CN113516428A - 一种物资全域感知系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种物资全域感知系统及方法，系统包括感知单元和存放单元，所述存放单元包括仓储笼、立库区和平库区，其中立库区的物资存放空间分层，平库区的物资存放空间不分层，立库区和平库区内的物资贴设电子标签，仓储笼内物资以仓储笼的电子标签统一表示；所述感知单元通过设置在存放单元所处区域内的固定终端或移动终端的读写器对电子标签进行识别、读取或修改，并通过处理模块进行数据记录、统计或整理并上传服务器。本发明建立起全域感知的物资仓储网络，实现立库区、平库区物资的自动感知入库，自动感知出库；通过仓储笼解决对小件物资的感知难题；能够实现实时盘点；实时在线获取物资信息，批量读取，高效盘点，高性价比。
Description
技术领域
本发明涉及物资管理领域，特别涉及一种物资全域感知系统及方法。
背景技术
目前对于电网物资仓库来说，仓储物资管理存在以下几大痛点：
无法实时感知物资状态：由于物资实物流与信息流存在脱节现象，导致物资是否在库、是否在有效期内、自身状态等信息无法实时感知，尤其是贵重物资，万一丢失不仅在经济上造成重大损失，且对电力建设造成不必要的影响。
盘点效率低，容易出错：目前主要采用人工盘点方式，物资数量大、盘点费时费力、效率低、易出错。
小件物资管控难度大：小件物资(金具、绝缘子等)数量多、种类杂，一般采用堆叠存储，则难以做到精细化管理；若逐个贴码扫描入库则工作量大，且易出错，可行性低。
而技术人员面对这些问题，已经尝试了较多方案运用于现有技术中，如公开号CN109165707A的发明申请公开了一种基于电子标签识别的智能仓储系统，包括货物分装架、货物电子标签、扫描检测仪、管理服务器，通过扫描检测仪扫描货物采集仓储数据并发送至管理服务器，管理服务器对仓储数据进行处理，计算货物实时仓储情况与货物预测仓储情况，产生并发送仓储管理指令，进行智能仓储管理。
如公开号CN210213104U的实用新型公开了一种配隔层网的多层仓储笼，通过设置四个隔层网板，让其具有多层存放功能，解决了现有的仓储笼货物堆放在一起容易造成货物损坏的情况发生；同时还在其顶部设置外盖板件，将外盖板件通过绳子牢牢地固定在其顶部，解决了现有的仓储笼容易出现货物泄漏的情况。
上述现有技术一定程度上具备物资管理功能，减轻了管理压力，但是不同类型的物资特点和存放环境等存在较大差异，现有技术并不能兼顾，仍然存在效率低下，适用性差的问题。
发明内容
针对现有技术中物资管理效率低下，且对于不同物资和存放环境无法兼顾的问题，本发明提供了一种物资全域感知系统及方法，通过电子标签与物资绑定，针对性地对物资及存放环境进行区分，最大程度满足不同情况下的物资管理需求。
以下是本发明的技术方案。
一种物资全域感知系统，包括感知单元和存放单元，所述存放单元包括仓储笼、立库区和平库区，其中立库区的物资存放空间分层，平库区的物资存放空间不分层，立库区和平库区内的物资贴设电子标签，仓储笼内物资以仓储笼的电子标签统一表示；所述感知单元通过设置在存放单元所处区域内的固定终端或移动终端的读写器对电子标签进行识别、读取或修改，并通过处理模块进行数据记录、统计或整理并上传服务器。
本发明针对不同类型的物件和存放环境进行了差异化管理，小件物资以仓储笼的形式统一管理，大件物资一般需要平地摆放，因此以平库区的形式管理，其他以立库区管理，通过电子标签和读写器的组合，依靠固定终端整体布局检测范围，依靠移动终端进行灵活的信号范围空隙填补或跟踪管理。
作为优选，所述电子标签为带有位移传感器的有源RFID电子标签，所述电子标签仅在接收到读写器信号或位移传感器感知到位移时向外发射信号。一般高频下的有源RFID电子标签，物资识别有效距离可达0-30m。
作为优选，所述感知单元还包括功率调节模块，用于调节立库区和平库区内读写器的发射功率，当单个读写器信号范围内的电子标签的数据和位置在预设时长内没有发生变化时，功率调节模块降低读写器功率，缩小信号范围，直至信号范围刚好覆盖原范围内最远的电子标签。由于部分物资长时间不用，不需要高强度的监控，因此主动降低功率，达到节能的效果。
作为优选，所述仓储笼包括仓储笼主体，以及：容纳仓，位于仓储笼主体内，不同容纳仓之间通过隔板隔开；物件入口分类机构，设置于容纳仓上方，并通过分类出口连接容纳仓；称重机构，设置于容纳仓底部，分别测量每个容纳仓内物资总重量；计量单元，通过预先记录的物资单件重量和总重量实时计算容纳仓内物资件数并修改电子标签信息。
仓储笼可以管理小件物资，通过重量计算物件数，大幅提高物资管理效率。
作为优选，所述物件入口分类机构包括入口通道、漏斗形的滤网、中心管以及驱动机构，所述滤网与入口通道内侧转动连接，所述中心管顶部连接滤网中心，所述入口通道下部弯折，底部出口为第一分类出口，连接第一容纳仓，所述中心管向下穿透入口通道下部侧壁，中心管底部管口为第二分类出口，连接第二容纳仓，所述驱动机构连接中心管并驱动中心管转动，中心管顶部设有活动门。该物件入口分类机构适用于两种在尺寸上存在一定差距的小型物件，一般使用完多余的物件如人工分类则效率较低，这里通过设置合适的滤网，可以过滤掉两者中小尺寸的物件，并通过滤网和中心管的旋转，防止大尺寸物件堵塞，当一轮过滤完全后，开启中心管的活动门，较大的物件通过中心管落入第二容纳仓中。
作为优选，所述中心管的重心与旋转中心不重合，中心管还设有配重片，所述配重片位于滤网与入口通道底部之间的中心管管壁外侧，且至少为两片，每片配重片之间的重量不相等。当中心管的重心与旋转中心不重合时，旋转后会变得不稳定，放大了原本旋转产生的振动，以增加过滤效率，不需要单独配置振动或抖动机构。
一种物资全域感知方法，适用于上述的感知系统，包括以下步骤：
入库：物资进入立库区时，固定终端或移动终端读取并记录新的电子标签信息；物资进入平库区时，移动终端跟随并读取记录电子标签信息，并记录物资移动轨迹，直至物资到达指定库位，库位附近固定终端尝试读取电子标签，如无法读取则扩大信号范围，如仍无法读取，则沿用移动终端最后采集到的数据；物资进入仓储笼时，仓储笼根据重量计算物资件数并修改电子标签信息，由附近移动终端或固定终端读取；
信息更新：当立库区或平库区的物资对应的电子标签发生位移时，主动发送射频信号，由附近终端接收并更新服务器上的信息；仓储笼内物件数发生变化，则主动发送射频信号，由附近终端接收并更新服务器上的信息；
出库：立库区和平库区的物资出库过程中，沿途移动终端或固定终端实时记录位置信息，直至电子标签移动出所有终端的信号范围。
本方法对于不同情况采用不同的感知步骤，特别是平库区，由于平库区的大件物资自身体积较大，射频信号可能会因遮挡和距离等影响，导致读写器与电子标签之间通讯效果较差，因此在入库时采用手持或载具搭载移动终端进行跟随的方式记录，即使进入库位后信号传输受阻，也能够沿用数据，防止物资位置不确定的问题。
作为优选，平库区或立库区的入库步骤完成后，当单个终端的读写器信号范围内的电子标签的数据和位置在预设时长内没有发生变化时，降低读写器功率，缩小信号范围，直至信号范围刚好覆盖原范围内最远的电子标签，当电子标签移动时，电子标签发送信号，读写器重新扩大信号范围。由于部分物资长时间不用，不需要高强度的监控，因此主动降低功率，达到节能的效果。
本发明的实质性效果包括：建立起全域感知的物资仓储网络，通过规则部署读写器，整个立库区和平库区的物资都能覆盖识别，实现立库区、平库区物资的自动感知入库，自动感知出库；通过仓储笼解决对小件物资的感知难题；能够实现实时盘点；实时在线获取物资信息，批量读取，高效盘点，高性价比。
附图说明
图1是本发明实施例的平库区示意图；
图2是本发明实施例的仓储笼整体示意图；
图3是本发明实施例的仓储笼内部示意图；
图4是本发明实施例的仓储笼滤网示意图；
图5是本发明实施例的仓储笼滤网俯视图；
图中包括：10-平库区、20-固定终端、1-仓储笼主体、2-物件入口、3-取物口、4-滤网、5-中心管、6-驱动机构、7-称重机构、8-活动门。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本申请的技术方案进行描述。另外，为了更好的说明本发明，在下文中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未做详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
实施例：
一种物资全域感知系统，包括感知单元和存放单元，存放单元包括仓储笼、立库区和平库区，其中立库区的物资存放空间分层，平库区的物资存放空间不分层，立库区和平库区内的物资贴设电子标签，仓储笼内物资以仓储笼的电子标签统一表示；感知单元通过设置在存放单元所处区域内的固定终端或移动终端的读写器对电子标签进行识别、读取或修改，并通过处理模块进行数据记录、统计或整理并上传服务器。
本实施例针对不同类型的物件和存放环境进行了差异化管理，小件物资以仓储笼的形式统一管理，大件物资一般需要平地摆放，因此以平库区的形式管理，其他以立库区管理，通过电子标签和读写器的组合，依靠固定终端整体布局检测范围，依靠移动终端进行灵活的信号范围空隙填补或跟踪管理。
本实施例的电子标签为带有位移传感器的有源RFID电子标签，电子标签仅在接收到读写器信号或位移传感器感知到位移时向外发射信号。一般高频下的有源RFID电子标签，物资识别有效距离可达0-30m。
本实施例的固定终端和移动终端采用“RFID-AP”技术：将RFID读写器通过插卡的方式内置在物联网AP上，组成RFID-AP作为读写器，物联网AP内部提供标准的Mini-PCI-E扩展槽位，可以插入满足Mini-PCI-E接口标准的物联网模块。基于RFID技术的物资管理通过RFID电子标签与物资的直接捆绑，使RFID电子标签能唯一标识对应物资，物联网AP通过接收RFID电子标签的广播帧，并将广播帧信号强度和标签信息上送至物资管理服务器，物资管理服务器将定位结果图形化显示实现对物资的实时跟踪和定位，并可以实现资产移动轨迹查看和自动盘点等功能。
如图1所示，对于平库区10，根据测试结论按照一定距离均匀布置固定终端20，高度结合平库区常规堆放的物资类型合理化布局。室内平库区物资整体重心较低，RFID-AP布置高度大约为1m-1.5m；室外平库区主要为电缆盘等体积较大物资，RFID-AP布置高度为大约为1.5m-2m，即图1所示的布置方式，考虑RFID-AP读取距离和户外环境问题，采用立杆方式每8-10米布置一个RFID-AP，并将户外区域采用过道方式进行区域划分，一是方便叉车进出，二是防止多层物资遮挡影响标签读取。通过规则部署AP，整个立库区和平库区的物资都能覆盖识别。
对于立库区，在两列货架之间的上方每隔15-20米布置一个RFID-AP，对于其中一个RFID-AP，负责其下方两侧货架区域的物资的标签信息读取，从而实现对应区域货架物资被该RFID-AP“感知”。这样整个货架区域形成一张由RFID-AP组成的“感知网络”，可实现整个货架中每个角落每样物资的管理。
另外，对每个RFID-AP进行标记，并按位置给予信息编码，如AP-01-06-00，代表第1排第6列第0层AP，全部编码后，RFID-AP具有位置信息，这样对其范围内的物资可较准确定位。
对于每个电子标签，具体感知过程可以大致分为：
读写器将要发送的信息，经编码后加载到高频载波信号上再经AP天线向外发送。进入读写器工作区域的电子标签接收此信号，卡内芯片的有关电路对此信号进行倍压整流、调制、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。
若为读命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加密、编码、调制后通过片上天线再发送给器，读写器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至信息系统进行处理，可周期性实现读取命令。
若为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起电子标签内部电荷泵提升工作电压，提供电压擦写EEPROM。若经判断其对应密码和权限不符，则返回出错信息。
物联网AP方案在Wi-Fi的基础上，可实现其他短距无线接方式(蓝牙、ZIgBee)在AP上的共站址、共回传、统一入口和统一管理，并具有灵活可扩展等特点。为增大读取距离，电子标签与读写器之间的无线工作频率通常采用超高频工作模式(>860MHz)，本实施例采用2.4GHz，使用有源RFID标签，物资识别有效距离可达0-30m。
本实施例的感知单元还包括功率调节模块，用于调节立库区和平库区内读写器的发射功率，当单个读写器信号范围内的电子标签的数据和位置在预设时长内没有发生变化时，功率调节模块降低读写器功率，缩小信号范围，直至信号范围刚好覆盖原范围内最远的电子标签。由于部分物资长时间不用，不需要高强度的监控，因此主动降低功率，达到节能的效果。
如图2和图3所示，仓储笼包括仓储笼主体1，其顶部设有物件入口2和取物口3，以及：容纳仓，位于仓储笼主体内，不同容纳仓之间通过隔板隔开；物件入口分类机构，设置于容纳仓上方，并通过分类出口连接容纳仓；称重机构7，设置于容纳仓底部，分别测量每个容纳仓内物资总重量；计量单元，通过预先记录的物资单件重量和总重量实时计算容纳仓内物资件数并修改电子标签信息。
仓储笼可以管理小件物资，通过重量计算物件数，大幅提高物资管理效率。
如图3所示，物件入口分类机构包括入口通道、漏斗形的滤网4、中心管5以及驱动机构6，滤网的网孔径小于中心管口径。本实施例的驱动机构是包含了电机和齿轮的组合机构，其中滤网与入口通道内侧转动连接，中心管顶部连接滤网中心，入口通道下部弯折，底部出口为第一分类出口，连接第一容纳仓，中心管向下穿透入口通道下部侧壁，中心管底部管口为第二分类出口，连接第二容纳仓，驱动机构连接中心管并驱动中心管转动，另外图4和图5是滤网的结构示意图和俯视图，中心管顶部设有活动门8。该物件入口分类机构适用于两种在尺寸上存在一定差距的小型物件，一般使用完多余的物件如人工分类则效率较低，这里通过设置合适的滤网，可以过滤掉两者中小尺寸的物件，并通过滤网和中心管的旋转，防止大尺寸物件堵塞，当一轮过滤完全后，开启中心管的活动门，较大的物件通过中心管落入第二容纳仓中。
中心管的重心与旋转中心不重合，中心管还设有配重片，配重片位于滤网与入口通道底部之间的中心管管壁外侧，且至少为两片，每片配重片之间的重量不相等。当中心管的重心与旋转中心不重合时，旋转后会变得不稳定，放大了原本旋转产生的振动，以增加过滤效率，不需要单独配置振动或抖动机构。
另外本实施例还包括一种物资全域感知方法，适用于上述的感知系统，包括以下步骤：入库：物资进入立库区时，固定终端或移动终端读取并记录新的电子标签信息；物资进入平库区时，移动终端跟随并读取记录电子标签信息，并记录物资移动轨迹，直至物资到达指定库位，库位附近固定终端尝试读取电子标签，如无法读取则扩大信号范围，如仍无法读取，则沿用移动终端最后采集到的数据；物资进入仓储笼时，仓储笼根据重量计算物资件数并修改电子标签信息，由附近移动终端或固定终端读取；
信息更新：当立库区或平库区的物资对应的电子标签发生位移时，主动发送射频信号，由附近终端接收并更新服务器上的信息；仓储笼内物件数发生变化，则主动发送射频信号，由附近终端接收并更新服务器上的信息；
出库：立库区和平库区的物资出库过程中，沿途移动终端或固定终端实时记录位置信息，直至电子标签移动出所有终端的信号范围。
本方法对于不同情况采用不同的感知步骤，特别是平库区，由于平库区的大件物资自身体积较大，射频信号可能会因遮挡和距离等影响，导致读写器与电子标签之间通讯效果较差，因此在入库时采用手持或载具搭载移动终端进行跟随的方式记录，即使进入库位后信号传输受阻，也能够沿用数据，防止物资位置不确定的问题。
平库区或立库区的入库步骤完成后，当单个终端的读写器信号范围内的电子标签的数据和位置在预设时长内没有发生变化时，降低读写器功率，缩小信号范围，直至信号范围刚好覆盖原范围内最远的电子标签，当电子标签移动时，电子标签发送信号，读写器重新扩大信号范围。由于部分物资长时间不用，不需要高强度的监控，因此主动降低功率，达到节能的效果。
本实施例的实质性效果包括：建立起全域感知的物资仓储网络，实现立库区、平库区物资的自动感知入库，自动感知出库；通过仓储笼解决对小件物资的感知难题；能够实现实时盘点；实时在线获取物资信息，批量读取，高效盘点，高性价比。
通过以上实施方式的描述，所属领域的技术人员可以了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将具体装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的结构和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的关于结构的实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个结构，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，结构或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种物资全域感知系统，其特征在于，包括感知单元和存放单元，所述存放单元包括仓储笼、立库区和平库区，其中立库区的物资存放空间分层，平库区的物资存放空间不分层，立库区和平库区内的物资贴设电子标签，仓储笼内物资以仓储笼的电子标签统一表示；所述感知单元通过设置在存放单元所处区域内的固定终端或移动终端的读写器对电子标签进行识别、读取或修改，并通过处理模块进行数据记录、统计或整理并上传服务器。
2.根据权利要求1所述的一种物资全域感知系统，其特征在于，所述电子标签为带有位移传感器的有源RFID电子标签，所述电子标签仅在接收到读写器信号或位移传感器感知到位移时向外发射信号。
3.根据权利要求2所述的一种物资全域感知系统，其特征在于，所述感知单元还包括功率调节模块，用于调节立库区和平库区内读写器的发射功率，当单个读写器信号范围内的电子标签的数据和位置在预设时长内没有发生变化时，功率调节模块降低读写器功率，缩小信号范围，直至信号范围刚好覆盖原范围内最远的电子标签。
4.根据权利要求1所述的一种物资全域感知系统，其特征在于，所述仓储笼包括仓储笼主体，以及：
容纳仓，位于仓储笼主体内，不同容纳仓之间通过隔板隔开；
物件入口分类机构，设置于容纳仓上方，并通过分类出口连接容纳仓；
称重机构，设置于容纳仓底部，分别测量每个容纳仓内物资总重量；
计量单元，通过预先记录的物资单件重量和总重量实时计算容纳仓内物资件数并修改电子标签信息。
5.根据权利要求4所述的一种物资全域感知系统，其特征在于，所述物件入口分类机构包括入口通道、漏斗形的滤网、中心管以及驱动机构，所述滤网与入口通道内侧转动连接，所述中心管顶部连接滤网中心，所述入口通道下部弯折，底部出口为第一分类出口，连接第一容纳仓，所述中心管向下穿透入口通道下部侧壁，中心管底部管口为第二分类出口，连接第二容纳仓，所述驱动机构连接中心管并驱动中心管转动，中心管顶部设有活动门。
6.根据权利要求5所述的一种物资全域感知系统，其特征在于，所述中心管的重心与旋转中心不重合，中心管还设有配重片，所述配重片位于滤网与入口通道底部之间的中心管管壁外侧，且至少为两片，每片配重片之间的重量不相等。
7.一种物资全域感知方法，适用于如权利要求1-6中任意一项所述的感知系统，其特征在于，包括以下步骤：
入库：物资进入立库区时，固定终端或移动终端读取并记录新的电子标签信息；物资进入平库区时，移动终端跟随并读取记录电子标签信息，并记录物资移动轨迹，直至物资到达指定库位，库位附近固定终端尝试读取电子标签，如无法读取则扩大信号范围，如仍无法读取，则沿用移动终端最后采集到的数据；物资进入仓储笼时，仓储笼根据重量计算物资件数并修改电子标签信息，由附近移动终端或固定终端读取；
信息更新：当立库区或平库区的物资对应的电子标签发生位移时，主动发送射频信号，由附近终端接收并更新服务器上的信息；仓储笼内物件数发生变化，则主动发送射频信号，由附近终端接收并更新服务器上的信息；
出库：立库区和平库区的物资出库过程中，沿途移动终端或固定终端实时记录位置信息，直至电子标签移动出所有终端的信号范围。
8.根据权利要求7所述的一种物资全域感知方法，其特征在于，平库区或立库区的入库步骤完成后，当单个终端的读写器信号范围内的电子标签的数据和位置在预设时长内没有发生变化时，降低读写器功率，缩小信号范围，直至信号范围刚好覆盖原范围内最远的电子标签，当电子标签移动时，电子标签发送信号，读写器重新扩大信号范围。
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