Диплом (1230938), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

- Текущий и капитальный ремонт;

- Прокат и аренда активов;

- Идентификация и учет важных запасных частей, по которым делаются записи, например, об осмотре или техническом обслуживании.

Иллюстрация использования технологий RFID для идентификации представлены на рисунке 1.9.

Рисунок 1.9 – Иллюстрация использования технологий RFID для идентификации

Перечислим главные отличительные особенности компонентов RFID, рекомендуемых ISBC для применения в области железнодорожном транспорте:

- Считывание RFID метки с расстояния, дальность действия которого от нескольких сантиметров до 20 метров для пассивных RFID меток, до 60 метров для полупасивных и сотни метров для активных RFID меток;

- Отсутствие необходимости контакта RFID-метки со считывателем или прямой видимости;

- Неограниченный срок эксплуатации пассивных RFID меток;

- Возможность хранения информации непосредственно на электронной метке, её чтения и записи;

- RFID метки в корпусе имеют высокий уровень пыле-влаго-защищенности IP67/68;

- Оборудование имеет широкий температурный диапазон работы: от -40 до +85С, в ассортименте ISBC есть метки, выдерживающие и экстремально высокие температуры;

- Простая интеграция в IT инфраструктуру предприятия, для этого предусмотрены все необходимые интерфейсы. На рисунке 1.10 представлен вид крепления RFID меток на металлические поверхности.

Рисунок 1.10 – Эксплуатация RFID меток на металлических поверхностях

RFID-оборудование и RFID-метки, предназначены для работы в разных условиях эксплуатации. Оборудование и метки, в зависимости от решаемой задачи, имеют различные параметры.

В общем виде, метки могут быть выполнены:

- В различном климатическом исполнении;

- С различным уровнем пыле-влаго-защищенности IP;

- В виброустойчивом исполнении, устойчивыми к транспортной вибрации, шоковым и ударным воздействиям.

Общее между всеми типами меток то, что они имеют непревзойденную дальность считывания, особенно при монтаже на металлические поверхности, многие метки протестированы на воздействие вибрации и ударов. Внешний вид некоторых RFID-меток, предлагаемых ISBC RFID, представлен на рисунке 1.11.

Рисунок 1.11 – Внешний вид меток, применяемых в области железнодорожного транспорта для идентификации различных объектов

Наиболее общая структура RFID системы состоит из:

- RFID-метки, которая крепится на объект идентификации, подвижной состав или комплектующие части;

- RFID-считывателя;

- RFID-антенны.

Считыватель работает либо автономно (ведет лог RFID-меток с указанием времени обнаружения, в то же время может управлять реле или цифровым портом), либо под управлением компьютера, находящегося в составе IT инфраструктуры предприятия.

Когда требуется провести идентификацию объекта, на который установлена RFID-метка, производится активация антенны RFID считывателя. В ответ метка передает уникальный номер Electronic Product Code (EPC) или серийный номер метки TID либо дополнительные данные, записанные в память метки, далее информация передается на компьютер, после чего система работает в соответствии с реализованными в ней алгоритмами [6].

1.5 Сравнение систем отслеживания местоположения

Проведя анализ вышеперечисленных систем отслеживания, было выявлено, что RFID система наиболее подходящая для применения в рамках депо, так как ее функции и возможности наиболее приемлемы и выполнимы для депо.

RFID системы наиболее подходящая система в рамках депо, так как:

- RFID системы можно использовать повсеместно;

- Система занимает мало места;

- Точность в определении местоположения локомотива до 5 метров;

- Способно работать в помещениях и на металлических поверхностях.

Таблица 1.1 – Сравнение систем отслеживания местоположения

2 ПРОГРАМНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ОТСЛЕЖИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ В ДЕПО

Бесконтактный метод отслеживания местоположения локомотивов и их агрегатов в депо с помощью RFID систем, позволит работникам депо с легкостью находить нужный им узел или локомотив для проведения работ, без затрат времени на поиск нужного объекта. Алгоритм работы программы представлен на рисунке 2.1

Система отслеживания местоположения локомотива в депо создана с помощью таких программ и микроконтроллеров как, как: LabVIEW, SQL Server, Arduino Uno и RFID модуль RC522.

Блок схема работы системы отслеживания локомотивов в депо выглядит следующим образом, рисунок 2.1.

Рисунок 2.1 – Схема работы системы отслеживания локомотивов в депо

Алгоритм работы программы представлен на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Алгоритм работы программы

Программа работает следующим образом, локомотив с прикрепленной к нему RFID меткой въезжая в ворота депо любого из цехов, передает данные через считыватель на заданную компьютерную систему. Под компьютерной системой подразумевается программа LabVIEW, которая напрямую связанна с базами данных SQL Server. Индивидуальный номер RFID метки сравнивается с уже внесенными в базу номерами. За каждым индивидуальным номером метки закреплен номер локомотива, например ( «83 56 7B 25» равно «2345»). Далее программа выдает на закрепленном в каждом цехе табло, номер находящегося там локомотива, на табло так же выдается номера и количество других локомотивов в цехе. При выезде локомотива, программа запоминает время выезда и удаляет номер локомотива с табло. Эта система будет удобна работникам цехов, которые заняты ремонтом и заменой узлов во всем приходящем парке локомотив, например цеха АЛСН и КИП. Работник такого цеха сможет гораздо быстрее находить нужный для него локомотив, производить в нем работы и преступать к следующему производственному заданию. Это позволит уменьшить время простоя локомотивов и увеличит полезную занятость рабочего, за счет большего количество отремонтированных в срок узлов и агрегатов локомотива. Для производства потребуется считыватель больших размеров, с другими RFID метками с большей дальностью считывания, а так же более глубоко проработанная база данных, включающая в себя элементы электронного паспорта локомотивов. В данном дипломном проекте будет показан уменьшенная копия программы.

2.1 Анализ используемого оборудования

В качестве чувствительного и исполнительного оборудования для модели был выбран RFID модуль RC522. Он позволяет считывать закодированные метки и отправляет информацию в микроконтроллер Arduino. Модуль представлен на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 – RFID модуль RC522

Для управления этим модулем был выбран микроконтроллер Arduino Uno, во-первых, потому, что эта платформа проста в освоении, во-вторых, Arduino легко управлять с помощью компьютера с использованием программы LabVIEW. Микроконтроллер представлен на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 – Микроконтроллер Arduino Uno

Программой для выполнения модели системы отслеживания была выбрана LabVIEW . В этой программе используются принципы графического программирования, что гораздо проще в освоении и работе с ним. Вид программы LabVIEW представлен на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 – Программа LabVIEW

При большой проходимости локомотивов, как в депо, необходимо создавать базу данных с информацией о каждом локомотиве. В нее внесены такие параметры, как:

- Индивидуальный идентификационный номер;

- Номер локомотива;

- Время въезда и выезда.

Базой данных для работы была выбрана универсальная программа SQL SERVER. Она позволяет с помощью простых запросов выбирать, добавлять, обновлять и удалять данные о локомотивах. Так же она может работать с LabVIEW с помощью нескольких библиотек.

2.2 RFID модуль RC522

RFID модуль 13.56 МГц с SPI-интерфейсом. В комплекте к модулю идет 2 RFID метки в виде карты и брелока.

Данный считыватель может быть использован для различных радиолюбительских и коммерческих применений, в том числе контроля доступа, автоматической идентификации, робототехники, отслеживания вещей и т.д.

Основные характеристики:

- Основан на микросхеме MFRC522;

- Напряжение питания: 3.3V;

- Потребляемый ток :13–26mA;

- Рабочая частота: 13.56MHz;

- Дальность считывания: 0–60 мм;

- Интерфейс: SPI, максимальная скорость передачи 10МБит/с;

- Размер: 40мм х 60мм;

- Чтение и запись RFID-меток.

Вариант подключение RFID модуля к Arduino, показан на рисунке 2.6 [7].

Рисунок 2.6 – Вариант подключения RFID модуля к Arduino

Для работы с устройством нужно добавить специальную библиотеку RFIDrc522, установим ее в Arduino IDE с помощью его функций «Скетч/добавить ZIP библиотеку/Приметы из библиотек/ MFRC522» и запускаем тестовый скетч DumpInfo. Далее в мониторе порта можно просмотреть работоспособность модуля, при поднесении метки.

2.3 Микроконтроллер Arduino

Arduino – это открытая платформа, которая позволяет создавать различные электронные устройства. Устройства могут работать в связке с компьютером, так и отдельно.

Микроконтроллер состоит из аппаратной и программной частей; обе чрезвычайно удобны и просты в обращении. Для программирования используется упрощённая язык C++, известная так же как Wiring. Программировать можно как с использованием бесплатной среды Arduino IDE, так и с помощью произвольного C++ приложения. Поддерживаются операционные системы Windows, MacOS X и Linux.

Для программирования и передачи данных в компьютер понадобится USB-кабель. Для автономной работы потребуется блок питания на 7,5–12 В.

Arduino Uno может питаться как от USB подключения, так и от внешнего источника: батарейки или обычной электрической сети. Источник определяется автоматически.

Платформа может работать при наличии напряжения от 6 до 20 В. Однако при напряжении менее 7 В работа становится неустойчивой, а напряжение более 12 В может привести к перегреву и повреждению оборудования. Для этого выбирается рекомендуемый диапазон в пределах 7−12 В.

На Arduino доступны следующие контакты для доступа к питанию:

- Vin предоставляет тоже число вольт, что используется для питания платформы. При подключении через USB будет равен 5 В;

- 5V предоставляет 5 В вне зависимости от входного напряжения. Такое напряжение необходимо для работы процессора. Максимальный допустимый ток, получаемый с этого контакта 800 мА;

- 3.3V предоставляет 3,3 В. Максимальный допустимый ток, получаемый с этого контакта 50 мА;

- GND земля.

Характеристики

Список файлов ВКР