CN208061027U - 一种无人仓储智能综合监控调度系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无人仓储智能综合监控调度系统，其包括远程监控终端以及主控制系统；所述主控制系统包括：Zigbee分站；信息管理系统；安防系统，包括无人车与无人机以及设置在库房外围的黑线轨迹，所述黑线轨迹间隔设置包含坐标的二维码，所述无人车循线行驶，且所述无人车上设有若干异常检测模块，并实时检测行驶路线上的异常状态，并在发现异常时将坐标值发送至远程监控终端，所述远程监控终端发送坐标指令至无人机，并通过无人机飞行至异常坐标位置实时获取现场状态，本实用新型实现仓储作业的高度智能化、自动化、信息化和网络化管理；采用智能巡逻无人机图像采集和热释红外检测相结合，以较低的成本实现库仓安保和故障信息收集的远程化管理。

Description

一种无人仓储智能综合监控调度系统

技术领域

本实用新型属于一种智能仓储技术领域，特别是涉及一种无人仓储智能综合监控调度系统。

背景技术

目前国内绝大多数仓库的货物运输都是依靠人工使用手动液压叉车或电动液压叉车来进行货物运输，在货物装车和卸货环节更是需要人工使用堆高车来进行装车或卸货，或是直接由人力完成，不仅工人劳动强度大，效率低下，而且无法实现仓库的信息化智能化管理，更是难以与智能制造工厂进行良好地对接。目前国内外的自动化仓库主要有以下三种类型：一、智能立体仓库类型。这类无人仓库需要铺设轨道，架设货物储存柜，一个轨道上只允许一辆运载小车运行，存取货物只能一件一件地存取，效率低下，且投资成本很高，设备维护困难。二、物流分拣仓储类型。这类仓库里的AGV小车上运输的就是一个货柜，AGV小车能将货物自动运输到仓库指定位置，但是货柜中货物存取仍然需要人工取放，所以通常载重较轻，且货柜高度不能高于人手能够到的高度，所以仓储空间利用率低，也不适合质量较重的货物的存储，更无法实现无人化运作。以上两种自动化仓库均不涉及将货物装车和卸车的过程，这些过程仍然需要人工进行。三、基于吊机行车的自动化仓库类型。该类型仓库利用吊机行车实现货物的存取，可存取质量较重的货物，通常用于码头集装箱的存放和吊运。但这类仓库吊机行车价格昂贵，且控制精度不高，不能适用于中小型货物的存取。同时，由于仓库面积较大，日常的安保防火巡逻和设备检修维护均需要投入大量的人力。而且人总是需要休息的，因此安保防火巡逻和设备检修维护一般难以做到24小时全覆盖，这也为一些意外事故的发生留下了隐患。

实用新型内容

为了克服以上的技术不足，本实用新型提供一种无人仓储智能综合监控调度系统。

本实用新型提供一种无人仓储智能综合监控调度系统，其包括远程监控终端以及主控制系统；所述主控制系统包括：

Zigbee分站，其包括AGV小车的路径规划和调度子系统以及升降台的调度子系统，所述路径规划和调度子系统基于各个节点的二维码坐标，通过二维码坐标自动规划行进路线；

信息管理系统，通过AGV小车读取货物货架上的二维码信息，并获取装卸货物的数据信息，并将获取的数据上传至远程监控终端；

安防系统，包括无人车与无人机以及设置在库房外围的黑线轨迹，所述黑线轨迹间隔设置包含坐标的二维码，所述无人车循线行驶，且所述无人车上设有若干异常检测模块，并实时检测行驶路线上的异常状态，并在发现异常时将坐标值发送至远程监控终端，所述远程监控终端发送坐标指令至无人机，并通过无人机飞行至异常坐标位置实时获取现场状态。

所述路径规划和调度子系统包括分布在整个库房的网格，所述网格的各个节点设有包含当前网格节点坐标的二维码，所述AGV小车沿网格的网格线行驶，且所述AGV小车均可扫描二维码获取当前小车所处的网格节点坐标，所述AGV小车与用于路径规划的远程监控终端通信连接。

所述升降台的调度子系统包括用于识别货车车厢高度的高度识别单元，且与远程监控终端通信连接。

所述无人车及无人机均设有夜视摄像头、人体红外传感器和火焰传感器。

所述主控制系统还设有异常检测系统，该异常检测系统包括：

电量监控单元，实时监控AGV小车的电量，并在电量接近预警时，自动规划充电路径；

异常监控单元，实时监控AGV小车的运行状态，并在出现运行异常时，进行异常报警；

信息获取单元，实时获取AGV小车规划路径信息以及货物信息；

驱动单元，依据获取的信息，自动对AGV小车进行路径规划，并将规划好的路径发送至AGV小车。

所述信息获取单元包括利用无人机获取异常现场的视频或图片。

本实用新型的有益效果：

（1）实现仓储作业的高度智能化、自动化、信息化和网络化管理；

（2）采用智能巡逻无人机图像采集和热释红外检测相结合，以较低的成本实现库仓安保和故障信息收集的远程化管理；

（3）实现了仓储管理、货物装卸、设备维护、库房安保等功能的集成；

（4）实现了从货车到仓储位置装车和卸货全过程无人化操作；

（5）采用多机协同流水化作业规划调度算法，提高了货物装卸效率、仓库空间利用率和系统运行可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的无人智能仓库系统架构示意图。

图2为本实用新型的无人仓库的仓储智能综合监控调度系统硬件系统框图。

图3为本实用新型的无人仓库的仓储智能综合监控调度系统软件系统框图。

图4为本实用新型的主控制系统控制算法流程图。

图5为本实用新型的Zigbee分站任务控制算法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例作进一步说明：

如图所示，本实用新型提供一种无人仓储智能综合监控调度系统，其包括远程监控终端以及主控制系统；所述主控制系统包括：

Zigbee分站，其包括AGV小车的路径规划和调度子系统以及升降台的调度子系统，所述路径规划和调度子系统基于各个节点的二维码坐标，通过二维码坐标自动规划行进路线；其中AGV小车包括具有循线行走和二维码采集功能的智能AGV堆高车和智能AGV叉车，同时通过Zigbee无线通信系统与Zigbee分站保持双向信息通信。

将整个库房划分成堆货区、交接区，与交接区连接的装卸区以及停车区，所述堆货区、交接区、装卸区以及停车区均设置相连的网格10，且在网格节点11处设置包含当前网格坐标的二维码，所述堆货区与交接区之间设置若干智能AGV堆高车，在所述装卸区设置具有升降功能的升降台，在升降台与交接区之间设置若干智能AGV叉车，所述智能AGV堆高车以及智能AGV叉车沿网格的网格线行驶，且所述智能AGV堆高车以及智能AGV叉车均可扫描二维码获取当前小车所处的网格坐标。

其中智能AGV堆高车以及智能AGV叉车均可沿网格线行走和采集二维码。所述智能AGV堆高车以及智能AGV叉车通过zigbee无线通信系统与Zigbee分站通信连接。在Zigbee分站的路径规划下，智能AGV堆高车和智能AGV叉车沿带节点二维码的网格室内定位标识中的网格线行驶，并在每次经过网格节点处时，采集节点处的二维码以获得小车当前的坐标数据，并将该数据反馈给Zigbee分站，Zigbee分站根据小车当前的坐标数据以及任务调度算法给出小车当前坐标的需要执行的任务或是引导小车往下一个目标坐标行驶。

停车区设置库房的库门2进口处，货车1由库门进入停车区。

堆货区主要用于存放货物，在此区域货物可以多层堆放，以尽量利用存储空间。货物在此区域的存放和取出主要通过智能AGV堆高车来进行，这个区域的智能AGV堆高车主要作用是将交接区的进库货物箱送到堆货区的相应位置堆放，或是将堆货区的某箱货物取出送到交接区。

交接区主要用于进出货物的交接。智能AGV叉车5将从货车卸货下来的货物放在交接区，再由智能AGV堆高车6将货物送到堆货区的相应位置堆放，或是智能AGV叉车将智能AGV堆高车从堆货区送来的货物送至货车装车。

由于货车车厢3与地面有一定的高度差，所以在装卸区设有升降台，完成智能AGV叉车5的升降。该升降台为液压升降台4，所述升降台包括用于识别货车车厢3高度的高度识别单元，且所述升降台与监控调度系统通信连接。货车停靠在停车区，且货柜口要对准液压升降台，以便智能智能AGV叉车能正常进出货车车厢装货或卸货。整个仓库地面、装卸区以及停车区均铺设有规格一致的带节点二维码的网格室内定位标识，以便智能AGV堆高车和智能AGV叉车的行走定位。

所述仓库内还设有充电区，且所述充电区也设有相连的网格。智能AGV堆高车和智能AGV叉车均由蓄电池供电，当电力不足时，监控调度系统将自动引导智能AGV小车到充电区进行自动充电，在充电区设置充电桩12。

信息管理系统，通过AGV小车读取货物货架上的二维码信息，并获取装卸货物的数据信息，并将获取的数据上传至远程监控终端13，Zigbee分站通过接收AGV小车读取的货物货架上的二维码信息，自动对装卸货物的相关信息（如货物名称，数量，重量，货物来源，进仓时间，存储位置，出仓时间，货物去向等）进行数据库管理和数据统计，并将形成的数据库数据发送至远程监控终端。

安防系统，包括无人车8与无人机9以及设置在库房外围的黑线轨迹7，所述黑线轨迹间隔设置包含坐标的二维码，所述无人车循线行驶，且所述无人车上设有若干异常检测模块，并实时检测行驶路线上的异常状态，并在发现异常时将坐标值发送至远程监控终端，所述远程监控终端发送坐标指令至无人机，并通过无人机飞行至异常坐标位置实时获取现场状态。

异常检测模块包括WIFI摄像头、超声波测距传感器、温度湿度传感器、火焰传感器、烟雾传感器、人体红外传感器、电子罗盘等传感器。

其中，WIFI摄像头搭载在云台上，可以对周围360°进行全视角监视，并将视频数据通过WIFI实时发送到云服务器，以便远程监控中心调取查看，超声波测距传感器用于检测无人巡逻车运行前方是否有障碍以及检查库房外墙面是否有缺陷（防止破墙入库盗窃的情况），温度湿度传感器用于检测库房周围温湿度是否有异常（可检测库房温湿度指标超标以及火灾等情况），火焰传感器检测火灾明火，烟雾传感器检测火灾生成的烟雾，人体红外传感器检测是否有异常人员进入，电子罗盘用于无人巡逻车转向时的方向检测。

每天库房作业完成后，库房卷门自动关闭。库房外无人安防巡逻小车实现库房外围的无人巡逻，库房内的四旋翼智能巡逻无人机实现库房内的无人巡逻，智能无人巡逻小车和智能巡逻无人机上均设有夜视摄像头、人体红外传感器和火焰传感器，一旦发现库房有外人闯入或有失火现象，远程监控终端即刻启动报警系统或喷淋灭火系统进行紧急处置，并第一时间将现场视频发送至监控中心。

所述路径规划和调度子系统包括分布在整个库房的网格，所述网格的各个节点设有包含当前网格节点坐标的二维码，所述AGV小车沿网格的网格线行驶，且所述AGV小车均可扫描二维码获取当前小车所处的网格节点坐标，所述AGV小车与用于路径规划的远程监控终端通信连接。

所述升降台的调度子系统包括用于识别货车车厢高度的高度识别单元，且与远程监控终端通信连接。

所述无人车及无人机均设有夜视摄像头、人体红外传感器和火焰传感器。

所述主控制系统还设有异常检测系统，该异常检测系统包括：

电量监控单元，实时监控智能AGV堆高车以及智能AGV叉车的电量，并在电量接近预警时，自动规划充电路径；

异常监控单元，实时监控智能AGV堆高车以及智能AGV叉车的运行状态，并在出现运行异常时，进行异常报警；

信息获取单元，实时获取智能AGV堆高车以及智能AGV叉车规划路径信息以及货物信息；

驱动单元，依据获取的信息，自动对智能AGV堆高车以及智能AGV叉车进行路径规划，并将规划好的路径发送至智能AGV堆高车以及智能AGV叉车。

异常检测系统对各系统移动单元进行低电量自动充电和异常情况的调度和处理。对于系统内的各移动单元，如AGV堆高车、AGV叉车、智能无人巡逻小车、智能巡逻无人机等进行低电量自动充电调度，使其在电量不足时自动脱离生产线回充电桩充电。同时，一旦移动设备出现故障或工作异常情况，监控调度系统将及时将故障信息发回远程监控终端，并通过智能巡逻无人机获取故障现场图像。

所述信息获取单元包括利用无人机获取异常现场的视频或图片，若在异常始终不解除时，则可派出无人机去获取异常现场的视频或图片，以便更快的确定异常状态。

其中主系统模块是整个监控调度系统的核心处理模块，实际上是一台PC电脑，通过RS485通信经各Zigbee分站收集各路AGV叉车、AGV堆高车、液压升降台、无人巡逻小车和无人机等仓库执行模块的实时运作信息，并根据这些信息进行任务调度，同时通过云服务器将现场数据发送到远程监控中心。远程监控中心也可以通过云服务器远程发送控制指令，以实现仓储系统的远程监控。每条装卸流水线上的终端设备将采用一个独立Zigbee分站进行管理，从而实训各装卸流水线的并行管理运行，提高系统的运行效率和可靠性。

装卸流水线终端通过Zigbee无线网络采用专用通信协议与相应Zigbee分站进行数据通信，Zigbee分站与主控制系统采用标准MODBUS协议进行通信，安防系统则采用TCP/IP协议与主控制系统进行数据通信，主控制系统与物联网云服务器则采用mqtt物联网标准协议进行通信。物联网云服务器则同样采用mqtt物联网标准协议与远程监控终端进行通信。

本实用新型还提供了一种基于上述的无人仓储智能综合监控调度系统的控制方法，其包括任务调度方法，所述任务调度方法包括以下步骤：

一、确认整个主控制系统处于初始状态；

二、主控制系统直接远程监控终端的云服务器；

三、远程监控终端发送出库或入库指令至主控制系统，该出库或入库指令包括出货或入库物品ID号，数量，货车ID等；

四、主控制系统根据指令调取数据库信息进行分析比对，以确定相应指令是否有效，并给远程监控终端发送确认应答，其中分析比对如下，如果是出货则需确认仓库内是否有足够货物及其相应位置，如果是入库则需确认仓库内是否有空余的空间及其位置；

五、如果上述指令被确认，则主控制系统向货车发送进场指令，并向Zigbee分站发送调度任务指令，Zigbee分站根据调度任务指挥流水线各终端设备进行相应调度操作；

六、装卸货任务完成，主控制系统向货车发送离场指令，并及时修改数据库中的库存数据，

如果还有后续出货或入库指令，这系统重复步骤5、步骤6，直到所有装卸货任务完成。任务完成后，流水线各终端设备恢复初始位置和状态。

多条流水线作业过程与单条流水线作业过程类似。

在卸货以及装货过程中，异常检测系统实时获取AGV小车的电量状态，并实时将电量不足的AGV小车的行驶路径调整为充电路径，使其行驶至充电区，并与充电区的充电接口完成自动对接，同时对于充电路径有交叉的AGV小车的行驶路径进行规避调整。

异常检测系统实时获取AGV小车的行驶状态，在出现行驶路径与规划好的路径出现不同时，进行异常报警，并实时调整处于异常的AGV小车的行驶路径，使其不妨碍正常工作的AGV小车的行驶路径，并将无人机派送至出现异常的地点，并实时传回无人机拍摄的故障画面。

一种基于上述的无人仓储智能综合监控调度系统的控制方法，其包括安防调度方法，所述安防调度方法包括以下步骤：

一、无人巡逻车设置在库房外围，无人巡逻机设置在库房内部。远程监控终端在规定时间，发送安防巡逻指令至主控制系统的安防系统；

二、安防系统接收到巡逻指令时，将巡逻路线发送至无人巡逻车，无人巡逻车从充电桩出发沿黑线路线进行自主巡逻。黑线路线上每隔固定距离设置一个二维码标签，内置路线坐标信息，无人巡逻车在循线行驶时通过扫描二维码标签实现位置定位。无人巡逻车上装有WIFI摄像头、超声波测距传感器、温度湿度传感器、火焰传感器、烟雾传感器、人体红外传感器、电子罗盘等传感器。其中，WIFI摄像头搭载在云台上，可以对周围360°进行全视角监视，并将视频数据通过WIFI实时发送到云服务器，以便远程监控中心调取查看，超声波测距传感器用于检测无人巡逻车运行前方是否有障碍以及检查库房外墙面是否有缺陷（防止破墙入库盗窃的情况），温度湿度传感器用于检测库房周围温湿度是否有异常（可检测库房温湿度指标超标以及火灾等情况），火焰传感器检测火灾明火，烟雾传感器检测火灾生成的烟雾，人体红外传感器检测是否有异常人员进入，电子罗盘用于无人巡逻车转向时的方向检测。无人巡逻车对各路传感器收集到的信息进行智能分析后，在检测到库房异常情况时将通过WIFI发送报警信息到主系统模块和远程监控中心。此时主系统模块将根据外部无人巡逻车的报警位置指导库房内部的无人巡逻机从充电站升空前往与报警位置相应的库房内部区域进行监视并向远程监控中心提供库房内部相应区域的视频信息。无人巡逻机上同样装有WIFI摄像头、超声波测距传感器、温度湿度传感器、火焰传感器、烟雾传感器、人体红外传感器、电子罗盘等传感器，各传感器的作用于无人巡逻车类似，另外无人巡逻机还装有高精度UWB定位标签，与库房顶面安装的UWB定位基站配合实现无人巡逻机的室内坐标定位，同时无人巡逻机内置自主回充电站算法，在执行完任务后可以自主回充电站充电。当装卸货作业流程出现问题时，远程监控终端也可以临时远程调度无人巡逻机到事故地点查看现场情况。

实施例不应视为对本实用新型的限制，任何基于本实用新型的精神所作的改进，都应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无人仓储智能综合监控调度系统，其特征在于：其包括远程监控终端以及主控制系统；所述主控制系统包括：

Zigbee分站，其包括AGV小车的路径规划和调度子系统以及升降台的调度子系统，所述路径规划和调度子系统基于各个节点的二维码坐标，通过二维码坐标自动规划行进路线；

信息管理系统，通过AGV小车读取货物货架上的二维码信息，并获取装卸货物的数据信息，并将获取的数据上传至远程监控终端；

安防系统，包括无人车与无人机以及设置在库房外围的黑线轨迹，所述黑线轨迹间隔设置包含坐标的二维码，所述无人车循线行驶，且所述无人车上设有若干异常检测模块，并实时检测行驶路线上的异常状态，并在发现异常时将坐标值发送至远程监控终端，所述远程监控终端发送坐标指令至无人机，并通过无人机飞行至异常坐标位置实时获取现场状态。

2.根据权利要求1所述的无人仓储智能综合监控调度系统，其特征在于，所述路径规划和调度子系统包括分布在整个库房的网格，所述网格的各个节点设有包含当前网格节点坐标的二维码，所述AGV小车沿网格的网格线行驶，且所述AGV小车均可扫描二维码获取当前小车所处的网格节点坐标，所述AGV小车与用于路径规划的远程监控终端通信连接。

3.根据权利要求1所述的无人仓储智能综合监控调度系统，其特征在于，所述升降台的调度子系统包括用于识别货车车厢高度的高度识别单元，且与远程监控终端通信连接。

4.根据权利要求1所述的无人仓储智能综合监控调度系统，其特征在于，所述无人车及无人机均设有夜视摄像头、人体红外传感器和火焰传感器。

5.根据权利要求1所述的无人仓储智能综合监控调度系统，其特征在于，所述主控制系统还设有异常检测系统，该异常检测系统包括：

电量监控单元，实时监控AGV小车的电量，并在电量接近预警时，自动规划充电路径；

异常监控单元，实时监控AGV小车的运行状态，并在出现运行异常时，进行异常报警；

信息获取单元，实时获取AGV小车规划路径信息以及货物信息；

驱动单元，依据获取的信息，自动对AGV小车进行路径规划，并将规划好的路径发送至AGV小车。

6.根据权利要求5所述的无人仓储智能综合监控调度系统，其特征在于，所述信息获取单元包括利用无人机获取异常现场的视频或图片。