CN104794568A - 数字存储系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字存储系统，涉及基于物联网通信控制的存储系统技术领域。所述存储系统包括若干组带温湿度控制的数字存储柜、网络转换器以及中央管理计算机，所述数字存储柜通过RS485总线与网络转换器连接，网络转换器通过工业以太网与所述中央管理计算机连接。所述存储系统还包括通过无线网络与中央管理计算机进行数据通信的无线移动终端，通过工业以太网与中央管理计算机进行数据通信的企业ERP终端；以及与中央管理计算机通过串口连接的打印机。所述存储系统具有存取方便、高效低能耗、故障率低、无噪音、控湿能力强、通用性高、经济实用等特点。

Description

数字存储系统

技术领域

本发明涉及基于物联网通信控制的存储系统技术领域，尤其涉及一种数字存储系统。

背景技术

自动化技术是本世纪以来发展极迅速和影响极大的科学技术之一。现代自动化技术是一种完全新型的生产力，是直接创造社会财富的主要手段之一，对人类的生产活动和物质文明起着极大的推动作用。因此，自动化技术受到世界各国的广泛重视和越来越多的应用。

目前，自动化的应用，主要针对一系列机械自动化的改造，伴随着物联网的蓬勃发展，对自动化、信息化的范围得到了拓宽。存储自动化也需要得到足够的重视，它的特征是高效、高质、实用、便捷。我国传统的存储管理一般都是采用人工管理，利用货架或者储存柜进行元件的存放，货物的出入需要手动转移，同时还需要进行入库、出库等操作。在少量库存情况下问题还不明显，当元件达到一定的数量的时候，不仅操作繁琐，而且极易出错。而且以往的存储货柜缺少控湿功能，不能保证所存储物料的质量。传统的存储货柜不论在存储的质量上还是在存储的便捷性上都存在一定的缺陷，有待于改善。

随着科学技术的不断发展和中国经济转型的步伐加快，将使仓储库存管理中原有的一些传统制造技术、产品和观念等不断更新和发展，这就意味着原先的“人工存储”要向“数字存储”转变，依靠原先廉价劳动力的劳动密集型方式，必须向技术密集型转变。可以预料，物品存储行业将越来越密切地依赖知识，依靠科学。在物联网指导思想的引导下，结合最新的自动化、微控制器的新技术，这种新的模式对工人、技术人员和管理人员在技艺、经验上的要求将逐渐降低，劳动的强度降低，对知识上的要求将迅速提高，工人和技术人员的界限将逐渐消失，所有的操作主要依赖数字化的操作。

另一方面，据有关资料统计：因潮湿、霉菌及金属氧化造成的损失约为世界各国总产值的3％-4％，美国为700亿美元(其中军用装备物资损失50-60亿美元)，英国为16亿英镑，日本为110亿美元，原西德为190亿马克，我国为300亿人民币，由此可见因潮湿造成的损失之大。长期以来潮湿的环境是困扰人类的一个大难题，人们一直采用生石灰、硅胶等方法除湿，既耗费了大量的能源，又给环境带来一定的负面影响。我国有相当部分区域处在高湿度状态，许多物品存放在较高湿度环境下，受潮湿侵害而遭损坏。化工类产品粉状较多，永久存放的湿度为20％RH～35％RH，以往传统方式难以实现。如何改变传统的防潮除湿手段，寻求一种完全新型的高科技的防潮除湿方法，是人们长期以来梦寐以求的愿望。

在发达国家，智能储存设备早几年前就已经运用了，主要表现为立体仓库，我国只有少数的大型企业花大量外汇进口这种类型系统，进口设备的价格昂贵，运行成本高，操作难度大、噪音较大、使得很多小企业只能望而却步，而且使用不灵活，不适合于小型精密器件的数字存储。

在我国，将物联网技术应用于智能储存设备还处于研发阶段，传统的方式基本上以人工为主，目前也存在一些相应的自动化存储方式，主要表现在两个方面，一类是电子存储柜，一类是库存管理软件的使用。

电子存储柜，主要应用于超市、游乐场所等客流量大的公共场合，其存储原理主要是将一个存储柜分割成若干个小的空间，每个空间配备一个电控锁，利用条码或者其他方式来开启指定的空间。该方式可以实现公共场合的物品寄放，能有效地隔离其他物品，但该方式难以应用到企业管理之中，主要原因在于：1、柜体各空间过于独立，不具备联网功能；2、设备开启不便，电控锁只能自动开，不能自动关，其次，人取物品的时候要将手深入到柜体内，可视情况较差，取物困难。

另外，目前的库存管理软件基本上就停留在软件层次，里面的数据都依靠人工整理，再进行输入，难以达到“实时、准确”的效果。

目前，市场上可见的高水平数字存储设备例如中国电子科技集团用到的电子周转库,而它的核心技术却是从国外进口。而且主要集中在上、下楼层之间的货物传递。如果依靠大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺，研制新产品，由过去的人工的或者半自动的，向“数字化、自动化”方向发展，满足用户需求，真正成为适应于我国国情的自动化装备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种数字存储系统，所述存储系统具有存取方便、高效低能耗、故障率低、无噪音、控湿能力强、通用性高、经济实用等特点。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种数字存储系统，其特征在于：所述存储系统包括若干组带温湿度控制的数字存储柜、网络转换器以及中央管理计算机，所述数字存储柜通过RS485总线与网络转换器连接，网络转换器通过工业以太网与所述中央管理计算机连接。

进一步的技术方案在于：所述存储系统还包括通过无线网络与中央管理计算机进行数据通信的无线移动终端，通过工业以太网与中央管理计算机进行数据通信的企业ERP终端；以及与中央管理计算机通过串口连接的打印机。

进一步的技术方案在于：所述数字存储柜包括若干个存储单元，所述存储单元包括抽屉、抽屉驱动电机以及抽屉控制器，所述抽屉驱动电机位于抽屉的下侧，抽屉的下侧设有齿条，抽屉驱动电机上设有驱动齿轮，所述抽屉驱动齿轮与所述齿条相啮合，所述抽屉驱动电机受控于所述抽屉控制器，所述抽屉控制器上设有RS485串口模块。

进一步的技术方案在于：所述数字存储柜还包括温湿度控制器，所述温湿度控制器包括温湿度控制CPU，温湿度传感器布置于所述数字存储柜的柜体上，所述温湿度传感器通过A/D转换模块与温湿度控制CPU的信号输入端连接，所述柜体上设有显示模块和按键模块，所述显示模块与温湿度控制CPU的信号输出端连接，所述按键模块与所述温湿度控制CPU的信号输入端连接，所述柜体内设有吸附型除湿器，所述吸附型除湿器和增压风机受控于所述温湿度控制CPU，RS485串口模块与所述温湿度控制CPU双向连接，所述抽屉控制器与抽屉控制器之间，以及抽屉控制器与温湿度控制器之间通过RS485总线进行连接。

进一步的技术方案在于：所述吸附型除湿器包括记忆合金、排湿阀门、PTC、吸湿阀门和增压风机，所述记忆合金、排湿阀门、PTC、吸湿阀门和增压风机受控于所述温湿度控制CPU，所述数字存储柜的柜体内还设有供电模块、UPS模块、密封系统以及静电防护系统。

进一步的技术方案在于：所述温湿度控制CPU内设有温度与湿度关系模块、传感器个数判别模块、传感器类型判别模块、设定值与显示值比较模块、记忆合金及PTC加热时间设定模块。

进一步的技术方案在于：所述中央管理计算机包括计算机本体以及配置于计算机本体内的系统管理软件。

进一步的技术方案在于：所述系统管理软件包括权限管理子系统、柜体组态子系统、库存管理子系统、温湿度控制子系统以及网络功能子系统。

进一步的技术方案在于：所述库存管理子系统包括抽屉控制模块、库位管理模块、入库管理模块、出库管理模块、盘存管理模块、库存调拨管理模块、安全库存管理模块、库存质量管理模块、货源管理模块以及ERP接口管理模块。

进一步的技术方案在于：所述温湿度控制子系统包括当前温度测定模块、当前湿度测定模块、温度曲线显示模块、湿度曲线显示模块、历史温度曲线显示模块、历史湿度曲线显示模块、以及温湿度数据库。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述存储系统具有自动化程度高，货物定位准确的特点；独特的防潮控湿功能能保证存储产品的质量；物品存储抽屉自动开启，闭合，无需人工干预，而且可以同库存管理软件系统同步，留有企业ERP接口，真正做到物归其位；操作员只需要在控制终端，PC机或者触摸屏操作，就可以完成出入库的管理，实时库存的查看，以及一系列物品的相关信息，最重要的是可以自动控制所对应存储设备的自动定位，控制等；整个生产过程中只需要员工上、下料就可以，大大减少员工劳动强度，提高了生产效率，以出库为例，应用本设备的一次操作可以省去了以往审批、授权、找料、取料、出库、更改库存、消单等操作，也解决了现在企业“用工荒”、人员管理难等问题，设备自动化起充分地显示出其优势。

所述存储系统是集信息、网络、机电于一体的综合自动化程度较高的系统，具有存取方便、高效低能耗、故障率低、无噪音、控湿能力、强通用性高、经济实用等诸多优点，可广泛应用于精密元件、文物档案等方面的管理。

附图说明

图1-2是本发明所述数字存储系统的原理框图；

图3是本发明数字存储柜中存储单元的结构示意图；

图4是本发明中温湿度控制器的原理框图；

图5是本发明中温湿度控制CPU的功能原理框图；

图6是本发明中系统管理软件的原理框图；

图7是图6中库存管理子系统的原理框图；

图8是图6中温湿度控制子系统的原理框图；

图9是本发明中系统管理软件的功能框图；

其中：1、存储单元2、抽屉3、抽屉驱动电机。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

所述数字存储系统是以物联网发展思想为指导，以自动控制策略为中心，以自动抽屉为关键部件，利用复合网络进行连接、组网。在此基础上，利用上位机软件实现数字存储柜组态、自动抽屉开关、湿度控制、库存管理，从而实现了一个能实时跟踪库存、操作方便、功能灵活的自动化存储设备，其构成如图1-2所示。

如图1-2所示，所述存储系统包括若干组带温湿度控制的数字存储柜、网络转换器以及中央管理计算机，所述数字存储柜通过RS485总线与网络转换器连接，网络转换器通过工业以太网与所述中央管理计算机连接。所述存储系统还包括通过无线网络与中央管理计算机进行数据通信的无线移动终端，通过工业以太网与中央管理计算机进行数据通信的企业ERP终端；以及与中央管理计算机通过串口连接的打印机。

基础设备：

硬件设备--由多组带温湿度控制的数字存储柜组成，作为物料存储作用，包括独立的抽屉运动控制、温度检测、湿度检测、密封系统、除湿器阀门控制、吸湿模块加热再生等功能，综合构成基础设备层控制器系统。

a.本数字存储柜的主要功能之一是抽屉的运动控制，其主要部件为自动抽屉，充分考虑了传动的力学原理和综合布线、成本等要求，在空间利用、传动平稳、成本控制等方面有较大的突破。控制部分主要利用电机以及相应的传动部件构建，利用配套的控制器对电机进行控制。抽屉具有自动开启、关闭功能，多种方式可选，比如可选择类似于光驱装置，轻推关闭，也可以远程关闭，延迟关闭等。

b.抽屉控制器利用嵌入式芯片构建，该控制器接收抽屉传感器信号，可以控制电机的正反转。控制器留有RS485总线接口，依据柜体大小，一个柜体配置若干控制器。针对特殊用途，部分产品具有控湿功能，相应的湿度控制器也具备RS485总线接口。所有的控制器利用MODBUS协议进行组网，同上一级网关相连。

c.如前文所述，湿度控制具有重要意义。而传统的除湿方式存在着明显的不足，因此本产品的除湿另辟蹊径，采用“记忆合金式”除湿防潮技术。所谓“记忆合金式”除湿防潮技术，实际上是采用对温度敏感的记忆合金作为控制组件的一种控制技术，它的主要作用是：PTC给记忆合金材料加热，当温度达到其形变温度时该记忆合金同步变形(长度变化)，致使换向机构工作，将水分子吸附材料转换到密封除湿空间外部，同时加热器开启，对水分子吸附材料加热、排除水分，水分子吸附材料中的水分排除到一定的水平，记忆合金加热PTC及除湿器PTC断电，水分子吸附材料又通过换向机构回到密封除湿空间内部，开始吸收密封除湿空间内部空气中的水分。如此反复循环，达到对密封除湿空间内部除湿防潮的目的。

当前，采用“记忆合金式”除湿防潮技术的吸附型除湿器，其除湿剂(水分吸附材料)是利用硅胶或沸石粉末造粒成型的除湿剂，是一种新型“吸湿材料”，其循环使用寿命可达5年以上。可广泛用于化工、医药、种子、电子、仪器、食品、纸品等行业的新型微电脑全自动电子除湿防潮设备。

而本存储系统中，遍布基础层柜体四周多达8个温湿度传感器，可以时刻监控柜体内外的温度与湿度值，测点分布更密集，同时采用智能控制算法，可将各单体存储柜中的湿度控制在10％RH的极端低湿环境，而且能保持很久时间。

除了控湿效果好之外，材质均采用环保材料，运行无声音、无震动、无有害物排放，湿度控制精度极高；其二，高灵敏度设计；耗电量较小，可除湿防潮。其三，运用箱体人性化设计，使箱内有效空间最大，存放物品更方便，占地面积极小。同时在设备内还能有效抑制细菌、防霉变、防蛀等功效。

如图3-4所示，所述数字存储柜包括若干个存储单元1，所述存储单元包括抽屉2、抽屉驱动电机3以及抽屉控制器。所述抽屉驱动电机3位于抽屉2的下侧，抽屉2的下侧设有齿条，抽屉驱动电机3上设有驱动齿轮，所述抽屉驱动齿轮与所述齿条相啮合，所述抽屉驱动电机3受控于所述抽屉控制器，所述抽屉控制器上设有RS485串口模块。

如图4所示，所述数字存储柜还包括温湿度控制器，所述温湿度控制器包括温湿度控制CPU，温湿度传感器布置于所述数字存储柜的柜体上，所述温湿度传感器通过A/D转换模块与温湿度控制CPU的信号输入端连接，所述柜体上设有显示模块和按键模块，所述显示模块与温湿度控制CPU的信号输出端连接，所述按键模块与所述温湿度控制CPU的信号输入端连接，所述柜体内设有吸附型除湿器，所述吸附型除湿器和增压风机受控于所述温湿度控制CPU，RS485串口模块与所述温湿度控制CPU双向连接，所述抽屉控制器与抽屉控制器之间，以及抽屉控制器与温湿度控制器之间通过RS485总线进行连接。所述吸附型除湿器包括记忆合金、排湿阀门、PTC、吸湿阀门和增压风机，所述记忆合金、排湿阀门、PTC、吸湿阀门和增压风机受控于所述温湿度控制CPU，所述数字存储柜的柜体内还设有供电模块、UPS模块、密封系统以及静电防护系统。

如图5所示，所述温湿度控制CPU内设有温度与湿度关系模块、传感器个数判别模块、传感器类型判别模块、设定值与显示值比较模块、记忆合金及PTC加热时间设定模块。

数据链：数据链包含两部分，其中一部分是基础控制设备的链接，主要依靠以MODBUS协议的485总线。另外一部分是以工业以太网为主体的通讯网络，用于实现各库房间设备之间的联网。

网络转换器：该部件的作用是将上层设备，如PC机、触摸屏在屏幕上下达的指令从工业以太网转换到底层设备的485控制协议，如将PC中央处理器的抽屉进出、检测等控制指令通过此管理设备，下达到底层设备从而实现相应的功能。

中央管理计算机：主要作用有两部分，首先，通过约定的通讯协议，下达相应的控制指令，实现抽屉、湿度的远程控制。其次，具备强大的库存管理功能，进行库存管理，并可与企业的ERP无缝对接，实现透明数据流，正在将存储货物联网。通过这样一个完整控制架构，可以提高仓库管理的效率并降低运行成本，同时控制存储空间的湿度环境。

特别的，在数字存储柜中，由于各个用户的需求、空间要求不同，本产品在设计的过程中，设计成模块化操作，具体一个抽屉控制器控制12个抽屉，比如一个柜体需要48个抽屉，则需要配置4块抽屉控制器，若干一个柜体是60个抽屉，则需要配置5块抽屉控制器，再加上湿度控制器，这些控制器之间通过485总线连接。在硬件配置中，需要设置卡件地址，另外还需要在计算机集中控制系统中进行组态，如48个抽屉柜体的情况，在软件上，选择1号柜体，在柜体内拖入4块抽屉控制器，一块湿度控制器。当然这些控制器的地址要与底层控制器对应，保存后退出组态。管理软件就会自动出现一号柜体，48个抽屉的界面，以及相应的温湿度控制软件子系统的功能。

如图6所示，所述中央管理计算机包括计算机本体以及配置于计算机本体内的系统管理软件，如图9所示为系统管理软件的功能模块图。所述系统管理软件包括权限管理子系统、柜体组态子系统、库存管理子系统、温湿度控制子系统以及网络功能子系统。

如图7所示，所述库存管理子系统包括抽屉控制模块、库位管理模块、入库管理模块、出库管理模块、盘存管理模块、库存调拨管理模块、安全库存管理模块、库存质量管理模块、货源管理模块以及ERP接口管理模块。

如图8所示，所述温湿度控制子系统包括当前温度测定模块、当前湿度测定模块、温度曲线显示模块、湿度曲线显示模块、历史温度曲线显示模块、历史湿度曲线显示模块、以及温湿度数据库。

所述存储系统具有自动化程度高，货物定位准确的特点。独特的防潮控湿功能能保证存储产品的质量。物品存储抽屉自动开启，闭合，无需人工干预，而且可以同库存管理软件系统同步，留有企业ERP接口，真正做到物归其位。操作员只需要在控制终端，PC机或者触摸屏操作，就可以完成出入库的管理，实时库存的查看，以及一系列物品的相关信息，最重要的是可以自动控制所对应存储设备的自动定位，控制等。整个生产过程中只需要员工上、下料就可以，大大减少员工劳动强度，提高了生产效率，以出库为例，应用本设备的一次操作可以省去了以往审批、授权、找料、取料、出库、更改库存、消单等操作，也解决了现在企业“用工荒”、人员管理难等问题，设备自动化起充分地显示出其优势。

所述存储系统是集信息、网络、机电于一体的综合自动化程度较高的系统，具有存取方便、高效低能耗、故障率低、无噪音、控湿能力、强通用性高、经济实用等诸多优点，可广泛应用于精密元件、文物档案等方面的管理。

Claims (10)

1.一种数字存储系统，其特征在于：所述存储系统包括若干组带温湿度控制的数字存储柜、网络转换器以及中央管理计算机，所述数字存储柜通过RS485总线与网络转换器连接，网络转换器通过工业以太网与所述中央管理计算机连接。

2.根据权利要求1所述的数字存储系统，其特征在于：所述存储系统还包括通过无线网络与中央管理计算机进行数据通信的无线移动终端，通过工业以太网与中央管理计算机进行数据通信的企业ERP终端；以及与中央管理计算机通过串口连接的打印机。

3.根据权利要求1所述的数字存储系统，其特征在于：所述数字存储柜包括若干个存储单元(1)，所述存储单元包括抽屉(2)、抽屉驱动电机(3)以及抽屉控制器，所述抽屉驱动电机(3)位于抽屉(2)的下侧，抽屉(2)的下侧设有齿条，抽屉驱动电机(3)上设有驱动齿轮，所述抽屉驱动齿轮与所述齿条相啮合，所述抽屉驱动电机(3)受控于所述抽屉控制器，所述抽屉控制器上设有RS485串口模块。

4.根据权利要求3所述的数字存储系统，其特征在于：所述数字存储柜还包括温湿度控制器，所述温湿度控制器包括温湿度控制CPU，温湿度传感器布置于所述数字存储柜的柜体上，所述温湿度传感器通过A/D转换模块与温湿度控制CPU的信号输入端连接，所述柜体上设有显示模块和按键模块，所述显示模块与温湿度控制CPU的信号输出端连接，所述按键模块与所述温湿度控制CPU的信号输入端连接，所述柜体内设有吸附型除湿器，所述吸附型除湿器和增压风机受控于所述温湿度控制CPU，RS485串口模块与所述温湿度控制CPU双向连接，所述抽屉控制器与抽屉控制器之间，以及抽屉控制器与温湿度控制器之间通过RS485总线进行连接。

5.根据权利要求4所述的数字存储系统，其特征在于：所述吸附型除湿器包括记忆合金、排湿阀门、PTC、吸湿阀门和增压风机，所述记忆合金、排湿阀门、PTC、吸湿阀门和增压风机受控于所述温湿度控制CPU，所述数字存储柜的柜体内还设有供电模块、UPS模块、密封系统以及静电防护系统。

6.根据权利要求5所述的数字存储系统，其特征在于：所述温湿度控制CPU内设有温度与湿度关系模块、传感器个数判别模块、传感器类型判别模块、设定值与显示值比较模块、记忆合金及PTC加热时间设定模块。

7.根据权利要求1所述的数字存储系统，其特征在于：所述中央管理计算机包括计算机本体以及配置于计算机本体内的系统管理软件。

8.根据权利要求7所述的数字存储系统，其特征在于：所述系统管理软件包括权限管理子系统、柜体组态子系统、库存管理子系统、温湿度控制子系统以及网络功能子系统。

9.根据权利要求8所述的数字存储系统，其特征在于：所述库存管理子系统包括抽屉控制模块、库位管理模块、入库管理模块、出库管理模块、盘存管理模块、库存调拨管理模块、安全库存管理模块、库存质量管理模块、货源管理模块以及ERP接口管理模块。

10.根据权利要求8所述的数字存储系统，其特征在于：所述温湿度控制子系统包括当前温度测定模块、当前湿度测定模块、温度曲线显示模块、湿度曲线显示模块、历史温度曲线显示模块、历史湿度曲线显示模块、以及温湿度数据库。