就可以送至中央信息系统进行有关数据处理，RFID技术广泛应用于图书馆，门禁系统，食品安全溯源等。
[0003]在轨道运输系统中，市面上针对运输车作业状态控制问题，多采用PLC进行逻辑控制，但其多用于复杂庞大的工业系统，而运输车作业状态仅需简易的逻辑控制就可实现，且其单价、集成率高，二次开发困难。在山地果园的轨道运输系统中，果农在山上采摘完水果，需要将采摘好的水果放置于山顶轨道车的车厢中，通过轨道运输至山下的仓库，这样可以有效减少人力来运输，但由于山地果园中的地势坡度一般比较大，若轨道车在坡上停止，操作人员若想将其重新启动将比较困难同时也比较危险，同时在山地果园的环境里面情况复杂，比如有行人经过，或者野兽等突发障碍物时，需要急停，或者轨道车在行驶到设定位置时，需要进行制动操作，这个时候就需要运输车的控制系统能够对车体状态进行精确控制，且随着农村等地区青壮年劳动力的不断减少，如何实现对轨道运输车进行智能、有效精准的控制变得十分重要。
[0004]因此，设计一种基于高频RFID的电动单轨运送作业多模态智能控制方法及系统亟不可待。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于高频RFID的电动单轨运送作业多模态智能控制方法及系统。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于高频RFID的电动单轨多模态智能控制系统，包括电动单轨运输车和控制系统，所述控制系统包括嵌入式系统、第一高频RFID阅读器、第二高频RFID阅读器、若干高频RFID无源标签、通信模块和上位机；所述第一高频RFID阅读器和所述第二高频RFID阅读器均与所述嵌入式系统连接；所述嵌入式系统与所述通信模块连接，所述通信模块与所述上位机远程连接；所述高频RFID阅读器设置于所述电动单轨运输车上，所述高频RFID无源标签沿轨道分布，上位机发送无线控制指令，控制电动单轨运输车的状态，所述高频RFID阅读器读取高频RFID无源标签的电子编码信息并将其传送至所述嵌入式系统，所述嵌入式系统根据所述电子编码信息和预定的编号信息进行运送作业定点控制和运送作业状态感知。
[0007]优选的，所述电动单轨运输车包括一个单轨运输车车头，所述单轨运输车车头包括电机、制动器、电池箱、蜗轮蜗杆机构、传动装置和导向夹紧轮，继电器1、继电器2和继电器3均与所述嵌入式系统连接；所述继电器1与所述继电器2均与所述电机相连接，所述制动器的一端设置有所述蜗轮蜗杆机构；所述继电器3与所述制动器连接；所述制动器与所述电机相连接，所述蜗轮蜗杆机构的底部设置有所述传动装置，所述传动装置的一侧安装有所述导向夹紧轮，所述导向夹紧轮的顶部安装有所述电池箱，所述电池箱的顶部搭载所述嵌入式系统。
[0008]优选的，所述高频RFID无源标签的位置根据载物机构、所述第一高频RFID阅读器或所述第二高频RFID阅读器的位置和所需轨道制动点进行设定。
[0009]优选的，所述嵌入式系统上设有无线通信电路和双高频RFID通信电路；所述无线通信模块包括LoRa模块，所述无线通信电路包括LoRa无线通信电路，所述LoRa模块连接所述LoRa无线通信电路。
[0010]优选的，高频RFID标签均为抗金属类标签，外部采用ABS塑料封装，其内部均设置有标签数据层，所述标签数据层的底部设置有3m双面贴胶层。
[0011]优选的，所述嵌入式系统是以STM32F103RCT6芯片为控制核心自主设计的单片机，自主设计单片机上设有LoRa无线通信电路、双高频RFID通信电路、与电机控制电路相连接的3个继电器等。
[0012]优选的，所述上位机包括一个便携式移动终端。
[0013]优选的，所述第一高频RFID阅读器和所述第二高频RFID阅读器都是参照RFID14443协议并工作在13.56MHz的频段上。
[0014]本专利技术还提供了一种基于高频RFID的电动单轨运送作业多模态智能控制系统的控制方法，具体内容如下：
[0015]包括运送作业定点控制模式和运送作业状态感知模式；对于运送作业定点控制模式，阅读器读取高频RFID无源标签，上位机控制电动单轨运输车前进并发送无线控制指令，将此指令和读取到的所述高频RFID无源标签中的信息进行比较，从而完成运送作业定点控制；对于运送作业状态感知模式，上位机控制电动单轨运输车前进，所述嵌入式系统输出控制信号，同时开启第一高频RFID阅读器，关闭第二高频RFID阅读器，当所述第一高频RFID阅读器读取到高频RFID无源标签时，通过对嵌入式系统中的定时器进行控制，从而得到电动单轨运输车的速度和运行时间，通过速度和时间得到电动单轨运输车距离上一无源高频RFID标签的距离，即可得到当前电动单轨运输车的在轨位置，从而完成运送作业状态感知。
[0016]优选的，还包括运送作业远程控制模式和运送作业预设控制模式；通过上位机发送指令控制电动单轨运输车的状态，从而完成运送作业远程控制；通过所述上位机发送指令，嵌入式系统接收数据并进入预设模式，所述嵌入式系统作出判断，判断电动单轨运输车的最优运行方式，通过对继电器和电机的控制从而完成运送作业预设控制。
[0017]优选的，所述运送作业定点控制模式具体为：创建一个二维数组，当阅读器读取到一个高频RFID无源标签时，将该标签唯一的电子编码读取并存储到所述二维数组中并为其按顺序编号，当用上位机控制电动单轨运输车进行相应的动作时，所述上位机发送第一无线传输指令和设定的停止标签编号结合构成的第三无线传输指令，同时所述嵌入式系统控制第一高频RFID阅读器开启，当所述第一高频RFID阅读器到达与高频RFID无源标签的通信
距离时，会激发高频RFID无源标签，获取其电子编码和编号，将此电子编码和编号与二维数组中的电子编码和编号进行比对，若一致则电动单轨运输车停止，同时所述嵌入式系统发送数据给上位机提示电动单轨车到达目的地，若不一致则继续行驶。
[0018]优选的，所述运送作业状态感知模式具体为：当上位机控制电动单轨运输车车前进，同时开启第一高频RFID阅读器，关闭第二高频RFID阅读器，当第一高频RFID阅读器读取到高频RFID无源标签时，开启所述嵌入式系统内置定时器1开始计时，关闭定时器2，同时关闭第一高频RFID阅读器，开启第二高频RFID阅读器，当第二阅读器读本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高频RFID的电动单轨多模态智能控制系统，其特征在于：包括电动单轨运输车和控制系统，所述控制系统包括嵌入式系统(1)、第一高频RFID阅读器(2)、第二高频RFID阅读器(3)、若干高频RFID无源标签(4)、通信模块(5)和上位机(6)；所述第一高频RFID阅读器(2)和所述第二高频RFID阅读器(3)均与所述嵌入式系统(1)连接；所述嵌入式系统(1)与所述通信模块(5)连接，所述通信模块(5)与所述上位机(6)远程连接；所述高频RFID阅读器设置于所述电动单轨运输车上，所述高频RFID无源标签沿轨道分布，上位机发送无线控制指令，控制电动单轨运输车的状态，所述高频RFID阅读器读取高频RFID无源标签的电子编码信息并将其传送至所述嵌入式系统(1)，所述嵌入式系统(1)根据所述电子编码信息和预定的编号信息进行运送作业定点控制和运送作业状态感知。2.根据权利要求1所述的一种基于高频RFID的电动单轨多模态智能控制系统，其特征在于：所述电动单轨运输车包括一个单轨运输车车头(10)，所述单轨运输车车头包括电机(11)、制动器(12)、电池箱(13)、蜗轮蜗杆机构(14)、传动装置(15)和导向夹紧轮(16)，继电器1(7)、继电器2(8)和继电器3(9)均与所述嵌入式系统(1)连接；所述继电器1(7)与所述继电器2(8)均与所述电机(11)相连接，所述制动器(12)的一端设置有所述蜗轮蜗杆机构(14)；所述继电器3(9)与所述制动器(12)连接；所述制动器(12)与所述电机(11)相连接，所述蜗轮蜗杆机构的底部设置有所述传动装置(15)，所述传动装置(15)的一侧安装有所述导向夹紧轮(16)，所述导向夹紧轮(16)的顶部安装有所述电池箱(13)，所述电池箱(13)的顶部搭载所述嵌入式系统(1)。3.根据权利要求1所述的一种基于高频RFID的电动单轨多模态智能控制系统，其特征在于：所述高频RFID无源标签的位置根据载物机构、所述第一高频RFID阅读器(2)或所述第二高频RFID阅读器(3)的位置和所需轨道制动点进行设定。4.根据权利要求1所述的一种基于高频RFID的电动单轨多模态智能控制系统，其特征在于：所述嵌入式系统(1)上设有无线通信电路和双高频RFID通信电路；所述无线通信模块(5)包括LoRa模块，所述无线通信电路包括LoRa无线通信电路，所述LoRa模块连接所述LoRa无线通信电路。5.一种根据权利要求1所述的基于高频RFID的电动单轨运送作业多模态智能控制系统的控制方法，包括运送作业定点控制模式和运送作业状态感知模式；对于运送作业定点控制模式，阅读器读取高频RFID无源标签，上位机控制电动单轨运输车前进并发送无线控制指令，将此指令和读取到的所述高频RFID无源标签中的信息进行比较，从而完成运送作业定点控制；对于运送作业状态感知模式，上位机控制电动单轨运输车前进，所述嵌入式系统(1)输出控制信号，同时开启第一高频RFID阅读器(2)，关闭第二高频RFID阅读器(3)，当所述第一高频RFID阅读器(2)读取到高频RFID无源标签时，通过对嵌入式系统中的定时器进行控制，从而得到电动单轨运输车的速度和运行时间，通过速度和时间得到电动单轨运输车距离上一无源高频RFID标签的距离，即可得到当前电动单轨运输车的在轨位置，从而完成运送作业状态感知。6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，还包括运送作业远程控制模式和运送作业预设控制模式；通过上位机发送指令控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕石磊，李震，洪添胜，魏志威，薛秀云，宋淑然，吴伟斌，代秋芳，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：