CN112849647B - 一种智能托盘监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及仓储物流技术领域，具体公开了一种智能托盘监控系统及方法，系统包括网关和托盘；托盘包括托盘本体，以及安装在托盘本体上的通信模块和控制芯片；托盘还包括安装在托盘本体上的振动传感器；振动传感器用于在检测到托盘本体振动时向控制芯片发送振动信号；控制芯片还用于在退出休眠模式后，每隔第一预设时长，通过通信模块向网关发送第一心跳包；控制芯片还用于通过通信模块向网关发送第二心跳包；网关用于在接收到第一心跳包后开始计时，当计时超过第一预设时长，仍没有接受到新的第一心跳包，且计时期间没有接到第二心跳包，网关将发送第一心跳包对应的托盘标记为被盗托盘。采用本发明的技术方案能够在低功耗的情况下识别托盘被盗。

Description

一种智能托盘监控系统及方法

技术领域

本发明涉及仓储物流技术领域，特别涉及一种智能托盘监控系统及方法。

背景技术

托盘是现代物流系统中最基本的单元化运载装置，它将零散的货物集中成为规格统一的货物单元，便于进行机械化的装卸搬运、运输配送，也便于进行集约化的仓储管理，是现代化物流产业中关键的基础设备，对于提高物流效率、降低成本具有重要作用。

在我国，全社会托盘保有量约为13亿片，其中大部分是一次性使用的低成本的木托盘。这种一次性木托盘的生产和使用，除了耗费大量木材以外，其性能和寿命都存在一定问题，综合考虑使用成本并不低。用户之所以不选择使用性能更好的托盘，主要是考虑如果带托运输以后，托盘可能无法收回，从而造成较大损失。因此，性能好、成本高的托盘(包括塑料托盘、金属托盘和部分木托盘)基本上都是在同一企业内部循环周转，很少离开企业。但是即便是这样，这一部分托盘的丢失也很严重，其中主要是通过进出企业的运输车辆零星夹带而丢失，积年累月也会给用户造成相当的经济损失。

为了发现托盘被盗，公开号为CN110466867A的中国专利公开了一种监控管理装置及智能托盘，该监控管理装置包括限定所述监控管理装置的外观的壳体，在所述壳体内设置有：控制器；传感器模块，配置为检测所述监控管理装置的状态并将状态信息发送到所述控制器；位置模块，配置为确定所述监控管理装置的位置并将位置信息发送到所述控制器；通信模块，所述控制器经由所述通信模块与外部网络通信；和电源模块，配置为控制向所述控制器、传感器模块、位置模块和通信模块的供电。其中，所述传感器模块包括防盗传感器，用于检测所述监控管理装置是否离开安装位置，当所述监控管理装置离开所述安装位置时，所述控制器发出警报。

上述方案可检测托盘实时位置，获得使用环境信息，在托盘被盗时能及时发现。但是上述方案中，为了发现托盘被盗，需要位置模块实时监控管理装置的位置，以及防盗传感器实时检测监控管理装置是否离开安装位置，会消耗大量的电能，导致续航短，如果不经常检查电源模块的电量及时充电，会导致整个装置断电停止工作，达不到防盗的效果，如果经常检查电源模块的电量，无疑会增加维护成本，尤其是在托盘保有量大的情况下，维护成本成倍数增长。

为此，需要一种能够低功耗识别托盘被盗的智能托盘监控系统及方法。

发明内容

本发明提供了一种智能托盘监控系统及方法，能够在低功耗的情况下识别托盘被盗。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一种智能托盘监控系统，包括网关和托盘；托盘包括托盘本体，以及安装在托盘本体上的通信模块和控制芯片；

托盘还包括安装在托盘本体上的振动传感器；

振动传感器用于在检测到托盘本体振动时向控制芯片发送振动信号；

控制芯片用于接收到振动信号后，退出休眠模式；控制芯片还用于在退出休眠模式后，每隔第一预设时长，通过通信模块向网关发送第一心跳包；

控制芯片还用于在振动传感器停止发送振动信号后开始计时，当计时到达第二预设时长时，控制芯片还用于通过通信模块向网关发送第二心跳包；控制芯片还用于在完成第二心跳包的发送后进入休眠模式；第二预设时长大于第一预设时长；

网关用于在接收到第一心跳包后开始计时，当计时超过第一预设时长后，仍没有接受到新的第一心跳包，且计时期间没有接到第二心跳包，网关将发送第一心跳包对应的托盘标记为被盗托盘。

基础方案原理及有益效果如下：

本方案中，在振动传感器没有检测到振动信号时，表明托盘本体当前处于静止状态，没有被移动，此时控制芯片处于休眠模式，当振动传感器检测到振动信号后，控制芯片再退出休眠模式进行工作，可以有效节约电能。而且，振动传感器属于物理传感器开关，处于静止时不工作不耗电，在保证控制芯片能被及时唤醒的情况下，同样节约了电能。

由于网关的信号覆盖范围有限，当控制芯片被唤醒后，每隔第一预设时长，通过通信模块向网关发送第一心跳包，可以表明托盘处于网关的信号覆盖范围内，换句话说，可以认为托盘处在厂区内，没有被盗。振动传感器停止发送振动信号，表明托盘已经静止下来，当计时到达第二预设时长时，控制芯片向网关发送第二心跳包，可以通知网关，托盘即将休眠。

而托盘被人非法拿出网关的信号覆盖范围时，振动传感器一直在工作，网关不会接收到第二心跳包，而且第一心跳包也会中断，可以判断出托盘被盗。

综上，本方案能够在低功耗的情况下识别托盘被盗。

进一步，所述系统还包括服务器；通信模块还用于向网关发送托盘的身份标识；网关还用于将被盗托盘的身份标识发送至服务器。

进一步，所述系统还包括用户端，用户端还用于录入发货信息，将发货信息发送至服务器；发货信息包括发货时间和发货托盘的身份标识；

服务器还用于判断被盗托盘的身份标识与发货托盘的身份标识是否一致，如果一致，丢弃被盗托盘的身份标识；

如果不一致，生成被盗信息，将被盗信息发送至用户端。

托盘离开网关的信号覆盖范围，也可能是发货后，托盘连带货物一起被送出厂区，这属于正常情况，通过判断被盗托盘的身份标识与发货托盘的身份标识是否一致，可以排除这种正常情况，减少误报。

进一步，所述第一心跳包为空包，第二心跳包包括休眠信息。

进一步，所述托盘还包括加速度传感器，控制芯片还用于退出休眠模式后，唤醒加速度传感器，从加速度传感器获取加速度数据；判断加速度数据是否大于阈值，如果大于阈值，将大于阈值的加速度数据通过通信模块发送至网关。

当加速度数据大于阈值时，可能是托盘本体受到强大冲击力，托盘本体可能损坏，托盘本体上装载的货物也可能损坏。将大于阈值的加速度数据通过通信模块发送至网关，便于后续以此为依据，对托盘本体或货物进行检查。

进一步，所述通信模块为LoRa无线模块。

LoRa无线模块的功耗低，能有效减少电能的消耗。

进一步，所述第一预设时长为1-4分钟，第二预设时长5-10分钟。

一种智能托盘监控方法，使用上述智能托盘监控系统。

附图说明

图1为实施例一智能托盘监控系统的逻辑框图；

图2为实施例三中托盘本体的俯视图；

图3为实施例三中安装孔的局部纵剖图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：支撑座1、搬运通道2、安装孔3、伸缩气缸4、阻力块5、通气支管6。

实施例一

如图1所示，本实施例的一种智能托盘监控系统，包括服务器、网关、托盘和用户端。

托盘包括托盘本体，以及安装在托盘本体上的通信模块、控制芯片和振动传感器。

振动传感器用于在检测到托盘本体振动时向控制芯片发送振动信号。

控制芯片用于接收到振动信号后，退出休眠模式；控制芯片还用于在退出休眠模式后，每隔第一预设时长，通过通信模块向网关发送第一心跳包。本实施例中，第一心跳包为空包，通信模块为LoRa无线模块。

控制芯片还用于在振动传感器停止发送振动信号后开始计时，当计时到达第二预设时长时，控制芯片还用于通过通信模块向网关发送第二心跳包；本实施例中，第二心跳包包括休眠信息。控制芯片还用于在完成第二心跳包的发送后进入休眠模式；第二预设时长大于第一预设时长。第一预设时长为1-4分钟，第二预设时长5-10分钟，本实施例中，第一预设时长为2分钟，第二预设时长为5分钟。

网关用于在接收到第一心跳包后开始计时，当计时超过第一预设时长后，仍没有接受到新的第一心跳包，且计时期间没有接到第二心跳包，网关将发送第一心跳包对应的托盘标记为被盗托盘。

通信模块还用于向网关发送托盘的身份标识；网关还用于将被盗托盘的身份标识发送至服务器。

用户端还用于录入发货信息，将发货信息发送至服务器；发货信息包括发货时间和发货托盘的身份标识。

服务器还用于判断被盗托盘的身份标识与发货托盘的身份标识是否一致，如果一致，丢弃被盗托盘的身份标识；

如果不一致，生成被盗信息，将被盗信息发送至用户端。

本实施例的智能托盘监控方法，采用上述智能托盘监控系统。

实施例二

本实施例和实施例一的区别在于，本实施例的智能托盘监控系统中，托盘还包括加速度传感器。

控制芯片还用于退出休眠模式后，唤醒加速度传感器，从加速度传感器获取加速度数据；判断加速度数据是否大于阈值，如果大于阈值，将大于阈值的加速度数据通过通信模块发送至网关。网关还用于将大于阈值的加速度数据发送至服务器。服务器还用于将大于阈值的加速度数据对应的托盘标记为疑似损坏托盘。控制芯片还用于在完成第二心跳包的发送后控制加速度传感器进入休眠模式。

实施例三

如图2所示，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中托盘本体包括矩形的盘面，盘面底部设有三个平行的支撑座1，相邻支撑座1之间形成搬运通道2。

托盘本体还包括阻力块5、伸缩气缸4、电磁阀、通气支管6和通气总管。

如图3所示，搬运通道2内还开有若干安装孔3，伸缩气缸4竖直固定在安装孔3内，阻力块5固定在伸缩气缸4的移动端上。阻力块5远离伸缩气缸4的表面粘接有橡胶层。

通气支管6的数量与安装孔3的数量相同。通气支管6的一端与伸缩气缸4的进气口连接，通气支管6的另一端均与通气总管的一端连接。电磁阀固定在通气总管的另一端上。电磁阀与控制芯片电连接，控制芯片用于控制电磁阀的开闭。电磁阀默认处于关闭状态。阻力块5初始位置位于安装孔3外，在伸缩气缸4内气体排出后，阻力块5能缩回安装孔3内。

托盘还包括运动传感器、若干个重量传感器和若干压力传感器，重量传感器安装在盘面上，本实施例中，重量传感器的数量为五个，呈十字形，分别安装在盘面的中间位置，前侧、后侧、左侧和右侧。压力传感器安装在搬运通道2内，本实施例中，每个搬运通道2的两头至少各安装一个压力传感器。

重量传感器和压力传感器均与控制芯片信号连接。

控制芯片还用于退出休眠模式后，唤醒运动传感器、重量传感器和压力传感器，获取重量传感器采集的重量信息，基于重量信息计算货物重心，再基于货物重心生成推荐搬运方向。通信模块用于将推荐搬运方向发送至网关。

本实施例中还包括叉车，叉车包括搬运叉和控制端，控制端用于从网关获取推荐搬运方向并显示。本实施例中，控制端带有显示屏，通过显示屏显示信息。

控制芯片还用于从压力传感器获取压力数据，基于压力数据判断托盘当前是否被叉车搬运。如果被叉车搬运，控制芯片还基于压力数据判断搬运叉是否充分插入搬运通道2内，如果没充分插入搬运通道2内，控制芯片通过通信模块向网关发送位置错误信息；控制端用于从网关获取位置错误信息并显示。

控制芯片还用于在搬运时从加速度传感器获取加速度数据，从运动传感器获取倾斜角度数据，基于倾斜角度数据判断当前托盘是否发生倾斜，如果发生倾斜，判断倾斜方向是否为远离叉车的方向，如果是，控制芯片还基于加速度数据判断当前托盘竖直方向的加速度是否小于或等于可控加速度，如果小于或等于可控加速度；控制芯片通过通信模块向网关发送重新装载信息。控制端还用于从网关获取重新装载信息并显示

当前托盘竖直方向的加速度大于可控加速度时，控制芯片还用于控制电磁阀打开，通过通信模块向网关发送抛弃货物信息。控制端还用于从网关获取抛弃货物信息并显示。

现在的托盘多采用塑料材质，表面较为光滑。而且搬运叉由于在长期搬运中容易产生磨损，也会导致表面很光滑，导致搬运叉与托盘之间的摩擦力较低，搬运货物时，托盘容易产生滑动，影响安全。本实施中，搬运叉伸入搬运通道2举起托盘时，会挤压阻力块5，阻力块5会被压缩至与搬运通道2的表面齐平，同时伸缩气缸4内的气缸会对阻力块5产生向下的压力，使阻力块5贴紧搬运叉，阻力块5表面的橡胶层与搬运叉充分接触，可以增强整体上搬运叉与托盘之间的摩擦力。而且，只有在搬运叉伸入搬运通道2举起托盘时，阻力块5与搬运叉之间的受力才会变大，在搬运叉伸入搬运通道2时，阻力块5与搬运叉之间的压力小，摩擦力也小，能减小阻力块5上橡胶层的磨损。

在搬运前基于重量信息计算货物重心，再基于货物重心生成推荐搬运方向，操作叉车的工作人员得知后，就可以从推荐搬运方向对托盘及货物进行搬运。例如货物的重心在托盘的左侧，此时推荐搬运方向为托盘的左侧，工作人员操作叉车从托盘的左侧将搬运叉伸入搬运通道2内，这样搬运，可以让货物的重心更靠近叉车，避免因为货物的重心远离叉车而导致搬运过程中稳定性差甚至货物出现倾斜，导致叉车翘起。

如果搬运叉没充分插入搬运通道2内，可能会导致搬运过程中稳定性差甚至货物的重心过于远离叉车而出现倾斜，使叉车翘起等情况。本实施例中，工作人员看到位置错误信息后，可以及时调整搬运叉的位置。

当叉车搬运的货物过重，而且叉车将货物举起时，货物可能会向远离叉车的方向倾斜，导致叉车远离货物的尾部翘起，甚至整个叉车倾覆，危及叉车内工作人员的人身安全。本实施例中，基于倾斜角度数据可以判断出当前托盘发生倾斜，在发生倾斜时，如果托盘竖直方向的加速度小于或等于可控加速度，表明托盘上货物出现倾斜的速度较慢，工作人员还有时间进行处置，此时，通过发送重新装载信息，便于让工作人员知晓情况，操作叉车将货物降下来以避免出现倾覆的危险。而且采用加速度传感器和运动传感器相比于工作人员凭经验观察，能更早的发现问题，给工作人员留出更多的处理时间。

当托盘竖直方向的加速度大于可控加速度时，表明货物已经快速倾斜，无法进行补救，此时应优先保障操作人员的安全。为此，电磁阀打开，伸缩气缸4内气体被释放，伸缩气缸4对阻力块5的压力减小，使得阻力块5与搬运叉的摩擦力减小，整体上搬运叉与托盘的阻力减小，托盘连带货物更容易从搬运叉上滑落，当托盘连带货物更从搬运叉上滑落后，就可以保全叉车，避免叉车倾覆，保证叉车内工作人员的安全。

以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种智能托盘监控系统，包括网关和托盘；托盘包括托盘本体，以及安装在托盘本体上的通信模块和控制芯片；

其特征在于，托盘还包括安装在托盘本体上的振动传感器；

振动传感器用于在检测到托盘本体振动时向控制芯片发送振动信号；

控制芯片用于接收到振动信号后，退出休眠模式；控制芯片还用于在退出休眠模式后，每隔第一预设时长，通过通信模块向网关发送第一心跳包；

控制芯片还用于在振动传感器停止发送振动信号后开始计时，当计时到达第二预设时长时，控制芯片还用于通过通信模块向网关发送第二心跳包；控制芯片还用于在完成第二心跳包的发送后进入休眠模式；第二预设时长大于第一预设时长；

网关用于在接收到第一心跳包后开始计时，当计时超过第一预设时长后，仍没有接受到新的第一心跳包，且计时期间没有接到第二心跳包，网关将发送第一心跳包对应的托盘标记为被盗托盘；

所述系统还包括服务器；通信模块还用于向网关发送托盘的身份标识；网关还用于将被盗托盘的身份标识发送至服务器；

所述系统还包括用户端，用户端还用于录入发货信息，将发货信息发送至服务器；发货信息包括发货时间和发货托盘的身份标识；

服务器还用于判断被盗托盘的身份标识与发货托盘的身份标识是否一致，如果一致，丢弃被盗托盘的身份标识；

如果不一致，生成被盗信息，将被盗信息发送至用户端。

2.根据权利要求1所述的智能托盘监控系统，其特征在于：所述第一心跳包为空包，第二心跳包包括休眠信息。

3.根据权利要求2所述的智能托盘监控系统，其特征在于：所述托盘还包括加速度传感器，控制芯片还用于退出休眠模式后，唤醒加速度传感器，从加速度传感器获取加速度数据；判断加速度数据是否大于阈值，如果大于阈值，将大于阈值的加速度数据通过通信模块发送至网关。

4.根据权利要求3所述的智能托盘监控系统，其特征在于：所述通信模块为LoRa无线模块。

5.根据权利要求4所述的智能托盘监控系统，其特征在于：所述第一预设时长为1-4分钟，第二预设时长5-10分钟。

6.一种智能托盘监控方法，其特征在于，使用权利要求1-5任一项所述的智能托盘监控系统。

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