CN113086466B - 无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统及方法 - Google Patents

无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统及方法，包括悬挂机构、巡检机构以及信息采集机构，悬挂机构，设于货架一侧；巡检机构，与悬挂机构滑动连接，巡检机构包括本体和设于本体上的边缘计算模块，边缘计算模块朝向悬挂机构上设置的穿梭车轨道，边缘计算模块用于获取穿梭车在穿梭车轨道上的运行数据，以做出自主巡检的动态路径规划；信息采集机构，与巡检机构相连接，用于采集货架上的货物的相关信息。边缘计算模块可以获取穿梭车行驶的状态以及最终到达的位置，进而巡检机构到达该位置对穿梭车放入或者取出后的货架货物的信息进行巡检记录，由此便于对冷仓内的货物的情况进行实时监控。

Description

无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统及方法
技术领域
本发明涉及冷仓监管技术领域，尤其涉及一种无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统及方法。
背景技术
传统冷仓空间利用率低，且自动化程度低，需要大量工人进行进库出库信息核和对温度监控。
目前冷库基于PDA技术与计算机数据系统进行作业管理，通过PDA终端对食品独特标签的扫描，阅读该产品的信息并且进行一定的更新，同时上传服务器。当前冷库所采用的管理系统是在入口处手持PDA终端采集冷库食品信息，但无法时时刻刻采集冷库食品信息以及其内部信息，而且当存储规模大时进行找货和清点食品时浪费大量人力。无人冷仓是现代信息技术应用在冷链物流的创新，实现了食品从入库、存储到包装、分拣等流程的智能化和无人化。它采用货架式、托盘化存储方式，通过计算机管理，能随时提供食品名称、数量和冷藏状态信息，做到食品安全的可追溯性。
发明内容
本发明实施例提供一种无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统及方法，用以解决现有技术中冷仓货物清点效率太低和货物的相关信息自主监控的技术问题。
本发明实施例提供一种无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统，包括：悬挂机构，设于货架一侧；
巡检机构，与所述悬挂机构滑动连接，所述巡检机构包括本体和设于所述本体上的边缘计算模块，所述边缘计算模块朝向所述悬挂机构上设置的穿梭车轨道，所述边缘计算模块用于获取穿梭车在所述穿梭车轨道上的运行数据，以做出自主巡检的动态路径规划；
信息采集机构，与所述巡检机构相连接，用于采集所述货架上的货物的相关信息。
根据本发明一个实施例的无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统，所述货物的相关信息包括货物包装内微环境多元传感信息，所述货物包装内微环境多元传感信息包括货物包装内部的温度、相对湿度、氧气浓度以及二氧化碳浓度中的一者或者多者结合。
根据本发明一个实施例的无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统，所述巡检机构还包括：无源无线模块、能源采集模块以及中心控制模块；
所述无源无线模块与所述能源采集模块连接，所述能源采集模块分别与所述中心控制模块、所述边缘计算模块相连接，所述中心控制模块与所述边缘计算模块相连接。
根据本发明一个实施例的无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统，所述巡检机构还包括驱动模块，所述驱动模块与所述中心控制模块相连接；
所述驱动模块还与所述本体和所述悬挂机构相连接，所述中心控制模块向所述驱动模块发送指令以使得所述本体与所述悬挂机构相对滑动。
根据本发明一个实施例的无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统，所述信息采集机构包括图像采集模块、处理模块、无线收发模块以及读写模块；
所述图像采集模块、所述处理模块、所述无线收发模块以及所述读写模块均与所述能源采集模块相连接。
根据本发明一个实施例的无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统，
所述图像采集模块包括双摄像头且沿所述穿梭车轨道的延伸方向上相对设置；
所述读写模块通过天线以无线射频方式获取所述货架上的货物包装内微环境多元传感信息，并将所述货物包装内微环境多元传感信息发送至所述处理模块；
所述处理模块对所述货物包装内微环境多元传感信息进行存储以及发送至终端和边缘计算模块。
根据本发明一个实施例的无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统，所述无线收发模块为WiFi模块、蓝牙模块、GPRS通信模块、LTE模块和NB-IoT模块中的任一者。
还提供一种无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检方法，包括：获取穿梭车的图像信息，并将所述图像信息发送至中心控制模块和边缘计算模块；
通过所述图像信息，利用所述边缘计算模块自主做出动态路径规划；
接收中心控制模块发出的自主巡检指令，使得车体在驱动模块的作用下沿所述动态路径规划移动。
根据本发明一个实施例的无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检方法，所述通过所述图像信息，利用所述边缘计算模块自主做出动态路径规划，进一步包括：
基于所述图像信息检测到穿梭车工作状态，并得出所述穿梭车的速度信息，进而所述边缘计算模块通过所述穿梭车的速度变化信息得出所述穿梭车的终止位置信息，以最低能耗为基准做出所述动态路径规划。
根据本发明一个实施例的无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检方法，还包括：
在单位时间对特定区域进行自主巡检，确定所述特定区域内货物的剩余量和货物包装内微环境信息。
本发明实施例提供的无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统及方法，边缘计算模块可以获取穿梭车行驶的状态以及最终到达的位置，进而巡检机构到达该位置对穿梭车放入或者取出后的货架货物的信息进行巡检记录，由此对于冷仓的无人监管，可以随时获取冷仓内货物的变化状态，由此可以使得工作人员不用过多地进入冷仓以对冷仓内的货物的情况进行监控，由此节省人力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统的一实施例的结构示意图；
图2为本发明无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统中巡检机构的示意图；
图3为本发明无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统中信息采集机构的示意图；
图4为本发明无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检方法流程图；
附图标记：
10、悬挂机构； 20、巡检机构； 210、本体；
220、边缘计算模块； 230、无源无线模块； 240、能源采集模块；
250、中心控制模块； 260、驱动模块； 30、信息采集机构；
310、图像采集模块； 320、处理模块； 330、无线收发模块；
340、读写模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作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。
请参照图1至图3，本发明提供一种无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统，包括悬挂机构10、巡检机构20以及信息采集机构30，悬挂机构10设于货架一侧，悬挂机构10可以为现有的用语运输货物的架体，穿梭车在该架体上运动对货物进行搬运。巡检机构20，与悬挂机构10滑动连接，巡检机构20包括本体210和设于本体210上的边缘计算模块220。边缘计算模块220朝向悬挂机构10上设置的穿梭车轨道。穿梭车轨道可以设置多层，本体210可以设于两个穿梭车轨道之间并与靠近上方的穿梭车轨道滑动连接。边缘计算模块220用于获取下方的穿梭车在穿梭车轨道上的运行数据，以做出自主巡检的动态路径规划；信息采集机构30，与巡检机构20相连接，用于采集货架上的货物的相关信息。
需要说明的是，信息采集机构30与巡检机构20相连接，用于对货架上的货物的相关信息进行采集。也即巡检机构20沿动态路径规划到达穿梭车放置过或者取出过货物的货架位置，进而利用信息采集机构30对货架的货物的信息进行采集，由此便于对冷仓内的货物信息进行实时监控。
在本发明一实施例中，货物的相关信息包括货物包装内微环境多元传感信息，货物包装内微环境多元传感信息包括货物包装内部的温度、相对湿度、氧气浓度以及二氧化碳浓度中的一者或者多者结合。例如不同的区域货物所需要的冷藏温度不同，所以需要实时对不同区域的温度进行监测，以便对其进行实时调控。
进一步地，巡检机构20还包括：无源无线模块230、能源采集模块240以及中心控制模块250；无源无线模块230与能源采集模块240连接，能源采集模块240分别与中心控制模块250、边缘计算模块220相连接，中心控制模块250与边缘计算模块220相连接。
具体地，巡检机构20还包括驱动模块260，驱动模块260与中心控制模块250相连接；驱动模块260还与本体210和悬挂机构10相连接，中心控制模块250向驱动模块260发送指令以使得本体210与悬挂机构10相对滑动。在本发明一实施例中，驱动模块260包括驱动电机和驱动器，驱动器与驱动电机相连接，且驱动器的所选型号可以为L298N，边缘计算模块220可为树莓派，中心控制模块250可为Arduino及STM32系列开发板。本体210与悬挂机构10之间可以通过滚轮滑动连接或者皮带滑动连接均可，在此不做限定。
进一步地，信息采集机构30包括图像采集模块310、处理模块320、无线收发模块330以及读写模块340；图像采集模块310、处理模块320、无线收发模块330以及读写模块340均与能源采集模块240相连接。其中，无线收发模块330为WiFi模块、蓝牙模块、GPRS通信模块、LTE模块和NB-IoT模块中的任一者。读写模块340可以为RFID读写器，处理模块320可以为Arduino和STM32系列开发板。
在本发明一实施例中，图像采集模块310包括双摄像头且沿穿梭车轨道的延伸方向上相对设置；由此图像采集模块310可以对穿梭车轨道的两侧均进行图像的获取。读写模块340通过天线以无线射频方式获取货架上的货物的货物包装内微环境多元传感信息，并将该货物包装内微环境多元传感信息发送至处理模块320；处理模块320对货物包装内微环境多元传感信息进行存储以及发送至终端和边缘计算模块220。
穿梭车在运行状态下，例如货物放置于穿梭车上向指定位置放置，边缘计算模块220可以根据图像采集模块310采集的穿梭车实时图像信息得知穿梭车的运行状态，进而可以自主计算出穿梭车的实时速度信息，以及最终到达的位置信息。等多个穿梭小车工作运行完成后，边缘计算模块220得出多个穿梭车停留的多个位置信息，进而自主计算得出动态路径规划。在本发明一实施例中，最优的动态路径规划也即对应本体210以最低能耗为基准做出的自主动态路径规划。
需要说明的是，当穿梭车轨道上只有一个穿梭车行驶，且图像采集模块310监测到穿梭车处于减速阶段，进而中心控制模块250便可以向驱动模块260下发指令使得巡检机构20朝向穿梭车的方向前进，由此节省巡检机构20到达穿梭车终止位置的时间，进而提升货物信息监测效率。
在本发明一实施例中，动态路径规划如下：
通过计算穿梭车i次存取食品位置信息xi公式为：
Figure BDA0002977345360000071
其中，vi为穿梭小车i次存取食品过程中的速度，ti为穿梭小车i次存取食品过程中的时间，m为穿梭小车i次存取食品过程中速度为0时的时间。
进而更新穿梭车未去的位置节点集合：
Figure BDA0002977345360000072
其中，B集合为穿梭车未去的位置节点集合。
进一步计算穿梭车位置信息xcar公式为：
Figure BDA0002977345360000073
其中，x0为穿梭车初始位置坐标，v为悬挂式自主穿梭小车工作时的速度，ti为穿梭车工作时间，e为穿梭车停止工作时的时间。
然后计算下一步所去节点xnext位置信息，以穿梭车正向行驶为例分析，即v>0：
Figure BDA0002977345360000081
Figure BDA0002977345360000082
Figure BDA0002977345360000083
SB＝xB-xcar
Figure BDA0002977345360000084
其中，A集合表示在未去位置节点中节点位于巡检车的方向与速度方向一致的节点集合，B集合表示在未去位置节点中节点位于巡检车的方向与速度方向相反的节点集合，SA表示巡检小车去集合A中距离巡检车最近节点的路程，SB表示巡检小车去集合B中距离巡检车最近节点的路程，XA表示集合A中的最大值，XB表示集合B中的最大值，a表示巡检车的加速度。
更新穿梭车未去位置节点集合：
Figure BDA0002977345360000085
由此使得穿梭车以最低能耗到达各个未去位置节点，也对应上述的动态路径规划。
读写模块340在对货物进行读取时，可以将读取的数据发送至处理模块320进行处理，处理模块320可以与冷仓管理系统连接，由此冷仓管理系统可以实时将对应的货物信息进行更改，以确保可以对冷仓内的货物实时监测和控制。
进一步地，还可以对冷仓内特定区域的货物进行自主巡检。例如巡检车需要大批量地将特定区域的货物向冷仓外输送，或者向特定区域搬运大批量的货物时，巡检机构20的设置便可以通过实时识别货物的信息，进而传输至处理模块320，处理模块320实时将数据传输至冷仓管理系统，则冷仓管理系统的工作人员便可以实时获取货物的进出情况。
综上，对于冷仓食品进出量比较大时，冷冻食品在无人冷仓进出仓时，冷仓处的工作人员并无法及时知道冷冻食品内部信息和数量信息，且让多个工作人员进入冷仓内实时进行统计，则会浪费过多的人力和物力，由此不利于进出货的进行，进而无法做到食品安全的可追溯性。通过巡检机构20带动信息采集机构30对冷仓内在进出冷冻食品时的数量信息和食品的相关信息进行及时获取。当对某些特定冷冻食品或某个区域冷冻食品数量信息或者食品的相关信息进行核对时，可直接通过巡检系统获得所需求的信息，由此巡检系统大大方便了无人冷仓食品管理，有利于食品安全的可追溯性。
请参照图4，本发明一实施例中还提供一种基于上述的无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统的无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检方法，包括：
S110：获取穿梭车的图像信息，并将图像信息发送至中心控制模块和边缘计算模块。
S120：通过图像信息，利用边缘计算模块自主做出动态路径规划。在本发明一实施例中，基于图像信息检测到穿梭车工作状态，并得出穿梭车的速度信息，进而边缘计算模块通过穿梭车的速度信息得出穿梭车的位置信息，以最低能耗为基准自主做出动态路径规划。
S130：接收中心控制模块发出的自主巡检指令，使得车体在驱动模块的作用下沿动态路径规划移动。
进一步地，还包括：在单位时间对特定区域进行自主巡检，确定特定区域内货物的剩余量。
也即，穿梭车可以在沿穿梭车轨道输送货物，例如穿梭车向一位置输送货物，巡检机构可以设于穿梭车初始位置，进而穿梭车运行的速度和停止位置，边缘计算模块可以自主计算得出。当货物经过穿梭车多次运输完成后，货物分散在多个货架上，此时，边缘计算模块通过穿梭车的多个停止位置自主做出动态路径规划，进而中心模块接收边缘计算模块发送的动态路径规划移动信息，然后向驱动模块发送指令，使得驱动模块驱动车体沿动态路径规划移动，每到一个穿梭车停留的位置便对货架上的货物包装内微环境信息进行读取，并将货物的信息传输至处理模块，处理模块将货物包装内微环境信息读取，上传至冷仓控制系统，进而冷仓控制系统便可以对货架上的货物信息得以实时地控制。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统，其特征在于，包括：
悬挂机构，设于货架一侧；
巡检机构，与所述悬挂机构滑动连接，所述巡检机构包括本体和设于所述本体上的边缘计算模块，所述边缘计算模块朝向所述悬挂机构上设置的穿梭车轨道，所述边缘计算模块用于获取穿梭车在所述穿梭车轨道上的运行数据，以做出自主巡检的动态路径规划；
信息采集机构，与所述巡检机构相连接，用于采集所述货架上的货物的相关信息；
其中，所述货物的相关信息包括货物包装内微环境多元传感信息，所述货物包装内微环境多元传感信息包括货物包装内部的温度、相对湿度、氧气浓度以及二氧化碳浓度中的一者或者多者结合；
所述巡检机构还包括：无源无线模块、能源采集模块以及中心控制模块；
所述无源无线模块与所述能源采集模块连接，所述能源采集模块分别与所述中心控制模块、所述边缘计算模块相连接，所述中心控制模块与所述边缘计算模块相连接；
其中，所述边缘计算模块自主做出动态路径规划，基于图像信息检测到穿梭车工作状态，并得出穿梭车的速度信息，进而边缘计算模块通过穿梭车的速度信息得出穿梭车的位置信息，以最低能耗为基准自主做出动态路径规划，节省所述巡检机构到达穿梭车终止位置的时间，提升货物信息监测效率。
2.根据权利要求1所述的无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统，其特征在于，所述巡检机构还包括驱动模块，所述驱动模块与所述中心控制模块相连接；
所述驱动模块还与所述本体和所述悬挂机构相连接，所述中心控制模块向所述驱动模块发送指令以使得所述本体与所述悬挂机构相对滑动。
3.根据权利要求2所述的无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统，其特征在于，所述信息采集机构包括图像采集模块、处理模块、无线收发模块以及读写模块；
所述图像采集模块、所述处理模块、所述无线收发模块以及所述读写模块均与所述能源采集模块相连接。
4.根据权利要求3所述的无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统，其特征在于，所述图像采集模块包括双摄像头且沿所述穿梭车轨道的延伸方向上相对设置；
所述读写模块通过天线以无线射频方式获取所述货架上的货物包装内微环境多元传感信息，并将所述货物包装内微环境多元传感信息发送至所述处理模块；
所述处理模块对所述货物包装内微环境多元传感信息进行存储以及发送至终端和边缘计算模块。
5.根据权利要求3所述的无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统，其特征在于，所述无线收发模块为WiFi模块、蓝牙模块、GPRS通信模块、LTE模块和NB-IoT模块中的任一者。
6.一种基于权利要求1-5任一项所述的无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检系统的无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检方法，其特征在于，包括：
获取穿梭车的图像信息，并将所述图像信息发送至边缘计算模块；
通过所述图像信息，利用所述边缘计算模块自主做出动态路径规划；
接收中心控制模块发出的自主巡检指令，使得车体在驱动模块的作用下沿所述动态路径规划移动。
7.根据权利要求6所述的无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检方法，其特征在于，所述通过所述图像信息，利用所述边缘计算模块自主做出动态路径规划，进一步包括：
基于所述图像信息检测到穿梭车工作状态，并得出所述穿梭车的速度信息，所述边缘计算模块通过所述穿梭车的速度变化信息得出所述穿梭车的终止位置信息，以最低能耗为基准做出所述动态路径规划。
8.根据权利要求6所述的无人冷仓无源多元传感悬挂式自主穿梭巡检方法，其特征在于，还包括：
在单位时间对特定区域进行自主巡检，确定所述特定区域内货物的剩余量和货物包装内微环境信息。
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