система автоматического дистанционного сбора данных для определения конфигурации установки

Формула изобретения

1. Система автоматического дистанционного сбора данных для определения конфигурации установки (1), содержащей первые устройства (3b), каждое из которых содержит соответствующее множество первых элементарных узлов (2b), причем система (10) дистанционного сбора данных содержит первые пассивные транспондеры (14), каждый из которых связан с соответствующим первым элементарным узлом (2b) и сконфигурирован для запоминания данных идентификации соответствующего первого элементарного узла (2b); активные транспондеры (26), каждый из которых связан с соответствующим первым устройством (3b) и сконфигурирован для запоминания данных идентификации соответствующего множества первых элементарных узлов (2b); портативный узел (27) обновления, сконфигурированный для обновления данных конфигурации, сохраненных в активном транспондере (26) каждого первого устройства (3b), данными идентификации, сохраненными в первых пассивных транспондерах (14) соответствующего множества первых элементарных узлов (2b); и фиксированный узел (28) чтения, сконфигурированный для автоматического считывания данных идентификации из активных транспондеров (26).

2. Система по п.1, в которой установка (1) содержит множество шкафов (4), каждый из которых содержит вторые устройства (3а), причем каждое из упомянутых вторых устройств (3а) содержит соответствующее множество вторых элементарных узлов (2а), при этом система (10) дистанционного сбора данных содержит вторые пассивные транспондеры (14), каждый из которых связан с соответствующим упомянутым вторым элементарным узлом (2а) для запоминания соответствующих данных идентификации второго элементарного узла (2а).

3. Система по п.2, содержащая средства (19, 15) чтения и модификации для автоматического чтения и/или модификации данных идентификации, сохраненных в упомянутых вторых пассивных транспондерах (14).

4. Система по п.3, содержащая средство (12) сбора данных для автоматического сбора считанных данных идентификации упомянутого первого и второго элементарных узлов (2а, 2b); средство (7) памяти для запоминания и обновления данных идентификации и средство (13) передачи данных для передачи собранных данных идентификации в средство (7) памяти.

5. Система по п.4, в которой упомянутые средства (19, 15) чтения и модификации содержат узлы (19) управления пассивных транспондеров, связанные с соответствующими упомянутыми шкафами (4), для считывания и/или модифицирования упомянутых данных идентификации, сохраненных в упомянутых вторых пассивных транспондерах (14), и передачи упомянутых данных идентификации между упомянутыми вторыми пассивными транспондерами (14) и упомянутым средством (12) сбора данных.

6. Система по п.5, в которой каждый из упомянутых узлов (19) управления установлен в соответствующем упомянутом шкафу (4), причем каждый из упомянутых шкафов (4) содержит соответствующие полки (9), каждая из которых предназначена для соответствующего упомянутого второго устройства (3а), при этом упомянутые средства (19, 15) чтения и модификации содержат для каждого узла (19) управления множество антенн (15), причем каждая антенна (15) имеет антенный вывод (16) и расположена на соответствующей упомянутой полке (9), и при этом каждый узел (19) управления содержит входные порты (21), соединенные с соответствующими упомянутыми антенными выводами (16).

7. Система по п.6, в которой каждый из упомянутых узлов (19) управления содержит устройство (23) чтения/записи пассивного транспондера для чтения и/или модификации упомянутых данных идентификации, сохраненных в упомянутых вторых пассивных транспондерах (14); устройство (20) мультиплексирования антенн, соединяющее антенные выводы (16) соответствующего множества антенн (15) со входом устройства (23) чтения/записи пассивного транспондера; и устройство (24) контроллера, присоединенное на выходе устройства (23) чтения/записи пассивного транспондера, для передачи упомянутых данных идентификации между упомянутыми вторыми пассивными транспондерами (14) и упомянутым средством (12) сбора данных.

8. Система по любому из пп.5-7, в которой упомянутое средство (12) сбора данных содержит, по меньшей мере, одно компьютерное устройство (31), соединенное с упомянутыми узлами (19) управления и с упомянутым фиксированным узлом (28) чтения.

9. Система по п.8, в которой упомянутое средство (12) сбора данных содержит локальную сеть (29) связи для соединения упомянутых узлов (19) управления и упомянутого компьютерного устройства (31).

10. Система по п.9, в которой каждый из упомянутых узлов (19) управления содержит соответствующий выходной кабель (25), причем локальная сеть (29) связи содержит сеть Ethernet, имеющую повторитель (30), соединяющий упомянутые выходные кабели (25) с упомянутым компьютерным устройством (31).

11. Система по любому из пп.4-7, 9, 10, в которой упомянутое средство памяти содержит центральный банк (7) данных, расположенный удаленно относительно упомянутой установки (1).

12. Система по любому из пп.2-7, 9, 10, в которой, по меньшей мере, один из упомянутых первых элементарных узлов (2b) и, по меньшей мере, один из упомянутых вторых элементарных узлов (2а) содержит металлическую структуру; причем каждый из упомянутых пассивных транспондеров (14) обязательно имеет номинальную радиочастоту (F1) в рабочих условиях; при этом пассивные транспондеры (14), связанные с упомянутым, по меньшей мере, одним из упомянутых первых элементарных узлов (2b) и с упомянутым, по меньшей мере, одним из упомянутых вторых элементарных узлов (2а), выполнены с возможностью функционирования в свободных условиях, то есть в отсутствие металлической структуры, на радиочастоте, равной сумме упомянутой номинальной радиочастоты (F1) и сдвига (FS) радиочастоты, зависящего от паразитной емкости, создаваемой между металлической структурой и пассивным транспондером (14), если в рабочих условиях пассивный транспондер (14) установлен на металлической структуре.

13. Способ создания пассивного транспондера (14) для прикрепления к отдельной от пассивного транспондера (14) металлической структуре, причем пассивный транспондер (14) содержит антенну (35) и резонансный контур (47), который при прикреплении к металлической структуре имеет резонансную частоту, равную номинальной радиочастоте (F1); при этом способ содержит этапы, на которых:

выбирают параметры резонансного контура (47) для достижения, если он не прикреплен к металлической структуре, резонансной частоты, равной сумме упомянутой номинальной радиочастоты (F1) и сдвига частоты (FS), зависящего от паразитной емкости, которая создается между металлической структурой и пассивным транспондером (14), если пассивный транспондер (14) прикреплен к металлической структуре; и

выполняют прорезь на металлической структуре в месте расположения антенны (35) пассивного транспондера (14) на металлической структуре.

14. Способ по п.13, в котором упомянутая прорезь на металлической структуре имеет крестообразную форму.

15. Пассивный транспондер (14), выполненный согласно способу по п.13 или 14.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Настоящее изобретение относится к системе автоматического дистанционного сбора данных для определения конфигурации установки.

Настоящее изобретение может быть использовано с особой пользой, хотя и не ограничено этим, в установке, которая устанавливается и активируется на различных этапах и которая описана в следующем описании исключительно в качестве примера.

Уровень техники

Внедрение технологически сложной установки, такой как наземная система, подводная лодка и т.п., требует вложения больших инвестиций владельца, который для защиты своих инвестиций часто требует, чтобы изготовитель или компания, занимающиеся установкой, также обеспечивали высококачественное долгосрочное обслуживание установки. В действительности, для технологически сложной установки обычным является то, что такая установка продолжает работать гораздо больше своего срока службы, например, даже через 40 лет после внедрения, благодаря постоянной технологической модернизации исходной структуры установки.

Обслуживание установки, как правило, включает в себя:

- ремонты;

- поставку запасных частей;

- заказное программирование и модернизацию установки;

- прогон установки;

- обучение специалистов, эксплуатирующих установку;

- интеграцию с существующим оборудованием или процедурами обслуживания владельца установки.

Обслуживание включает в себя работу в сотрудничестве с эксплуатирующими установку специалистами, что подразумевает разработку - совместно с эксплуатирующими установку специалистами - подходящих процессов, чтобы максимизировать эффективность и быстрое обслуживание, а также отслеживать выполняемую работу и устанавливаемое оборудование, так чтобы в любой момент времени была известна точная конфигурация установки. Иначе говоря, производитель или компания, занимающиеся внедрением установки, должны сохранять полный контроль цепочки обслуживания в смысле точного знания конфигурации установки и доступности запасных частей и расходных материалов.

Компьютерная сеть является определенным и обязательным средством во всех аспектах обслуживания благодаря созданию и поддержанию централизованной базы данных, формирующей инвентаризационную опись деталей и элементарных узлов (Логических Заменяемых Узлов), из которых состоит установка. Тем не менее, централизованный банк данных эффективен только при условии, что данные являются корректными, актуальными и надежными.

Детали и элементарные узлы установки идентифицируются посредством различных систем идентификации, одна из которых, являющаяся одной из самых дешевых, основана на использовании штриховых кодов. В частности, однозначный штриховой код назначается каждой детали и каждому элементарному узлу в установке, и, как правило, этот штриховой код распечатывается на ярлыке, который прикрепляется к соответствующей детали или элементарному узлу установки.

Система штриховых кодов, тем не менее, не является наилучшим или наиболее эффективным решением вышеупомянутых проблем по следующим основным причинам:

- огромное количество связанных ссылок, а также сложная, переменная и, очень часто, уникальная природа элементарных узлов, связанных со ссылками. Система штриховых кодов, следовательно, требует непрерывного производства и применения различных ярлыков с использованием подходящих принтеров, таким образом, увеличивая эксплуатационные расходы (ярлыки, печатные ленты, обслуживание);

- в непромышленных средах считывание ярлыков со штриховыми кодами является преднамеренным и, следовательно, выполняется оператором вручную посредством портативного терминала;

- дистанционное считывание штриховых кодов возможно только при использовании крайне сложных систем (с роботизированными считывателями или множеством считывателей);

- штриховые коды считываются последовательно (один за раз), так что инвентаризация занимает большее время;

- штриховой код не имеет памяти, и единственной информацией является информация кода, которая декодируется путем доступа к банку данных; и

- для изменения штрихового кода ярлык штрихового кода должен быть физически заменен.

Недостатки системы штриховых кодов могут быть устранены путем использования известной системы Радиочастотной Идентификации (Radio Frequency Identification, RFID), которая основана на использовании радиочастотных меток, известных как "метки-транспондеры" или просто "транспондеры", которые прикрепляются к соответствующим элементарным узлам для идентификации.

Как показано на Фиг.1, транспондер 101, как правило, содержит микросхему 102, которая имеет электронную память (не показана), и, обычно, миниатюризированную антенну 103. При использовании транспондер 101 возбуждается через антенну 103 посредством электромагнитного поля, генерируемого внешним (фиксированным или портативным) устройством 104 чтения/записи RFID, с которым он осуществляет двухстороннюю радиосвязь и в которое он возвращает код идентификации и/или любую другую информацию, сохраненную в микросхеме 102. Внешнее устройство 104 чтения/записи RFID обычно имеет возможность присоединения к компьютерному устройству 105 для сбора кода идентификации и/или любой другой сохраненной информации.

Транспондер 101 также содержит конденсатор (не показан), и в этом случае транспондер 101 является пассивным, или маленькую батарею (не показана), и в этом случае транспондер 101 является активным. Транспондер 101 может также быть перезаписываемым для дистанционного программирования дополнительными данными или для полного перепрограммирования новой "идентификацией".

Фиг.2 иллюстрирует несколько примеров транспондеров 101 различных размеров, которые зависят от требований производительности и размеров элементарных узлов, к которым они прикрепляются.

Технология RFID обеспечивает решение почти всех недостатков штриховых кодов благодаря тому, что каждый транспондер:

- идентифицирует соответствующую деталь или элементарный узел установки посредством однозначного кода, записанного в его микросхеме, и способен получать и запоминать дополнительные данные и делать их доступными, по существу, в масштабе реального времени;

- имеет требуемую форму и размер и может быть покрыт соответствующим материалом для применяемого типа операции;

- может быть использован повторно в производстве или логистике, чтобы выполнять бесконечное число операций чтения/записи;

- в отличие от ярлыков штриховых кодов может быть использован в любой среде, то есть в условиях грязи, воды, моющего средства, краски, химических растворов и высокой температуры;

- может дистанционно считываться, находясь в скрытых, недоступных местах, без присутствия человека;

- рекомендуется к использованию, когда соответствующая деталь или компонент установки снабжается дополнительными данными и, соответственно, предусматривает запоминание и/или считывание данных, относящихся к, например, процессу работы, выполняемому обслуживанию, слежению, отслеживанию продукта или аутентификации (предотвращение имитации - его невозможно фотокопировать); и

- предотвращает кражу посредством предоставления подходящих порогов безопасности.

Несмотря на все вышеперечисленное инвентаризация затрудняется, и инвентаризационные данные устаревают из-за изменений во всей конфигурации установки, которые трудно отследить. Устаревшие инвентаризационные данные, в частности, могут быть следствием типа установки и выполняемого обслуживания, например:

- удаленная установка не может быть перемещена по причинам безопасности или обслуживания без останова;

- ремонтов и изменений конфигурации при авариях;

- изменений конфигурации, выполняемых оперативным персоналом установки без уведомления Отдела Обслуживания;

- недоступности установки, например, расположенной в военных или запретных зонах.

Более того, на систему идентификации RFID влияет шум считывания транспондера (в частности, в случае пассивных транспондеров), вызываемый различными ситуациями, при которых магнитный компонент электромагнитного поля, генерируемый устройством чтения/записи RFID, искажается или ослабляется до уровня радикального уменьшения энергии, поглощаемой антенной транспондера. В частности, чтению транспондера препятствует:

- отражение электромагнитного поля от металлических стен или стен, изготовленных из электропроводящего материала, которые расположены вблизи транспондера (эффект "эхо");

- искажение силовых линий электромагнитного поля, вызываемое наличием металлического или электропроводящего материала вблизи транспондера;

- присутствие полюсных жидкостей (таких как дистиллированная вода), которые поглощают магнитный компонент; и

- паразитные емкости, создаваемые металлическими стенками деталей или элементарных узлов установки, на которых прикреплены транспондеры.

Присутствие вблизи транспондера металла, в частности, уменьшает отношение сигнал/шум транспондера до такой степени, что использование транспондера будет неподходящим вблизи электронных схем, которые сильно увеличивают электромагнитный шум окружающей среды.

Раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является предоставление системы автоматического дистанционного сбора данных для определения конфигурации установки, способа создания пассивного транспондера для такой системы и пассивного транспондера, созданного согласно такому способу, которые обеспечивают устранение вышеупомянутых недостатков.

Согласно настоящему изобретению предоставлена система автоматического дистанционного сбора данных для определения конфигурации установки по п.1, способ создания пассивного транспондера по п.14 и пассивный транспондер по п.15.

Краткое описание чертежей

Предпочтительный, неограничивающий вариант осуществления настоящего изобретения описан ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - иллюстрация системы идентификации RFID;

Фиг.2 - иллюстрация примеров транспондеров различных размеров;

Фиг.3 - иллюстрация схемы группирования элементарных узлов установки;

Фиг.4 - иллюстрация одной конфигурации установки и соответствующей системы дистанционного сбора данных, связанной с диспетчерской, согласно настоящему изобретению;

Фиг.5 - иллюстрация части конфигурации установки и соответствующей части системы удаленного сбора данных по Фиг.4;

Фиг.6 - иллюстрация еще одной части конфигурации установки и соответствующей части системы удаленного сбора данных по Фиг.4;

Фиг.7 - структурная схема пассивного транспондера части системы удаленного сбора данных, показанной на Фиг.5 и 6;

Фиг.8 - иллюстрация части структурной схемы по Фиг.7;

Фиг.9 - представление эквивалентной схемы части, показанной на Фиг.8.

Лучший вариант осуществления изобретения

Система автоматического дистанционного сбора данных для определения конфигурации установки согласно настоящему изобретению (далее система STC) следует следующим принципам:

- использование "открытой" технологии, чтобы обеспечить возможность масштабирования, обслуживания и нарастающего расширения;

- модульная конструкция для плавного перехода к будущим технологиям;

- использование стандартных решений интерфейса и соединений, чтобы обеспечить интеграцию в установку дополнительного оборудования (коммерческих компонентов) различных типов;

- использование современных коммерческих компонентов и

- низкие эксплуатационные расходы.

Установка 1 (Фиг.3) обычно содержит некоторое количество различных типов элементарных узлов 2 (Фиг.3), таких как радары, оборудования отображения, выделенные компьютеры, рабочие станции и т.п., которые могут также различаться по версии или степени нестандартности в части разработки под заказные требования. Элементарным узлам 2 назначаются соответствующие коды идентификации, которые группируются в различные конфигурации, определяющие подсистемы, которые входят в состав еще более сложных высокоуровневых подсистем, в соответствии с особой многоуровневой иерархической структурой.

Пример Фиг.3 иллюстрирует группирование кодов идентификации и, следовательно, соответствующих элементарных узлов 2 в четырехуровневой иерархической структуре, определяемой устройствами 3, шкафами 4 и диспетчерскими 5. В вершине иерархической структуры диспетчерские 5 соединены с центральным устройством 6 управления, содержащим центральный банк 7 данных, например, базу данных SAP, для хранения и обновления информации, касающейся конфигурации установки 1.

Фиг.4 иллюстрирует одну конфигурацию установки 1, связанную с диспетчерской 5 (Фиг.3), которая содержит первое количество (четыре) шкафов 4, каждый из которых включает в себя несколько устройств, формирующих часть первого главного семейства устройств, которые упоминаются здесь как стандартные устройства 3a; и второе количество (три) контейнеров 8, каждый из которых включает в себя устройство, формирующее часть второго семейства устройств, которые упоминаются здесь как нестандартные устройства 3b.

Стандартные устройства 3a имеют стандартную форму и размер и содержат базовые элементарные узлы 2, как правило, организованные по шкафам 4 и обозначенные ссылочной позицией "2a". Фиг.5 иллюстрирует пример шкафа 4, содержащего некоторое количество полок 9 для поддержания соответствующих стандартных устройств 3a, каждое из которых, в свою очередь, содержит соответствующее количество элементарных узлов 2а.

Фиг.6 иллюстрирует нестандартное устройство 3b, которое содержит разнородные элементарные узлы 2, такие как дисплеи, источники питания, распределительные коробки, антенны, устройства TWT, запоминающие устройства большой емкости, специализированные электронные печатные платы, интерфейсы, системы из коммерческих компонентов и т.п., установленные в соответствующем контейнере 8, к которому обычно трудно получить доступ и инспектировать и который обозначен ссылочной позицией "2b".

Следует отметить, что не существует четкого различия между стандартными и нестандартными устройствами 3a и 3b, и они могут чередоваться на уровнях иерархической структуры по Фиг.3.

На Фиг.4 ссылочная позиция 10 обозначает систему STC диспетчерской 5 согласно настоящему изобретению. Система 10 STC содержит систему 11 автоматической идентификации, основанную на технологии транспондера RFID, чтобы считывать и/или модифицировать данные идентификации (включая упомянутый выше код идентификации), относящиеся к элементарным узлам 2a, 2b (Фиг.5 и 6) установки 1; систему 12 сбора и управления данными для сбора и организации данных, считанных и/или модифицированных системой 11 идентификации и для запоминания и обновления данных идентификации всех элементарных узлов 2a, 2b вместе с изменениями конфигурации установки 1, причем упомянутый банк 7 данных расположен удаленно относительно установки 1; и систему 13 передачи данных для обмена данными между системой 12 сбора и управления данными и центральным банком 7 данных.

Система 11 идентификации, система 12 сбора и управления данными и система 13 передачи данных, по существу, отражают иерархическую структуру по Фиг.3 и являются технологически взаимозависимыми в том смысле, что технологические варианты выбора для одной системы оказывают влияние на другие.

В добавление ко всем данным идентификации элементарных узлов 2а, 2b установки 1 центральный банк 7 данных также запоминает и обновляет информацию, относящуюся к иерархической структуре группирования (Фиг.3) таких данных идентификации, так чтобы формировать совокупность информации, доступной для любого обслуживания установки 1.

Согласно Фиг.5 и 6, система 11 идентификации содержит некоторое количество пассивных транспондеров 14, каждый из которых прикреплен к соответствующему элементарному узлу 2a, 2b установки 1.

Пассивные транспондеры 14 работают в соответствии со стандартом ISO/IEC 15693, то есть на номинальной частоте F1 13,56 МГц, с объемом M1 памяти от 1 кбит до 2 КБайт и дальностью D1 чтения от 10 до 120 см.

Как показано на Фиг.5, для каждой полки 9 шкафа 4 система 11 идентификации содержит, по существу, прямую антенну 15, которая имеет внутреннее полное сопротивление 50 Ом, длину 19 дюймов и соответствующий антенный вывод 16 и продольно закреплена на стороне 17 соответствующей полки 9 посредством элемента крепления Velcro (не показан). Пассивные транспондеры 14 установлены на стенках 18 соответствующих элементарных узлов 2а, причем они обращены к стороне 17 полки 9, чтобы облегчить электромагнитную связь антенны 15 и пассивных транспондеров 14 и тем самым облегчить считывание и запись пассивных транспондеров 14.

Как показано на Фиг.5, система 11 идентификации также содержит узел 19 управления, встроенный в каждый шкаф 4 и предназначенный для считывания и/или модификации данных идентификации элементарных узлов 2а, сохраненных в соответствующих пассивных транспондерах 14 в шкафу 4, и для передачи упомянутых данных между пассивными транспондерами 14 в шкафу 4 и системой 12 сбора и управления данными (Фиг.4).

В частности, узел 19 управления содержит устройство 20 мультиплексирования антенн, имеющее несколько входных портов 21, каждый из которых соединен с соответствующим антенным выводом 16 посредством соответствующего коаксиального кабеля 22; устройство 23 чтения/записи RFID для пассивных транспондеров 14, выход которого соединен с устройством 20 мультиплексирования антенн и который предназначен для управления антеннами 15 через устройство 20 мультиплексирования антенн по одной за раз согласно циклу опроса с минимальным временем переключения 1 мс; и микроконтроллер 24, выход которого присоединен к устройству 23 чтения/записи RFID, чтобы передавать данные идентификации элементарных узлов 2а в шкафу 4 между соответствующими пассивными транспондерами 14 и системой 12 сбора и управления данными (Фиг.9) на каждом цикле опроса. Узел 19 управления соединен с системой 12 сбора и управления данными (Фиг.4) через соответствующий коаксиальный выходной кабель 25.

Ссылаясь на Фиг.4, система 11 идентификации содержит некоторое количество активных транспондеров 26, каждый из которых прикреплен к контейнеру 8 соответствующего нестандартного устройства 3b и предназначен для запоминания инвентаризационной описи элементарных узлов 2b нестандартного устройства 3b. Опись сформирована на основании данных идентификации элементарных узлов 2b, сохраненных в соответствующих пассивных транспондерах 14.

Активные транспондеры 26 работают на номинальной радиочастоте F2 868 МГц, имеют объем M2 памяти, который больше объема M1 памяти (более конкретно - до 64 КБайт), и дальность D2 чтения, которая больше дальности D1 чтения (более конкретно - от 6 до 100 м).

Система 11 идентификации также содержит, по меньшей мере, один узел 27 обновления (Фиг.6) для обновления инвентаризационных описей элементарных узлов 2b нестандартных устройств 3b, сохраненных в соответствующих активных транспондерах 26, причем данные идентификации всех элементарных узлов 2b сохранены в соответствующих пассивных транспондерах 14. Для этой цели узел 27 обновления имеет устройство (не показано) чтения/записи RFID для пассивных транспондеров 14 и устройство (не показано) чтения/записи RFID для активных транспондеров 26.

В дополнительном варианте осуществления (не показан) настоящего изобретения узел 27 обновления является портативным, то есть он встроен, например, в портативный компьютер (PDA).

Как показано на Фиг.4, система 11 идентификации также содержит устройство 28 чтения/записи RFID для активных транспондеров 26, расположенное в фиксированном местоположении на определенном расстоянии от нестандартных устройств 3b, которое не больше максимальной дальности D2 чтения, чтобы считывать и/или модифицировать инвентаризационные данные элементарных узлов 2b нестандартных устройств 3b, сохранные в соответствующих активных транспондерах 26.

Согласно Фиг.4 система 12 сбора и управления данными содержит локальную сеть 29 Ethernet, содержащую повторитель (сетевой концентратор) 30, соединенный с выходными кабелями 25 узлов 19 управления, встроенных в шкафы 4, и хост-узел 31, связанный с диспетчерской 5 и содержащий программу для управления и автоматизации сбора данных идентификации элементарных узлов 2a, 2b. Хост-узел 31 соединен с повторителем 30, с устройством 28 чтения/записи RFID и с системой 13 передачи данных, чтобы передавать данные идентификации, полученные системой 11 идентификации, в систему 13 передачи данных.

В еще одном дополнительном варианте осуществления (не показан) настоящего изобретения локальная сеть 29 представляет собой беспроводную сеть (WiFi), то есть она работает в соответствии со стандартом IEEE 802.11 b/g. В частности, узел 19 (Фиг.5) управления, встроенный в шкафы 4, на выходе снабжен соответствующими приемопередатчиками WiFi для радиосвязи с устройством доступа ("Точкой доступа") WiFi, соединенным с хост-узлом 31. Таким образом, устройство доступа определяет сеть беспроводного доступа с зоной уверенного радиоприема ("хот-спот").

Система 13 передачи данных является двунаправленной в том смысле, что данные должны поступать в центральный банк 7 данных, но также должно быть доступно периферийное обновление данных идентификации, сохраненных в отдельных пассивных транспондерах 14.

Как показано на Фиг.4, система 13 передачи данных содержит фиксированную сеть 32 связи, например телефонную сеть; широкополосную сеть или любой другой тип фиксированной сети, соединенной напрямую с хост-узлом 31 через модем или сетевую плату; сеть 33 радиосвязи, такую как GPRS, UMTS, спутниковая сеть и т.п., к которой хост-узел 31 присоединен посредством платы GPRS, UMTS или спутниковой платы; и портативный компьютер 34, имеющий возможность соединения с хост-узлом 31 и с центральным банком 7 данных посредством стандартных коммуникационных портов, например, RS 232, USB и т.п., чтобы переносить данные идентификации, когда фиксированную сеть 32 связи и сеть 33 радиосвязи невозможно использовать.

Фиг.7 иллюстрирует структурную схему пассивного транспондера 14, используемого в системе 10 STC согласно настоящему изобретению. Пассивный транспондер 14 содержит антенну 35, спроектированную, чтобы гарантированно обеспечивать дальность D1 чтения; память 36, содержащую микросхему ЭСППЗУ объема M1, чтобы запоминать данные идентификации соответствующего элементарного узла 2; цифровой блок 37 управления для управления чтением и записью данных в память 36; и радиочастотный аналоговый блок, упоминаемый в данном документе как радиочастотный блок 38, подсоединенный между антенной 35 и цифровым блоком 37 управления, чтобы демодулировать и модулировать радиочастотные сигналы, принимаемые и передаваемые антенной 35, соответственно.

Радиочастотный блок 38, в свою очередь, содержит узел демодуляции 39; узел 40 модуляции; узел 41 синхронизации для генерирования синхронного тактового сигнала, необходимого для работы цифрового блока 37 управления; и узел 42 питания для преобразования части мощности радиочастотного сигнала, принимаемого антенной 35, в мощность постоянного напряжения для питания всех активных электронных схем пассивного транспондера 14.

Фиг.8 иллюстрирует часть радиочастотного блока 38 и, в частности, структурную схему узла 42 питания, который содержит согласующую схему 43, подсоединенную к антенному выводу, умножитель 44 напряжения, каскадно подключенный к согласующей схеме 43; и регулятор 46 напряжения, каскадно подключенный к умножителю 44 напряжения и имеющий выход 46 мощности постоянного напряжения 46.

Ссылаясь на Фиг.9, согласующая схема 43 содержит LC-контур 47, соединенный непосредственно с антенной 35 для формирования резонансного контура, резонансная частота которого в рабочих условиях равна номинальной радиочастоте F1. На Фиг.9, по существу, антенна 35 представлена эквивалентной схемой 48, соединенной с LC-контуром 47 для формирования резонансного контура антенны.

Когда пассивный транспондер 14 прикрепляется к стенке элементарного узла 2a, 2b, изготовленной из металла или электропроводящего материала, между металлической стенкой и пассивным транспондером 14 образуется паразитная емкость, которая суммируется с емкостью C LC-контура, и резонансная частота уменьшается на величину FS, упоминаемую далее как сдвиг частоты, в зависимости от типа материала. Согласно настоящему изобретению величины емкости C и индуктивности L подбираются так, чтобы резонансная частота в свободных рабочих условиях, то есть в отсутствие металлической стенки, составляла:

F1 + FS,

так что в рабочих условиях, то есть будучи прикрепленным к металлической стенке, пассивный транспондер 14 может, по существу, работать на резонансной частоте, равной номинальной радиочастоте F1.

"Запрограммированный" сдвиг FS частоты и последующее повторное выравнивание (в рабочих условиях) с номинальной величиной F1 улучшают отношение сигнал/шум пассивного транспондера 14, то есть обеспечивают величины отношения сигнал/шум, которые типичны для работы в условиях высокой защищенности от электромагнитного шума окружающей среды. Это означает, что пассивные транспондеры 14 могут быть прикреплены даже к элементарным узлам 2a, 2b, содержащим работающие электронные схемы, то есть при наличии сильного электромагнитного шума.

Испытания показали, что путем создания крестообразной прорези (не показана) на металлической стенке электронного узла 2a, 2b и прикрепления пассивного транспондера 14 к этой прорези достигается увеличение магнитной связи между антенной 35 пассивного транспондера 14 и антенной устройства 23 чтения/записи RFID, опрашивающего пассивный транспондер 14. Это объясняется следующим.

Антенна 35 пассивного транспондера 14, как правило, содержит некоторое количество, по существу, полных витков металлического проводника соответствующей длины, намотанных параллельно плоскости антенны, которая, как правило, параллельна металлической стенке, к которой прикрепляется пассивный транспондер 14. Силовые линии, обеспечивающие магнитную связь антенны 35 пассивного транспондера 14 и антенны устройства 23 чтения/записи RFID (Фиг.5), проходят через витки антенны 15 перпендикулярно плоскости антенны и, следовательно, пересекаются металлической стенкой. Это искажение магнитной связи уменьшает радиочастотную энергию, передаваемую из устройства 23 чтения/записи RFID в пассивный транспондер 14. Иначе говоря, металлическая стенка является эквивалентом виртуального витка, тесно связанного магнитной связью с антенной 35 пассивного транспондера 14, причем антенна 35 и металлическая стенка, по существу, формируют совместно виртуальный трансформатор, первичная цепь которого определяется антенной 35, а вторичная цепь определяется короткозамкнутым виртуальным витком, на котором рассеивается большая часть радиочастотной энергии, передаваемой устройством 23 чтения/записи RFID.

Следовательно, такая крестообразная прорезь на металлической стенке в точке, где располагается антенна 15 пассивного транспондера 14, разрывает виртуальный виток, таким образом, улучшая магнитную связь между антенной 15 пассивного транспондера 14 и устройством 23 чтения/записи RFID.

Согласно Фиг.4, 5 и 6 для обновления центрального банка 7 данных данными всех элементарных узлов 2 установки 1 выполняются следующие действия.

Система 12 сбора и управления данными активирует хост-узел 31, чтобы опросить узлы 19 управления в шкафах 4 и устройство 28 чтения/записи RFID, связанное с диспетчерской 5.

Узел 19 управления в каждом шкафу 4 реагирует путем выполнения цикла опроса (в частности, цикла чтения) для считывания посредством соответствующих антенн 15 данных идентификации всех элементарных узлов 2a, сохраненных в соответствующих пассивных транспондерах 14 в шкафу 4.

С другой стороны, устройство 28 чтения/записи RFID считывает инвентаризационные описи элементарных узлов 2b нестандартных устройств 3b непосредственно со всех активных транспондеров 26. Информация в инвентаризационных описях, сохраненных в активных транспондерах 26, поддерживается актуальной с помощью узла 27 обновления посредством данных идентификации элементарных узлов 2b, сохраненных в соответствующих пассивных транспондерах 14.

На этой стадии хост-узел 31 собирает данные идентификации, считанные с пассивных транспондеров 14 в шкафах 4 и с активных транспондеров 26, и организует их для передачи через систему 13 передачи данных в центральный банк 7 данных, таким образом, предоставляя возможность дистанционного, автоматического получения конфигурации установки 1.

Система 10 STC согласно настоящему изобретению имеет следующие основные преимущества:

- практически в одной операции чтения и/или записи она обеспечивает, по существу, одновременный опрос всех пассивных транспондеров 14 и активных транспондеров 26, таким образом, предоставляя быструю, дистанционную, бесконфликтную идентификацию всех элементарных узлов 2a, 2b установки 1;

- она может быть применена к любой конфигурации установки 1 с точки зрения комбинации активных транспондеров 26 и пассивных транспондеров 14;

- каждый транспондер может содержать предысторию заданного элементарного узла 2a, 2b, например, конкретную авторизацию подразделений или лиц для работы на этом узле, материальный и организационный потоки, имеющие место при производстве, продаже и поставке узла и т.п.; и

- техническая документация и каталоги запасных частей, которые в настоящее время в большинстве случаев доступны в электронной форме, могут использоваться, чтобы предоставить оперативному и обслуживающему персоналу установки 1 точную конфигурацию установки 1 в части установленных элементарных узлов 2.

Система 10 STC согласно настоящему изобретению также имеет следующие дополнительные преимущества:

- она устраняет или, по меньшей мере, уменьшает эффект паразитных емкостей между пассивным транспондером 14 и металлическими стенками элементарных узлов 2a, 2b установки 1, к которым прикрепляется пассивный транспондер 14;

- она уменьшает отношение сигнал/шум пассивного транспондера 14 до величин, позволяющих прикреплять пассивный транспондер 14 на действующие электронные схемы; и

- она улучшает магнитную связь между антенной 35 пассивного транспондера 14 и антенной опрашивающего устройства 23 чтения/записи RFID.