CN103312634A - 基于交叉节点主动控制的实体输送系统 - Google Patents

Abstract

基于交叉节点主动控制的实体输送系统。系统方案基于RFID技术和Internet网络路由技术，利用大规模复杂输送系统中分布于各个端节点和转向、合并及其分支等交叉节点处的嵌入式设备，在节点处主动执行无冲突和最优化路径选择来控制单元传送方向，为被传送单元选择最佳运行路径和传送通道，实现以各节点为传送控制的分布式控制方式。该方案能够实现多单元同时传送情况下无碰撞、无死锁和最优化的路径选择，实现对任意规模的复杂输送系统的控制，同时为此类输送系统提供便利的扩展性。

Description

基于交叉节点主动控制的实体输送系统

技术领域

本发明涉及一种大规模复杂输送系统方案，具体是一种基于交叉节点主动控制的实体输送系统方案。

背景技术

传统单元式实体输送系统通常由数条皮带式、辊式或链式传送模块组合而成。所构成的输送系统规模小、功能单一，且各传送模块的运行方向单一，导致传送运行效率不高。即使是规模稍大一些的邮政、卷烟厂或物流配送中心的货物分拣系统，虽然有较多的合并和分支等交叉节点，但所运行方向单一，因此其控制算法和程序也比较简单。对于这种系统使用常规的集中式控制算法和软件即可控制整个系统正常运行。

随着输送系统规模的逐步扩大，输送系统也逐步呈现出复杂的网络化结构。当这种复杂化程度不断提高达到一定程度时，由于最优路径选择和无冲突处理需要很多计算量和计算时间，再采用常规的集中控制式算法将无法实时地、有效地实现无碰撞、无死锁和路径最优化传送的目标。

发明内容

在输送系统规模不断扩大的情况下，本发明解决现有常规的集中式控制算法在执行最优路径选择和无冲突处理所需时间长，难以实时且最优化路径选择的缺陷。本发明方案以输送系统成熟的模块化设计为基础，基于RFID技术和网络路由技术，以节点式控制方式实现大规模复杂输送系统中实体的无碰撞、无死锁和路径最优化的输送。

原理：主要基于RFID技术和网络路由技术，利用大规模复杂输送系统中分布于各个端节点和转向、合并及其分支等交叉节点处的嵌入式设备，在节点处主动执行无冲突和最优化路径选择来控制单元传送方向，为被传送单元选择最佳运行路径和传送通道，实现以各节点为传送控制的分布式控制方式。

本发明给出的技术方案为：

一种基于交叉节点主动控制的实体输送系统，其特征在于，包括由模块化输送设备组成的输送系统、由嵌入式设备组成的节点拓扑网络系统、管理系统、RFID电子标签、RFID读写设备和实体，其中：

所述实体指一个个包装好的货箱或者其他需要输送的物体。每个实体贴上带有RFID标签，通过管理系统的RFID读写设备对RFID标签录入该实体的起始位置及目的位置信息，然后送入输送系统，RFID标签中保存的该实体的起始位置及目的位置信息可以供网络系统内的各个嵌入式设备读取。

所述模块化输送设备包括模块化的载物台模块和模块化的传送通道模块两种，模块化的设备能够方便地对传输系统进行扩展，载物台模块分布于运输传送系统的输入输出端口，所述传送通道模块作为运输传送系统内的链路，交错的链路在运输传送系统内形成转向、合并以及分支等各类交叉节点；在传输系统内对输入输出端口、每条链路、每个节点都进行地址信息编码（类似于计算机中的IP地址），确定出模块化设备的位置，便于实体在输送中路径的确定。

各嵌入式设备布置于传输系统内的节点处，每个嵌入式设备包括RFID读写设备、控制模块和通信模块。RFID读写设备能够读取实体上RFID标签中的信息，获知实体的起始及终点信息。相邻节点之间的嵌入式设备可以通过通信模块可以进行通信完成数据交换，每两个节点之间的信息交换，最终能够建立起整个网络的拓扑结构，同时，通信模块与管理系统联系，当所在节点出现堵塞时候管理系统可以确定发生故障所在的位置。根据相邻节点之间的信息交换，控制模块所得的数据后随着系统中实体位置的不同、所选则路径的不同，动态生成算法，由此进行最优路径的选择（相同于计算机网络中的路由器机理），确定出下一时刻实体输送最优路径，再通过通信模块提供给相邻节点。控制模块还完成对所在节点的位置编码；控制模块与传送通道模块上的传动驱动装置连接，用于控制传送通道模块的前进后退方向以及速度，同时控制模块与所在节点处的转向驱动装置连接，用于控制转向驱动装置的转向。

所述管理系统包括通信模块和监控模块，通过传输系统输入输出端口处的RFID终端设备录入每个带有RFID电子标签实体的初始阶段信息，通信模块与所述模块化输送设备内的各节点和各个模块进行通信，通过监控模块负责对整个输送系统的监控，即模块化输送设备内的各节点和各个模块的运行状态，货物位置等信息能够及时反应在计算机管理系统界面上。

运行方式：

基本思路是利用现代RFID技术动态地标识放到载物台上准备输送的实体，并让运行时所经过的节点来选择需要的输送通道模块。每个实体上都贴有RFID电子标签。在实体刚放上传送模块载货台时，计算机管理系统通过RFID终端设备往实体上的RFID标签中动态地写入所需要传送的起始位置和目标位置等信息。当实体被传输到下一个交叉节点时，交叉节点处嵌入式设备的RFID读写模块和通信模块会获取实体的起始目的位置等信息，由此再利用网络路由技术，使用这些位置信息为该实体选择下一条传送通道模块进行传送。在防碰撞防死锁机制方面，主要包括路径的重新选择，传送通道模块临时缓冲存储等。传送通道模块临时缓冲存储主要指：当实体在输送节点处可能出现碰撞时，由节点处的嵌入式设备通过控制所在输送通道的驱动装置从而控制实体在相应的输送通道上暂时停顿，等待其他实体通过节点后，再通过该节点，如此相当于起到缓存的作用。

本发明的创新点和有益效果在于：

1、实体输送路径由分布于各个端节点和交叉节点处的嵌入式设备进行选择。在保证系统实现输送路径最优化、无冲突、无死锁的前提下，减少计算量，提高输送控制系统实时性，实现以各节点为传送控制的分布式控制方式。

2、该方案能够实现任意规模的复杂实体输送系统的控制，同时采用模块化的输送设备，为系统提供便利的可扩展性。

3、输送模块化设备的地址信息采用编址方式，从而确定出模块化设备的位置，便于实体在输送中路径的确定。

附图说明

图1 实体输送系统模型。

图2为整个节点式控制系统结构示意图。

标记说明：1-输送系统端节点（载货台），2-交叉节点（具有RFID读写功能的嵌入式控制设备），3-输送链路，4-RFID终端设备。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明 

本系统使用前提现有技术有：模块化实体输送设备、RFID技术、Internet网络路由技术。

如图1所示为简易的实体输送系统模型，图中：

1表示实体输入输出端，主要用于实体进入或者离开输送系统。

物体的传送是靠输送链路上辊子的转动，节点处的转向则是靠节点处的转向装置来实现。

2表示分支或交叉节点，该节点处设置有独立的嵌入式设备，该嵌入式设备具有RFID读写功能的RFID读写模块、通信模块和控制模块，其通信模块，能够与相邻节点处嵌入式设备进行信息交互，构建出整个输送系统的拓扑结构。当实体到达交叉节点时，节点处嵌入式设备的RFID读写模块会获取实体上的起始目的位置等信息，再由控制模块利用网络路由技术选择出无冲突和最优化路径下的下一输送通道模块。

节点处嵌入式设备能够控制： ①连接在该节点上的输送链路的驱动装置和 ②节点本身的驱动装置。驱动装置设置在每个模块化设备上，用于驱动各个模块化设备的工作（包括输送链路的正反向运动、节点处物体的转向和传送。

3表示输送链路，即输送通道模块，用于实体从一个节点至相邻节点的输送。

4表示RFID读写终端，置于每个输入输出端，在实体进入输送系统之前，由管理系统通过RFID终端设备对实体上的RFID标签动态地写入所需传送的起始位置和目的位置等信息。

以上设备均已模块化，各模块地址在系统搭建初始阶段进行地址分配，由嵌入式设备对各个模块化输送设备进行编址,之后不会再随意变动。当系统需要扩展，系统内加入新的模块后，由节点处的嵌入式设备给这些新加入的模块化设备配置新的地址,相邻节点间嵌入式设备进行数据交换，由此所有节点处的嵌入式设备会重新建立起整个网络的拓扑结构。

Claims (1)

1.一种基于交叉节点主动控制的实体输送系统，其特征在于，包括由模块化输送设备组成的输送系统、由嵌入式设备组成的节点拓扑网络系统、管理系统、RFID电子标签、RFID读写设备和实体，其中：

所述实体指一个个包装好的货箱或者其他需要输送的物体，每个实体贴上带有RFID标签，通过管理系统的RFID读写设备对RFID标签录入该实体的起始位置及目的位置信息，然后送入输送系统，RFID标签中保存的该实体的起始位置及目的位置信息可以供网络系统内的各个嵌入式设备读取；

所述模块化输送设备包括模块化的载物台模块和模块化的传送通道模块两种，模块化的设备能够方便地对传输系统进行扩展，载物台模块分布于运输传送系统的输入输出端口，所述传送通道模块作为运输传送系统内的链路，交错的链路在运输传送系统内形成转向、合并以及分支等各类交叉节点；在传输系统内对输入输出端口、每条链路、每个节点都进行地址信息编码，确定出模块化设备的位置，便于实体在输送中路径的确定；

各嵌入式设备布置于传输系统内的节点处，每个嵌入式设备包括RFID读写设备、控制模块和通信模块；RFID读写设备能够读取实体上RFID标签中的信息，获知实体的起始及终点信息；相邻节点之间的嵌入式设备可以通过通信模块可以进行通信完成数据交换，每两个节点之间的信息交换，最终能够建立起整个网络的拓扑结构，同时，通信模块与管理系统联系，当所在节点出现堵塞时候管理系统可以确定发生故障所在的位置；根据相邻节点之间的信息交换，控制模块所得的数据后随着系统中实体位置的不同、所选则路径的不同，动态生成算法，由此进行最优路径的选择，确定出下一时刻实体输送最优路径，再通过通信模块提供给相邻节点；控制模块还完成对所在节点的位置编码；控制模块与传送通道模块上的传动驱动装置连接，用于控制传送通道模块的前进后退方向以及速度，同时控制模块与所在节点处的转向驱动装置连接，用于控制转向驱动装置的转向；

所述管理系统包括通信模块和监控模块，通过传输系统输入输出端口处的RFID终端设备录入每个带有RFID电子标签实体的初始阶段信息，通信模块与所述模块化输送设备内的各节点和各个模块进行通信，通过监控模块负责对整个输送系统的监控，即模块化输送设备内的各节点和各个模块的运行状态，货物位置等信息能够及时反应在计算机管理系统界面上。

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