港口倉(cāng)儲(chǔ)物流物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介
倉(cāng)儲(chǔ)物流物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以倉(cāng)儲(chǔ)管理和物流運(yùn)輸為背景，以貨物出入港口以及倉(cāng)儲(chǔ)的流程為核心，以港口及倉(cāng)儲(chǔ)貨物的智能化裝卸與交通運(yùn)輸為研究?jī)?nèi)容，組建的一套類似真實(shí)的現(xiàn)代化港口倉(cāng)儲(chǔ)物流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，主要模仿周轉(zhuǎn)于倉(cāng)庫(kù)與港口碼頭之間的貨物裝卸、運(yùn)輸、盤(pán)點(diǎn)的流程。

圖片供參考，以實(shí)物為準(zhǔn)

倉(cāng)儲(chǔ)物流物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由智能倉(cāng)儲(chǔ)物流網(wǎng)關(guān)、集裝箱絎車裝卸貨子系統(tǒng)，智能車輛運(yùn)輸子系統(tǒng)、立體倉(cāng)儲(chǔ)管理子系統(tǒng)、機(jī)器臂裝卸貨子系統(tǒng)、港口智能車輛出入ETC收費(fèi)子系統(tǒng)幾大系統(tǒng)構(gòu)成。以下是各個(gè)子系統(tǒng)的協(xié)作流程：
１、貨物經(jīng)過(guò)RFID標(biāo)簽綁定等初始化作業(yè)完成后，放放置于港口碼頭區(qū)的集裝箱區(qū)。
２、當(dāng)有運(yùn)貨調(diào)度至倉(cāng)庫(kù)指令在智能倉(cāng)儲(chǔ)物流網(wǎng)關(guān)上下達(dá)之后，智能車輛進(jìn)入港口，智能道閘識(shí)別車輛后會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，并就地實(shí)時(shí)語(yǔ)音播報(bào)到達(dá)站目的地的信息。當(dāng)智能車輛準(zhǔn)確停放在裝卸貨指定地點(diǎn)時(shí)，可手動(dòng)選用要裝入車輛貨物的位置，然后系統(tǒng)經(jīng)過(guò)集裝箱桁車裝卸貨系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)行裝卸貨過(guò)程。
３、當(dāng)智能車倆離開(kāi)港口，智能港口出口道閘自動(dòng)打開(kāi)，并顯露在此港口停留的所花的費(fèi)用，在點(diǎn)陣上就地實(shí)時(shí)的顯露出價(jià)格。經(jīng)過(guò)幾個(gè)指定的站點(diǎn)，車輛攜帶貨物到達(dá)倉(cāng)庫(kù)入口，經(jīng)過(guò)立體倉(cāng)儲(chǔ)管理子系統(tǒng)應(yīng)用RFID讀卡技術(shù)對(duì)貨物實(shí)行入庫(kù)實(shí)操、此系統(tǒng)能夠自動(dòng)分配庫(kù)位，并驅(qū)動(dòng)堆垛機(jī)完成貨物上架實(shí)操，完成倉(cāng)儲(chǔ)入庫(kù)流程。
４、當(dāng)有倉(cāng)庫(kù)貨物運(yùn)至港口指令在智能倉(cāng)儲(chǔ)物流網(wǎng)關(guān)上下達(dá)之后，智能車輛駛?cè)雮}(cāng)庫(kù)區(qū)停在出庫(kù)位置。立體倉(cāng)儲(chǔ)管理驅(qū)動(dòng)堆垛機(jī)將指定的貨物下架，并自動(dòng)裝卸至智能能車輛上。完成倉(cāng)儲(chǔ)出庫(kù)流程。
５、智能車輛離開(kāi)倉(cāng)庫(kù)，到達(dá)港口卸貨區(qū)，由機(jī)器臂裝卸貨子系統(tǒng)完成卸貨任務(wù)，并將貨物放入指定位置。
６、立體倉(cāng)儲(chǔ)管理子系統(tǒng)中含有RFID自動(dòng)盤(pán)點(diǎn)功能。
以上一個(gè)裝卸貨流程完畢后，智能車輛將進(jìn)入執(zhí)行下一次裝卸貨任務(wù)。

二、系統(tǒng)包括
倉(cāng)儲(chǔ)物流交通實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)覆蓋物聯(lián)網(wǎng)的傳感層、互聯(lián)網(wǎng)鏈路層、網(wǎng)關(guān)、以及應(yīng)用層。智能網(wǎng)關(guān)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，是連接傳感層與應(yīng)用層的橋梁。系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D所示。

三、系統(tǒng)功能
1、集裝箱桁車裝卸貨系統(tǒng)
智能桁車裝卸貨系統(tǒng)，是港口物流系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，主要采用多自由度全方位電機(jī)包括，應(yīng)用單片機(jī)控制動(dòng)作軌跡。當(dāng)小車到達(dá)裝卸貨指定地點(diǎn)時(shí)，經(jīng)過(guò)無(wú)線向倉(cāng)儲(chǔ)物流貨網(wǎng)關(guān)管理平臺(tái)發(fā)出命令，倉(cāng)儲(chǔ)物流貨網(wǎng)關(guān)管理平臺(tái)接收到后，經(jīng)過(guò)無(wú)線通信向桁車控制器發(fā)送裝卸貨指令，桁車控制器接收到命令后，就按照指定的取貨位置，實(shí)操X/Y/Z軸電機(jī)動(dòng)作，從而完成貨物的自動(dòng)裝卸。貨物裝卸完成后，運(yùn)輸車自動(dòng)離開(kāi)。
該桁車構(gòu)造合理、剛性好，運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲小，全自動(dòng)程控運(yùn)行，能夠平穩(wěn)可靠地完成港口貨物的全方位抓取與放置。

2、智能車輛運(yùn)輸系統(tǒng)
智能小車需要完成循跡、自動(dòng)駕駛、無(wú)線通訊、避障、車輛動(dòng)作控制、路況信息收集等功能。目前小車搭載的系統(tǒng)含有概括：電機(jī)控制系統(tǒng)，循跡系統(tǒng)，Zigbee通訊系統(tǒng)，WIFI無(wú)線通訊系統(tǒng)， RFID系統(tǒng)等。
3、倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)—立體倉(cāng)儲(chǔ)管理
智能車將物品運(yùn)送到倉(cāng)儲(chǔ)中心。倉(cāng)儲(chǔ)中心應(yīng)用2*6立體庫(kù)位，經(jīng)過(guò)堆垛機(jī)實(shí)行存取。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)倉(cāng)儲(chǔ)物流貨網(wǎng)關(guān)管理平臺(tái)獲取庫(kù)位信息，控制堆垛機(jī)將車輛上的物品運(yùn)送到立體倉(cāng)儲(chǔ)中，或?qū)?kù)位的物品運(yùn)送到運(yùn)輸車輛上。堆垛機(jī)設(shè)定有x、y、z三軸直線動(dòng)作控制行程，能完成物品自動(dòng)放置、自動(dòng)取回以及自動(dòng)搬運(yùn)的功能。使用工業(yè)超高頻讀卡器完成物品的出入庫(kù)管理。
（1）立體倉(cāng)儲(chǔ)管理 - 出入庫(kù)及上下架管理
入庫(kù)系統(tǒng)主要完成貨物入庫(kù)的智能化管理。首先為每個(gè)待入庫(kù)貨物粘貼超高頻電子標(biāo)簽，給每個(gè)貨物一個(gè)標(biāo)識(shí)。由立庫(kù)管理系統(tǒng)為該貨物分配一個(gè)庫(kù)位。
入庫(kù)區(qū)裝配備有RFID數(shù)值信息收集器、堆垛機(jī)、立體倉(cāng)庫(kù)貨架等設(shè)備。系統(tǒng)運(yùn)用RFID設(shè)備的識(shí)別技術(shù)將入庫(kù)貨物接入倉(cāng)儲(chǔ)物流貨網(wǎng)關(guān)運(yùn)行的管理系統(tǒng)中。貨物運(yùn)輸車輛運(yùn)送貨物到達(dá)倉(cāng)庫(kù)入庫(kù)口，由堆垛機(jī)機(jī)器臂搬運(yùn)貨物至立體倉(cāng)庫(kù)內(nèi)完成上架和入庫(kù)作業(yè)。
出庫(kù)時(shí)，首先在智能倉(cāng)儲(chǔ)物流網(wǎng)關(guān)上選用出貨庫(kù)位，然后系統(tǒng)將控制模仿堆垛機(jī)位移到相應(yīng)庫(kù)位的上方；然后系統(tǒng)控制庫(kù)位滑臺(tái)控制器，驅(qū)動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，移出滑臺(tái)和庫(kù)位；然后控制模仿堆垛機(jī)沿豎直方向向下運(yùn)行達(dá)到貨物處，抓取貨物。庫(kù)位退回到原處。最后堆垛機(jī)移出貨物，搬運(yùn)到運(yùn)貨車輛上，完成下架和出庫(kù)作業(yè)。
（2）立體倉(cāng)儲(chǔ)管理 倉(cāng)儲(chǔ)貨物動(dòng)態(tài)盤(pán)點(diǎn)系統(tǒng)
智能顯露系統(tǒng)作為倉(cāng)儲(chǔ)貨物統(tǒng)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，經(jīng)過(guò)RFID技術(shù)，將統(tǒng)計(jì)當(dāng)前倉(cāng)儲(chǔ)總貨物數(shù)量，當(dāng)堆垛機(jī)控制器將貨物提放到小車上離開(kāi)倉(cāng)儲(chǔ)，立體倉(cāng)儲(chǔ)管理將自動(dòng)將貨物的數(shù)量減少一個(gè)。
4、機(jī)器臂裝卸貨子系統(tǒng)
對(duì)于從倉(cāng)儲(chǔ)到港口的貨物，可應(yīng)用機(jī)器臂控制系統(tǒng)裝卸貨。六自由度機(jī)械臂的臂部由大臂、小臂構(gòu)成，一般設(shè)定有兩個(gè)自由度，即伸縮、回轉(zhuǎn)、俯仰或升降，應(yīng)用單片機(jī)控制動(dòng)作軌跡。當(dāng)小車到達(dá)裝卸貨指定地點(diǎn)時(shí)，經(jīng)過(guò)無(wú)線向倉(cāng)儲(chǔ)物流貨網(wǎng)關(guān)管理平臺(tái)發(fā)出命令，倉(cāng)儲(chǔ)物流貨網(wǎng)關(guān)管理平臺(tái)接收到后，經(jīng)過(guò)無(wú)線通信向機(jī)器臂控制器發(fā)送裝卸貨指令，控制器接收到命令后，就按照指定的取貨位置，實(shí)操機(jī)器臂經(jīng)過(guò)回轉(zhuǎn)、伸縮、升降、俯仰等幾組動(dòng)作結(jié)合，完成貨物的自動(dòng)裝卸。貨物裝卸完成后，運(yùn)輸車自動(dòng)離開(kāi)。
5、港口智能車輛出入ETC收費(fèi)管理系統(tǒng)
出入港口道閘識(shí)別開(kāi)啟系統(tǒng)（ 又稱智能車輛識(shí)別），運(yùn)用車輛自動(dòng)識(shí)別（Automatic Vehicle Identification簡(jiǎn)稱AVI）技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完成車輛與監(jiān)控中心之間的無(wú)線數(shù)值通訊，完成智能開(kāi)啟道閘系統(tǒng)。使用該系統(tǒng)，車主只要在車窗上裝配感應(yīng)卡并錄入信息，經(jīng)過(guò)出入口時(shí)便不用人工開(kāi)啟道閘，也無(wú)須停車，將自動(dòng)識(shí)別車主身份從而開(kāi)啟道閘。
智能道閘系統(tǒng)實(shí)用化對(duì)比多的一個(gè)系統(tǒng)，由于其無(wú)人化實(shí)操的優(yōu)越性以及成本方面帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，在模仿智能交經(jīng)過(guò)程中一定要加入這個(gè)模型塊。同時(shí)當(dāng)小車離開(kāi)港口時(shí)，車輛離開(kāi)信息將在LED點(diǎn)陣屏上顯露出來(lái)。

四、主要系統(tǒng)系統(tǒng)
1、倉(cāng)儲(chǔ)物流貨網(wǎng)關(guān)管理系統(tǒng)
倉(cāng)儲(chǔ)物流貨網(wǎng)關(guān)管理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)與各個(gè)設(shè)備和子系統(tǒng)實(shí)行信息交互；以RFID設(shè)備作為倉(cāng)儲(chǔ)物流核心技術(shù)，智能車倆作為各個(gè)環(huán)節(jié)的紐帶，應(yīng)用絎車、機(jī)械臂、堆垛機(jī)模仿自動(dòng)化裝卸，使用立體倉(cāng)庫(kù)完成物品倉(cāng)儲(chǔ)管理，集合有線互聯(lián)網(wǎng)、ZigBee傳感器互聯(lián)網(wǎng)、嵌入式技術(shù)、Android研發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)，在整個(gè)環(huán)節(jié)中處于有效監(jiān)控中，完成各個(gè)子系統(tǒng)的信息讀取、傳輸與控制。同時(shí)管理數(shù)值庫(kù)信息的查詢與上傳，可及時(shí)顯露當(dāng)前數(shù)值庫(kù)中的內(nèi)容，上傳至云主機(jī)中去就地實(shí)時(shí)的跟新。
2、倉(cāng)儲(chǔ)貨物出入庫(kù)系統(tǒng)
智能顯露系統(tǒng)作為港口貨物統(tǒng)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，經(jīng)過(guò)RFID技術(shù)，將統(tǒng)計(jì)當(dāng)前倉(cāng)儲(chǔ)總貨物數(shù)量，當(dāng)控制器將港口貨物提放到小車上離開(kāi)港口，信息機(jī)將自動(dòng)將港口貨物的數(shù)量減少一個(gè)；
當(dāng)貨物被運(yùn)送至卸貨區(qū)域時(shí)，小車信息機(jī)顯露并提醒貨物安全運(yùn)送至目的地，如果貨物長(zhǎng)時(shí)間未送至卸貨區(qū)域時(shí)，將顯露提醒信息。
3、立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)
立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)運(yùn)行在整個(gè)系統(tǒng)的中央控制器上，系統(tǒng)應(yīng)用android系統(tǒng)研發(fā)，內(nèi)嵌Sqlite數(shù)值庫(kù)，應(yīng)用android庫(kù)編寫(xiě)的人機(jī)交互界面，主要含有概括貨物自動(dòng)識(shí)別、出入庫(kù)管理、倉(cāng)庫(kù)貨物自動(dòng)盤(pán)點(diǎn)等。