基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能倉儲原型系統(tǒng)-

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能倉儲原型系統(tǒng)

3.1智能倉儲原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2.入庫子系統(tǒng)3.3.庫存盤點(diǎn)子系統(tǒng)3.3.1智能貨架子系統(tǒng)3.3.2智能盤點(diǎn)小車子系統(tǒng)3.3.3手持機(jī)盤點(diǎn)子系統(tǒng)3.4環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)3.5可視化監(jiān)控子系統(tǒng)3.6出庫子系統(tǒng)

2024/8/17-1-3.1智能倉儲原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)2倉儲系統(tǒng)是一個(gè)集軟硬件結(jié)合的復(fù)雜系統(tǒng)，需要對倉儲中軟硬件及貨物進(jìn)行統(tǒng)一的管理，實(shí)現(xiàn)倉儲管理的合理化。智能倉儲原型系統(tǒng)主要包括出入庫子系統(tǒng)，在庫盤點(diǎn)子系統(tǒng)，環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)和可視化監(jiān)控子系統(tǒng)，各個(gè)子系統(tǒng)之間要完成銜接有序的工作，離不開信息流的快速處理與傳遞，以支持和滿足倉儲系統(tǒng)上層業(yè)務(wù)的需求。以下是智能倉儲原型系統(tǒng)圖:2024/8/17-2-3.1智能倉儲原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)3智能倉儲原型系統(tǒng)圖2024/8/17-3-3.1智能倉儲原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)4針對傳統(tǒng)倉庫中入庫環(huán)節(jié)繁瑣，庫內(nèi)盤點(diǎn)效率低下，貨物的定位信息不準(zhǔn)確，環(huán)境信息無法獲取和人員監(jiān)督缺失等問題,為了提升倉儲環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)效率,提高倉儲內(nèi)部的信息化水平，進(jìn)一步完善倉儲管理的信息化管理與智能化管理。

倉儲內(nèi)部作業(yè)流程圖2024/8/17-4-3.2.入庫子系統(tǒng)5

對于入庫子系統(tǒng)而言,主要采用了RFID技術(shù)，串口通信技術(shù)。硬件設(shè)施主要包括RFID標(biāo)簽，RFID天線、(Reader)閱讀器，上位機(jī)和門禁通道，保證貨物數(shù)據(jù)信息的獲取和快速傳遞。射頻識別技術(shù)(RFID,RadioFrequencyidentification)是一項(xiàng)利用射頻信號通過空間藕合(交變磁場或電磁場)實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識別目的的技術(shù).基本的REID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、天線、閱讀器等組成。(1)電子標(biāo)簽(Tag)。由藕合元件及芯片組成,，每個(gè)電子標(biāo)簽具有全球的識別號(ID)，無法修改和仿造，提供了安全性。電子標(biāo)簽都要附著在物體上以標(biāo)示目標(biāo)對象。電子標(biāo)簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，如保存了待識別物體的種類、生產(chǎn)批次、數(shù)量以及所在貨架的庫位編號等信息。(2)天線(Antenna)。在標(biāo)簽和閱讀器間傳遞射頻信號，即標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息和閱讀器發(fā)出的命令信息。(3)閱讀器(Reader)。讀取或?qū)懭腚娮訕?biāo)簽信息的設(shè)備，包括手持式和固定式。閱讀器可無接觸地讀取并識別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù),，從而達(dá)到自動(dòng)識別物體的目的。并與計(jì)算機(jī)相連，對所讀取的標(biāo)簽信息進(jìn)行處理。2024/8/17-5-3.2.入庫子系統(tǒng)6

入庫硬件部署示意圖2024/8/17-6-3.2.入庫子系統(tǒng)7

通道兩側(cè)為RFID天線，用于讀取從通道經(jīng)過的入庫貨物RFID標(biāo)簽信息，并與上位機(jī)進(jìn)行串口通訊，串口線采用RS232接口，波特率是19200波特。能夠?qū)崿F(xiàn)快速獲取標(biāo)簽內(nèi)的存儲信息，用于上層上位機(jī)上業(yè)務(wù)運(yùn)作的應(yīng)用支持。

2024/8/17-7-3.2.入庫子系統(tǒng)8

入庫業(yè)務(wù)流程圖2024/8/17-8-3.2.入庫子系統(tǒng)9

在業(yè)務(wù)流程上，貨物經(jīng)過裝箱、貼標(biāo)等環(huán)節(jié)。經(jīng)門禁通道RFID天線掃描以后,會將貨物的ID信息以及所攜帶的供應(yīng)商、數(shù)量、規(guī)格等信息經(jīng)過(串口通訊技術(shù))RS232串口線上傳至上位機(jī)軟件，上位機(jī)將信息獲取到以后,將信息上傳到入庫子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中與原來的供應(yīng)商提供的入庫訂單信息核對，及時(shí)更新貨物的最新在庫狀態(tài)，并將信息及時(shí)與智能倉儲系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫進(jìn)行實(shí)時(shí)同步與更新，完成入庫操作。2024/8/17-9-3.3庫存盤點(diǎn)子系統(tǒng)10

庫存盤點(diǎn)子系統(tǒng)主要針對于貨物在庫內(nèi)的管理,以縮短貨物的盤點(diǎn)時(shí)間，達(dá)到實(shí)時(shí)掌握貨物的數(shù)量動(dòng)態(tài)和位置動(dòng)態(tài)為目的,便于實(shí)現(xiàn)倉儲內(nèi)貨物的可視化管理。在庫盤點(diǎn)子系統(tǒng)功能分析:是指貨物到達(dá)倉儲內(nèi)部指定的貨位上，將貨物與相應(yīng)的貨位信息綁定，在貨物在倉儲管理的過程中，每次移動(dòng)，位置更改都要完成在架貨物與貨位的綁定，并通過智能貨架或者智能盤點(diǎn)小車、PDA掃描器等迅速獲取到貨物的RFID標(biāo)簽ID，從而能夠保證實(shí)現(xiàn)對貨物位置的準(zhǔn)確掌控，迅速定位。同時(shí)能夠通過RFID天線的掃描實(shí)時(shí)的掌握貨架上的貨物數(shù)量信息和動(dòng)態(tài)變化，避免因?yàn)閹齑娌蛔愫蛶齑孢^多帶來的經(jīng)濟(jì)損失。實(shí)現(xiàn)了貨物的準(zhǔn)確定位和快速盤點(diǎn)，節(jié)約了揀選,查詢,盤點(diǎn)等信息傳遞時(shí)間，提高了倉儲內(nèi)部貨物實(shí)體的流轉(zhuǎn)效率。2024/8/17-10-3.3.1智能貨架子系統(tǒng)11

庫存盤點(diǎn)子系統(tǒng)主要包括智能貨架子系統(tǒng)，智能盤點(diǎn)小車子系統(tǒng)，手持機(jī)PDA盤點(diǎn)子系統(tǒng)。智能貨架上的功能模塊，主要包括貨物掃描上架管理、貨位管理、貨物數(shù)量管理和下架管理。整個(gè)業(yè)務(wù)信息邏輯處理以貨架業(yè)務(wù)操作事件為起點(diǎn)，信息感知數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，無線網(wǎng)絡(luò)為媒介，智能貨架管理系統(tǒng)為信息處理和指令控制中心。為了把整個(gè)貨架上的功能模塊信息流串聯(lián)起來,借助了RFID技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了無需人工干預(yù)的信息傳遞和信息審核比對、判定，使信息的流通更加及時(shí)、準(zhǔn)確和暢通。2024/8/17-11-3.3.1智能貨架子系統(tǒng)12

智能貨架部署圖12024/8/17-12-3.3.1智能貨架子系統(tǒng)13

其設(shè)計(jì)是在常規(guī)貨架的每個(gè)貨格中放一個(gè)讀寫器天線，每八個(gè)天線通過一個(gè)天線轉(zhuǎn)接器與讀寫器相連接。根據(jù)不同貨品擺放的需要，可將天線布局在貨格中的底面、上面。通過使用一個(gè)讀寫器連接八個(gè)天線的方案，減少讀寫器的個(gè)數(shù)，從而降低讀寫器的部署成本。主控制器通過控制天線的工作狀態(tài)來檢測不同貨格中的物品放置個(gè)數(shù)、是否放入貨格、是否從貨格中拿出等狀態(tài)信息，做到自動(dòng)化的檢測貨格中貨物的狀態(tài)。做到自動(dòng)化庫存管理的功能。2024/8/17-13-3.3.1智能貨架子系統(tǒng)14

智能貨架部署圖22024/8/17-14-3.3.1智能貨架子系統(tǒng)15

考慮成本問題，每個(gè)貨格放一個(gè)讀寫器天線，成本太高，造成管理復(fù)雜性提高，進(jìn)行了一定的改進(jìn)，充分考慮到了智能貨架硬件結(jié)構(gòu)部署中貨架本身空間和感知設(shè)備部署位置以及能耗和讀取效率、信息采集廣泛程度。貨架系統(tǒng)采用超高頻915M遠(yuǎn)距離讀寫器和無源標(biāo)簽，讀寫器天線部署于每一層貨架的底部，既實(shí)現(xiàn)可以讀取單個(gè)的標(biāo)簽又可以一次性讀取多個(gè)標(biāo)簽，能夠?qū)崿F(xiàn)對貨物的單個(gè)管理或者批量管理。讀寫器由分支器進(jìn)行管理，分支器可接8個(gè)讀寫器，每一個(gè)讀寫器最多可接8根天線，實(shí)現(xiàn)了天線的集中式管理和信息的集中傳輸。

2024/8/17-15-3.3.1智能貨架子系統(tǒng)16

為了解決讀寫器讀取的實(shí)際距離有限以及標(biāo)簽之間存在的相互干擾的問題，以確保貨物標(biāo)簽數(shù)量和環(huán)境數(shù)據(jù)的讀取精度，實(shí)現(xiàn)貨物精確定位和貨物狀態(tài)監(jiān)控。智能貨架層與層之間距離保持在23cm-30cm之間，天線需要定制并且將天線裝置在貨架的承重板上并實(shí)時(shí)的開啟數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，以保證天線讀取貨物的時(shí)效性。每層的天線下面設(shè)有信號屏蔽板。以屏蔽不同層的射頻信號，綜合考慮屏蔽效果、安裝方便和成本三者之間最優(yōu)。信號屏蔽板采用鋁制屏蔽板。2024/8/17-16-3.3.1智能貨架子系統(tǒng)18

智能貨架設(shè)備應(yīng)具有以下功能：1)智能貨架終端設(shè)備能夠顯示倉庫貨架上每個(gè)貨位所存貨物的名稱、屬性、數(shù)量；2)作業(yè)者從貨位取貨，每取一個(gè)單位數(shù)量的貨物,智能貨架終端設(shè)備自動(dòng)感知作業(yè)者取貨狀態(tài)；3)作業(yè)者向貨位補(bǔ)貨，每補(bǔ)充一個(gè)單位數(shù)量的貨物,智能貨架終端設(shè)備自動(dòng)感知作業(yè)者補(bǔ)貨狀態(tài)；4)智能貨架終端設(shè)備能夠?qū)⒆鳂I(yè)信息傳送到倉庫管理服務(wù)器，修改倉庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)容。

整個(gè)信息流的傳遞實(shí)現(xiàn)了無需人為干預(yù)，且做到實(shí)時(shí)、高效、精確、通暢，數(shù)據(jù)自動(dòng)更新，滿足了高層立體式貨架的需求，實(shí)現(xiàn)了實(shí)體流與信息流的協(xié)調(diào)一致性，解決了貨架上貨物實(shí)體流和信息流在時(shí)間上不同步問題，提高了整個(gè)過程的作業(yè)效率。2024/8/17-18-3.3.2智能盤點(diǎn)小車子系統(tǒng)19

但由于天線的成本太高，又提出了集成移動(dòng)式的盤點(diǎn)設(shè)備，智能盤點(diǎn)小車設(shè)備主要有控制裝置，供電裝置、讀寫裝(RFID、讀寫器、天線)和上位機(jī)組成。供電裝置主要為小車的運(yùn)行提供能量，保證車能夠在盤點(diǎn)過程中正常的運(yùn)行；控制裝置主要控制小車的運(yùn)行速度和方向，保證小車能夠準(zhǔn)確的定位和到達(dá)。讀寫裝置用于盤點(diǎn)時(shí)進(jìn)行上下移動(dòng)控制讀取貨架上分層貨物的RFID標(biāo)簽信息，完成倉庫內(nèi)貨架上不同層之間貨物的自動(dòng)盤點(diǎn)功能；上位機(jī)也可以對盤點(diǎn)小車進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，保證智能盤點(diǎn)小牟能在上位機(jī)的遠(yuǎn)程控制下正常的運(yùn)行。小車的示意圖如下：2024/8/17-19-3.3.2智能盤點(diǎn)小車子系統(tǒng)20

智能盤點(diǎn)小車示意圖2024/8/17-20-3.3.2智能盤點(diǎn)小車子系統(tǒng)21

工作原理；采用智能盤點(diǎn)小車上的移動(dòng)式天線定時(shí)對貨物標(biāo)簽進(jìn)行掃描以獲取智能貨架上商品的位置和貨態(tài)信息。貨架上的每一個(gè)貨物都貼有RFID標(biāo)簽，標(biāo)簽朝外放置，保證能讓巷道內(nèi)的天線讀取到。貨架與貨架之間的巷道安裝有移動(dòng)式天線，可在人工操作下沿貨架方向移動(dòng)，獲取到貨物標(biāo)簽信息。也可以在巷道上鋪有移動(dòng)天線的軌道，對天線進(jìn)行自動(dòng)控制，定時(shí)在巷道內(nèi)移動(dòng)，做到整個(gè)過程無需人工千預(yù)的效果。盤點(diǎn)業(yè)務(wù)操作示意圖如下；2024/8/17-21-3.3.2智能盤點(diǎn)小車子系統(tǒng)22

智能盤點(diǎn)小車工作示意圖2024/8/17-22-3.3.2智能盤點(diǎn)小車子系統(tǒng)23

智能盤點(diǎn)小車接受來自系統(tǒng)的盤點(diǎn)指令，并按照盤點(diǎn)指令首先去識別貨架上的ID，若與指令中的貨架ID匹配，則在對該貨架上指定的貨位ID的貨物進(jìn)行盤點(diǎn)，若不匹配則繼續(xù)匹配貨架ID盤點(diǎn)業(yè)務(wù)流程如下：智能盤點(diǎn)小車業(yè)務(wù)盤點(diǎn)流程圖2024/8/17-23-3.3.3手持機(jī)盤點(diǎn)子系統(tǒng)24

手持機(jī)盤點(diǎn)子系統(tǒng)以其相對低廉的價(jià)格，目前在國內(nèi)的許多大型倉儲企業(yè)己經(jīng)得到應(yīng)用，系統(tǒng)采用摩托羅拉讀寫器,提供RFID和條形碼兩種識讀模式，工作頻率為920—924MHZ，讀標(biāo)簽距離可達(dá)5米，寫標(biāo)簽距離可達(dá)2米；具備GSM/GPRS語音通訊和數(shù)據(jù)通訊、無線藍(lán)牙，輸入/輸出支持RS232和USB標(biāo)準(zhǔn)接口，支持TCP/IP接口協(xié)議傳輸，也可以通過無線傳輸方式進(jìn)行操作管理，手持機(jī)盤點(diǎn)簡化了傳統(tǒng)盤點(diǎn)操作的繁雜性和不規(guī)整性，使得整個(gè)過程能夠擺脫對紙張的依賴，可視化與可讀性強(qiáng),完成盤點(diǎn)結(jié)果的實(shí)時(shí)更新與確認(rèn)。提高盤點(diǎn)過程的實(shí)時(shí)化程度和信息化水平。2024/8/17-24-3.4環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)25

環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)主要采用了ZigBee（雙向無線通訊）技術(shù)、串口通信技術(shù)、WSN（wirelesssensornetwor無線傳感網(wǎng)）技術(shù)。是針對倉儲中對外界環(huán)境有嚴(yán)格要求的貨物的功能實(shí)現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨架上貨物溫濕度、光照強(qiáng)度和煙霧濃度等信息的實(shí)時(shí)采集，及時(shí)的反映出貨物是否處于適宜的保管環(huán)境中，避免因保管因素考慮不周帶來的貨物屬性變化，影響貨物的固有功能，同時(shí)能夠及時(shí)的采集每一個(gè)倉儲位置的煙霧濃度，可以及時(shí)的應(yīng)對異常情況的發(fā)生。2024/8/17-25-3.4環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)26

環(huán)境節(jié)點(diǎn)部署圖2024/8/17-26-3.4環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)27

終端節(jié)點(diǎn)部署于倉儲庫區(qū)的貨架附近，可以根據(jù)節(jié)點(diǎn)的采集屬性來布置節(jié)點(diǎn)，一般布置在貨架底層中間位置，匯聚節(jié)點(diǎn)能夠與終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，將終端節(jié)點(diǎn)采集的信息集合，通過網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一發(fā)送到通信節(jié)點(diǎn)，由通信節(jié)點(diǎn)通過串口線與上位機(jī)進(jìn)行信息通信,實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息的快速上傳，為上層業(yè)務(wù)管理應(yīng)用提供信息支持。2024/8/17-27-3.5可視化監(jiān)控子系統(tǒng)28

可視化監(jiān)控子系統(tǒng)主要為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)倉庫內(nèi)部管理的簡單化，智能化與可視化。其硬件設(shè)施主要包括網(wǎng)絡(luò)攝像頭，LED顯示屏和語音播報(bào)音響等設(shè)備。通過網(wǎng)絡(luò)攝像頭部署于倉庫中可以準(zhǔn)確監(jiān)控到整個(gè)內(nèi)部作業(yè)的位置，可以清晰的實(shí)現(xiàn)對倉庫內(nèi)部整體工作場所的監(jiān)控，而且可以做到對倉庫內(nèi)部人員作業(yè)流程的監(jiān)管(比如不安全的操作習(xí)慣、貨物丟失的查證)，都起到很好的監(jiān)督作用；LED顯示屏可以將環(huán)境監(jiān)控的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示，供內(nèi)部操作人員的查看，同時(shí)可以作為倉庫內(nèi)部操作流程的看板，實(shí)時(shí)顯示操作人員的下一步操作任務(wù),提升操作人員的執(zhí)行效率，做到倉庫內(nèi)部信息傳遞的載體，有效提高信息傳遞速度；語音播報(bào)可以以聲音的形式提醒倉庫管理者倉庫內(nèi)部的監(jiān)控信息，完成環(huán)境信息的自動(dòng)推送功能。

三種信息形式可以通過倉庫管理員的計(jì)算機(jī)經(jīng)有線網(wǎng)絡(luò)上傳至本地監(jiān)控端,也可以由無線網(wǎng)絡(luò)上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)控端,便于管理部門的遠(yuǎn)程監(jiān)控。做到遠(yuǎn)程監(jiān)督、管理和控制的目的。2024/8/17-28-3.5可視