一种基于NFC的危化品气罐智能管理柜及管理方法与流程

一种基于nfc的危化品气罐智能管理柜及管理方法
技术领域
1.本发明涉及危化品管理技术领域，尤其涉及一种基于nfc的危化品气罐智能管理柜及管理方法。


背景技术：

2.目前，危化品气罐存放于普通的管理柜中，柜内通常只设置一个指针式的压力表，用于测量所有气罐的压力，故当气罐压力不足时，无法及时的发现并进行更换。普通的管理柜在存放的气罐入库后，若想获取其重量或剩余量，只能人工将气罐取出进行称重、记录，不仅繁琐，数据的真实性也有待验证，另外，普通的气罐存储柜对气罐的固定通常只有简单的铁链条进行缠绕，若是在柜门关闭后，气罐发生倾倒，管理者不能及时的发现，可能会造成管道破裂、气体泄漏甚至事故的发生，风险极大。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种能对气罐进行实时称重、对气罐的压力和流量进行实时监测的基于nfc的危化品气罐智能管理柜及其管理方法。
4.本发明采用如下的技术方案：一种基于nfc的危化品气罐智能管理柜，包括若干个支撑架，用于放置若干个气罐，其中，每个所述支撑架的上端设有圆柱状的支撑围栏，所述支撑围栏高度超过所述气罐高度的1/2，每个所述支撑架底部设置有一支撑台，所述支撑台上设有与控制单元电连接的nfc读卡器和称重单元，所述nfc读卡器用于与所述气罐上的nfc身份卡进行配对来解析所述气罐的信息；所述称重单元用于获取所述气罐的称重信息；一柜体，所述若干个支撑架固设在所述柜体内的底部，所述柜体内设有一控制室和电源装置，所述控制室内包括控制单元，数据存储单元和无线通讯单元，所述控制单元用于接收nfc读卡器和称重传感器传输的信息，经处理后传输至所述数据存储单元，所述无线通讯单元用于将所述数据存储单元存储的信息传输至后台数据库和移动通讯设备；所述柜体的顶部设置有若干根输气管，每根所述输气管的一端与气罐端部连接，另一端从所述柜体的顶部穿出延伸至应用端；其中每根所述输气管上依次连接有气体压力表、气体流量计和电磁阀；所述柜体的前端通过设有一柜门，所述柜门顶部设有电子门锁，所述柜门上设有人机交互模块，所述人机交互模块与所述控制单元电连接，包括身份识别模块和触摸显示屏。
5.作为优化方案，所述支撑台上还设有与所述控制单元电连接的倾角传感器，所述倾角传感器用于获取所述支撑架在承载气罐后与水平面的倾角信息。
6.作为优化方案，所述身份识别模块为指纹识别模块和/或人脸识别模块。
7.作为优化方案，所述柜体内还设有与所述控制单元电连接的温湿度传感器。
8.作为优化方案，所述柜体内还设有与所述控制单元电连接的警报单元，所述警报单元用于在超出所述倾角传感器和温湿度传感器设定的阈值范围时发出警告。
9.作为优化方案，所述柜体内还设有与所述控制单元电连接的排风扇。
10.本发明还提供了一种基于nfc的危化品气罐智能管理柜的管理方法，包括以下步
骤：
11.s1:身份识别模块识别用户身份信息，将用户身份信息发送至控制单元，控制单元将用户身份信息与数据存储器中进行匹配，若匹配成功，则进行下一步操作，若匹配不通过，触摸显示屏提示用户重新进行身份信息识别；
12.s2:触摸显示屏通过控制单元向数据存储单元获取当前柜内存储的气罐信息，并向用户进行展示，用户根据触摸显示屏展示的柜内气罐信息进行分析，确认是否需要对柜体内气罐进行调整或更换，如若需要，控制单元打开电子门锁。
13.s3:取出气罐，电子门锁关闭,nfc读卡器盘点识别出被取出气罐，将取出气罐的信息传输至控制单元，控制单元将用户的信息和取出气罐信息同时写入到数据存储单元中存储；
14.s4:更换完毕后，用户将气罐放入支撑架内，将气罐连接上气体压力表、气体流量计和电磁阀，气体压力表、称重单元和倾角传感器分别对放入的气罐进行检测，并将测算的气压信息、称重信息和倾角信息传输至控制单元，并写入数据存储单元中保存；
15.s5:无线通讯单元向后台数据库和移动通讯设备发送气罐的状态信息。
16.与现有技术相比，本发明的优点在于：
17.本发明提供了一种基于nfc的危化品气罐智能管理柜，实现了危化品气罐存储、使用的全自动的监测，规范了危化品气罐的存储和使用方式，管理者可通过后台或移动端实时检测柜内的气罐的压力值、流量值和重量值，提高了对危化品气罐的监管力度。本发明将支撑架设计成一体化结构，通过将气罐安装在带有圆柱状的支撑围栏上，保证气罐的稳定摆放，同时，通过在支撑架的支撑台上设置nfc读卡器和称重单元，能自动读取危化品气罐的信息，并对自动获取气罐的重量信息存储至数据存储单元中。本发明通过在每根输气管上连接气体压力表和气体流量计，能够自动获取每个气罐的压力值和气体的使用量，实现了危化品气体使用量的自动记录。
附图说明
18.图1为本发明基于nfc的危化品气罐智能管理柜实施例的结构示意图；
19.图2为本发明基于nfc的危化品气罐智能管理柜实施例的连接关系示意图；
20.图3为本发明支撑架的另一个实施例结构示意图；
21.图4为本发明基于nfc的危化品气罐智能管理柜的管理方法流程图；
22.其中，1-支撑架、2-柜体、3-控制室、4-电源装置、5-后台数据库、6-移动通讯设备、 7-气罐、8-排风扇、
23.11-支撑围栏、12-支撑台、13-nfc读卡器、14-称重单元、15-倾角传感器、21-输气管、 22-气体压力表、23-气体流量计、24-电磁阀、25-柜门、26-电子门锁、27-身份识别模块、 28-触摸显示屏、29-温湿度传感器、31-控制单元、32-数据存储单元、33-无线通讯单元。
具体实施方式
24.以下，为了便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现参照附图来做进一步说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。
25.在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
26.实施例一：
27.请参阅图1和图2，为本发明提供的一种基于nfc的危化品气罐智能管理柜的一个实施例，基于nfc的危化品气罐智能管理柜包括若干个支撑架1和一柜体2，支撑架1固设在柜体2内的底部，用于放置若干个气罐7，其中，在每个支撑架1的上端都设有圆柱状的支撑围栏11，支撑围栏11高度超过气罐7高度的1/2，确保能够对气罐7形成有效支撑，每个支撑架1底部设置有一支撑台12，在支撑台12上设有与控制单元31电连接的nfc读卡器13 和称重单元14，nfc读卡器13用于与气罐7上的nfc身份卡进行配对来解析气罐7的信息，在每一个气罐7的nfc身份卡中都写入了当前气罐7的唯一标识码、灌入的气体名称、类型、初始重量等数据，用来对气罐7进行唯一标识，称重单元14用于获取当前的气罐7的称重信息，当气罐内的气体存储量少于气罐1/4时，称重单元14将向控制单元31发出预警信息。在柜体2内设有一控制室3和电源装置4，电源装置4用于为控制室3进行供电，在控制室3 内包括有控制单元31，数据存储单元32和无线通讯单元33。本实施例中，控制单元31采用 zynq-7010芯片，其具有丰富的外设接口，处理数据快，在实时操作系统下，能快速的处理 nfc识别装置、称重设备、气体压力表以及气体流量计等上传的数据。控制单元31用于接收 nfc读卡器13和称重单元14传输的信息，经处理后传输至数据存储单元32。在数据存储单元32中，则至少生成有放置在柜体2中的每一个气罐7的台账信息、以及每一个管理员的台账信息，其中，每一个气罐的台账信息至少涵盖对应的气罐7的唯一标识码、气体类型、气体名称、气体初始重量、剩余量、罐内气压值等信息，每一个管理员的台账信息至少涵盖管理员唯一编码、唯一身份识别信息，如面部特征信息和指纹信息等，方便控制单元31随时获取，无线通讯单元33用于将数据存储单元32中存储的信息传输至后台服务器5数据系统和移动通讯设备6终端，便于管理者进行监控，实现智能化管理。
28.本实施例中，在柜体的2顶部设置有若干根输气管21，每根输气管21的一端对应连接有一个气罐7的端部，另一端从柜体2的顶部穿出并延伸至应用端，应用端的场景可以是化学实验室或其他场景。其中，在每根输气管21上依次连接有气体压力表22、气体流量计23 和电磁阀24，气体压力表22用于实时检测气罐7中的气体压力数据，经控制单元31的分析和处理，再传输到数据存储单元32对应的每一个气罐7的台账信息中形成气压动态记录，若当气体压力表22超出设定阈值时，则会向控制单元31发出预警信号，便于管理者对气罐7 进行气压监控。气体流量计23则用于实时检测当前气罐7在使用状态下的流量数据，流量数据经控制单元31的分析和处理，再传输到数据存储单元32对应的每一个气罐7的台账信息中形成流量动态记录，便于管理者了解罐内气体在不同时刻以及不同场景下的输出情况，做好场景用量数据分析。
29.本实施例中，在柜体2的前端设有一柜门25，在柜门25顶部设有电子门锁26，电子门锁26与控制单元31连接并受其控制，柜门25上设有人机交互模块，人机交互模块与控制单元31电连接，包括身份识别模块27和触摸显示屏28。身份识别模块27通过采用生物识别技术和装置，可以采用指纹识别模块和人脸识别模块的两种组合方式，管理者可以通过二
者中任选其一进行识别。当指纹识别模块识别管理者身份并授予权限，认定当前用户为授权使用者，则会通过触摸显示屏28显示用户信息和柜体内所有气罐7的使用状态信息，包括对应的当前罐内的唯一标识、气体名称、类型，并以动态图表的方式反馈当前气罐7中的剩余量、气压和气体流量状态。若当罐内气体剩余量、气压值和气流量超过设定阈值时，触摸显示屏 28则会以诸如红色的字体进行标注，便于管理者及时发现。
30.若管理者采用其中一种识别模块未能通过身份识别模块27的权限审核，诸如管理者由于指纹不清晰等原因，无法使用指纹识别模块时，则管理者可以采用人脸识别模块进行识别，人脸识别模块可以采用双目高清摄像装置，通过红外摄像头采集管理者信息，以使其获得管理柜的使用权限。本实施例中，采用了多种识别模块的组合满足了多种作业场合、环境的需求。
31.在本实施例中，还包括温湿度传感器29，温湿度传感器29与控制单元31电连接，用于检测柜体2内的温度和湿度，供管理者进行监督，温度和湿度数据会实时传输到控制单元31 中进行监控，当柜内的温度和湿度超过设定的阈值时，温湿度传感器29会向控制单元31发出相应的预警信号，控制单元31再做出后续预警操作，便于管理者及时发现并处理，从而能够有效的降低安全隐患。
32.柜体内还设有与控制单元31电连接的警报单元20，警报单元20与称重单元、气体压力表22、温湿度传感器29实现联动，用于在超出其设定的阈值范围时，接收控制单元31发出的警告，警报单元20可以是语音播放设备或蜂鸣设备，语音播放设备或蜂鸣设备为现有技术，这里不再细述。
33.在本实施例中，柜体2顶部还设有与控制单元31电连接的排风扇8，当柜内的温度和湿度超过设定的阈值时，控制单元31会控制排风扇8打开来调整柜体2内环境情况。
34.本发明提供的一种基于nfc的危化品气罐智能管理柜，实现了危化品气罐存储、使用的全自动的监测，规范了危化品气罐的存储和使用方式，管理者可通过后台或移动端实时检测柜内的气罐的压力值、流量值和重量值，提高了对危化品气罐的监管力度。本发明将支撑架 1设计成集固定与检测于一体的结构设计，通过将气罐7安装在带有圆柱状的支撑围栏11上，保证气罐7的稳定摆放，同时，通过在支撑架1的支撑台12上设置nfc读卡器13和称重单元14，能自动读取危化品气罐7的信息，并对自动获取气罐的称重信息存储至数据存储单元中。本发明通过在每根输气管21上连接气体压力表21和气体流量计22，能够自动获取每个气罐7的压力值和罐内气体的使用量，实现了危化品气体使用量的自动记录。本发明的温湿度传感器29采集柜体2内的温度和湿度，使管理者能够实时的了解柜体2内的环境状态，同时与排风扇8做有效联动，一定程度上保证了危化品气罐7的存储环境的适宜性，有效的提升了危化品气罐7存放的安全性。
35.实施例二：
36.如图3所示，本实施例与上述实施例一最大的区别点在于，在支撑台12上还设有与控制单元31电连接的倾角传感器15，倾角传感器15用于获取支撑架1在承载气罐7后与水平面的倾角信息。由于充满气体的气罐7通常较重，普通气罐管理柜中经常出现由于负重太大导致支撑架整体发生倾覆，造成重大人身及财产事故。因而本实施例在支撑台12上设置该倾角传感器15，角度传感器15能实时对气罐7的姿态进行测量，判断气罐7及支撑架1是否有发生倾斜。通常情况下，气罐7放置于支撑台12上为垂直状态，角度传感器15内设定有倾斜
阈值，若气罐7发生倾斜，如与水平面夹角小于85度，则认为罐体有发生倾倒的趋势，角度传感器15则向控制单元31发出预警信号，控制单元31则控制警报单元20向管理员进行预警。
37.本发明还提供了一种基于nfc的危化品气罐智能管理柜的管理方法，如图4所示，为本发明基于nfc的危化品气罐智能管理柜的管理方法的流程图，包括如下步骤，首先，身份识别模块27识别管理员身份信息，可采用指纹识别模块和人脸识别模块的两种组合方式，管理者可以在二者中任选其一进行识别，身份识别模块27将用户身份信息发送至控制单元31中，控制单元31将该用户身份信息与数据存储器(12)中存储的管理员的台账信息进行匹配，若匹配成功，则进行下一步操作，若匹配不通过，则触摸显示屏28会提示用户重新进行身份信息识别。
38.确认权限之后，触摸显示屏28通过控制单元31向数据存储单元32获取当前柜内存储的气罐信息，并向管理员进行展示，如气体名称、类型、剩余量、气压值和气体流量，当罐内气体剩余量、气压值和气流量超过设定阈值时，触摸显示屏28则会以诸如红色的字体进行标注，便于管理者及时发现。管理员则可以根据触摸显示屏28展示的柜内存储的气罐7信息进行分析，确认是否需要对柜体内气罐7进行调整或更换，如若需要，则打开电子门锁26。
39.用户开启柜门取出气罐7后，电子门锁26关闭完成取出操作。nfc读卡器13盘点识别出当前气罐7被取出，将取出气罐7的信息传输至控制单元31，nfc读卡器13盘点轮巡的时间间隔一般设定为5-10秒，能够在管理员取出气罐7的时间范围内快速检查出气罐7的存储和取出状态，控制单元31则将当前管理员的信息和取出的气罐7信息同时写入到数据存储单元中形成动态记录，便于后续查询回访。
40.更换完毕后，管理员将气罐7重新放入支撑架1内，气罐7连接上顶部的气体压力表22、气体流量计23和电磁阀24，气体压力表22对气罐7内的气压进行测算，称重单元14对放入的气罐7进行称重，倾角传感器15对支撑架1在承载气罐7后与水平面的倾角进行测量，并将测算的气压数据、称重数据和倾角数据传输至控制单元31并写入到数据存储单元32中进行保存。
41.无线通讯单元33向后台数据库5和移动通讯设备6实时发送当前气罐7的状态，供管理者后期监控。
42.以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。