(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 109522764 A(43)申请公布日 2019.03.26
(21)申请号 201811416440.X(22)申请日 2018.11.26
(71)申请人 劭行（苏州）智能科技有限公司
地址 215024 江苏省苏州市金鸡湖大道99
号苏州纳米城中北区23幢综合楼214室(72)发明人 刘飞 史汝川 张晨睿 程克杰 (74)专利代理机构 上海段和段律师事务所
31334
代理人 李佳俊 郭国中(51)Int.Cl.
G06K 7/10(2006.01)G06K 17/00(2006.01)
权利要求书2页 说明书6页 附图3页
(54)发明名称
基于RFID技术的钢包管理装置
(57)摘要
本发明提供一种基于RFID技术的钢包管理装置，超高频RFID标签设置在钢包表面，无线采集器与超高频RFID标签通信，获取超高频RFID标签中的钢包信息；无线采集器支持远程监控，将接收到的钢包信息用于远程监控；阅读器天线与超高频RFID标签相对设置，阅读器通过阅读器天线与超高频RFID标签交互获取钢包信息；阅读器接收到钢包信息后，判定钢包是否处于预设工位。实现钢包工位监测功能，将钢包的工位和钢包号自动识别，提高了钢包识别的智能化，提高了炼钢厂的生产安全系数。标签放置于钢包的加强筋下方，避免了钢包在倾倒过程中的钢渣流到标签上影响标签的无线信号，阅读器天线固定在与标签正对的位置，以确保无线信号强度。
CN 109522764 ACN 109522764 A
权 利 要 求 书
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1.一种基于RFID技术的钢包管理装置，其特征在于，包括超高频RFID标签(1)、无线采集器(2)；
所述超高频RFID标签(1)设置在钢包表面，无线采集器(2)通过无线或有线方式与超高频RFID标签(1)通信，获取超高频RFID标签(1)中的钢包信息；
所述无线采集器(2)支持远程监控，将接收到的钢包信息用于远程监控。2.根据权利要求1所述的基于RFID技术的钢包管理装置，其特征在于，还包括阅读器(5)、阅读器天线(6)；
阅读器天线(6)与超高频RFID标签(1)相对设置，阅读器天线(6)与阅读器(5)相连接，阅读器(5)通过阅读器天线(6)与超高频RFID标签(1)交互获取钢包信息；
阅读器(5)接收到钢包信息后，判定钢包是否处于预设工位，生成判定结果，所述判定结果能够被无线采集器(2)获取。
3.根据权利要求1所述的基于RFID技术的钢包管理装置，其特征在于，所述超高频RFID标签(1)焊接在钢包的设定位置，且超高频RFID标签(1)与钢包之间形成空气通道；所述设定位置位于钢包的加强筋下方。
4.根据权利要求1所述的基于RFID技术的钢包管理装置，其特征在于，所述超高频RFID标签(1)包括RFID天线(11)、无源传感器芯片(12)、外壳(13)；
RFID天线(11)印刷在耐高温印制电路板上，RFID天线(11)与无源传感器芯片(12)电连接；
RFID天线(11)、耐高温印制电路板、无源传感器芯片(12)设置在外壳(13)内，外壳(13)通过螺丝(14)形成密封壳体，外壳(13)使用耐高温电子封装胶(15)灌封。
5.根据权利要求1所述的基于RFID技术的钢包管理装置，其特征在于，所述钢包信息主要包括钢包编号信息、工位状态信息中的任一种或任多种。
6.根据权利要求1所述的基于RFID技术的钢包管理装置，其特征在于，所述外壳(13)是金属外壳。
7.根据权利要求1所述的基于RFID技术的钢包管理装置，其特征在于，所述无线采集器(2)包括采集器天线(21)、无线收发模块(22)、处理模块(23)、控制模块(24)、通讯模块(25)；
控制模块(24)接收通讯模块(25)的采集命令，控制模块(24)根据采集命令对无线收发模块(22)发送控制命令，无线收发模块(22)通过采集器天线(21)与超高频RFID标签(1)通信；
无线收发模块(22)接收超高频RFID标签(1)发出的传感信号，将传感信号发送至控制模块(24)，控制模块(24)接收传感信号后发送至处理模块(23)；
处理模块(23)通过处理判别，得到处理结果，并将处理结果发送至控制模块(24)；控制模块(24)接收处理结果后，将处理结果发送至通讯模块(25)。8.根据权利要求4所述的基于RFID技术的钢包管理装置，其特征在于，所述无源传感器芯片(12)包括传感器天线(121)、声表面波器件(122)；
所述阅读器(5)通过阅读器天线(6)发送查询信号(3)；
所述查询信号(3)通过RFID天线(11)传输至无源传感器芯片(12)；
无源传感器芯片(12)通过传感器天线(121)将查询信号(3)的第一电磁波信号转换为
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CN 109522764 A
权 利 要 求 书
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第一机械波信号，所述第一机械波信号在声表面波器件(122)内部传播后被转换成第二电磁波信号；
所述第二电磁波信号通过RFID天线(11)生成回波信号(4)，所述回波信号(4)通过阅读器天线(6)传输至阅读器(5)，阅读器(5)对回波信号(4)进行参数解析，得到钢包信息。
9.根据权利要求2所述的基于RFID技术的钢包管理装置，其特征在于，所述阅读器天线(6)与阅读器(5)通过馈线(7)相连接。
10.根据权利要求4所述的基于RFID技术的钢包管理装置，其特征在于，所述耐高温电子封装胶(15)采用电子封装硅橡胶。
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CN 109522764 A
说 明 书
基于RFID技术的钢包管理装置
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技术领域
[0001]本发明涉及钢包管理技术领域，具体地，涉及一种基于RFID技术的钢包管理装置，尤其是涉及一种采用超高频RFID特种标签的无线钢包识别装置。
背景技术[0002]钢包(Ladle)是冶金厂中用于运输和倾倒熔融金属的容器，其主要流转工序包括钢包预热、等待装铜、出钢装铜、浇注、倾倒钢水、冷却和修理等。在过去的20年中，大多数炼钢厂由工人手动分配钢包编号，记录各个钢包的实时工序，通常还需要根据各个钢包的循环周期进行清洁，修理。这些高度重复的手动输入非常容易出错，这些错误对于工厂操作而言可能会导致额外的高额成本及影响其它钢包的进度。部分企业依靠图像识别来管理钢包，但是图像识别对角度要求高，必须正对，现场施工环境粉尘非常多，加上部分加工工位产生的浓烟都会导致图像无法识别，因此采用图像识别管理钢包具有非常大的安全隐患。[0003]相对而言，采用RFID系统实现钢包的识别管理有很大的优势，只需要将钢包号写入RFID标签，通过阅读器天线读取钢包编号就可以实现对钢包的智能识别。但是在冶金厂中采用RFID技术实现钢包识别通常也存在实施难点，例如，钢包工作时，包内温度高达1700多度，表面温度也达到350多度，常见的RFID声表面波器件最高耐温只有100度左右，普通RFID标签根本无法工作；现场工作环境金属非常多，容易造成多面反射，降低标签的读取距离；不同的工位标签的最大识别距离不同，需要避免相邻两个标签的干扰。发明内容
[0004]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于RFID技术的钢包管理装置。
[0005]根据本发明提供的一种基于RFID技术的钢包管理装置，包括超高频RFID标签、无线采集器；
[0006]所述超高频RFID标签设置在钢包表面，无线采集器通过无线或有线方式与超高频RFID标签通信，获取超高频RFID标签中的钢包信息；[0007]所述无线采集器支持远程监控，将接收到的钢包信息用于远程监控。[0008]优选地，所述的基于RFID技术的钢包管理装置，还包括阅读器、阅读器天线；[0009]阅读器天线与超高频RFID标签相对设置，阅读器天线与阅读器相连接，阅读器通过阅读器天线与超高频RFID标签交互获取钢包信息；[0010]阅读器接收到钢包信息后，判定钢包是否处于预设工位，生成判定结果，所述判定结果能够被无线采集器获取。[0011]优选地，所述超高频RFID标签焊接在钢包的设定位置，且超高频RFID标签与钢包之间形成空气通道；所述设定位置位于钢包的加强筋下方。[0012]优选地，所述超高频RFID标签包括RFID天线、无源传感器芯片、外壳；[0013]RFID天线印刷在耐高温印制电路板上，RFID天线与无源传感器芯片电连接；
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CN 109522764 A[0014]
说 明 书
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RFID天线、耐高温印制电路板、无源传感器芯片设置在外壳内，外壳通过螺丝形成
密封壳体，外壳使用耐高温电子封装胶灌封。[0015]优选地，所述钢包信息主要包括钢包编号信息、工位状态信息中的任一种或任多种。
[0016]优选地，所述外壳是金属外壳。[0017]优选地，所述无线采集器包括采集器天线、无线收发模块、处理模块、控制模块、通讯模块；
[0018]控制模块接收通讯模块的采集命令，控制模块根据采集命令对无线收发模块发送控制命令，无线收发模块通过采集器天线与超高频RFID标签通信；[0019]无线收发模块接收超高频RFID标签发出的传感信号，将传感信号发送至控制模块，控制模块接收传感信号后发送至处理模块；[0020]处理模块通过处理判别，得到处理结果，并将处理结果发送至控制模块；[0021]控制模块接收处理结果后，将处理结果发送至通讯模块。[0022]优选地，所述无源传感器芯片包括传感器天线、声表面波器件；[0023]所述阅读器通过阅读器天线发送查询信号；
[0024]所述查询信号通过RFID天线传输至无源传感器芯片；
[0025]无源传感器芯片通过传感器天线将查询信号的第一电磁波信号转换为第一机械波信号，所述第一机械波信号在声表面波器件内部传播后被转换成第二电磁波信号；[0026]所述第二电磁波信号通过RFID天线生成回波信号，所述回波信号通过阅读器天线传输至阅读器，阅读器对回波信号进行参数解析，得到钢包信息。[0027]优选地，所述阅读器天线与阅读器通过馈线相连接；所述耐高温电子封装胶采用电子封装硅橡胶。
[0028]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：[0029]1、本发明提供的基于RFID技术的钢包管理，进一步提高了生产安全性，提高了工作效率。[0030]2、本发明提供的基于RFID技术的钢包管理耐高温，其中超高频RFID标签具有很高的耐温性，无源传感器芯片采基于Saw声表面波原理，不含电子元器件，耐温性高达300度，RFID天线基材采用高温PCB材料，耐温达到250度，电子封装硅橡胶耐温性达300度；[0031]3、超高频RFID标签焊接在钢包加强筋下方，避免钢渣流入标签表面，RFID标签与钢包表面不直接接触，间隔一定空气，有效降低了传导到标签的热量；[0032]4、超高频RFID标签四周用金属材料包裹，减小了周围环境对标签信号的干扰，增加了标签天线的稳定性。
附图说明
[0033]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0034]图1为本发明的钢包无线传感识别的结构示意图；[0035]图2为本发明的无源传感的原理示意图；[0036]图3为本发明的无线采集器的结构示意图；
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CN 109522764 A[0037][0038][0039][0040]
说 明 书
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图4为本发明的超高频RFID标签的安装位置示意图；图5为本发明的超高频RFID标签的主视图；图6为本发明的超高频RFID标签的俯视图。图中示出：
[0041]
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具体实施方式
[0043]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0044]根据本发明提供的一种基于RFID技术的钢包管理装置，包括超高频RFID标签1、无线采集器2；
[0045]所述超高频RFID标签1设置在钢包表面，无线采集器2通过无线或有线方式与超高频RFID标签1通信，获取超高频RFID标签1中的钢包信息；[0046]所述无线采集器2支持远程监控，将接收到的钢包信息用于远程监控。[0047]具体地，所述的基于RFID技术的钢包管理装置，还包括阅读器5、阅读器天线6；[0048]阅读器天线6与超高频RFID标签1相对设置，阅读器天线6与阅读器5相连接，阅读器5通过阅读器天线6与超高频RFID标签1交互获取钢包信息；[0049]阅读器5接收到钢包信息后，判定钢包是否处于预设工位，生成判定结果，所述判定结果能够被无线采集器2获取。[0050]具体地，所述超高频RFID标签1焊接在钢包的设定位置，且超高频RFID标签1与钢包之间形成空气通道；所述设定位置位于钢包的加强筋下方。[0051]具体地，所述超高频RFID标签1包括RFID天线11、无源传感器芯片12、外壳13；[0052]RFID天线11印刷在耐高温印制电路板上，RFID天线11与无源传感器芯片12电连接；
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CN 109522764 A[0053]
说 明 书
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RFID天线11、耐高温印制电路板、无源传感器芯片12设置在外壳13内，外壳13通过
螺丝14形成密封壳体，外壳13使用耐高温电子封装胶15灌封。[0054]具体地，所述钢包信息主要包括钢包编号信息、工位状态信息中的任一种或任多种。
[0055]具体地，所述外壳13是金属外壳。[0056]具体地，所述无线采集器2包括采集器天线21、无线收发模块22、处理模块23、控制模块24、通讯模块25；
[0057]控制模块24接收通讯模块25的采集命令，控制模块24根据采集命令对无线收发模块22发送控制命令，无线收发模块22通过采集器天线21与超高频RFID标签1通信；[0058]无线收发模块22接收超高频RFID标签1发出的传感信号，将传感信号发送至控制模块24，控制模块24接收传感信号后发送至处理模块23；[0059]处理模块23通过处理判别，得到处理结果，并将处理结果发送至控制模块24；[0060]控制模块24接收处理结果后，将处理结果发送至通讯模块25。[0061]具体地，所述无源传感器芯片12包括传感器天线121、声表面波器件122；[0062]所述阅读器5通过阅读器天线6发送查询信号3；
[0063]所述查询信号3通过RFID天线11传输至无源传感器芯片12；
[0064]无源传感器芯片12通过传感器天线121将查询信号3的第一电磁波信号转换为第一机械波信号，所述第一机械波信号在声表面波器件122内部传播后被转换成第二电磁波信号；
[0065]所述第二电磁波信号通过RFID天线11生成回波信号4，所述回波信号4通过阅读器天线6传输至阅读器5，阅读器5对回波信号4进行参数解析，得到钢包信息。[0066]具体地，所述阅读器天线6与阅读器5通过馈线7相连接；所述耐高温电子封装胶15采用电子封装硅橡胶。
[0067]以下结合附图对本发明的优选例进一步阐述。[0068]如图1所示，本发明包括无线采集器2、超高频RFID标签1；所述无线采集器2通过无线或有线方式与超高频RFID标签1进行通信；优选地，超高频RFID标签采用超高频RFID特种标签；如图5、图6所示，所述超高频RFID标签1包括RFID天线11、无源传感器芯片12；所述RFID天线11与无源传感器芯片12电连接；超高频RFID标签1还包括铝金属外壳机构，所述铝金属外壳机构包括外壳13；所述RFID天线11通过螺丝14固定在外壳13内，所述RFID天线印刷在耐高温PCB基材上，与传感器电连接，通过螺丝14固定在外壳底部，最后顶部灌封耐高温电子封装胶15，以保护天线。[0069]如图2所示，所述基于RFID技术的钢包管理装置，还包括阅读器5、阅读器天线6、馈线7，所述阅读器天线6正对超高频RFID标签1放置。所述阅读器5通过阅读器天线6发送查询信号3；所述查询信号3通过RFID天线11传输至声表面波器件122；所述声表面波器件122将查询信号3的电磁波信号转换为机械波；所述机械波在声表面波器件122内部传递；所述机械波通过声表面波器件122再次转换为电磁波。[0070]所述电磁波通过RFID天线11无线发送，生成回波信号4；所述回波信号4被阅读器天线6接收并传输至阅读器5；所述阅读器5对回波信号4的参数进行分析；所述阅读器5通过无源传感器芯片12得到钢包编号及工位状态。优选地，RFID标签以无线方式与无线采集器
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CN 109522764 A
说 明 书
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进行通信，具体地，阅读器天线发射电磁波，RFID标签接收电磁波激活无源传感器芯片12内储存的钢包编号信息，RFID天线携带钢包号信息，以电磁波为载体，传送给阅读器天线，阅读器接收到钢包号信息，判定该钢包是否处于正常工位。[0071]如图3所示，所述无线采集器2包括采集器天线21、无线收发模块22、处理模块23、控制模块24、通讯模块25；所述控制模块24接受来自通讯模块25的采集命令；所述控制模块24通过采集器天线21控制无线收发模块22与超高频RFID标签1通信；所述无线收发模块22将从超高频RFID标签1接收到的传感信号传输至控制模块24；所述控制模块24将传感信号传输至处理模块23进行处理和判别，并获取处理结果；所述处理模块23通过控制模块24将处理结果输送至通讯模块25。
[0072]本发明中的超高频RFID特种标签1中的传感器不使用电池或其他外部电源供电，如图2所示，RFID天线11和无源传感器芯片12电连接，声表面波器件122是主要的无源无线传感元件，可以完成电信号和机械波的互相转换。阅读器5通过阅读器天线6发送查询信号3，查询信号3通过RFID天线11传输至声表面波器件122，声表面波器件122将查询信号3的电磁波信号转换为机械波即声表面波在声表面波器件122内部传播，并读取声表面波器件122储存的钢包号信息，已经受到环境如温度影响的声表面波被声表面波器件122再次转换为电磁波，通过RFID天线11无线发送，生成回波信号4，回波信号4被阅读器天线6接收并传输至阅读器5，阅读器5对回波信号4的参数解析，判定该钢包是否正常工作。此技术原理中，无线传感的信息和传输的能量都包含在查询信号3和回波信号4中，无源传感器，即超高频RFID标签1不需要任何电池进行供电。当RFID天线11与声表面波器件122间的电连接断开或RFID天线11被完全屏蔽时，声表面波器件122将无法接收查询信号3，阅读器5也无法接收回波信号4，无源传感器芯片12的信号有无可作为开关量，实现本发明中RFID标签天线11的功能。
[0073]所述无线采集器2的工作流程如下：控制模块24接收来自通讯模块25的采集命令，并控制无线收发模块22通过采集器天线21与无源传感器芯片12通信，无线收发模块22将收到的传感信号传输至控制模块24，控制模块24将信号传输至处理模块23进行处理和判别，处理结果通过控制模块14传输至通讯模块25传送至后台。[0074]在本发明的优选例中，即可采用上述技术原理实现无源传感。需要说明的是，本发明中的无源传感方式并不限于上述提到的原理。[0075]优选地，如图4所示，超高频RFID标签1安装在钢包合适位置，阅读器天线6固定在正对于标签，即超高频RFID标签1的位置，安装在不同钢包上的标签会输入不同的钢包号，阅读器5通过读取RFID标签的ID来区分不同钢包。[0076]上述实施例中，工人可随时通过远程监控系统读取不同钢包的工位，如果异常，即采取相关措施。
[0077]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。[0078]本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的
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说 明 书
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系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
[0079]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
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说 明 书 附 图
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说 明 书 附 图
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