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LGWL-LOG01型 物流立體倉庫實訓系統
一、系統簡介
LGWL-LOG01型 物流立體倉庫實訓系統根據實際物流倉儲中使用的立體倉庫為模板，進行相應的縮小和適當的簡化而設計完成的具有實際操作功能和實驗功能的一套裝置。該裝置采用履帶式輸送帶及鋁合金框架組成，采用物聯網技術與機械控制技術，通過中央控制器立體倉庫管理系統，遠程接收倉庫傳感器系統采集的信息，經過處理，遠程控制各個設備的控制器，完成指定貨物的自動出庫、堆垛機搬運、車輛運輸、皮帶傳送、自動入庫等主要倉儲作業任務。
整個系統的流程為：
入庫時，立體倉庫管理系統分配庫位。入庫產品經過超高頻RFID檢測后，通過輸送帶運送到全自動立體倉庫入庫口，自動貨物搬運機器在管理系統的智能處理下快速找到入庫產品在貨架上的準確庫位，并把貨物準確地移送到庫位上進行保存，立體倉庫管理系統庫位信息更新。
出庫時，立體倉庫管理系統指定庫位。自動貨物搬運機器在立體倉庫管理系統的控制下，準確地移動到待出庫產品的庫位處，搬運出庫產品至接貨的貨車上。貨車經過出庫通道的RFID檢測后正常出庫。出庫成功后，立體倉庫管理系統庫位信息更新。
二、系統構成
LGWL-LOG01型 物流立體倉庫實訓系統覆蓋物聯網的傳感層、網絡鏈路層、網關、以及應用層。網關是整個系統的核心，是連接傳感層與應用層的橋梁。系統拓撲如圖所示。
1、出入庫系統
入庫系統主要實現貨物入庫的智能化管理。首先為每個待入庫貨物粘貼超高頻電子標簽，給每個貨物一個標識。由立庫管理系統為該貨物分配一個庫位。
入庫通道安裝有RFID批量數據信息采集器、機器臂、PVC皮帶輸送機等設備。系統利用RFID設備的識別技術將入庫貨物接入物聯網網關運行的管理系統中。貨物運輸車輛運送貨物到達倉庫入庫口，機器臂將車輛貨物搬運到PVC皮帶輸送機上，此時PVC皮帶輸送機開始運轉，皮帶帶動貨物從倉庫外向倉庫內輸送。當皮帶帶動貨物移動到輸送機一端的紅外對射傳感器處時停止輸送，由堆垛機搬運貨物至立體倉庫內。
出庫時，首先在中央控制器的管理軟件上選擇出貨庫位，然后系統將控制模擬堆垛機移動到相應庫位的上方；然后系統控制庫位滑臺控制器，驅動絲杠旋轉，移出滑臺和庫位；然后控制模擬堆垛機沿豎直方向向下運行達到貨物處，抓取貨物。庫位退回到原處。*后堆垛機移出貨物，搬運到運貨車輛上即可。
2、貨物上下架
上架：當貨物由皮帶輸送機運輸到倉庫內時，中央控制器將驅動模擬堆垛機移動，使其移動到貨物上方，抓取貨物后，再移動到相應的庫位上方。然后中央控制器控制絲杠滑臺驅動器動作，使相應的庫位伸出至貨物的下方。再由中央控制器控制模擬堆垛機沿豎直方向移動，將貨物放到庫位上，模擬堆垛機退回到初始位置。*后絲杠滑臺驅動器動作，縮回移動桿，將庫位拉回到倉庫內。*終完成貨物上架功能。
下架：當貨物需要從指定庫位移出，仍然由中央控制器協調控制庫位的絲杠滑臺驅動器與模擬堆垛機驅動器交替配合工作，*終將貨物放到前來拉貨的運輸車上。
3、模擬堆垛機裝卸貨系統
模擬堆垛機裝卸貨系統，是立體倉庫的重要組成部分，主要由多自由度全方位電機構成，采用單片機控制運動軌跡。管理平臺通過無線無線通信向模擬堆垛機控制器發出貨物上架、下架指令，堆垛機控制器接收到命令后，就按照指定的取貨位置，操作X/Y/Z軸電機運動，從而實現貨物的自動裝卸。貨物裝卸完成后，運輸車自動離開。
該模擬堆垛機結構合理、剛性好，運行平穩、噪聲小，全自動程控運行，能夠穩定可靠地實現貨物的全方位抓取與放置。
4、庫位伸縮系統
庫位伸縮系統，是該立體倉庫實訓系統的特色。傳統庫位是不移動。在該實訓系統中，庫位是可伸縮移動的。它主要由電動絲杠滑臺、滑臺驅動器、滑臺控制器三部分組成，安裝在鋁合金框架內，形成一個至少4庫位的立體倉庫。滑臺驅動器是一個步進電機驅動器，用來驅動電動絲杠滑臺旋轉，實現滑塊的旋出或旋進。滑臺控制器通過ZigBee與中央控制器無線通信，接收中央控制器的控制命令，通過有線方式控制滑臺驅動器工作，從而實現庫位的伸出或拉回。
5、機器臂裝卸貨系統
對于不規則貨物，可采用機器臂控制系統裝卸貨。六自由度機械臂的臂部由大臂、小臂組成，一般具有兩個自由度，即伸縮、回轉、俯仰或升降，采用單片機控制運動軌跡。當小車到達裝卸貨指定地點時，通過無線向管理平臺發出命令，管理平臺接收到后，通過無線通信向機器臂控制器發送裝卸貨指令，控制器接收到命令后，就按照指定的取貨位置，操作機器臂經過回轉、伸縮、升降、俯仰等幾組動作組合，實現貨物的自動裝卸。貨物裝卸完成后，運輸車自動離開。
6、出入庫道閘系統
出入庫道閘系統（ 又稱智能車輛識別），利用車輛自動識別（Automatic Vehicle Identification簡稱AVI）技術、網絡技術完成車輛與中央控制器之間的無線數據通訊，實現智能開啟道閘、自動關閉道閘的功能。使用該系統，運輸車輛上的讀寫器通過檢測鋪設在道路上的電子標簽，確認車輛行駛的位置，通過與中央控制器協調工作，經過出入口時便不用人工開啟道閘，也無須停車，將自動識別車主身份從而開啟道閘。
而且當小車出入倉庫時，車輛信息將在LCD廣播屏上顯示出來，同時進行語音播報當前車輛出入庫信息。
7、 智能路燈管理
實訓系統臺面鋪設有若干路燈以及路燈控制器，與光線傳感器協調工作，模擬車輛運輸道路上的路燈管理系統。
系統根據光線傳感器采集的光亮度值自動控制路燈的打開和關閉。當光亮度值低于某一個閾值時，即打開路燈，當光亮度值高于某一個閾值時，關閉路燈，達到節能的目的。
8、貨物數據庫管理軟件
系統存在兩種射頻頻段，一種是低頻頻段，主要由智能車輛上的低頻讀寫器與鋪設在道路上的低頻卡組成。智能車輛行駛到低頻卡處，由車輛上搭載的ZigBee通信模塊發送給中央處理網關，由網關進行下一步的邏輯控制。另一種是超高頻頻段，主要由一體式超高頻讀寫器與超高頻電子標簽組成。超高頻電子標簽粘貼在貨物上，用于出入庫通道掃描識別以及倉庫貨物的自動盤點。
另外，系統中每個設備都作為ZigBee節點接入到無線傳感器網絡中，因此每個設備都具有唯一標識的MAC地址，系統需存儲所有設備的MAC地址作為系統通信的唯一標示符。因此系統中存在三種數據表，一種是低頻數據信息表，一種是超高頻數據信息表，還有一種是設備的MAC地址信息表。
9、立體倉庫管理軟件
立體倉庫管理軟件運行在整個系統的中央控制器上，軟件采用Linux系統開發，內嵌Sqlite數據庫，采用Qt庫編寫的人機交互界面，主要包括貨物自動識別、車輛識別、出入庫管理、倉庫貨物自動盤點等。
LGWL-LOG01型 物流立體倉庫實訓系統根據實際物流倉儲中使用的立體倉庫為模板，進行相應的縮小和適當的簡化而設計完成的具有實際操作功能和實驗功能的一套裝置。該裝置采用履帶式輸送帶及鋁合金框架組成，采用物聯網技術與機械控制技術，通過中央控制器立體倉庫管理系統，遠程接收倉庫傳感器系統采集的信息，經過處理，遠程控制各個設備的控制器，完成指定貨物的自動出庫、堆垛機搬運、車輛運輸、皮帶傳送、自動入庫等主要倉儲作業任務。
入庫時，立體倉庫管理系統分配庫位。入庫產品經過超高頻RFID檢測后，通過輸送帶運送到全自動立體倉庫入庫口，自動貨物搬運機器在管理系統的智能處理下快速找到入庫產品在貨架上的準確庫位，并把貨物準確地移送到庫位上進行保存，立體倉庫管理系統庫位信息更新。
出庫時，立體倉庫管理系統指定庫位。自動貨物搬運機器在立體倉庫管理系統的控制下，準確地移動到待出庫產品的庫位處，搬運出庫產品至接貨的貨車上。貨車經過出庫通道的RFID檢測后正常出庫。出庫成功后，立體倉庫管理系統庫位信息更新。
二、系統構成
LGWL-LOG01型 物流立體倉庫實訓系統覆蓋物聯網的傳感層、網絡鏈路層、網關、以及應用層。網關是整個系統的核心，是連接傳感層與應用層的橋梁。系統拓撲如圖所示。
物流立體倉庫實訓系統框架圖
三、系統功能1、出入庫系統
入庫系統主要實現貨物入庫的智能化管理。首先為每個待入庫貨物粘貼超高頻電子標簽，給每個貨物一個標識。由立庫管理系統為該貨物分配一個庫位。
入庫通道安裝有RFID批量數據信息采集器、機器臂、PVC皮帶輸送機等設備。系統利用RFID設備的識別技術將入庫貨物接入物聯網網關運行的管理系統中。貨物運輸車輛運送貨物到達倉庫入庫口，機器臂將車輛貨物搬運到PVC皮帶輸送機上，此時PVC皮帶輸送機開始運轉，皮帶帶動貨物從倉庫外向倉庫內輸送。當皮帶帶動貨物移動到輸送機一端的紅外對射傳感器處時停止輸送，由堆垛機搬運貨物至立體倉庫內。
出庫時，首先在中央控制器的管理軟件上選擇出貨庫位，然后系統將控制模擬堆垛機移動到相應庫位的上方；然后系統控制庫位滑臺控制器，驅動絲杠旋轉，移出滑臺和庫位；然后控制模擬堆垛機沿豎直方向向下運行達到貨物處，抓取貨物。庫位退回到原處。*后堆垛機移出貨物，搬運到運貨車輛上即可。
2、貨物上下架
上架：當貨物由皮帶輸送機運輸到倉庫內時，中央控制器將驅動模擬堆垛機移動，使其移動到貨物上方，抓取貨物后，再移動到相應的庫位上方。然后中央控制器控制絲杠滑臺驅動器動作，使相應的庫位伸出至貨物的下方。再由中央控制器控制模擬堆垛機沿豎直方向移動，將貨物放到庫位上，模擬堆垛機退回到初始位置。*后絲杠滑臺驅動器動作，縮回移動桿，將庫位拉回到倉庫內。*終完成貨物上架功能。
下架：當貨物需要從指定庫位移出，仍然由中央控制器協調控制庫位的絲杠滑臺驅動器與模擬堆垛機驅動器交替配合工作，*終將貨物放到前來拉貨的運輸車上。
3、模擬堆垛機裝卸貨系統
模擬堆垛機裝卸貨系統，是立體倉庫的重要組成部分，主要由多自由度全方位電機構成，采用單片機控制運動軌跡。管理平臺通過無線無線通信向模擬堆垛機控制器發出貨物上架、下架指令，堆垛機控制器接收到命令后，就按照指定的取貨位置，操作X/Y/Z軸電機運動，從而實現貨物的自動裝卸。貨物裝卸完成后，運輸車自動離開。
該模擬堆垛機結構合理、剛性好，運行平穩、噪聲小，全自動程控運行，能夠穩定可靠地實現貨物的全方位抓取與放置。
庫位伸縮系統，是該立體倉庫實訓系統的特色。傳統庫位是不移動。在該實訓系統中，庫位是可伸縮移動的。它主要由電動絲杠滑臺、滑臺驅動器、滑臺控制器三部分組成，安裝在鋁合金框架內，形成一個至少4庫位的立體倉庫。滑臺驅動器是一個步進電機驅動器，用來驅動電動絲杠滑臺旋轉，實現滑塊的旋出或旋進。滑臺控制器通過ZigBee與中央控制器無線通信，接收中央控制器的控制命令，通過有線方式控制滑臺驅動器工作，從而實現庫位的伸出或拉回。
5、機器臂裝卸貨系統
對于不規則貨物，可采用機器臂控制系統裝卸貨。六自由度機械臂的臂部由大臂、小臂組成，一般具有兩個自由度，即伸縮、回轉、俯仰或升降，采用單片機控制運動軌跡。當小車到達裝卸貨指定地點時，通過無線向管理平臺發出命令，管理平臺接收到后，通過無線通信向機器臂控制器發送裝卸貨指令，控制器接收到命令后，就按照指定的取貨位置，操作機器臂經過回轉、伸縮、升降、俯仰等幾組動作組合，實現貨物的自動裝卸。貨物裝卸完成后，運輸車自動離開。
出入庫道閘系統（ 又稱智能車輛識別），利用車輛自動識別（Automatic Vehicle Identification簡稱AVI）技術、網絡技術完成車輛與中央控制器之間的無線數據通訊，實現智能開啟道閘、自動關閉道閘的功能。使用該系統，運輸車輛上的讀寫器通過檢測鋪設在道路上的電子標簽，確認車輛行駛的位置，通過與中央控制器協調工作，經過出入口時便不用人工開啟道閘，也無須停車，將自動識別車主身份從而開啟道閘。
而且當小車出入倉庫時，車輛信息將在LCD廣播屏上顯示出來，同時進行語音播報當前車輛出入庫信息。
7、 智能路燈管理
實訓系統臺面鋪設有若干路燈以及路燈控制器，與光線傳感器協調工作，模擬車輛運輸道路上的路燈管理系統。
系統根據光線傳感器采集的光亮度值自動控制路燈的打開和關閉。當光亮度值低于某一個閾值時，即打開路燈，當光亮度值高于某一個閾值時，關閉路燈，達到節能的目的。
系統存在兩種射頻頻段，一種是低頻頻段，主要由智能車輛上的低頻讀寫器與鋪設在道路上的低頻卡組成。智能車輛行駛到低頻卡處，由車輛上搭載的ZigBee通信模塊發送給中央處理網關，由網關進行下一步的邏輯控制。另一種是超高頻頻段，主要由一體式超高頻讀寫器與超高頻電子標簽組成。超高頻電子標簽粘貼在貨物上，用于出入庫通道掃描識別以及倉庫貨物的自動盤點。
另外，系統中每個設備都作為ZigBee節點接入到無線傳感器網絡中，因此每個設備都具有唯一標識的MAC地址，系統需存儲所有設備的MAC地址作為系統通信的唯一標示符。因此系統中存在三種數據表，一種是低頻數據信息表，一種是超高頻數據信息表，還有一種是設備的MAC地址信息表。
9、立體倉庫管理軟件
立體倉庫管理軟件運行在整個系統的中央控制器上，軟件采用Linux系統開發，內嵌Sqlite數據庫，采用Qt庫編寫的人機交互界面，主要包括貨物自動識別、車輛識別、出入庫管理、倉庫貨物自動盤點等。
