智能仓储管理系统关键技术的研究

　　5G技术的迅猛发展，仓储管理水平已经向着信息化、自动化的方向展开研究，技术人员正在设计科学的智能仓储管理系统。希望减轻人工日常管理工作的压力。比如，拣货作业作为仓储物流中心最重要且占用成本最高的作业，其效率及正确性都大大影响了服务品质，如何采用物联网和射频识别技术，设计分布式智能仓储系统，研究智能仓储关键技术，提高仓储管理效率，成为当前的热点。

智能仓储管理系统关键技术的研究

　　1用户管理需求分析与设计

　　1.1仓储需求及工作流程分析

　　在新时期进行智能仓储管理工作时，应当先从用户需求的角度进行分析，找到智能化技术的创新发展方向，有针对性的提升技术水平。首先，要了解日常仓储管理工作的基本任务，一般是确定入库物品的质量、数量，入库时间，负责人信息，这些都需要进行准确、及时的记录。其次，要根据物品的不同种类进行分拣工作，根据基本的分类要求做好分类存储工作。最后，当物品需要出库时，应根据物品的入库时间长短，选择哪些物品应该先出库。出库时，应更新相关的库存信息。

　　1.2智能化仓储系统设计思路

　　使用智能化技术构建网络工作平台，方便及时接收客户的订单信息，并将实物物品的基础资料信息记录在网络平台上，要构建虚拟的、立体的仓库模型，根据物品的实际存储位置，来绘制模型图，在网络上可以便捷的查询库存信息，确定物品的存储位置。同时，在进行智能化仓储时，要在实际仓库中安装智能化监控设备，利用物联网技术，在网络平台上进行实时的仓库安全管理工作。主要关注人为因素、环境温湿度因素是否会引发安全隐患。比如，物品丢失、仓库起火、渗水等等。此外，实际工作目标是为了研究如何降低仓库的管理成本，提升管理水平，降低仓储人员的日常工作压力。

　　2研究内容

　　2.1智能仓储管理系统分析

　　针对物流仓库系统，设计适合多AGV调度的仓库模型，采用区域划分实现仓库模型中资源的合理配置。规划货架布置、出入库工作站、充电站。仓库管理系统具有盘点功能，以及仓库数据管理。仓库管理系统入库时，WMS生成入库单给iWMS，或者直接人工扫描物料码，iWMS根据计算，调度AGV搬运空货架或者有同一类物品的货架到出入库区，人工摆放货物到货架上，人工输入产品数量，AGV搬运该货架回原位，WMS仓库管理系统自动更新库存数据。仓库管理系统出库时分为普通出库、应急出库、智能热度摆货架三种情况。普通出库：人工扫描出库清单，iWMS根据计算，调度AGV搬运相应的货架到出货区，人工取物并输入数量，然后点击取认，WMS仓库管理系统自动更新库存数据，AGV自动搬运货架回原位。应急出库：在一体机操作界面上，先指定选择需要出库的货物和数量，然后iWMS根据计算调度AGV搬运相应的货物过来，拣选完成电机取任后，AGV自动搬运货架回原位并更新数据。智能热度摆货架：运行一段时间后，iWMS系统会自动将常用货架搬运到最近的区域，有利于提高出库效率。

　　2.2智能仓储管理系统设计

　　采用AGV的RCS系统与仓库iWMS系统对接，对接协议采用海康标准接口协议。主要是方便对物品的存储位置进行准确的定位，在仓库库存量比较大的情况下，对同类物品存储和捡货、出库等工作提供了一定的便利条件，能提高仓储管理工作的效率。而且，搭载智能管理系统的机器人装置可以通过导航系统，完成直线运动、转弯运动等操作，配合机械臂可以平稳的堆放、抓取货物。前置激光避障，可以避免机器人行进路线中有人为放置的障碍物，而发生碰撞的情况。支持液晶显示屏、声光告警提示人机交互友好;通过双色指示灯设备状态指示。设备需要联网管理，因此，在系统设计阶段，还要关注通信服务的问题，比如，应用5G技术。设计RCS+iWMS系统总体架构机器人调度控制系统。整个系统由两个子系统组成，下层机器人控制系统(RCS)和货架管理系统(iWMS)，如图1所示。机器人控制系统(RCS)由管理中心服务(RCS-WEB)，机器人控制服务以及告警管理服务组成。管理中心负责设备服务资源信息配置和管理。机器人控制服务负责移动机器人的控制和管理，其中一个机器人控制服务负责一个物理空间仓库的设备管理和维护。货架管理系统(iWMS)负责接收甲方的WMS系统下发的出入库清单和指令，然后自我匹配分析，下发给机器人控制系统执行，并且监控和维护子任务，确保业务信息能够完整的执行。

　　2.3系统的具体运行方法

　　在运行仓储管理系统时，需要做好系统结构层的设计工作，关注网络准入问题、通讯连接问题。并完成对人机交互界面的设计工作，界面要尽量简洁。还要设置登录系统平台的账号，根据不同岗位的工作职能特点，设置不同的智能仓储管理系统的登录权限，主要是对信息的录入、删改权限要进行合理的设置，避免出现实际物品数量、型号与系统记录不符的情况。移动机器人通过采集各个扫描点相对激光的距离，快速形成3D轮廓，配合感知库算法，从而实现对障碍物的检测。此外，移动机器人可根据背负货架(包括货架腿)的不同尺寸、行驶的区域，自动计算避障区域大小。作为工业生产网，AGV需要频段独享，独立使用2.4G或者5.8G。同时为保证IP地址管理上的唯一性，建议使用MAC地址绑定的方式管理AGV，例如独立给AGV使用的网络都通过MAC地址绑定，防止非法用户使用AGV的无线网络。

　　3系统关键技术研究

　　3.1机器人与智能输送装备深度融合

　　移动机器人通过采集各个扫描点相对激光的距离，快速形成3D轮廓，配合感知库算法，从而实现对障碍物的检测。此外，移动机器人可根据背负货架(包括货架腿)的不同尺寸、行驶的区域，自动计算避障区域大小。(1)避障区域(最外边界的安全距离)，主要有两种设置。(2)空车情况，根据车的外轮廓以及侧向安全距离调整。背货架时，根据货架和车的相对位置、货架的不同尺寸和类型，进行安全距离避障。相应，运行区域的地图属性配置完成后，由RCS调度移动机器人完成安全距离调整，实现避障功能。轮廓激光避障策略简要说明如下：激光最远检测距离可达4m。stop_dist:停车距离，指移动机器人最终停止位置距离障碍物的距离，一般空载情况下，设置在150mm-400mm左右。max_dece:避障最大减速度，实际避障时的减速度由移动机器人自行调整。具体避障减速策略如图2所示。移动机器人遇障后，首先会实时自行计算安全速度，当实际速度<安全速度时，机器人匀速行驶，当实际速度>安全速度后，机器人进入减速区。在匀速区，移动机器人按额定速度匀速前进;在减速区，由移动机器人自动计算安全避障的减速加速度，进行减速运行;在停车距离以内，移动机器人将按照最大减速度进行减速，直至停止。

　　3.2智能输送成套装备的数字孪生

　　基于数字孪生信息物理融合理论与技术研究智能输送装备数字孪生的物理融合、模型融合、数据融合、服务融合等不同维度的融合问题;借助孪生数据的融合与分析，研究智能输送装备物理实体与虚拟模型之间的交互和协同方式;基于智能输送装备数字孪生研究数字孪生生产物流的任务组合优化、运输路线规划、运输过程控制等在物理、信息世界和上层物流服务系统之间的迭代运行模式。

　　3.3输送装备状态自主感知与故障诊断

　　物流输送场景具有高度的复杂性和时变性等特征，产生海量生产和运行数据。采用5G、机器视觉、深度学习和大数据分析等技术针对复杂输送场景下的设备对现场信息的自主感知、自主分析与决策机制和相关算法进行研究，提出具有创新性的理论方法，并且根据Web平台开发框架，实现输送装备能够在复杂场景下实现对输送对象的自动识别和性能自适应。

　　3.4智能输送装备与无线网络

　　(1)AP安装可以顶装，可以壁装，壁装时建议AP安装时倾角7~9度，AP高度建议在3~5米之间。(2)AP数量需合理，数量太多易引起AP间的干扰，可以参考如下评估方式：AP发射功率为20dBm的情况下，若AGV需背负金属货架，AP覆盖范围按照半径15m设计，安装高度3-5m;若AGV无需背负货架，如滚筒型AGV，则AP覆盖范围按照半径20m设计。(3)根据不同AP型号确定其覆盖范围和安装方式，尤其注意全向型和定向型AP的区别。(4)相邻的AP信道配置需要错开，并且信道要固定：2.4G请使用1，6，11信道，5.8G请使用149，153，157，161，165信道。图3为2.4G的信道图，5.8G可以参照2.4G部署。(5)AP布置要充分考虑墙壁等物理隔离，如有是防火墙，无线信号穿墙衰弱很厉害，将出现信号强度山崖式断裂。这些特殊区域要适当考虑补增AP，例如沿防火墙门的AGV行径道路上增加部署一个AP，防止信号崖断式情况发生。(6)需确定相邻AP信号重叠范围大小，此为AP布局的关键所在，由STA的漫游切换策略、AP与STA的匹配阈值、STA移动的最大速度和AP/AC支持的切换时间共同决定，以实测为准。按照一般经验，建议在AP与AP信号强度覆盖叠加区内要保证各自AP都有-65dB的强度叠加区。如图4。智能仓储系统目前的应用范围比较广，不仅是物流行业会使用这种系统来智能化的管理库存产品，很多事企业单位在进行内部资产管理工作时，也会使用这项技术。在5G时代，通讯信号的连接速度和连接质量，会影响网络信息数据的传输情况。而在需要存储的物品逐渐增多的情况下，管理系统也需要不断完善。要分析各种信息技术的应用优势，研究将各种技术合理融入到智能仓储系统当中的方法，以优化仓储管理服务。本文主要介绍了计算机系统的构建思路以及人工智能机器人的运行原理和操作方法，在具体展开系统架构工作时，应着重关注用户需求，并考虑如何扩大网络信号覆盖范围的方法。

　　参考文献

　　[1]刘杰.基于物联网技术的智能化仓储物资管理系统的研究与实践[J].电脑编程技巧与维护,2016(11):47-48.

　　[2]袁培培.智能仓储作业关键技术研究与应用[D].东华大学,2016.

　　《智能仓储管理系统关键技术的研究》来源：《电子技术与软件工程》，作者:王昌陈志武王树良周明郭静茜

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