CN104386337B - 一种托盘储运防盗系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种托盘储运防盗系统，在托盘上内嵌无线压力传感器模块，其结构包括：感知托盘、盘载货物、若干通信终端、监控服务器；其中盘载货物水平放置在感知托盘上；通信终端和感知托盘实现近距离无线通信，通信信道加密；监控服务器和通信终端连接，实现远程通信。以及模糊识别物流托盘盘载货物压力波动情况的一种托盘储运防盗方法。通过无线通信实时监控货物作业运输状况，适用于高货值盘载货物的整托盘储运的防盗，具有储运防盗一体化设计，结构隐蔽有效，具有良好的市场应用前景。

Description

一种托盘储运防盗系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种托盘储运防盗系统及其方法，尤其涉及一种内嵌无线压力传感器模块的托盘储运货物防盗系统及其方法，属于测量控制技术领域。

背景技术

托盘储运是现代物流高效的运输方式，优点在于货物按照一定要求成组装载在托盘上，组合成为一个运输单位，便于利用叉车、铲车、托盘升降机进行装卸、托运和堆存。

但是由于托盘储运机械化操作程度高，周转速度快，货物转运、清点、节点录入、盘点都是以一个托盘为单位进行，托盘成组货物的数量、状况在运输、仓储过程中无法实时、准确跟踪。

目前，托盘运输防盗的技术手段主要是采用物流电子锁，不仅具有锁紧功能，还具有RFID防伪功能，货物在开始运输之后，用手持机将锁关闭，手持机里会生成一个动态密码，当货物到达目的地之后，使用手持机开锁，如果开锁的动态密码和生成的动态密码不同的话，说明锁没有非法开启过。物流电子锁可以多次开闭，每次开闭都有记录，可以做到在途货物状态的跟踪和追溯。

公告号CN201942111U的实用新型《RFID防盗物流箱》公开了使用RFID电子标签和电子锁的物流箱，应用于烟酒等贵重物品运送防盗。

公告号CN202677460U的实用新型《基于RFID和3G技术的物流监控防盗系统》，通过在车辆上安装RFID系统及3G无线通信链路，获取车辆位置、货物状态信息，并对车辆运行进行监控，防止货物失窃。

公告号CN203143409U的实用新型《太阳能防盗集装箱》将电子标签和指纹识别模块连接，应用在贵重物品运送的集装箱上，防止货物失窃。

公布号CN103979188A的中国发明专利《一种防盗式货运托盘装置》公开了用于托盘码放货物整体包裹的套袋，以及用于套袋锁紧的封志，通过托盘和封志的组合，实现对货物360度全方位包裹保护，在物流链操作、货物存储过程中起到防偷盗作用。

综上所述，现有托盘储运防盗技术都是实现货物保护，或者记录在案，无法真正感知货物的储运状态。

发明内容

本发明的目的在于解决现有上述技术问题，提供一种托盘储运防盗系统及其方法。

为了实现以上目的，本发明的技术方案是在托盘上内嵌无线压力传感器模块，其结构包括：感知托盘、盘载货物、若干通信终端、监控服务器；

所述感知托盘内嵌若干压力传感模块，检测处理器、报警装置及电池模块；

其中压力传感器均匀分布在托盘平面，感知盘载货物的重量；检测处理器包含数据采样模块、运算模块、存储模块、无线通信模块及控制输出模块；报警装置具有声音报警功能；压力传感器电连接至检测处理器的数据采样模块，报警装置电连接至检测处理器的控制输出模块；

所述盘载货物水平放置在感知托盘上；

所述通信终端和感知托盘实现近距离无线通信，通信信道加密；

所述监控服务器和通信终端连接，实现远程通信；

作为优选，所述感知托盘的无线模块采用Zigbee通信协议和通信终端进行通信；

作为优选，所述感知托盘的电池模块为可充电池。

为了实现托盘储运防盗功能，本发明还提供了一种托盘储运防盗的方法，具体步骤包括：

一、组垛过程

步骤1.1：盘载货物均衡摆放；盘载货物多层堆叠，各层货物均衡平铺在感知托盘上；

步骤1.2：关联货码数量；通信终端通过无线加密通信信道将盘载货物的货码、数量信息写入感知托盘检测处理器的存储模块；

步骤1.3：启动压力检测；检测处理器依次启动数据采样模块，采样各个压力传感器压力数据，并写入其存储模块；

步骤1.4：组垛登记；通信终端通过无线加密通信信道读取各个压力传感器压力数据，并通过远程通信，在监控服务器登记此条组垛数据；

步骤1.5：组垛电子铅封；确认组垛状态之后，通信终端生成一个电子铅封，并写入感知托盘检测处理器的存储模块；

二、储运过程

步骤2.1：整托盘搬运；组垛过程完成之后，感知托盘和盘载货物经过电梯、叉车、穿梭机、升降机的整托盘机械化搬运，搬运至运输车辆或者储存货位，期间执行步骤3.1至步骤3.7模糊识别过程；

步骤2.2：整托盘运输；感知托盘和盘载货物通过运输车辆从起运地运至目的地，期间执行步骤3.1至步骤3.7模糊识别过程；

步骤2.3：整托盘储存；感知托盘和盘载货物运至目的地货位储存，期间执行步骤3.1至步骤3.7模糊识别过程；

三、模糊识别过程

步骤3.1：计算压力差绝对值；即：t时刻压力采样值和组垛时压力采样值之间差值的绝对值|ΔP|；

步骤3.2：计算隶属度；选择隶属度函数：

$\mathrm{\μ}\left(\right|\mathrm{\ΔP}\left|\right)=\left\{\begin{array}{cc}1-e^{-\left(\right|\mathrm{\ΔP}|-P_0)}& \left|\mathrm{\ΔP}\right|>P_0\\ 0& \left|\mathrm{\ΔP}\right|\≤P_0\end{array}\right.$

式中压力差绝对值|ΔP|小于等于一个阈值P₀时，认为发生较小的压力波动，但是这种压力波动可能是由振动、测量误差引起的，属于正常的波动；其他情况下，例如搬运过程中电梯启停、叉车升降，以及运输过程中车辆颠簸都会造成压力差绝对值|ΔP|的增加，隶属度函数随|ΔP|增大而增加；

步骤3.3：计算平均隶属度；将全部的压力传感器的隶属度函数值进行算术平均，计算t时刻的平均隶属度

步骤3.4：设置模糊阈值，将隶属度函数分为五个模糊子集{异常波动、快速搬运波动、作业搬运波动、运输波动、扰动}，公式为：

由大到小依次选择μ₀、μ₁、μ₂、μ₃四个阈值，以区分五个模糊子集；

步骤3.5：模糊推理；模糊逻辑规则如下：

IF VB＝异常波动ANDT＞T₁THEN RISK＝高；

IF VB＝快速搬运波动ANDT＞T₂THEN RISK＝高；

IF VB＝作业搬运波动ANDT＞T₃THEN RISK＝高；

IF VB＝运输波动ANDT＞T₄THEN RISK＝高；

ELSE RISK＝低；

以上T是持续时长，而T₁、T₂、T₃、T₄为常数，是四个时长不等的阈值；判断丢失风险RISK为高时，跳至步骤3.6，否则忽略；

步骤3.6：报警；根据设置，启动报警装置，或者通过无线通信发送报警代码，并在检测处理器的存储模块中记录一条报警记录；

步骤3.7：手动消除报警；如果人工检测属于无报警，则通过无线通信发送消除报警代码，终止报警，并在检测处理器的存储模块中记录一条手动消除报警记录；

四、拆垛过程

步骤4.1：解除电子铅封；通信终端输入电子铅封，核对无误后，解除锁定状态，检测处理器不再新增采样；

步骤4.2：读入历史状态；整托盘搬运、运输、储存过程中出现的异常报警数据读入通信终端，并和监控服务器进行匹配追溯；

步骤4.3：读入货码数量；通信终端读入感知托盘保存的货码及数量数据，并和监控服务器上保存的记录进行核对；

步骤4.4：货物清点：根据感知托盘保存的货码及数量数据对盘载货物进行清点。

综上所述，本发明所提出的技术方案的有益技术效果是：采用压力传感器检测及模糊识别物流托盘盘载货物的压力波动情况，通过无线通信实时监控货物作业运输状况，适用于高货值盘载货物的整托盘储运的防盗，具有储运防盗一体化设计，结构隐蔽有效，具有良好的市场应用前景。

附图说明

图1是本发明一种托盘储运防盗系统的结构示意图；

图2是本发明一种托盘储运防盗方法的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，并结合附图，对本发明技术方案作进一步的说明。

实施例：本发明一种托盘储运防盗系统的结构图(见附图1)，其结构包括：感知托盘100、盘载货物101、A地通信终端102、B地通信终端103、监控服务器104；其中感知托盘100内嵌若干压力传感模块105，检测处理器106、报警装置107及电池模块108；压力传感器105均匀分布在感知托盘100平面，感知盘载货物101的重量；检测处理器106包含数据采样模块、运算模块、存储模块、无线通信模块及控制输出模块；报警装置107具有声音报警功能；压力传感器105电连接至检测处理器106的数据采样模块，报警装置107电连接至检测处理器106的控制输出模块；盘载货物101水平放置在感知托盘100上；A地通信终端102、B地通信终端103和感知托盘100分别实现近距离无线通信，通信信道加密；监控服务器104分别和A地通信终端102、B地通信终端103连接，实现远程通信；感知托盘100的无线模块采用Zigbee通信协议和A地通信终端102或者B地通信终端103进行通信；感知托盘100在起运地通过A地通信终端102对其执行组垛过程的操作，并通过运输时的储运过程，抵达目的地，通过B地通信终端103对其执行拆垛过程的操作。根据具体应用的需要，压力传感器105采用测量范围不小于1Klb、测量精度不小于±0.1％F.S的微型称重压力传感器。

如附图2所示，本发明一种托盘储运防盗方法，具体步骤包括：

一、组垛过程

步骤1.1：盘载货物均衡摆放200；盘载货物多层堆叠，各层货物均衡平铺在感知托盘上；

步骤1.2：关联货码数量201；通信终端通过无线加密通信信道将盘载货物的货码、数量信息写入感知托盘检测处理器的存储模块；

步骤1.3：启动压力检测202；检测处理器依次启动数据采样模块，采样各个压力传感器压力数据，并写入其存储模块；

步骤1.4：组垛登记203；通信终端通过无线加密通信信道读取各个压力传感器压力数据，并通过远程通信，在监控服务器登记此条组垛数据；

步骤1.5：组垛电子铅封204；确认组垛状态之后，通信终端生成一个电子铅封，并写入感知托盘检测处理器的存储模块；

二、储运过程

步骤2.1：整托盘搬运205；组垛过程完成之后，感知托盘和盘载货物经过电梯、叉车、穿梭机、升降机的整托盘机械化搬运，搬运至运输车辆或者储存货位，期间执行步骤3.1至步骤3.7模糊识别过程；

步骤2.2：整托盘运输206；感知托盘和盘载货物通过运输车辆从起运地运至目的地，期间执行步骤3.1至步骤3.7模糊识别过程；

步骤2.3：整托盘储存207；感知托盘和盘载货物运至目的地货位储存，期间执行步骤3.1至步骤3.7模糊识别过程；

三、模糊识别过程

步骤3.1：计算压力差绝对值208；即：t时刻压力采样值和组垛时压力采样值之间差值的绝对值|ΔP|；

步骤3.2：计算隶属度209；选择隶属度函数：

$\mathrm{\μ}\left(\right|\mathrm{\ΔP}\left|\right)=\left\{\begin{array}{cc}1-e^{-\left(\right|\mathrm{\ΔP}|-P_0)}& \left|\mathrm{\ΔP}\right|>P_0\\ 0& \left|\mathrm{\ΔP}\right|\≤P_0\end{array}\right.$

式中压力差绝对值|ΔP|小于等于一个阈值P₀时，认为发生较小的压力波动，但是这种压力波动可能是由振动、测量误差引起的，属于正常的波动；其他情况下，例如搬运过程中电梯启停、叉车升降，以及运输过程中车辆颠簸都会造成压力差绝对值|ΔP|的增加，隶属度函数随|ΔP|增大而增加；

步骤3.3：计算平均隶属度210；将全部的压力传感器的隶属度函数值进行算术平均，计算t时刻的平均隶属度

步骤3.4：设置模糊阈值211，将隶属度函数分为五个模糊子集{异常波动212、快速搬运波动213、作业搬运波动214、运输波动215、扰动216}，公式为：

由大到小依次选择μ₀、μ₁、μ₂、μ₃四个阈值，以区分五个模糊子集；

步骤3.5：模糊推理217；模糊逻辑规则如下：

IF VB＝异常波动212 ANDT＞T₁THEN RISK＝高；

IF VB＝快速搬运波动213 ANDT＞T₂THEN RISK＝高；

IF VB＝作业搬运波动214 ANDT＞T₃THEN RISK＝高；

IF VB＝运输波动215 ANDT＞T₄THEN RISK＝高；

ELSE RISK＝低；

以上T是持续时长，而T₁、T₂、T₃、T₄为常数，是四个时长不等的阈值；判断丢失风险RISK为高时，跳至步骤3.6，否则忽略；

步骤3.6：报警218；根据设置，启动报警装置，或者通过无线通信发送报警代码，并在检测处理器的存储模块中记录一条报警记录；

步骤3.7：手动消除报警219；如果人工检测属于无报警，则通过无线通信发送消除报警代码，终止报警，并在检测处理器的存储模块中记录一条手动消除报警记录；

四、拆垛过程

步骤4.1：解除电子铅封220；通信终端输入电子铅封，核对无误后，解除锁定状态，检测处理器不再新增采样；

步骤4.2：读入历史状态221；整托盘搬运、运输、储存过程中出现的异常报警数据读入通信终端，并和监控服务器进行匹配追溯；

步骤4.3：读入货码数量222；通信终端读入感知托盘保存的货码及数量数据，并和监控服务器上保存的记录进行核对；

步骤4.4：货物清点223：根据感知托盘保存的货码及数量数据对盘载货物进行清点。

Claims (1)

1.一种托盘储运防盗系统，其特征在于，

系统结构包括：感知托盘、盘载货物、若干通信终端、监控服务器；

所述感知托盘内嵌若干压力传感器，检测处理器、报警装置及电池模块；其中压力传感器均匀分布在托盘平面，感知盘载货物的重量；检测处理器包含数据采样模块、运算模块、存储模块、无线通信模块及控制输出模块；报警装置具有声音报警功能；压力传感器电连接至检测处理器的数据采样模块，报警装置电连接至检测处理器的控制输出模块；

所述盘载货物水平放置在感知托盘上；

所述通信终端和感知托盘实现近距离无线通信，通信信道加密；

所述监控服务器和通信终端连接，实现远程通信；

防盗方法具体步骤包括：

一、组垛过程

步骤1.1：盘载货物均衡摆放；盘载货物多层堆叠，各层货物均衡平铺在感知托盘上；

步骤1.2：关联货码数量；通信终端通过无线加密通信信道将盘载货物的货码、数量信息写入感知托盘检测处理器的存储模块；

步骤1.3：启动压力检测；检测处理器依次启动数据采样模块，采样各个压力传感器压力数据，并写入其存储模块；

步骤1.4：组垛登记；通信终端通过无线加密通信信道读取各个压力传感器压力数据，并通过远程通信，在监控服务器登记此条组垛数据；

步骤1.5：组垛电子铅封；确认组垛状态之后，通信终端生成一个电子铅封，并写入感知托盘检测处理器的存储模块；

二、储运过程

步骤2.1：整托盘搬运；组垛过程完成之后，感知托盘和盘载货物经过电梯、叉车、穿梭机、升降机的整托盘机械化搬运，搬运至运输车辆或者储存货位，期间执行步骤3.1至步骤3.7模糊识别过程；

步骤2.2：整托盘运输；感知托盘和盘载货物通过运输车辆从起运地运至目的地，期间执行步骤3.1至步骤3.7模糊识别过程；

步骤2.3：整托盘储存；感知托盘和盘载货物运至目的地货位储存，期间执行步骤3.1至步骤3.7模糊识别过程；

三、模糊识别过程

步骤3.1：计算压力差绝对值；即：t时刻压力采样值和组垛时压力采样值之间差值的绝对值|ΔP|；

步骤3.2：计算隶属度；选择隶属度函数：

$\mathrm{\μ}\left(\right|\mathrm{\Δ}P\left|\right)=\left\{\begin{array}{cc}1-e^{-\left(\right|\mathrm{\Δ}P|-P_0)}& \left|\mathrm{\Δ}P\right|>P_0\\ 0& \left|\mathrm{\Δ}P\right|\≤P_0\end{array}\right.$

式中压力差绝对值|ΔP|小于等于一个阈值P₀时，认为发生较小的压力波动，但是这种压力波动可能是由振动、测量误差引起的，属于正常的波动；其他情况下，例如搬运过程中电梯启停、叉车升降，以及运输过程中车辆颠簸都会造成压力差绝对值|ΔP|的增加，隶属度函数随|ΔP|增大而增加；

步骤3.3：计算平均隶属度；将全部的压力传感器的隶属度函数值进行算术平均，计算t时刻的平均隶属度

步骤3.4：设置模糊阈值，将隶属度函数分为五个模糊子集{异常波动、快速搬运波动、作业搬运波动、运输波动、扰动}，公式为：

由大到小依次选择μ₀、μ₁、μ₂、μ₃四个阈值，以区分五个模糊子集；

步骤3.5：模糊推理；模糊逻辑规则如下：

IF VB＝异常波动AND T＞T₁ THEN RISK＝高；

IF VB＝快速搬运波动AND T＞T₂ THEN RISK＝高；

IF VB＝作业搬运波动AND T＞T₃ THEN RISK＝高；

IF VB＝运输波动AND T＞T₄ THEN RISK＝高；

ELSE RISK＝低；

以上T是持续时长，而T₁、T₂、T₃、T₄为常数，是四个时长不等的阈值；判断丢失风险RISK为高时，跳至步骤3.6，否则忽略；

步骤3.6：报警；根据设置，启动报警装置，或者通过无线通信发送报警代码，并在检测处理器的存储模块中记录一条报警记录；

步骤3.7：手动消除报警；如果人工检测属于无报警，则通过无线通信发送消除报警代码，终止报警，并在检测处理器的存储模块中记录一条手动消除报警记录；

四、拆垛过程

步骤4.1：解除电子铅封；通信终端输入电子铅封，核对无误后，解除锁定状态，检测处理器不再新增采样；

步骤4.2：读入历史状态；整托盘搬运、运输、储存过程中出现的异常报警数据读入通信终端，并和监控服务器进行匹配追溯；

步骤4.3：读入货码数量；通信终端读入感知托盘保存的货码及数量数据，并和监控服务器上保存的记录进行核对；

步骤4.4：货物清点：根据感知托盘保存的货码及数量数据对盘载货物进行清点。