漢京勇　李迎武　李軍

摘 要：本文針對(duì)多功能搶險(xiǎn)救援車(chē)上配備的多種作業(yè)屬具，而每一種作業(yè)屬具工作時(shí)對(duì)液壓系統(tǒng)的流量和壓力需求各不相同，提出了基于RFID技術(shù)的多功能搶險(xiǎn)救援車(chē)作業(yè)屬具的自動(dòng)識(shí)別和管理控制系統(tǒng)，對(duì)利用RFID技術(shù)解決多功能搶險(xiǎn)救援車(chē)作業(yè)屬具的管理解決方案進(jìn)行了概述，并設(shè)計(jì)RFID讀寫(xiě)器的作業(yè)屬具自動(dòng)識(shí)別控制原理圖，最后分析了將RFID 技術(shù)應(yīng)用在多功能搶險(xiǎn)救援車(chē)作業(yè)屬具自動(dòng)識(shí)別的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：多功能搶險(xiǎn)救援車(chē) RFID技術(shù) 作業(yè)屬具

Application of RFID Technology in Multifunctional Rescue Vehicles

Han Jingyong Li Yingwu Li Jun

Abstract：This article focuses on a multi-functional rescue vehicle based on RFID technology for the various work attachments equipped on the multifunctional rescue vehicle， and each work attachment has different requirements for the flow and pressure of the hydraulic system when working. The automatic identification and management control system of work attachments， and the use of RFID technology to solve the management solutions of multi-functional rescue vehicle work attachments are summarized， and the work attachment automatic identification control schematic diagram of RFID readers is designed， and finally the advantages of applying RFID technology to the automatic identification of multifunctional rescue vehicle operating attachments are analyzed.

Key words：multifunctional rescue vehicle， RFID technology， work attachments

1 引言

多功能搶險(xiǎn)救援車(chē)是一種重型應(yīng)急搶險(xiǎn)救援車(chē)輛，主要用在當(dāng)?shù)卣?、塌方、洪水、泥石流等自然?zāi)害發(fā)生時(shí)，道路清障、堰塞湖疏通、廢墟清理、掩埋救援等方面，該車(chē)輛主要具有挖掘、起重、拖拽、推土清障等多種功能，同時(shí)該車(chē)輛還配備多種作業(yè)屬具，通過(guò)快換裝置連接到挖掘臂上可實(shí)現(xiàn)破碎、抓取、剪切、切割等多種功能[1]。多功能搶險(xiǎn)救援車(chē)配備多種作業(yè)屬具時(shí)，為了提高作業(yè)屬具的更換效率，提升整車(chē)的智能化水平，配備作業(yè)屬具自動(dòng)識(shí)別和管理系統(tǒng)尤為重要。通過(guò)此系統(tǒng)，操作機(jī)手只需要連接上作業(yè)屬具，即可自動(dòng)識(shí)別作業(yè)屬具的類型，控制系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)切換到該種屬具所對(duì)應(yīng)的工作模式，同時(shí)在作業(yè)屬具工作的過(guò)程中，該系統(tǒng)還可記錄每種作業(yè)屬具的使用頻次、工作時(shí)間、故障次數(shù)等數(shù)據(jù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有作業(yè)機(jī)具的有效管理。

2 RFID技術(shù)的介紹

RFID的全稱為“Radio Frequency Identification”，即射頻技術(shù)，該技術(shù)是一種非接觸似的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過(guò)射頻信號(hào)方式進(jìn)行非接觸雙向通信，達(dá)到自動(dòng)識(shí)別對(duì)象的目的并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息。它具有無(wú)接觸式、大容量、快速、高容錯(cuò)、抗干擾和耐腐蝕、安全可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，不僅識(shí)別距離可近可遠(yuǎn)，而且可同時(shí)識(shí)讀取多個(gè)RFID標(biāo)簽。RFID技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化、物體跟蹤、交通運(yùn)輸管理、防偽和軍事用途等領(lǐng)域都有很好的應(yīng)用[2]。此外在車(chē)輛管理和定位稱量、物流管理和設(shè)備管理方面也有廣泛的應(yīng)用，大大的提高了工作的管理效率[3]。

目前的RFID主要有三種類別，分別為無(wú)源RFID、有源RFID和半有源RFID[4]。本文所使用的為無(wú)源RFID，無(wú)源RFID的電子標(biāo)簽（載碼體）通過(guò)接收射頻識(shí)別讀寫(xiě)器（讀寫(xiě)頭+控制器）發(fā)送的微波信號(hào)，并通過(guò)電磁感應(yīng)線圈獲取能量，可以使電子標(biāo)簽（載碼體）在短時(shí)間內(nèi)即可完成信息的交換。無(wú)源RFID由于不需要電源系統(tǒng)，其產(chǎn)品的體積可以做到厘米級(jí)別，并且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用成本低，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但是無(wú)源RFID的有效識(shí)別的距離比較短，一般應(yīng)用在近距離接觸的物體識(shí)別。

3 RFID系統(tǒng)的工作原理

應(yīng)用在多功能搶險(xiǎn)救援車(chē)上RFID系統(tǒng)選用倍加福的，該系統(tǒng)主要由以下部分構(gòu)成：載碼體、讀/寫(xiě)頭、控制器和線纜等，RFID控制器采用倍加福的型號(hào)為IC-KP2-1HB17-2V1D，該控制器為單通道，Profinet接口，讀寫(xiě)頭的型號(hào)為IPH-18GM-V1，高頻讀寫(xiě)頭，讀取距離為40mm，數(shù)據(jù)載碼體的型號(hào)為IPC03-16GK，抗金屬超高頻載碼體。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，載碼體的位置一般安裝在被識(shí)別物體的表面或者物體的內(nèi)部，當(dāng)帶有載碼體的需要識(shí)別的物體在讀寫(xiě)頭可讀取的范圍內(nèi)，載碼體內(nèi)部的識(shí)別信息將被讀寫(xiě)頭讀取出來(lái)反饋至控制器內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別物體的類別等信息;相反，當(dāng)需要將某些信息寫(xiě)入載碼體時(shí)，可使用控制器通過(guò)讀寫(xiě)頭的寫(xiě)入功能將信息傳送到載碼體內(nèi)存儲(chǔ)起來(lái)，本文提到的RFID系統(tǒng)的工作原理如圖1所示。

4 多功能搶險(xiǎn)救援車(chē)的結(jié)構(gòu)組成

本文提到的多功能搶險(xiǎn)救援車(chē)輛具有挖掘、起重、破碎、切割、推土、抓取、牽引等功能。該車(chē)結(jié)構(gòu)主要由專用底盤(pán)、折疊起重臂、可伸縮式挖掘臂、挖掘臂回轉(zhuǎn)平臺(tái)、起重臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、上車(chē)駕駛室、快換裝置、作業(yè)屬具、電控系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等組成?？缮炜s式挖掘臂可通過(guò)快換裝置連接不同的作業(yè)屬具，作業(yè)屬具主要包括：鏟斗、破碎錘、液壓剪、巖石鋸和抓石器。這些作業(yè)屬具在工作時(shí)對(duì)液壓系統(tǒng)的流量和壓力需求都是不同的，此時(shí)就需要判定當(dāng)前挖掘臂連接的屬具類別，根據(jù)當(dāng)前屬具的類別來(lái)控制液壓系統(tǒng)分配給屬具的流量和壓力，作業(yè)屬具的流量和壓力最大需求如表1所示。

5 多功能搶險(xiǎn)救援車(chē)作業(yè)屬具自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)

在以往的挖掘機(jī)上配有多種作業(yè)屬具時(shí)，一般都是通過(guò)操作手來(lái)判斷當(dāng)前挖掘臂上連接的是何種作業(yè)屬具，然后通過(guò)手動(dòng)方式切換到該種作業(yè)屬具的工作模式下，工作效率和智能化水平都不高，而且對(duì)作業(yè)屬具的管理缺乏科學(xué)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，不利于作業(yè)屬具的維護(hù)保養(yǎng)。

本文所設(shè)計(jì)的作業(yè)屬具自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)主要包括：主控制器、觸摸式顯示屏、轉(zhuǎn)換器、RFID控制器、讀寫(xiě)頭和載碼體組成，系統(tǒng)的控制原理圖如圖2所示。

快換裝置包括上耦合件和下耦合件兩大部分，載碼體安裝在快換裝置的下耦合件上，下耦合件固定在作業(yè)屬具上，具體安裝位置如圖3所示，讀寫(xiě)頭安裝在快換裝置的上耦合件上，上耦合件安裝固定在快換裝置上，快換裝置與可伸縮式挖掘臂通過(guò)液壓油缸及銷(xiāo)軸進(jìn)行連接，具體安裝位置如圖4所示。RFID控制器主要是通過(guò)讀寫(xiě)頭對(duì)載碼體實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)操作，載碼體具有唯一的作業(yè)屬具的ID，編碼信息寫(xiě)入載碼體中。ID包含作業(yè)屬具的類別、屬具累計(jì)工作時(shí)間、重量和故障情況等信息，形成載碼體和作業(yè)屬具的一一配對(duì)，RFID控制器接收到載碼體的信息后，通過(guò)CAN總線等將數(shù)據(jù)經(jīng)主控制器傳送到觸摸式顯示器上。轉(zhuǎn)換器的作用是將RFID控制器的Profinet轉(zhuǎn)換為CAN總線的通信，主控制器選用威卡的IMC T3654，該控制器是一款通用可編程控制器，憑借32位的Tricore高速處理器，及最快180MHz的時(shí)鐘頻率，可快速的處理各種任務(wù)，主要負(fù)責(zé)控制和協(xié)調(diào)各功能部分，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和指令的響應(yīng)，根據(jù)當(dāng)前的作業(yè)屬具的信息實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的壓力和流量進(jìn)行控制。顯示屏為威卡ICP6600系列7英寸觸摸式顯示器，主要是對(duì)控制器采集到的作業(yè)屬具的信息進(jìn)行顯示，提供給操作機(jī)手進(jìn)行確認(rèn)。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文將RFID技術(shù)應(yīng)用在多功能搶險(xiǎn)救援車(chē)的作業(yè)屬具的識(shí)別和管理中，操作手只需要連接上作業(yè)屬具，控制系統(tǒng)即可自動(dòng)識(shí)別作業(yè)屬具的種類，即可自動(dòng)切換到該種屬具所對(duì)應(yīng)的工作模式，從而控制液壓系統(tǒng)的流量和壓力處于該屬具模式下。同時(shí)該系統(tǒng)還可記錄每種作業(yè)屬具的使用頻次、累計(jì)工作時(shí)間、故障次數(shù)等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多功能搶險(xiǎn)救援車(chē)配備的作業(yè)屬具有效管理，大大的提高了多功能搶險(xiǎn)救援車(chē)的智能化水平。

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目（2016YFC0802905）

參考文獻(xiàn)：

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[2]徐旭，胡玲玲，徐江.物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下RFID技術(shù)在世博會(huì)園區(qū)車(chē)輛安全監(jiān)管系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)[J].警察技術(shù)，2010（1）：13-15.

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