一种RFID智能工具箱的制作方法

一种rfid智能工具箱
技术领域
[0001]
本实用新型属于民航维修工具智能化管理领域，具体涉及一种rfid智能工具箱，是物联网rfid技术在民航维修工具管理中的应用。


背景技术：

[0002]
近五年国内注册在用航空器数量持续快速增长，依据ccar-121部运行的航空公司在用航空器数量2019年底为3709架，十年间国内在用运输航空器共增加2291架，平均年增长率为10.09％。随着国内机队规模持续增长，机务维修工作量也逐年增加，维修工具的数量及种类也在急速增加。考虑到可能的外物损伤及异物排除，在民航维修中需要持续追踪每个工具的使用情况，因此工具的使用、标定、借出、归还等工作流程较为繁琐。工具使用及管理中的“三清点”需要耗费花费大量时间。加之大量计量工具需要定期标定，防止超期使用，工具管理负荷不断增加，不断增加人为差错的隐患。
[0003]
因此，利用信息化手段实现维修工具的科学管理，对确保生产安全、提高劳动效率、减少工作强度、降低人为差错等有着十分重要的意义。物联网技术在工具管理方面的优势包括防止工具丢失、降低工具出入库时间，降低人力成本、自动化管理工具，避免人工差错及实现工具精细化追踪管理，快速定位工具。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种rfid智能工具箱，通过在工具上加装无源电子标签完成对工具的出入库管理，节省管理时间、提高工作效率，可以将工具的基本信息在工作人员的电脑设备上显示出来，方便进行统计及查询。
[0005]
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
[0006]
一种rfid智能工具箱，所述rfid智能工具箱包括：箱盖和箱体；
[0007]
在所述箱盖的外表面上设置有指示灯、盘点按钮；
[0008]
在所述箱盖的内表面上设置有主控制器、rfid阅读器、rfid通讯模块、无线通信模块；
[0009]
在所述箱体的内侧壁上设置有rfid天线；
[0010]
在所述箱体内存放有工具，在每个工具上均粘贴有rfid标签；
[0011]
所述指示灯、盘点按钮、rfid通讯模块、无线通信模块分别与所述主控制器连接。
[0012]
本实用新型的进一步改进在于，在所述箱盖的内壁上设置有防护板，所述防护板采用金属板；
[0013]
所述主控制器、rfid阅读器、rfid通讯模块、无线通信模块位于箱盖的内壁与所述防护板之间。
[0014]
本实用新型的进一步改进在于，在所述箱体的内侧壁四周以及底部均安装有金属薄膜。
[0015]
本实用新型的进一步改进在于，在所述箱盖的外表面上设置有电源开关；
[0016]
在所述箱体的底部设置有电源，其与所述电源开关电连接。
[0017]
本实用新型的进一步改进在于，在所述箱体的底部还设置有稳压模块；
[0018]
所述电源开关与所述稳压模块电连接；
[0019]
所述稳压模块通过保险分别与所述主控制器、frid阅读器、rfid通讯模块、指示灯、盘点按钮、无线通信模块电连接。
[0020]
本实用新型的进一步改进在于，在所述rfid智能工具箱上安装有关盖按钮；
[0021]
所述关盖按钮与主控制器连接。
[0022]
优选的，在所述箱体的一个或两个内侧壁上安装有rfid天线；
[0023]
所述rfid天线通过同轴电缆线和rfid阅读器连接。
[0024]
本实用新型的进一步改进在于，在所述箱盖的内壁上还安装有工具箱rfid标签，其位于所述箱盖的内壁与所述防护板之间，用来标识rfid工具箱。
[0025]
优选的，在所述箱体内设置有至少一层托盘；
[0026]
所述托盘位于所述电源、稳压模块的上方；
[0027]
优选的，在每个所述托盘的两侧均设置有托盘把手。
[0028]
优选的，所述防护板采用铝合金板；
[0029]
优选的，所述箱盖的后侧与所述箱体的上端的后侧铰接连接；
[0030]
在所述箱体的前侧的外表面的中部设置有提手；
[0031]
优选的，所述主控制器采用工控板；
[0032]
所述无线通信模块采用wifi模块或者4g模块。
[0033]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0034]
利用本实用新型能够检测带有rfid标签的工具，并及时记录工具的取出和归还情况，以及对工具进行盘点，在领用/归还工具时，通过扫描工具箱上的rfid标签可获取工具箱内的工具的在位状态，减少了因工具丢失带来的航班异常，以及由此带来的经济损失。
附图说明
[0035]
图1本实用新型rfid智能工具箱的立体结构示意图；
[0036]
图2本实用新型rfid智能工具箱箱盖俯视结构示意图；
[0037]
图3本实用新型rfid智能工具箱的内部结构示意图。
[0038]
图4本实用新型rfid智能工具箱的底部结构示意图。
[0039]
图5本实用新型rfid智能工具箱的工作原理示意图；
[0040]
图6本实用新型rfid智能工具箱中的供电原理示意图；
[0041]
其中，
[0042]
1.箱盖
[0043]
2.防护板
[0044]
3.箱体
[0045]
4.工具托盘
[0046]
5.指示灯
[0047]
6.电源开关
[0048]
7.盘点按钮
[0049]
8.主控制器
[0050]
9.rfid阅读器
[0051]
10.无线通信模块
[0052]
11.rfid通讯模块
[0053]
12.关盖按钮
[0054]
13.rfid天线
[0055]
14.电源
[0056]
15.稳压模块
具体实施方式
[0057]
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：
[0058]
本实用新型rfid智能工具箱主要是解决航空公司目前在维修工具管理上的痛点，在维修工具上粘贴rfid标签，在工具箱中安装rfid固定式读卡器、rfid通讯模块，利用rfid物联网技术实现对工具的智能化管理，即实现自动化的工具取出/放回记录、工具盘点及数据实时传输等等。
[0059]
如图1到图6所示，本实用新型rfid智能工具箱包括：箱盖1和箱体3。
[0060]
所述箱盖1用于保护整个工具箱内部的电气模块和箱体3内部的工具，所述箱盖1的后侧与所述箱体3的上端的后侧铰接连接。优选的，在所述箱体3的前侧的外表面的中部设置有提手，用于将整个工具箱提起。在所述箱体3内存放有工具，在每个工具上粘贴有rfid标签。
[0061]
在所述箱盖1的外表面上设置有指示灯5、电源开关6、盘点按钮7。
[0062]
在所述箱盖1的内表面设置有主控制器8、rfid阅读器9、无线通信模块10和rfid通讯模块11，各个模块的具体位置可以根据实际需要进行设置。
[0063]
其中，所述主控制器8可以采用工控板(市售产品，例如国产三菱plc工控板)，所述rfid通讯模块11、指示灯5、盘点按钮7、无线通信模块10分别通过数据线与所述主控制器8的通讯端口连接，所述主控制器8与所述rfid通讯模块进行通信，所述无线通信模块10能够与所述主控制器8进行通信，并能够与服务器进行通信。
[0064]
所述主控制器能够与rfid通信模块11进行通信，所述rfid通讯模块能够与所述rfid阅读器进行通信，所述rfid阅读器9能够与rfid天线13进行通信，所述rfid天线13能够获得工具的标签上的信息。具体的，主控制器8向rfid通讯模块11发送指令，rfid通讯模块11将指令发送给rfid阅读器，rfid阅读器向rfid天线发送指令，rfid天线采集到的信号通过rfid阅读器发送给rfid通讯模块，rfid通讯模块将信号发送给主控制器。
[0065]
所述rfid阅读器9、rfid通讯模块11、rfid天线13和rfid标签均采用市售产品即可，rfid阅读器9通过frid天线13向外发射电磁波信号，电磁波信号激活粘贴在工具上的rfid标签，然后rfid标签返回工具信息，工具信息通过rfid天线13传输给rfid阅读器9，rfid阅读器9对工具信息进行处理后获得rfid标签的tid信息(电子标签识别号)，然后将此信息反馈给rfid通讯模块，rfid通讯模块再将信息反馈给主控制器8，这些均是现有成熟技术，在此不再赘述。
[0066]
优选的，在所述箱盖1的内侧设置有防护板2，所述防护板2采用金属板，优选的采
用铝合金板，其边缘与箱盖1的内表面连接，连接结构可以采用现有的多种结构，例如螺钉连接、卡扣连接等。
[0067]
所述主控制器8、rfid阅读器9、无线通信模块10和rfid通讯模块11位于箱盖的内壁与所述防护板2之间。这样，防护板2能够对箱盖内的电子元件起到保护的作用。
[0068]
在所述箱体3的底部安装有电源14和稳压模块15，安装在箱盖1的外表面上的所述电源开关6与所述电源14电连接，通过电源开关6打开和关闭电源14。
[0069]
本实施例中在所述箱体3的两个内侧壁上分别安装有rfid天线13，安装两个天线是为了确保扫描的准确率，不会出现漏扫，两根天线是同时工作的。rfid天线通过同轴电缆线和rfid阅读器连接的。电缆线及电源线都是从图4中箱体右上角、箱盖右下角的两个圆孔穿过。
[0070]
如图5所示，电源14与电源开关6连接，电源开关6与稳压模块15(采用市售稳压器即可)连接，所述稳压模块15通过保险分别与所述主控制器8、frid阅读器9、rfid通讯模块11、指示灯5、盘点按钮7、无线通信模块10电连接。图3中标示的是各模块的位置，之间并没有标注电源连线，没有标出保险，保险可以安装在防护板2的上侧。所述电源14为工具箱内部设备提供电力支撑，保证工具箱系统的正常运行，电源开关6控制整个工具箱的上电和断电。在图3中稳压模块15被挡住了，稳压模块15与电池位于同一层，在图4中显示出了稳压模块15的位置，图4中的四个角上的长方形框表示四个凸起的支脚，用于支撑最下方的托盘，避免托盘压到下方的电气设备。
[0071]
所述主控制器8控制指示灯5的亮与灭，工具齐全时指示灯亮绿色，工具缺失时指示灯亮红色，当然也可以根据需要设置成其它颜色。
[0072]
所述无线通信模块可以采用现有的多种无线通讯模块，例如wifi模块、4g模块等。
[0073]
在所述箱体的上端面、箱盖的内端面上分别安装有关盖按钮12，关盖按钮12直接与主控制器连接。关盖按钮采用市售产品，是用来触发箱盖和箱体合上状态，不是用来卡住箱盖的，在箱盖上设置有另外的卡扣来卡住箱盖和箱体。
[0074]
如图5所示，根据设备工作的环境和用户需求，本实用新型的电源使用12vdc的电源。工具箱内部使用电压信号为12vdc电压，为了提高设备运行的稳定性，本实用新型将电源14与稳压模块15连接，这样确保了电源的稳定性。为了确保设备的安全性，防止因一个设备短路对其他设备造成伤害，还可以置独立的过流保护电路。12vdc电源14经过稳压模块15之后为工具箱的其他设备供电。
[0075]
优选的，在所述箱体3内设置有至少一层托盘4，所述托盘4位于所述电源14、稳压模块15的上方，所述托盘4采用现有的用于盛放工具的标准托盘即可。在每个所述托盘4的两侧均设置有托盘把手，便于将托盘从箱体中取出。
[0076]
优选的，在所述箱体的内侧壁四周以及底部均安装有金属薄膜，保证了工具箱的屏蔽性，内侧壁两侧的金属薄膜位于rfid天线与箱体的内壁之间，这样能够防止rfid天线扫描到箱体外部的rfid标签。
[0077]
优选的，在所述箱盖的内壁上还安装有工具箱rfid标签，用来标识rfid工具箱，相当于工具箱的身份标识，其对应了该工具箱内的工具的在位状态。通过扫描工具箱rfid标签可获取工具箱内的工具的在位状态。
[0078]
用来扫描箱体里的工具上的rfid标签的rfid天线13是安装在箱体内的两个侧壁
上，由于防护板是金属板，因此防护板、箱体四周和底部的金属薄膜一起围合成了封闭的空间，因此rfid天线13进行扫描的时候不会扫描到工具箱标签。
[0079]
本实用新型智能工具箱各组成部分协调统一，外观简洁大方，外形尺寸和工具箱重量符合用户便携习惯。智能工具箱具备准确的接口定义，且互联方便。
[0080]
本实用新型的实施例如下：
[0081]
【实施例一】
[0082]
工具箱整体外观尺寸：长
×
宽
×
高约为450mm
×
350mm
×
220mm，尺寸误差为
±
5mm；
[0083]
托盘尺寸：长
×
宽
×
高约为400mm
×
300mm
×
50mm,尺寸误差为
±
3mm；
[0084]
托盘层数：在所述箱体的内部使用2层标准托盘来盛放工具；
[0085]
每层托盘可承重的重量：约为20kg；
[0086]
稳定性：通过在工具箱盖的内侧安装铝合金防护板，保护了工具箱盖里的电子部件，同时在工具箱体四周和底部也安装了一层金属薄膜，保证了工具箱的屏蔽性，防止rfid天线扫描到箱体外部的标签。
[0087]
【实施例二】
[0088]
电源14可采用电池供电，电池的电压为：12vdc；也可采用适配器供电，在电源不断电的情况下，可使用适配器对工具箱进行供电和对电源进行充电。
[0089]
【实施例三】
[0090]
智能工具箱具备有短路保护、过压过流等保护功能，其中过压过流保护是通过安装稳压模块15实现的，短路保护是通过在稳压模块15与主控制器8之间设置符合电气参数要求的熔断器(即图2中的保险)实现的，这样不会危害健康及环境，也不会给设备或财产造成破坏或损失。
[0091]
利用本实用新型可以实现以下功能：
[0092]
1,工具添加功能
[0093]
添加新的工具，具体如下：服务器(管理系统)通过无线通信模块将需要添加的工具信息(即工具上粘贴的frid标签的tid)发送给工具箱内的主控制器，主控制器收到工具信息后，将工具标签的tid与工具箱进行绑定，完成工具添加。信息绑定采用现有技术即可实现，在此不再赘述。
[0094]
2,工具删除功能
[0095]
删除破损或者不需要的工具，具体如下：服务器(管理系统)通过无线通信模块将需要删除的工具信息(即工具上粘贴的frid标签的tid)发送给工具箱内的主控制器，主控制器收到工具信息后，将工具标签tid与工具箱的绑定关系解除，完成工具删除。信息解除绑定采用现有技术即可实现，在此不再赘述。
[0096]
3,无线通信功能
[0097]
通过wifi/4g模块与服务器进行通讯，工具箱可接收服务器发送的指令，服务器可接收工具箱发送的工具信息。
[0098]
4,工具箱自动检测功能
[0099]
智能工具箱每次在关闭箱盖时，工具箱体上关盖按钮12被按下，主控制器收到信号后给rfid阅读器发出检测指令，完成自动检测，rfid阅读器将检测结果反馈给主控制器。自动检测即利用rfid阅读器扫描各个工具上的rfid标签，并将检测结果反馈给主控制器，
利用现有rfid技术实现，在此不再赘述。
[0100]
5,工具自动盘点功能
[0101]
通过工具箱上的盘点按钮，可以一键盘点工具箱内的工具在位状态，具体如下:按下盘点按钮后，主控制器收到盘点按钮被按下的信号后给rfid阅读器发出检测指令，或者服务器(管理系统)通过无线通信模块发布盘点指令给工具箱。rfid阅读器9收到指令后，通过rfid天线13开始扫描箱体内的rfid标签，并将检测结果反馈给主控制器，主控制器根据反馈的信息(即所扫描到的rfid标签的tid信息)判断工具是否在位，即将接收到的tid信息与工具箱所绑定的工具的标签的tid进行对比，如果与该工具箱所绑定的工具的标签的tid都有，即判定是齐全的，如果与该工具箱所绑定的工具的标签的tid不一致，则判定是缺失的。这些对比均是采用现有技术实现，例如可以通过建立表，将检索到的结果与表中的各项进行对比，确定齐全还是缺失。
[0102]
6，指示灯提醒功能
[0103]
智能工具箱可通过指示灯提醒箱内工具的状态，工具缺失时，指示灯为红色，工具齐全时，指示灯为绿色。通过工控板控制指示灯的不同颜色是现有成熟技术，在此不再赘述。
[0104]
航线维修工作人员在航线开展维修工作时，根据工作需要从rfid智能工具箱中取出维修工具后，智能工具箱会及时记录工具处于离位状态(盘维修工作人员取出工具并关上箱盖后，工具箱体上的关盖按钮被按下，主控制器收到信号后给rfid阅读器发出检测指令，rfid天线扫描箱体内的所有工具完成箱体内标签的检测，然后将检测结果通过无线通信模块传送给服务器(管理系统)，服务器记录工具的离位状态，工具箱盖上的指示灯状态是红色，表示有工具离位。)，当工作人员将维修工具放回工具箱后，工具箱会及时记录工具处于在位状态(盘维修工作人员放回工具并关上箱盖后，工具箱体上的关盖按钮被按下，主控制器收到信号后给rfid阅读器发出检测指令，rfid天线扫描箱体内的所有工具完成箱体内标签检测，然后将检测结果通过无线通信模块传送给服务器(管理系统)，服务器记录工具的在位状态，当全部工具都在位时工具箱盖上的指示灯状态是绿色)。当维修工作结束后，维修工作人员可根据工具箱上的指示灯颜色判断工具的在位状态。也可以通过工具箱上的盘点按钮进行工具盘点，及时查询工具在位状态，若存在不在位工具可及时查找防止工具丢失。在航线放行时，放行人员可以通过服务器查看当前放行飞机所使用的工具箱的工具在位状态，当工具箱显示所有工具均在位后方可放行，这样可以减少工具丢失(特别是丢失在飞机上)造成的不安全事件。
[0105]
经过实验可知，利用本实用新型对工具的检测时间小于1秒，能够及时记录工具的取出和归还；能够进行工具的快速盘点，盘点40件工具的盘点时间小于3秒；在工具领用/归还时，通过扫描工具箱上的rfid标签可获取工具箱内的工具在位状态，可将工具清点时间由原来的5分种减少到不大于30秒；在航空公司航线站点部署本实用新型，减少了因工具丢失带来的航班异常(返航、备降、中断起飞等等)，以及由此带来的经济损失，每年可节约费用超过100万元。
[0106]
上述技术方案只是本实用新型的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本实用新型公开了原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本实用新型上述具体实施例所描述的结构，因此前面描述的只是优选的，而并不具有限制性的
意义。