CN111553642A - 一种地下管廊物流运输的信号传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地下管廊物流运输的信号传输系统，所述管廊内设物流仓和在物流仓内行驶的运输工具，包括管廊物流管理平台、智能终端、管廊物流中心、通过物流仓与管廊物流中心连通的管廊物流分拣站，所述智能终端、管廊物流中心和管廊物流分拣站分布通信连接至管廊物流管理平台，所述管廊物流中心包括处理器、挡板式分拣机、传送带、数据库和条形码识别器；本发明提供的信号传输系统，将物流系统与综合管廊及射频技术三者结合起来形成新的物流运输管理，提升物流运输效率，降低容错率。

Description

一种地下管廊物流运输的信号传输系统

技术领域

本发明属于地下交通技术领域，具体涉及一种地下管廊物流运输的信号传输系统。

背景技术

管廊，即管道的走廊,化工及其相关类工厂中很多管道被集中在一起，沿着装置或厂房外布置，用支架撑起，形成和走廊类似的样子，一般都呈“开”型，是大型装置管道集中敷设的主要场所，它由钢结构或钢筋混凝土结构的立柱、横梁以及桁架所构成，按类型可分为单层或多层，可通行的或不可通行的等，在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通信，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。

我国城市交通问题，特别是特大城市的交通问题，呈现出了诸多新特点：电子商务飞跃式发展，使得城市中物流配送量与频次急剧增长，私家车保有量与日俱增，城市交通拥堵日益严重，雾霾肆虐，空气污染加剧，地面交通基础设施建设和扩张愈演愈烈，城市自然和人文景观损毁严重；为解决上述问题，传统的方法是通过改扩建城市道路、限制城市货车通行以及减少配送中心的修建等方式，起到交通分流与缓和矛盾的作用。

随着城市智能地下物流系统的兴起，将带来一种全新的货物运输方式，将部分城市货物运输交通分流到地下，可以替代中短距离道路运输的运输方式，不仅可行环保，还十分有发展前景，随着地下综合管廊的发展，因此将地下管廊与物流系统结合，建立自动化、智能化、无障碍的城市智能地下物流系统对货物运输，去实现真正解决城市交通难题的目标。

但现阶段综合管廊的运营管理仍然存在较多问题，比如大量利用传感器、报警器进行警示，不仅不易于管理，而且也不便于工作人员定位、维修。综合管廊的管理仍然依靠人工管理，人工管理有时会存在更新信息不及时的问题，也不便于记录综合管廊的运营管理过程中产生的数据，因此传统综合管廊的运营管理系统不能够满足综合管廊的管理需求。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中所提出的问题，而提供一种地下管廊物流运输的信号传输系统，通过将物流系统与综合管廊及射频技术三者结合起来形成新的物流运输管理，提升物流运输效率，降低容错率。

本发明的目的是这样实现的：

一种地下管廊物流运输的信号传输系统，所述管廊内设物流仓和在物流仓内行驶的运输工具，包括管廊物流管理平台、智能终端、管廊物流中心、通过物流仓与管廊物流中心连通的管廊物流分拣站，所述智能终端、管廊物流中心和管廊物流分拣站分别通信连接至管廊物流管理平台；

所述管廊物流管理平台用于根据所述智能终端发送的下单成功信息生成与所述下单成功信息对应的射频卡信息，并将所述射频卡信息发给所述智能终端，所述智能终端，用于在快件到达所述管廊物流中心之后上送收件信息至管廊物流管理平台，供所述管廊物流管理平台判断所述射频卡信息与用户身份信息是否匹配，及选择管廊物流分拣站并将射频卡信息与运输工具绑定；

所述管廊物流中心包括处理器、挡板式分拣机、传送带、数据库和条形码识别器，所述处理器分别通信连接智能终端和数据库，所述处理器控制传送带和挡板式分拣机，所述条形码识别器通过局域网连接处理器，所述条形码识别器通过智能终端连接挡板式分拣机。

优选的，所述智能终端采用C/S架构，所述智能终端与处理器通过建立TCP/IP网络连接进行数据通信。

优选的，所述收件信息包括用户身份信息、收件时间和收件地点。

优选的，所述运输工具将管廊物流中心分拣后的、并绑定后相应射频卡信息的包裹根据所述管廊物流管理平台的派件指令通过所述物流仓到达所述管廊物流分拣站执行派件。

优选的，所述运输工具在管廊物流中心装载包裹时，用识别射频卡信息的射频阅读器阅读运输工具及装载入运输工具内的包裹的信息，根据包裹与运输工具的射频卡信息匹配结果，验证装载是否正确。

优选的，运输工具在到达相应的管廊物流分拣站后，再次用识别射频卡信息的射频阅读器阅读运输工具及装载入运输工具内的包裹的信息，根据管廊物流管理平台的派件指令，验证卸载是否正确。

优选的，所述智能终端还包括与射频卡信息数据进行映射并检查射频卡信息是否使用的映射单元。

优选的，通过GPRS和RDIF技术结合的方式对物料仓进行检测和对运输工具进行追踪定位。

优选的，所述射频卡信息选用915MHz频段射频标签AZ-9662/9762，与所述射频卡信息相适配的阅读器采用大功率模块SLR1200或SLR5300。

优选的，所述系统还包括与所述管廊物流分拣站连通的自提箱，客户完成签收后，派送员通过阅读器将相应的射频卡信息的标签数据传入智能终端。

优选的，所述智能终端在结合基本蚁群算法的基础上完成运输工具输送的最优路径。

优选的，所述最优路径的算法步骤如下：

1）初始化参数：每条边上的初始信息素量都相等，设置最大迭代次数和循环次数，根据蚁群算法最佳参数设定信息启发式因子α，期望启发式因子β和信息素挥发系数p的值；

2）设置禁忌表，将ｍ只妈蚁放入各顶点，禁忌表为对应的城市顶点，并计算该蚂蚁留在各边的信息素量Δτ^k _ij；

3）第ｋ只蚂蚁根据计算转移概率p^k _ij（ｔ），选择下一个要到达的城市，更新禁忌表，重复此过程，直至遍历所有城市；

4）信息素的更新，包括路径上己经挥发的信息素总量和蚁群在路径上新增的信息素总量；

5）记录当前循环找出的最优路径；

6）在进行下次循环时与记录的最优解进行比较，如果符合条件则进行变异操作；

7）将遍历所有地点一次所经过的最短路径值的反比作为适应度函数，那么最短路径的值越小，则适应度函数的值越好，在每次的求解过程中，对新的最优解进行记录更新；

8）判断是否达到迭代次数，若达到则输出一条最优路径的值，否则跳到步骤4迭代次数自增１继续执行。

优选的，蚂蚁系统的全局信息素调整规则可表示为：

τ_ij=（1-p）τ_ij（t）+Δτ_ij（t），

Δτ_ij（t）=

，

其中，p为信息挥发系数，表示每只蚂蚁留下的信息素对下一只蚂蚁的启发能力，Δτ_ij（t）表示一次循环结束后路经（i，j）所有的信息素增量，Δτ^k _ij（t）表示第k只蚂蚁在路径（i，j）留下的信息素量。

优选的，Δτ^k _ij（t）=[Q，若蚂蚁k在t和t+1之间经过城市（i，j）；0，否则]，其中Q的大小代表信息素强度的强弱。

优选的，所述智能终端还包括监控单元、数据存储单元，监控单元包括设置在管廊内的多个监控设备，所述监控设备用于实时监测管廊内设施及环境的状态参数，监控单元将获取到的监控数据发送至数据存储系统，数据存储系统用于存储终智能终端内各个系统的数据信息、监控系统监测到的数据信息、日常运行产生的运维信息以及BIM模型数据库和GIS模型数据库。

优选的，所述监控设备包括设置在各管廊内设施上的温度传感器、湿度传感器、烟雾报警器、燃气报警器、积水报警器、视频监控器、阀门监控器、照明监控器，所述监控设备的外壳防水性能为IP68，所述监控设备通过光纤与智能终端实现网络连接。

优选的，所述管廊内设有多个WiFi信号发射点、蓝牙信号发射点，移动端上设有蓝牙WIFI模块，运输工具与管廊内的WiFi信号、蓝牙信号连接后，运输工具将当前蓝牙、WIFI的信号信息发送至智能终端，所述蓝牙、WIFI的信号信息包括连接点的名称及信号强弱度，智能终端内设定的程序根据所述信号信息及数据计算后可以得出运输工具准确的空间位置信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的一种地下管廊物流运输的信号传输系统，通过将物流系统与综合管廊及射频技术三者结合起来形成新的物流运输管理，避免配送目的地错误，降低了包裹的查询时间和容错率，提高物流运输效率。

2、本发明提供的一种地下管廊物流运输的信号传输系统，采用地下运输和管理，避免占用地上空间较大，封闭式物流管理杜绝了快件丢失和配送错误的发生，改善了道路及城市景观环境，利用管廊的角落空间作为快递运输的通道，最小化占用综合管廊的可利用空间，降低建设成本。

3、本发明提供的一种地下管廊物流运输的信号传输系统，管廊物流中心的处理器控制着传送带的运行状态，存储着录入系统中的每个包裹的信息，并实时显示设备的运行状态，当运行在传送带上的包裹经过位置检测装置时，给智能终端一个触发信号，条形码识别器立即采集图像，并进行处理和分析，最终识别出包裹的运单号码，通过局域网与处理器建立的TCP/IP连接查询包裹的下一站目的地，并返回，如果应该在该处分拣，则控制挡板式分拣机将快件拨离传送带，反之，则通过挡板进入下一分离区，完成包裹的分拣。

4、本发明提供的一种地下管廊物流运输的信号传输系统，自动分拣是提高物流配送效率的关键，采用条形码自动识别的分拣机自动控制系统，能够自动检测包裹在分拣机传送带上的位置，便于给智能终端触发采集图像的信号，经过图像处理后，进行译码和信息查询，获取该快递包裹的下一站目的地，控制分拣机的分离挡板引导包裹进入对应的滑槽，从而实现自动分拣的目。

5、本发明提供的一种地下管廊物流运输的信号传输系统，结合蚁群算法的最佳参数配置和遗传算法的变异搜索，解决了传统蚁群算法搜索最优路径时间过长且容易陷入局部最优解的缺点。

附图说明

图1是本发明一种地下管廊物流运输的信号传输系统结构示意图。

图2是本发明一种地下管廊物流运输的信号传输系统管廊物流中心示意图。

图3是本发明一种地下管廊物流运输的信号传输系统工作流程图。

图4是本发明一种地下管廊物流运输的信号传输系统蚁群算法流程图。

图中：1、智能终端；2、管廊物流管理平台；3、管廊物流中心；4、物流仓；5、管廊物流分拣站；6、运输工具；31、处理器；32、传送带；33、数据库；34、条形码识别器；35、挡板式分拣机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，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。

实施例1

本发明的地下综合管廊是建设在城市地下，用于集中敷设电力、通信、广播电视、给水等市政管线的公共隧道，地下综合管廊可有效杜绝“拉链马路”现象，让技术人员无需反复开挖路面，在管廊中就可对各类管线进行抢修、维护、扩容改造等，同时大大缩减管线抢修时间。

结合图1和图2，一种地下管廊物流运输的信号传输系统，所述管廊内设物流仓4和在物流仓4内行驶的运输工具6，包括管廊物流管理平台2、智能终端1、管廊物流中心3、通过物流仓4与管廊物流中心3连通的管廊物流分拣站5，所述智能终端1、管廊物流中心3和管廊物流分拣站5分别通信连接至管廊物流管理平台2。

所述管廊物流管理平台2用于根据所述智能终端1发送的下单成功信息生成与所述下单成功信息对应的射频卡信息，并将所述射频卡信息发给所述智能终端1，所述智能终端1，用于在快件到达所述管廊物流中心3之后上送收件信息至管廊物流管理平台2，供所述管廊物流管理平台2判断所述射频卡信息与用户身份信息是否匹配，及选择管廊物流分拣站5并将射频卡信息与运输工具6绑定。

所述运输工具6将管廊物流中心3分拣后的、并绑定后相应射频卡信息的包裹根据所述管廊物流管理平台2的派件指令通过所述物流仓4到达所述管廊物流分拣站5执行派件。

所述运输工具6在管廊物流中心3装载包裹时，用识别射频卡信息的射频阅读器阅读运输工具6及装载入运输工具6内的包裹的信息，根据包裹与运输工具6的射频卡信息匹配结果，验证装载是否正确，运输工具6在到达相应的管廊物流分拣站5后，再次用识别射频卡信息的射频阅读器阅读运输工具6及装载入运输工具6内的包裹的信息，根据管廊物流管理平台2的派件指令，验证卸载是否正确。

所述管廊物流中心3包括处理器31、挡板式分拣机35、传送带32、数据库33和条形码识别器34，所述处理器31分别通信连接智能终端1和数据库33，所述处理器31控制传送带32和挡板式分拣机35，所述条形码识别器34通过局域网连接处理器31，所述条形码识别器34通过智能终端1连接挡板式分拣机35，自动分拣是提高物流配送效率的关键，采用条形码自动识别的分拣机自动控制系统，能够自动检测包裹在分拣机传送带上的位置，便于给智能终端触发采集图像的信号，经过图像处理后，进行译码和信息查询，获取该快递包裹的下一站目的地，控制分拣机的分离挡板引导包裹进入对应的滑槽，从而实现自动分拣的目。

通过将物流系统与综合管廊及射频技术三者结合起来形成新的物流运输管理，避免配送目的地错误，降低了包裹的查询时间和容错率，提高物流运输效率。

实施例2

结合图1和图3，管廊物流管理平台2根据智能终端1发送的下单成功信息生成与下单成功信息对应的射频卡信息和条形码，并将射频卡信息和条形码发给智能终端1；

管廊物流管理平台2接收智能终端1在快件到达管廊物流中心3之后上送的收件信息，其中收件信息包括用户身份信息、收件时间及收件地点，并将包裹分拣后分配至相应的运输工具6上，将包裹的射频卡信息与运输工具6绑定，检查射频卡是否使用过，若已经被使用过则换一个新的射频卡与目标进行绑定，把阅读的数据传入智能终端1，智能终端1对射频卡信息的数据进行映射并；

包裹装入运输工具6后，用射频阅读器阅读运输工具6装货信息并扫描车载包裹信息，如果遇到不匹配或者遗漏包裹的情况，管廊物流管理平台2报警，工作人员进行信息核对工作，直到无误；

信息核对无误后，根据收件地点选择管廊物流分拣站5，并根据管廊物流分拣站5位置服务信息选择相应的物流仓4运输路线；

车辆到达目标廊物流分拣站5后，再次进行信息校准，检查包裹是否有遗失或者损坏，根据管廊物流分拣站的位置服务信息及收件信息，进行派件，客户完成签收后，派送员通过阅读器将相应的射频卡信息的标签数据传入智能终端1。

实施例3

在实施例1的基础上，所述智能终端还包括监控单元、数据存储单元，监控单元包括设置在管廊内的多个监控设备，所述监控设备用于实时监测管廊内设施及环境的状态参数，监控单元将获取到的监控数据发送至数据存储系统，数据存储系统用于存储终智能终端内各个系统的数据信息、监控系统监测到的数据信息、日常运行产生的运维信息以及BIM模型数据库和GIS模型数据库。

所述监控设备包括设置在各管廊内设施上的温度传感器、湿度传感器、烟雾报警器、燃气报警器、积水报警器、视频监控器、阀门监控器、照明监控器，所述监控设备的外壳防水性能为IP68，所述监控设备通过光纤与智能终端实现网络连接。

所述管廊内设有多个WiFi信号发射点、蓝牙信号发射点，移动端上设有蓝牙WIFI模块，运输工具与管廊内的WiFi信号、蓝牙信号连接后，运输工具将当前蓝牙、WIFI的信号信息发送至智能终端，所述蓝牙、WIFI的信号信息包括连接点的名称及信号强弱度，智能终端内设定的程序根据所述信号信息及数据计算后可以得出运输工具准确的空间位置信息。

实施例4

结合实施例2和图4，所述智能终端1在结合基本蚁群算法的基础上完成运输工具输送的最优路径，所述最优路径的算法步骤如下：

1）初始化参数：每条边上的初始信息素量都相等，设置最大迭代次数和循环次数，根据蚁群算法最佳参数设定信息启发式因子α，期望启发式因子β和信息素挥发系数p的值；

2）设置禁忌表，将ｍ只妈蚁放入各顶点，禁忌表为对应的城市顶点，并计算该蚂蚁留在各边的信息素量Δτ^k _ij；

3）第ｋ只蚂蚁根据计算转移概率p^k _ij（ｔ），选择下一个要到达的城市，更新禁忌表，重复此过程，直至遍历所有城市；

4）信息素的更新，包括路径上己经挥发的信息素总量和蚁群在路径上新增的信息素总量；

5）记录当前循环找出的最优路径；

6）在进行下次循环时与记录的最优解进行比较，如果符合条件则进行变异操作；

7）将遍历所有地点一次所经过的最短路径值的反比作为适应度函数，那么最短路径的值越小，则适应度函数的值越好，在每次的求解过程中，对新的最优解进行记录更新；

8）判断是否达到迭代次数，若达到则输出一条最优路径的值，否则跳到步骤4迭代次数自增１继续执行。

优选的，蚂蚁系统的全局信息素调整规则可表示为：

τ_ij=（1-p）τ_ij（t）+Δτ_ij（t），

Δτ_ij（t）=

，

其中，p为信息挥发系数，表示每只蚂蚁留下的信息素对下一只蚂蚁的启发能力，Δτ_ij（t）表示一次循环结束后路经（i，j）所有的信息素增量，Δτ^k _ij（t）表示第k只蚂蚁在路径（i，j）留下的信息素量。

优选的，Δτ^k _ij（t）=[Q，若蚂蚁k在t和t+1之间经过城市（i，j）；0，否则]，其中Q的大小代表信息素强度的强弱。

结合蚁群算法的最佳参数配置和遗传算法的变异搜索，解决了传统蚁群算法搜索最优路径时间过长且容易陷入局部最优解的缺点。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所做的任何修改，等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种地下管廊物流运输的信号传输系统，所述管廊内设物流仓（4）和在物流仓（4）内行驶的运输工具（6），其特征在于：包括管廊物流管理平台（2）、智能终端（1）、管廊物流中心（3）、通过物流仓（4）与管廊物流中心（3）连通的管廊物流分拣站（5），所述智能终端（1）、管廊物流中心（3）和管廊物流分拣站（5）分别通信连接至管廊物流管理平台（2）；

所述管廊物流管理平台（2）用于根据所述智能终端（1）发送的下单成功信息生成与所述下单成功信息对应的射频卡信息，并将所述射频卡信息发给所述智能终端（1），所述智能终端（1）用于在快件到达所述管廊物流中心（3）之后上送收件信息至管廊物流管理平台（2），供所述管廊物流管理平台（2）判断所述射频卡信息与用户身份信息是否匹配，及选择管廊物流分拣站（5）并将射频卡信息与运输工具（6）绑定；

所述管廊物流中心（3）包括处理器（31）、挡板式分拣机（35）、传送带（32）、数据库（33）和条形码识别器（34），所述处理器（31）分别通信连接智能终端（1）和数据库（33），所述处理器（31）控制传送带（32）和挡板式分拣机（35），所述条形码识别器（34）通过局域网连接处理器（31），所述条形码识别器（34）通过智能终端（1）连接挡板式分拣机（35）。

2.根据权利要求1所述的一种地下管廊物流运输的信号传输系统，其特征在于：所述智能终端（1）采用C/S架构，所述智能终端（1）与处理器（31）通过建立TCP/IP网络连接进行数据通信。

3.根据权利要求1所述的一种地下管廊物流运输的信号传输系统，其特征在于：所述收件信息包括用户身份信息、收件时间和收件地点。

4.根据权利要求1所述的一种地下管廊物流运输的信号传输系统，其特征在于：所述运输工具（6）将管廊物流中心（3）分拣后的、并绑定后相应射频卡信息的包裹根据所述管廊物流管理平台（2）的派件指令通过所述物流仓（4）到达所述管廊物流分拣站（5）执行派件。

5.根据权利要求4所述的一种地下管廊物流运输的信号传输系统，其特征在于：所述运输工具（6）在管廊物流中心（3）装载包裹时，用识别射频卡信息的射频阅读器阅读运输工具（6）及装载入运输工具（6）内的包裹的信息，根据包裹与运输工具（6）的射频卡信息匹配结果，验证装载是否正确。

6.根据权利要求4所述的一种地下管廊物流运输的信号传输系统，其特征在于：运输工具（6）在到达相应的管廊物流分拣站（5）后，再次用识别射频卡信息的射频阅读器阅读运输工具（6）及装载入运输工具（6）内的包裹的信息，根据管廊物流管理平台（2）的派件指令，验证卸载是否正确。

7.根据权利要求1所述的一种地下管廊物流运输的信号传输系统，其特征在于：所述智能终端（1）还用于对射频卡信息数据进行映射并检查射频卡信息是否使用。

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