基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧倉(cāng)儲(chǔ)建設(shè)與應(yīng)用

婁季峰　張迪

【摘 要】隨著抽水蓄能事業(yè)的不斷發(fā)展，倉(cāng)儲(chǔ)管理的物資種類及數(shù)量也在不斷增加，出入庫(kù)頻率劇增，倉(cāng)儲(chǔ)管理作業(yè)十分復(fù)雜且多樣化，傳統(tǒng)的人工倉(cāng)庫(kù)作業(yè)模式和數(shù)據(jù)采集方式已難以滿足倉(cāng)儲(chǔ)管理要求，嚴(yán)重影響了企業(yè)的運(yùn)行效率。文中提出的基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智慧倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)將移動(dòng)應(yīng)用技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、RFID應(yīng)用技術(shù)、可視化技術(shù)等相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)物資的最優(yōu)管理。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);智慧倉(cāng)儲(chǔ);抽水蓄電企業(yè)

中圖分類號(hào)： TN929.5;TP391.44文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）33-0243-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.33.120

Intelligent Storage Construction and Application Based on Internet of Things Technology

LOU Ji-feng ZHANG Di

（State grid xinyuan construction co.， LTD.， Beijing 100053， China）

【Abstract】With the continuous development of the pumped storage business， the types and quantity of materials for warehouse management are also increasing， and the warehouse management operations are very complicated and diverse. The traditional manual warehouse operation mode and data collection method are difficult to meet the requirements of warehouse management. The smart storage management system based on ubiquitous power Internet combines mobile application technology， network communication technology， RFID application technology and visualization technology， and it realizes the optimal management of warehouse materials.

【Key words】Internet of things technology; Intelligent storage; Pumping and electricity storage enterprises

0 引言

在技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的過(guò)程中，物聯(lián)網(wǎng)借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，應(yīng)用射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器與紅外感應(yīng)器等信息設(shè)備與技術(shù)，將已經(jīng)約定的協(xié)議作為根據(jù)，在物品與互聯(lián)網(wǎng)之間建立起信息交換的橋梁。這樣就構(gòu)建成定位、跟蹤、調(diào)控、監(jiān)控與識(shí)別的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[1]。國(guó)家電網(wǎng)公司2019年全面啟動(dòng)“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)，就是圍繞電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，充分應(yīng)用移動(dòng)互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)、先進(jìn)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的智慧服務(wù)系統(tǒng)。

目前，國(guó)網(wǎng)新源公司倉(cāng)儲(chǔ)管理仍借助于傳統(tǒng)的人工管理方法和手段，采用智慧倉(cāng)儲(chǔ)的應(yīng)用迫在眉睫。智慧倉(cāng)儲(chǔ)就是利用RFID射頻識(shí)別及先進(jìn)管理方法，實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)抓取、自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)預(yù)警及智能管理功能，以降低倉(cāng)儲(chǔ)成本、提高倉(cāng)儲(chǔ)效率，提升倉(cāng)儲(chǔ)智慧管理能力。本文以浙江仙居抽水蓄能有限公司為例，研究設(shè)計(jì)出了一套全方位感知、安全同步傳輸、可視化重現(xiàn)的高效智慧倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，通過(guò)改善傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)的管理模式，改變?nèi)斯?、紙張文件記錄為基礎(chǔ)的管理方式、追蹤進(jìn)出庫(kù)的物資，提升倉(cāng)庫(kù)管理的效率，實(shí)現(xiàn)能源流、業(yè)務(wù)流、數(shù)據(jù)流“三流合一”，將泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)工作落實(shí)在日常物資管理工作中。

1 智慧倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)介紹

1.1 系統(tǒng)功能介紹

智能盤庫(kù)系統(tǒng)主要包括RFID電子標(biāo)簽、智能貨架、智能運(yùn)輸機(jī)器人、智能盤庫(kù)機(jī)器人、智能物品管理機(jī)器人、智能盤庫(kù)系統(tǒng)管理平臺(tái)軟件等設(shè)備。并實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）自動(dòng)定位：盤庫(kù)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有庫(kù)存物品的自動(dòng)定位，定位精度達(dá)到厘米級(jí)，可以引導(dǎo)倉(cāng)庫(kù)管理人員到庫(kù)存物品附近。

（2）自動(dòng)盤庫(kù)：盤庫(kù)系統(tǒng)可以按照規(guī)劃好的路徑，自動(dòng)完成庫(kù)房?jī)?nèi)存儲(chǔ)物資的盤點(diǎn)，當(dāng)物品被誤放到錯(cuò)誤位置時(shí)，會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并形成盤庫(kù)報(bào)表。

（3）自動(dòng)搬運(yùn)：盤庫(kù)系統(tǒng)可以自動(dòng)將物品運(yùn)送到指定的位置，包括從倉(cāng)庫(kù)門口運(yùn)送到規(guī)劃好的存儲(chǔ)位置，以及從存儲(chǔ)位置運(yùn)送到倉(cāng)庫(kù)門口。

（4）自動(dòng)檢測(cè)和報(bào)警功能，當(dāng)未經(jīng)授權(quán)的物品或人員進(jìn)出時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)報(bào)警。

（5）其他功能：盤庫(kù)系統(tǒng)中的機(jī)器人可以自動(dòng)進(jìn)行充電，并具備攝像和實(shí)時(shí)通信功能。

1.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)層介紹

盤庫(kù)系統(tǒng)架構(gòu)分為數(shù)據(jù)采集層、業(yè)務(wù)層、應(yīng)用層。

（1）數(shù)據(jù)采集層：在每個(gè)資產(chǎn)設(shè)備部署RFID標(biāo)簽。

智能盤庫(kù)機(jī)器人按照既定的路徑規(guī)劃，完成整個(gè)貨架的數(shù)據(jù)清點(diǎn)、巡更;同時(shí)支持出入庫(kù)時(shí)，自動(dòng)將物品運(yùn)送到指定的位置，減輕工作負(fù)擔(dān)。智能貨架依托于全覆蓋的天線，自動(dòng)采集所有資產(chǎn)的RFID標(biāo)簽信息。為了便于定位每個(gè)物品的位置，對(duì)普通貨架做簡(jiǎn)單改造，支持聲光定位提醒，便于工作人員到指定位置提取相關(guān)物品。工作臺(tái)完成RFID標(biāo)簽的初始化、資產(chǎn)的借用、歸還等操作。

（2）業(yè)務(wù)層。

考慮到系統(tǒng)處于局域網(wǎng)內(nèi)，為了便于智能盤庫(kù)機(jī)器人協(xié)同工作，將前段采集設(shè)備自建局域網(wǎng)，智能盤庫(kù)機(jī)器人支持采用WIFI傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行數(shù)據(jù)交互。將采集到的機(jī)器人的視頻數(shù)據(jù)、RFID采集數(shù)據(jù)、RFID標(biāo)簽信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)等進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，準(zhǔn)確定位每個(gè)資產(chǎn)的具體位置。

（3）應(yīng)用層。

依托于采集到的每個(gè)物資的具體精確位置，進(jìn)行大數(shù)據(jù)平臺(tái)應(yīng)用。全流程無(wú)人參與，重點(diǎn)對(duì)自動(dòng)盤庫(kù)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確認(rèn)是否需要補(bǔ)庫(kù)、在庫(kù)情況是否異常等。

2 智慧倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)軟件架構(gòu)

2.1 軟件功能

倉(cāng)儲(chǔ)管理作為整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，除了提供基本倉(cāng)儲(chǔ)管理功能外，基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)建立庫(kù)存預(yù)警、庫(kù)存策略優(yōu)化、庫(kù)存分類分析等統(tǒng)計(jì)分析模型，為庫(kù)存管理、生產(chǎn)運(yùn)維提供輔助決策。

2.2 入庫(kù)登記功能

制定編碼規(guī)則，通過(guò)條碼打印機(jī)，將資產(chǎn)按照倉(cāng)庫(kù)、貨架等信息，形成規(guī)則，事先做好對(duì)應(yīng)的條碼。通過(guò)RFID工作站讀取標(biāo)簽表面的條碼或者二維碼信息，自動(dòng)生成資產(chǎn)的EPC碼，寫(xiě)到RFID標(biāo)簽EPC區(qū)，完成卡號(hào)的初始化工作。將對(duì)資產(chǎn)進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)的EPC信息、TID信息、二維碼/條碼信息、資產(chǎn)名稱、資產(chǎn)規(guī)格、倉(cāng)庫(kù)號(hào)、生產(chǎn)廠家、使用時(shí)機(jī)、管理分工、接裝驗(yàn)收人、使用維護(hù)人、是否是易耗品等信息上報(bào)平臺(tái)，寫(xiě)到對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)表中。

2.3 借用管理功能

提交借用申請(qǐng)，刷工作卡或人臉識(shí)別，讀取身份信息，并與操作人員的基本信息包括姓名、部門、職工編碼、聯(lián)系電話等進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)，確認(rèn)操作人員身份。選擇要借用的資產(chǎn)，并自動(dòng)進(jìn)行語(yǔ)音和貨架上的安裝指示燈提醒，可選擇調(diào)配機(jī)器人協(xié)助搬運(yùn)。機(jī)器人自動(dòng)到指定貨架位置，從貨架上拿取相應(yīng)的資產(chǎn)。機(jī)器人將資產(chǎn)拿到指定的工作臺(tái)邊。在工作站電腦上顯示刷卡記錄，核對(duì)申請(qǐng)借用清單與實(shí)際借用是否符合，彈出取出的資產(chǎn)列表、未取出的列表、取錯(cuò)的報(bào)警列表;由借用人員點(diǎn)擊確認(rèn)，完成借用。

2.4 資產(chǎn)歸還功能

刷工作卡或人臉識(shí)別，讀取身份信息，確認(rèn)操作人員身份。把歸還資產(chǎn)放到工作站讀寫(xiě)器掃描區(qū)或者手持機(jī)app盤點(diǎn);點(diǎn)擊“歸還”按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)盤點(diǎn)歸還設(shè)備，顯示歸還列表。聲光提醒歸還的貨位，確認(rèn)歸還資產(chǎn)。機(jī)器人將歸還的資產(chǎn)搬運(yùn)到指定貨架。

3 智慧倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)硬件架構(gòu)

3.1 RFID智能貨架

通過(guò)將小件物品都部署上超高頻標(biāo)簽RFID標(biāo)簽，智能貨架部署RFID讀寫(xiě)器、天線、分支器等，確保全面感知整個(gè)貨架，可實(shí)時(shí)獲取每個(gè)小物品的位置。

在每層的頂部固定平板天線，每層部署8口天線分支器，將所有的天線進(jìn)行級(jí)聯(lián)，完成對(duì)整個(gè)架子的全覆蓋管理。可進(jìn)行實(shí)時(shí)盤庫(kù)。

對(duì)開(kāi)放式管理架進(jìn)行區(qū)域劃分，同時(shí)每個(gè)區(qū)域部分部署標(biāo)識(shí)指示燈。通過(guò)一個(gè)顯示器以及指示燈實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前資產(chǎn)的位置情況，并進(jìn)行語(yǔ)言播報(bào)。

3.2 智能盤庫(kù)機(jī)器人/智能搬運(yùn)機(jī)器人

采用2.4G遠(yuǎn)距離識(shí)別技術(shù)和125K低頻喚醒技術(shù)，在機(jī)器人上安裝讀寫(xiě)器、低頻激活器，機(jī)器人經(jīng)過(guò)貼有125K+2.4G雙頻標(biāo)簽的區(qū)域時(shí)，標(biāo)簽將被激活讀取，因?yàn)闄C(jī)器人具備導(dǎo)航定位功能，從而完成對(duì)資產(chǎn)的定位以及清點(diǎn)。

可設(shè)置低頻激勵(lì)器的工作范圍：1米到3.5米，到該區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽激活并上報(bào)數(shù)據(jù)。此外，平時(shí)標(biāo)簽處于休眠狀態(tài)，以節(jié)省電源，增加標(biāo)簽使用壽命。

盤庫(kù)機(jī)器人按照指定的路徑完成自動(dòng)清點(diǎn)，同時(shí)免去了對(duì)貨架的改造，采用雙頻方案可控制區(qū)域覆蓋，一次經(jīng)過(guò)可完成全部物資盤點(diǎn)。

3.3 智能物品管理機(jī)器人

設(shè)置不同的貨架區(qū)，每個(gè)貨架區(qū)由指定一臺(tái)智能管理機(jī)器人管理，這樣可以提高機(jī)器人工作效率。所有智能機(jī)器人共享一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，為了避免相撞，需要中心調(diào)度服務(wù)器設(shè)計(jì)改進(jìn)算法。

3.4 手持終端

用于資產(chǎn)清點(diǎn)確認(rèn)。盤點(diǎn)時(shí)，管理員手持RFID手持終端，庫(kù)存信息盤點(diǎn)上傳，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行信息核實(shí)，無(wú)入庫(kù)內(nèi)的工具以淺紅色背景標(biāo)識(shí)、缺失的工具以淺綠色背景標(biāo)識(shí)、正確的工具以白色背景標(biāo)識(shí)，管理員能夠現(xiàn)場(chǎng)直觀掌握工具信息。盤點(diǎn)結(jié)果上傳至計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)整理統(tǒng)計(jì)保存結(jié)果。

3.5 智能通道門

當(dāng)未授權(quán)的資產(chǎn)進(jìn)出倉(cāng)庫(kù)時(shí)，智能通道門會(huì)自動(dòng)報(bào)警。

4 結(jié)束語(yǔ)

智慧倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)具有強(qiáng)大的事件集中收集分析和處理能力，可適用于多種電子標(biāo)簽的電子芯片讀寫(xiě)器，能夠同時(shí)自動(dòng)讀取大量物資信息，并及時(shí)生成出入庫(kù)單據(jù)、進(jìn)行有效信息過(guò)濾和分析。智慧倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)讀取RFID標(biāo)簽信息[2]，利用圖表等展示形式顯示讀取狀態(tài)，對(duì)異動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行提示告警，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)對(duì)物資生命周期管理的智能化和可視化，倉(cāng)庫(kù)管理從而實(shí)現(xiàn)方便快捷且真實(shí)可信的無(wú)紙化辦公。

伴隨著信息技術(shù)的不斷升級(jí)和變革，智慧倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，其應(yīng)用為智能型水電站的建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。目前，智慧倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的應(yīng)用在水電物資管理行業(yè)屬于起步階段，很多功能仍需要不斷完善。但隨著越來(lái)越多信息技術(shù)的不斷進(jìn)步及企業(yè)對(duì)智慧倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)認(rèn)可度的不斷提升，智慧倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)必將得到更加廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用，為企業(yè)創(chuàng)造更多的管理效益。

【參考文獻(xiàn)】

[1]舒文瓊.物聯(lián)網(wǎng)即將步入3G時(shí)代芯訊通細(xì)分策略助發(fā)展[J].通信世界，2012，10（01）：56-57.

[2]張春紅，裘曉峰，夏海輪，馬濤.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用，人民郵電出版社，2017，（02）P15-21.