CN1986375A - 起重机无线引导系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢铁企业大型仓库内自动化物流管理领域，特别是一种起重机无线引导系统，用于大型钢厂等重型物资生产企业及物流中心的重型物资的入库、移位、出库的作业指导及监控。有地面控制中心计算机及数据库服务器、起重机控制机、设在仓库中心位置的与所述的地面控制中心计算机、起重机控制机作无线通讯的无线网卡接入点AP及其天线和连接线、分别安装在所述的地面控制中心计算机上的无线网卡和起重机控制机上的无线网卡、安装在所述的起重机控制机上的测距定位装置、将各部分联成无线局域网及其标准以太网卡接口和起重机无线引导系统软件。系统不仅满足了起重机作业的调度、引导与监控，更提供了强大的物资管理接口，为企业实施资源规划系统提供了强有力的支持。

Description

起重机无线引导系统

技术领域

本发明涉及钢铁企业大型仓库内自动化物流管理领域，特别是一种起重机无线引导系统，用于大型钢厂等重型物资生产企业及物流中心的重型物资的入库、移位、出库的作业指导及监控。

背景技术

大型钢铁企业等重型物资生产单位所生产的产品(如钢卷等)及一些主要原材料具有重量重、体积大的特点。对于这些物资的存储和管理，需要大型起重机天桥及专用起重机才能进行作业。在执行物资入库、出库、移位等作业时，要求起重机操作人员精确地把握当前起重机的位置及物资的起始、目标位置。这就迫切需要利用现代化的定位装置以便实时获得相关的位置信息；另一方面，在实际入库、移位及出库的作业中，由于物件数量众多，常常使得起重机的工作负荷很大，并且由于起重机作业量分配不合理等因素的影响，严重地降低了起重机的作业率。因此迫切需要对仓库中的各台起重机进行有效的作业调度，使得各台起重机协同、高效地完成作业。这就需要借助于计算机控制与管理的手段进行起重机作业引导，对大型钢铁企业等重型物资生产单位及物流中心的重型物资(如钢卷等)的入库、移位及出库的作业指导与监控，是实现自动化物流管理与立体仓库的重要基础。

发明内容

本发明的目的是提供一种由无线通信网(WLAN)、场地管理计算机(YMC)、起重机导引与操作计算机、位置检测装置及相应的控制与管理软件组成的起重机无线引导系统，用于大型钢铁企业等重型物资生产单位及物流中心的重型物资(如钢卷等)的入库、移位及出库的作业指导与监控，是实现自动化物流管理与立体仓库的重要基础。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

按照本发明的起重机无线引导系统，其特征在于由地面控制中心对算机及数据库服务器、起重机控制机、设在仓库中心位置的与所述的地面控制中心计算机、起重机控制机作无线通讯的无线网卡接入点AP及其天线和连接线、分别安装在所述的地面控制中心计算机上的无线网卡和起重机控制机上的无线网卡、安装在所述的起重机控制机上的测距定位装置、将上述各部分联成无线局域网及其标准以太网卡接口和起重机无线引导系统软件所组成。

所述的地面控制中心计算机为高性能的工业控制机，机内装有windows 2000/windowsXP操作系统和基于JAVA虚拟机的起重机作业调度、管理与监控软件。

所述的数据库服务器中装有磁盘关系数据库，其中存储有起重机无线引导系统的相关数据，包括仓库场地布局信息、仓库场地中存放的物资信息、地面控制中心计算机所要发出的起重机作业命令、起重机上的控制软件的配置文件、仓库场地中所有起重机的位置和状态信息、地面调度、管理、监控软件的用户身份信息、物资管理相关信息、所有的系统日志、统计与报表信息。

所述的起重机控制机为高可靠性的主机与I/O部件可分离的控制计算机，设有液晶显示器、可与主机分离的工业用防护型键盘与滑鼠板、触摸屏。

所述的无线网卡为PCI无线网卡或PC-104无线网卡。所述的无线局域网为安装在仓库场地合适位置的多个无线网卡接入点AP及其供电电源组成的一个两层树型网络拓扑结构，每个无线网卡接入点AP内置PCI无线通信卡，外接通过加长连接线相连接的外置的无线通信天线。

所述的无线局域网两层树型网络拓扑结构由一台主AP和其它从AP所组成，主AP设置的无线网络名SSID为一个特定的标识符、设置为广播无线网络名、选出的本无线网中名计算机的网卡允许工作的通信频率、设有自动操作模式即自适应802.11g和802.11b协议、设有无线网络与中继无线接入模式、配置有所有从AP的MAC地址，各台从AP设置的无线网络名SSID为一个特定的标识符、设置为广播无线网络名、选出的与主AP一致的无线通信频率、设有自动操作模式即自适应802.11g和802.11b协议、设有无线网络与中继无线接入模式、配置有主AP的MAC地址。

所述的测距定位装置由两台激光测距传感器：一台X方向激光测距传感器，一台Y方向激光测距传感器、与此激光测距传感器相连接的开关电源、连接此激光测距传感器和起重机控制机的联接电路所组成，此联接电路为9芯D型插座-串行协议转换器-9芯D型插座或接线端子板-9芯D型插座及其连接电缆。

所述的测距定位装置为光栅板定位装置，由安装在物资仓库两个方向上的两个光栅板：一个X方向光栅板、一个Y方向光栅板，设在此光栅板前方的接近开关、分别与此两个接近开关相连接的光栅板测距接口电路及接近开关的开关电源所组成，所述的光栅板测距接口电路与起重机控制机及起重机电机方向信号发送器相连接。所述的起重机无线引导系统软件由地面作业控制系统和起重机作业执行系统所组成。

所述的地面作业控制系统的主要功能模块有：

1)库图设计与显示，用树型网络拓扑结构表示仓库的具体结构，莱单包括增设仓库，新增跨位、添加过跨区域、添加停靠点、选择仓库，

2)用户管理，用于添加、删除用户，

3)产品类型管理，执行产品的品名、材质、规格、技术标准、类型、定尺长度、价格的添加、修改、删除，

4)客户管理，执行对客户信息的添加、修改、删除，

5)作业指令发布和删除，包括入库、出库、跨内移库、跨间移库的添加、修改、删除，

6)数据查询与统计，包括出入库查询、库存查询、物料查询，

所述的起重机作业执行系统的功能模块有：

1)显示起重机所在跨的平面图，

2)显示本起重机的信息包括起重机编号、起重机状态、操作员、实际位置座标、起重机所在的跨号、区号、行号，

3)作业执行操作包括由地面作业控制系统指定的作业列表，

4)起重机接受作业后实时显示起重机所在的库位侧视图，

5)起重机状态改变操作。

所述的树型网络拓扑结构的根节点是仓库，添加仓库节点后可以修改仓库的属性，包括仓库的编号、仓库的名称、仓库的长度和宽度，树状结构的根节点下是跨位节点，跨位节点是跨区域子节点，在过跨区域子节点下为跨小车停点子节点。

按照本发明的起重机无线引导系统，其基本功能包括：

地面站的基本功能：

(1)接收生产/物流控制中心的物资入库命令和销售部门的出库命令，并可根据物资号查询物资的详细信息；

(2)根据仓库现场的物资存放情况及待存放物资属性，确定待存放物资的存放位置；

(3)根据出库物资的属性，选择仓库中的待出库物资，然后生成出库命令；

(4)根据最优化调度算法，结合人工干预，决定由哪些起重机完成相应的入库/出库作业，并向相应的起重机发送物资入库/出库作业命令；

(5)动态监控当前所有起重机的位置；

(6)提供当前物资存储位置信息，起重机位置与工作状态的查询与报表功能；

(7)提供强大的仓库物资存储与动态跟踪的三维图形化服务，以及与现有的生产/物资管理的无缝连接，必要时可以提供相应的物资管理功能。

在起重机上：

(1)提供无线网络接口；

(2)接收地面控制计算机发送来的物资入库、出库、移库命令即起重机作业指令；

(3)实时监控当前起重机的位置(X方向、Y方向)与状态信息，在起重机移动过程中进行位置的实时跟踪显示，当起重机到达预定位置时进行声像提醒，若起重机处于警戒位置，则提供相应的声像报警；

(4)当起重机放置物料成球后，通知地面控制中心的计算机；

(5)当起重机无法按照地面控制中心的计算机的要求进行作业时，给予相应的反馈信息。

按照本发明的起重机无线引导系统的主要特点包括：

1、采用成熟先进的硬件技术和产品，确保系统的先进性、可靠性：

(1)系统中的计算机设备采用高可靠、高性能价格比的工业控制计算机，起重机站上的计算机配置了抗震性能极优秀的固态电子键盘，采用易操作的主机与I/O设备分离式体系架构及触摸屏技术，保证系统高效、便捷、安全运行；

(2)系统中的位置测量装置采用最新的高精度激光测量技术或光栅板-接近开关技术，保证高可靠、高精度的位置测量；

(3)采用工业级的无线AP及无线网络适配器，构建了高质量和高带宽的无线通信网络。

2、有开放的软硬件架构，确保系统的可扩展性。硬件设备均采用开放式体系架构，可以根据用户的不同需求，选装相应的硬件板卡和部件。在系统设计中，无论是工业控制计算机、无线网络，还是位置测量装置，都充分考虑了系统的可扩展性。软件规划基于软件工程规范，软件体系架构基于总线结构，使得软件易于扩展、升级，软件设计基于虚拟机技术，使得软件能跨平台运行。

3、满足起重机无线导引的基础上，强化物流管理和立体仓库功能。系统不仅满足了起重机作业的调度、引导与监控，更提供了强大的物资管理接口，为企业实施资源规划系统提供了强有力的支持。

附图说明

图1为本发明的一种实施方案的结构框图。

图2为本发明的另一种实施方案的结构框图。

图3为本发明的激光定位装置结构示意图。

图4为本发明的光栅板定位装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2所示，按照本发明的起重机无线引导系统，其特征在于由地面控制中心对算机4及数据库服务器、起重机控制机6、设在仓库中心位置的与所述的地面控制中心计算机4、起重机控制机6作无线通讯的无线网卡接入点AP及其天线和连接线1、分别安装在所述的地面控制中心计算机4上的无线网卡和起重机控制机6上的无线网卡7、安装在所述的起重机控制机6上的测距定位装置、将上述各部分联成无线局域网9及其标准以太网卡接口和起重机无线引导系统软件所组成。

所述的地面控制中心计算机4为高性能的工业控制机，机内装有windows 2000/windowsXP操作系统和基于JAVA虚拟机扣起重机作业调度、管理与监控软件。作为一个实施例，此工业控制机的配置为：P4，2.0GHzCPU，256M内存，80G硬盘，100M以太网卡，54M无线网卡。

所述的数据库服务器中装有磁盘关系数据库，其中存储有起重机无线引导系统的相关数据，包括仓库场地布局信息、仓库场地中存放的物资信息、地面控制中心计算机4所要发出的起重机作业命令、起重机上的控制软件的配置文件、仓库场地中所有起重机的位置和状态信息、地面调度、管理、监控软件的用户身份信息、物资管理相关信息、所有的系统日志、统计与报表信息。

所述的起重机控制机6为高可靠性的主机与I/O部件可分离的控制计算机，设有液晶显示器、可与主机分离的工业用防护型键盘与滑鼠板、触摸屏。作为一个实施例，此工业控制机的配置为：1.0GHzCPU，256M内存，80G硬盘，54M无线网卡7，2GB固态电子盘。

所述的无线网卡7为PCI无线网卡或PC-104无线网卡。遵循IEEE802.11a/b/g协议，传输速率1-54Mbps，工作距离300m。

所述的无线局域网为安装在仓库场地合适位置的多个无线网卡接入点AP及其供电电源组成的一个两层树型网络拓扑结构，每个无线网卡接入点AP内置PCI无线通信卡，外接通过加长连接线相连接的外置的无线通信天线。作为一个实施例，采用工业级AP，2.4G工作频率，Web管理，SNMP，范围300m，1个WAN口，4个LAN口。

所述的无线局域网两层树型网络拓扑结构由一台主AP和其它从AP所组成，主AP设置的无线网络名SSID为一个特定的标识符、设置为广播无线网络名、选出的本无线网中各计算机的网卡允许工作的通信频率、设有自动操作模式即自适应802.11g和802.11b协议、设有无线网粉与中继无线接入模式、配置有所有从AP的MAC地址，各台从AP设置的无线网络名SSID为一个特定的标识符、设置为广播无线网络名、选出的与主AP一致的无线通信频率、设有自动操作模式即自适应802.11g和802.11b协议、设有无线网粉与中继无线接入模式、配置有主AP的MAC地址。

如图3所示，所述的测距定位装置由两台激光测距传感器：一台X方向激光测距传感器5，一台Y方向激光测距传感器8、与此激光测距传感器5、8相连接的开关电源18、连接此激光测距传感器和起重机控制机的联接电路所组成，此联接电路为9芯D型插座51-串行协议转换器52-9芯D型插座53或接线端子板81-9芯D型插座82及其连接电缆。

如图4所示，所述的测距定位装置为光栅板定位装置，由安装在物资仓库两个方向上的两个光栅板：一个X方向光栅板13、一个Y方向光栅板14，设在此光栅板前方的接近开关12、15、分别与此两个接近开关12、15相连接的光栅板测距接口电路11、10及接近开关的开关电源18所组成，所述的光栅板测距接口电路与起重机控制机9及起重机电机方向信号发送器17、16相连接。

所述的起重机无线引导系统软件由地面作业控制系统和起重机作业执行系统所组成，所述的地面作业控制系统的主要功能模块有：

1)库图设计与显示，用树状结构表示仓库的具体结构，莱单包括增设仓库，新增跨位、添加过跨区域、添加停靠点、选择仓库，

2)用户管理，用于添加、删除用户，

3)产品类型管理，执行产品的品名、材质、规格、技术标准、类型、定尺长度、价格的添加、修改、删除，

4)客户管理，执行对客户信息的添加、修改、删除，

5)作业指令发布和删除，包括入库、出库、跨内移库、跨间移库的添加、修改、删除，

6)数据查询与统计，包括出入库查询、库存查询、物料查询，

所述的树型网络拓扑结构的根节点是仓库，添加仓库节点后可以修改仓库的属性，包括仓库的编号、仓库的名称、仓库的长度和宽度，树状结构的根节点下是跨位节点，跨位节点是跨区域子节点，在过跨区域子节点下为跨小车停点子节点。

本发明提供了一种由无线通信网、场地管理计算机、起重机导引与操作计算机、位置检测装置及相应的控制与管理软件组成的起重机无线引导系统，适用于大型钢铁企业等重型物资生产单位及物流中心的重型物资(如钢卷等)的入库、移位及出库的作业指导与监控，是实现自动化物流管理与立体仓库的重要基础。

Claims (10)

1、一种起重机无线引导系统，其特征在于由地面控制中心计算机及数据库服务器、起重机控制机、设在仓库中心位置的与所述的地面控制中心计算机、起重机控制机作无线通讯的无线网卡接入点AP及其天线和连接线、分别安装在所述的地面控制中心计算机上的无线网卡和起重机控制机上的无线网卡、安装在所述的起重机控制机上的测距定位装置、将上述各部分联成无线局域网及其标准以太网卡接口和起重机无线引导系统软件所组成。

2、根据权利要求1所述的起重机无线引导系统，其特征在于所述的地面控制中心计算机为高性能的工业控制机，机内装有windows2000/windowsXP操作系统和基于JAVA虚拟机的起重机作业调度、管理与监控软件，所述的数据库服务器中装有磁盘关系数据库，其中存储有起重机无线引导系统的相关数据，包括仓库场地布局信息、仓库场地中存放的物资信息、地面控制中心计算机所要发出的起重机作业命令、起重机上的控制软件的配置文件、仓库场地中所有起重机的位置和状态信息、地面调度、管理、监控软件的用户身份信息、物资管理相关信息、所有的系统日志、统计与报表信息。

3、根据权利要求1所述的起重机无线引导系统，其特征在于所述的起重机控制机为高可靠性的主机与I/O部件可分离的控制计算机，设有OP显示屏、可与主机分离的工业用防护型键盘与滑鼠板、触摸屏。

4、根据权利要求1所述的起重机无线引导系统，其特征在于所述的无线网卡为PCI无线网卡或PC-104无线网卡。

5、根据权利要求1所述的起重机无线引导系统，其特征在于所述的无线局域网为安装在仓库场地合适位置的多个无线网卡接入点AP及其供电电源组成的一个两层树型网络拓扑结构，每个无线网卡接入点AP内置PCI无线通信卡，外接通过加长连接线相连接的外置的无线通信天线。

6、根据权利要求1所述的起重机无线引导系统，其特征在于所述的无线局域网两层树型网络拓扑结构由一台主AP和其它从AP所组成，主AP设置的无线网络名SSID为一个特定的标识符、设置为广播无线网络名、选出的本无线网中各计算机的网卡允许工作的通信频率、设有自动操作模式即自适应802.11g和802.11b协议、设有无线网络与中继无线接入模式、配置有所有从AP的MAC地址，各台从AP设置的无线网络名SSID为一个特定的标识符、设置为广播无线网络名、选出的与主AP一致的无线通信频率、设有自动操作模式即自适应802.11g和802.11b协议、设有无线网络与中继无线接入模式、配置有主AP的MAC地址。

7、根据权利要求1所述的起重机无线引导系统，其特征在于所述的测距定位装置由两台激光测距传感器：一台X方向激光测距传感器，一台Y方向激光测距传感器、与此激光测距传感器相连接的开关电源、连接此激光测距传感器和起重机控制机的联接电路所组成，此联接电路为9芯D型插座-串行协议转换器-9芯D型插座或接线端子板-9芯D型插座及其连接电缆。

8、根据权利要求1所述的起重机无线引导系统，其特征在于所述的测距定位装置为光栅板定位装置，由安装在物资仓库两个方向上的两个光栅板：一个X方向光栅板、一个Y方向光栅板，设在此光栅板前方的接近开关、分别与此两个接近开关相连接的光栅板测距接口电路及接近开关的开关电源所组成，所述的光栅板测距接口电路与起重机控制机及起重机电机方向信号发送器相连接。

9、根据权利要求1所述的起重机无线引导系统，其特征在于所述的起重机无线引导系统软件由地面作业控制系统和起重机作业执行系统所组成，所述的地面作业控制系统的主要功能模块有：

1)库图设计与显示，用树型网络拓扑结构表示仓库的具体结构，莱单包括增设仓库，新增跨位、添加过跨区域、添加停靠点、选择仓库，

2)用户管理，用于添加、删除用户，

3)产品类型管理，执行产品的品名、材质、规格、技术标准、类型、定尺长度、价格的添加、修改、删除，

4)客户管理，执行对客户信息的添加、修改、删除，

5)作业指令发布和删除，包括入库、出库、跨内移库、跨间移库指令的添加、修改、删除，

6)数据查询与统计，包括出入库查询、库存查询、物料查询，

所述的起重机作业执行系统的功能模块有：

1)显示起重机所在跨的平面图，

2)显示本起重机的信息，包括起重机编号、起重机状态、操作员、实际位置座标、起重机所在的跨号、区号、行号，

3)作业执行操作包括由地面作业控制系统指定的作业列表，

4)起重机接受作业后实时显示起重机所在的库位侧视图，

5)起重机状态改变操作。

10、根据权利要求5所述的起重机无线引导系统，其特征在于所述的树型网络拓扑结构的根节点是仓库，添加仓库节点后可以修改仓库的属性，包括仓库的编号、仓库的名称、仓库的长度和宽度，树状结构的根节点下是跨位节点，跨位节点是跨区域子节点，在过跨区域子节点下为跨小车停点子节点。

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