CN212084193U - 一种支线货机上多装载单元的货物精准配载系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种支线货机上多装载单元的货物精准配载系统，包括随机货物测量模块、数据存储模块、模型建立模块、集中控制模块以及运行计算模块，还包括供电模块，其中，随机测量模块用于测量随机货物的几何尺寸以及重量；模型建立模块用于根据随机货物的几何尺寸以及重量数据建立标准化装载模型；数据存储模块用于存储随机货物的几何尺寸以及重量数据，以及用于存储标准化装载模型和原始配载模型；集中控制模块用于在接收到标准化装载模型以及原始配载模型之后，将标准化装载模型纳入到原始装载模型中进行配载模拟计算；运行计算模块与集中控制模块电性连接，从而能够广泛应用在非确定项多元目标匹配控制方法技术领域。

Description

一种支线货机上多装载单元的货物精准配载系统

技术领域

本实用新型涉及非确定项多元目标匹配控制方法技术领域，具体是指一种支线货机上多装载单元的货物精准配载系统，尤其涉及一种用于非确定随机货物向多元目标需求多个装载单元内配载的配载系统。

背景技术

随着世界范围内电子商务和物流行业的快速发展，在规模体量逐步扩大的同时，物流服务已经从单一化的“货物送”需求发展到今天多元化的“分类送、及时送、品质送”需求，这对航空物流而言就提出了多级空运的要求。2018年，京东发布了全球首个聚焦物流领域无人机产业发展的年度报告《世界物流无人机产业发展年度报告》。该报告系统梳理了世界各国物流无人机产业发展的技术水平、政策环境、市场需求等核心要素，尤其对亚马逊、UPS、Google等世界主要物流无人机企业的最新发展战略进行了重点分析，同时结合我国物流产业的发展需求，首次提出了未来“干线-支线-末端”三级智能航空物流体系。

由于该多级空运物流体系概念刚刚提出，目前“干线”、“支线”、“末端”各级航空物流体系还没有标准化的定义。根据现有民航体系标准，干线级货运飞机即为当前民航运输系统的宽体和窄体货机，其航程一般在几百公里至上千公里，单次载货量在几十吨至上百吨。末端级货运飞行器即为当前载货用多旋翼无人机，其航程一般在30公里以内，单次载货量在30公斤以内。而支线级货运飞机其输送距离和载货量介于“干线”与“末端”航空物流体系之间，可根据具体货运需求进行不同型号机型的研发，适用于省域区间内物流枢纽节点向物流中心节点的航空物流运输，其航程一般在100-500公里，单次载货量在1-5吨上下。

目前支线级货机属于三级航空物流体系中的空白区间，全球范围内尚处于起步阶段，随着中国航空物流市场的旺盛需求，以及产业的逐步细化，我国在该领域的研究发展较快。2017年10月，由中科院工程热物理研究所和朗星无人机公司作为总体单位，联合航空工业618所、中电54所、航天773所、西工大等单位研发的支线级货运无人机AT200完成首飞。该机有效载荷达1.5吨，全长11.84米、翼展12.80米、高4.04米，货舱容积10立方米。该款无人机可高效完成点对点的货运支线运输服务，是全球首款吨位级支线级货运无人机。

目前，正在研发中的支线级货运无人机主要是进行了空机的飞行性能试飞，还未进行货物装载条件下的飞行试验，该系列无人机仍需进行不同货物装载量、多元复杂飞行环境、不同起降条件等一系列飞行试验后才能达到适航认证标准，真正服务于我国航空物流行业。而对于已有支线级有人机而言，其主要用于载人、勘测、航拍、农林植保等领域，极少涉及货物装载过程，即使有货物装载过程，由于其货物载重量较少，仍采用人工装载方式。所以，无论是对于正在研发中的支线级货运无人机，还是已经较成熟的支线级有人机，目前还都没有应用于物流行业较为成熟的货物高效装载方案。

随着航空物流需求的多元化发展，“干线-支线-末端”三级智能航空物流体系的逐步完善，相对空白的“支线”航空物流运输会逐渐成为技术和市场研究的热点。而货物装载的效率问题必然成为影响支线货机发展的核心技术指标之一，该指标的提升不仅能够提高支线货机在机场工作区间内航空物流体系的运行效率，同时能够提高机场的货运专业能力。目前，民用领域应用于物流行业的工业级支线货运飞机技术尚处于研发起步阶段，其配套的货物高效装载技术更是处于萌芽阶段，亟待创新性技术的快速研发。

对于现有干线级货机而言，其机舱结构均为宽体和窄体结构，在货物装载过程中均采用航空集装器(Unit Load Device，简称ULD)完成货物的高效装载。因为其机舱结构较大，货物装载过程中飞机重心变化范围较小，其集装器单元仅考虑货物装载技术问题，与机舱结构关联性较小。但支线级货机机舱结构要小很多，属于超窄体机舱结构，其装载过程中重心变化规律与干线级货机有着明显的区别，为满足飞机的整体配重需要，每个集装单元的配重是要根据整体配重来分配，其配重质量各不一样，而货物自身的重量和体积也各不一样，属于“随机”货物的标准化装载问题。所以，如何实现“随机”货物精准配载至不同配重质量和体积要求的集装单元内的逻辑算法就尤为重要。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：

一种支线货机上多装载单元的货物精准配载系统，包括随机货物测量模块、数据存储模块、模型建立模块、集中控制模块以及运行计算模块，还包括供电模块，其中，

所述随机测量模块用于测量随机货物的几何尺寸以及重量，并将得到的几何尺寸数据以及重量数据传输到数据存储模块中进行保存，所述数据存储模块分别与集中控制模块、随机货物测量模块、模型建立模块均电性连接；

所述模型建立模块用于根据随机货物的几何尺寸以及重量数据建立标准化装载模型，以及用于根据装载单元的结构、体积大小建立原始配载模型；所述数据存储模块用于存储随机货物的几何尺寸以及重量数据，以及用于存储标准化装载模型和原始配载模型；

所述集中控制模块用于在接收到标准化装载模型以及原始配载模型之后，将标准化装载模型纳入到原始装载模型中进行配载模拟计算；

所述运行计算模块与集中控制模块电性连接，并计算标准化装载模型以及原始配载模型的重量、体积，得到计算数据后传输到集中控制模块中，用于实现模型的比对，从而生成配载方案；

所述供电模块用于对随机货物测量模块、数据存储模块、模型建立模块、集中控制模块以及运行计算模块提供电源。

进一步地，所述随机货物测量模块包括并联连接的三维尺寸扫描仪以及电子秤；所述数据存储模块包括硬盘存储器或计算机客户端；所述模型建立模块包括三维模型建立软件，所述三维模型建立软件包括工程用CATIA软件。

采用以上系统结构后，本实用新型具有如下优点：

1)目前还没有用于支线货机多装载单元随机货物的精准配载系统，该实用新型提供了一种符合行业规范、安全可靠、高效快速、专业化程度高的随机货物到标准化装载单元的智能化需求配载逻辑计算方法适用的配载系统，特别适用于“干线-支线-末端”三级航空物流体系中“支线”物流运输体系，可大幅度提高支线货机货物的配载效率，提升机场的货运专业能力；

2)该技术可实现对非确定项的随机货物进行标准化的准确配载过程；

3)该技术以及系统可对多个不同装载单元，且每个装载单元具有多元装载目标进行科学化准确配载；

4)该技术逻辑运算以配重标准为判断核心，确保各装载单元的严格配重要求，保证支线货机配载过程中的重心平衡。

附图说明

图1是本实用新型专利实施例的流程示意图；

图2是本实用新型专利实施例的模块连接关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。

结合附图1和附图2，在利用本实用新型提供的系统进行精准配载时，货物为体积和重量随机的随机货物，装载单元为支线货机机舱内划分的若干装载区间；首先由随机货物测量系统测量随机货物的尺寸数据和重量数据，集中控制系统根据测量得到的尺寸数据和重量数据进行实时随机货物标准化装载模型构建，并将生成的随机货物标准化装载模型在集中控制系统中进行逐个模拟，装载至装载单元的原始配载模型中。

在将随机货物对应的标准化装载模型纳入到装载单元对应的原始配载模型中时，包括以下运行步骤：

1)模拟装载过程中，每装载一个随机货物标准化模型后，首选同步判断是否超出装载单元的配重标准和体积标准，如反馈信息均为“否”，则按序配载下一随机货物标准化装载模型；

2)如“超出配重标准”计算步反馈信息为“是”，“超出体积标准”计算步反馈信息为“否”，则进入“超重计算步”进行逻辑计算，生成该装载单元的货物装载方案；

3)如“超出体积标准”计算步反馈信息为“是”，“超出配重标准”计算步反馈信息为“否”，则进入“超体积计算步”进行逻辑计算，最终生成货物装载方案，进入下一货舱配载方案模拟过程；

4)如“超出体积标准”和“超出配重标准”计算步反馈信息同为“是”，则优先进行“超重计算步”进行逻辑计算，去掉最轻超载货物模型后进入“超出体积标准”计算步，如反馈信息为“是”，则进入“超体积计算步”进行逻辑计算，通过逐步移出“最小密度已装载货物模型”反复迭代运算，直至同步计算“超出配重标准”反馈信息为“是”，“超出体积标准”反馈信息为“否”时按逻辑计算生成该装载单元的货物配载方案，然后进入下一货舱配载方案模拟过程，直至各装载单元全部配载完成后生成最终多装载单元货物的整体配载方案。

在这过程中，“超重计算步”的计算逻辑为优先计算超载重量，进而与已装载货物的模型重量进行对比，移出最轻超载货物模型后生成货物装载方案；“超体积计算步”的计算逻辑为优先计算已装载货物的模型密度，进而移出最小密度已装载货物模型，然后反馈至“随机货物标准化装载模型”计算步，按顺序装载下一标准化货物模型，进行配载计算；集中控制系统中在配载前已有各装载单元已有数据，包括各装载单元的配重标准，体积结构等参数。

各装载单元配重标准由装载单元数量、结构、装载位置及支线货机重心整体平衡综合计算而来，严格遵守配重标准。具体而言，各装载单元体积装载标准由支线货机整体结构、机翼结构、舱门开启方式、装载单元数量与支线货机整体重心平衡需要进行制定。

在本实用新型中，整个运行过程以配重标准为判断核心，即最后必须以“超重计算步”完成并生成该装载单元的货物装载方案。随机货物标准化装载模型为具有货物实际重量，且能涵盖货物结构完整体积的最小立方体装载模型。装载单元原始配载模型为具有固定配重的标准立方体配载模型。

货物标准化模型通过数据库暂存，且为经过“超重计算步”或“超体积计算步”移出的随机货物标准化装载模型暂存数据库，待该装载单元货物配载方案生成后，该数据库内的标准化货物装载模型将按序进入下一装载单元的模拟配载过程中。

在具体实施时，本实用新型采用如下系统实现。

一种支线货机上多装载单元的货物精准配载系统，包括随机货物测量模块、数据存储模块、模型建立模块、集中控制模块以及运行计算模块，还包括供电模块，其中，

随机测量模块用于测量随机货物的几何尺寸以及重量，并将得到的几何尺寸数据以及重量数据传输到数据存储模块中进行保存，数据存储模块分别与集中控制模块、随机货物测量模块、模型建立模块均电性连接；

模型建立模块用于根据随机货物的几何尺寸以及重量数据建立标准化装载模型，以及用于根据装载单元的结构、体积大小建立原始配载模型；数据存储模块用于存储随机货物的几何尺寸以及重量数据，以及用于存储标准化装载模型和原始配载模型；

集中控制模块用于在接收到标准化装载模型以及原始配载模型之后，将标准化装载模型纳入到原始装载模型中进行模拟；

运行计算模块与集中控制模块电性连接，并计算标准化装载模型以及原始配载模型的重量、体积，得到计算数据后传输到集中控制模块中，用于实现模型的比对，从而生成配载方案；

供电模块用于对随机货物测量模块、数据存储模块、模型建立模块、集中控制模块以及运行计算模块提供电源。

随机货物测量模块包括并联连接的三维尺寸扫描仪以及电子秤；数据存储模块包括硬盘存储器或计算机客户端；模型建立模块包括三维模型建立软件，三维模型建立软件包括工程用CATIA软件。

本实用新型提供了一种支线货机上多装载单元的货物精准配载方法。该技术方法根据生成的随机货物标准化装载模型，以及支线货机机舱内划分的各装载单元的原始配载模型，通过配重标准判断和体积标准判断，逐次生成每个装载单元的配载方案，控制模块进而通过该配载方案控制相应机械结构，实现了随机货物到标准化装载单元的智能化需求配载。

Claims (2)

1.一种支线货机上多装载单元的货物精准配载系统，其特征在于，包括随机货物测量模块、数据存储模块、模型建立模块、集中控制模块以及运行计算模块，还包括供电模块，其中，

所述随机货物测量模块用于测量随机货物的几何尺寸以及重量，并将得到的几何尺寸数据以及重量数据传输到数据存储模块中进行保存，所述数据存储模块分别与集中控制模块、随机货物测量模块、模型建立模块均电性连接；

所述模型建立模块用于根据随机货物的几何尺寸以及重量数据建立标准化装载模型，以及用于根据装载单元的结构、体积大小建立原始配载模型；所述数据存储模块用于存储随机货物的几何尺寸以及重量数据，以及用于存储标准化装载模型和原始配载模型；

所述集中控制模块用于在接收到标准化装载模型以及原始配载模型之后，将标准化装载模型纳入到原始装载模型中进行配载模拟计算；

所述运行计算模块与集中控制模块电性连接，并计算标准化装载模型以及原始配载模型的重量、体积，得到计算数据后传输到集中控制模块中，用于实现模型的比对，从而生成配载方案；

所述供电模块用于对随机货物测量模块、数据存储模块、模型建立模块、集中控制模块以及运行计算模块提供电源。

2.根据权利要求1所述的一种支线货机上多装载单元的货物精准配载系统，其特征在于，所述随机货物测量模块包括并联连接的三维尺寸扫描仪以及电子秤；所述数据存储模块包括硬盘存储器或计算机客户端；所述模型建立模块包括三维模型建立软件，所述三维模型建立软件包括工程用CATIA软件。

Images