基于UWB的车间物料配送控制与管理平台制造技术

一种基于UWB的车间物料配送控制与管理平台，它包括智能后台控制模块与自动化管理模块，其特征是：所述的智能后台控制模块包括核心路由（1）、通讯服务（2）、实时定位（3）；核心路由（1）提供封装的跨模块调用接口，完成数据源与目标组间的数据路由，简化数据交叉传送复杂性；通讯服务（2）封装通讯协议与数据交换功能，实现平台与小车双向通信，并将平台控制数据和小车运行状态监测数据发送至核心路由（1），通过其转发将数据发送至数据库服务模块（5）与客户端服务模块（6）。本发明专利技术为车间物流配送小车提供了理想的数据支持，能提高配送效率。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及一种物流配送技术，尤其是一种同时对移动设备和PC客户端提供人机交互支持的生产车间小车物流配送技术，具体地说是一种高封装、自主化的，能够实现车间物料配送智能控制，自动化管理数据与面向多用户群体不同功能需求的基于UWB的车间物料配送控制与管理平台。

技术介绍

目前，计算机数字技术与网络技术在车间生产过程中得到广泛应用。易于编写的软件平台、实时高速的数据传输和强大的计算能力为控制、管理的自动化、智能化提供了强大的技术和硬件保障。在此基础上通过对相关紧耦合功能的集成、封装，建立控制平台能够进一步提升开发性和实用性。
为了能够更加真实的展示车间布局，显示实时运行情况，通常需要使用诸如Unity3D、Unigine等大型3D引擎支持以渲染画面。此类引擎拥有强大的3D动画能力，但入门不易，往往需要投入大量的人力；与此同时，物料配送的控制与管理需要专业的知识和相应的人力资源投入。
控制平台与智能小车是一组紧耦合配对：小车需要依赖控制平台完成一系列的运动，同时提交运行状态进行实时监测；控制平台需要了解小车运行过程中的各种物理、软件特性，及时准确的提取其状态数据、下发控制命令，实现软、硬件之间的高度配合。涉及嵌入式的硬件平台开发调试、控制协议编写相对繁琐，同时也需要相关知识的支持。
企业资源管理系统（ERP）、制造执行系统（MES）、产品数据管理（PDM）系统和计算机辅助工艺过程系统（CAPP）在制造车间中得到越来越多的应用。在使用过程中，它们需要原始数据，平台可通过第三方接口，将采集数据传送至对应的接入系统
UWB定位作为室内无线定位的一种解决方案，可应用于多种定位环境，追踪监视人员和设备，具有低成本、抗多径干扰、穿透能力强的优势，所以可以应用于静止或者移动物体以及人的定位跟踪，能提供十分精确的定位精度。在国外，该系统已经在多个行业中得到了广泛应用。在英国的Sellafield核电站，使用有源标签（Ubtags）配合测量辐射强度的辐射度量计，可以实时的将人员位置和辐射强度传输至系统后台，极大方便了管理者对现场人员安全的监控。宝马汽车生产线上使用该系统实时感知工人的操作以及当前流程，同时监控整个操作过程，大大减少了人为操作失误带来的损失。
有鉴于此，在车间物料配送过程中，建立一个控制和管理平台来提高配送效率，减少出错率至关重要。

技术实现思路

本专利技术的目的是针对现有的车间配送尚无对应的软件或平台，专利技术一种集成智能小车通讯控制、实时定位、数据存储、用户操作管理，易于开发和集成的基于UWB的车间物料配送控制与管理平台。
本专利技术的技术方案是：
一种基于UWB的车间物料配送控制与管理平台，它包括智能后台控制模块与自动化管理模块，其特征在于：所述的智能后台控制模块包括核心路由1、通讯服务2、实时定位3；核心路由1提供封装的跨模块调用接口，完成数据源与目标组间的数据路由，简化数据交叉传送复杂性；通讯服务2封装通讯协议与数据交换功能，实现平台与小车双向通信，并将平台控制数据和小车运行状态监测数据发送至核心路由1，通过其转发将数据发送至数据库服务模块5与客户端服务模块6；实时定位3引擎将定位数据发送至核心路由1，通过其转发将位置信息发送至通讯服务模块2、数据库服务模块5与客户端服务模块6；所述的自动化管理模块包括网页服务4、数据库服务5和客户端服务6；网页服务4实现PC端、移动端的界面化的人机交互，提供数据分析、图表生成支持；数据库服务5提供定位数据、小车控制数据及小车运行状态监测数据的保存，并对网页服务4提供数据处理支持；客户端服务6实现PC客户端下的用户接入，提供全局状态实时显示、配送控制和平台管理。
所述的核心路由1一方面用于将各个功能单元确立明确的责任边界，提供跨模块的一对一或一对多的调用接口，防止某个模块在使用过程中跨模块直接使用一个或多个其它模块资源；另一方面将接收到的请求分析、分解，提交至相应模块执行，并汇总结果返回至请求对象；由于存在是否需要等待请求结果的区别，因此需要根据情况使用多线程技术；建立数据订阅机制，将数据源模块将产生或捕捉到的数据，按照订阅情况分发至订阅模块。
所述的通讯服务2用于建立基于IP节点的缓存堆与管理单元，将接收到的数据进行堆保存、内容提取、垃圾信息剔除和数据校验，并提供消息生成与内存维护功能；建立通用型数据发送器与接收响应检测器，对提交发送的消息串按照节点建立消息堆，对已发送数据进行到达性检验，由于多小车模式下并行性较差，定制事务执行器进行高并发性下的高速、大量型数据的发送与校验。
所述的实时定位3以Ubisnese系统硬件为底层平台，使用固定安装的Ubisense读写器，用于接收定位标签发射的UWB信号，并上传该UWB信号到定位引擎，通过AOA和TDOA算法计算出标签的坐标，并解析出的定位坐标提交至核心路由。
所述的网页服务4用于提供高灵活性的前端界面，包括：文字显示、图表显示；访问平台包括：IOS、Android和Windows，通过网页的即用即生成的高兼容特性，自适应不同分辨率下的内容显；可提供历史数据查询、数据分析、用户管理、定位追踪对象管理、配送小车管理功能。
所述的数据库服务5用于建立轻量级本地缓存服务器，对于实时定位3引擎提交的实时数据进行强数据筛选，定时保存至SQLServer；保存平台操作记录与小车运行状态监测数据；执行T-SQL命令执行，对网页服务4提供数据支持。
所述的客户端服务6能提供面向移动端访问用户、PC端普通操作用户和PC端管理员用户的多维度界面；移动端用户灵活性大，通过对其提供基于网页5的高灵活性屏幕分辨率适配，免除APP开发，同时提供一键式接入认证，轻松连入并控制附近的配送小车；PC端用户区分工作性质，普通用户具有一般的操作权限，仅满足基本的工作需求，管理员用户提供所有操作权限，支持历史数据查询、数据分析、用户管理、定位追踪对象管理、配送小车管理功能。
本专利技术的有益效果：
本专利技术融合智能小车通信控制、Ubisense实时定位、SQLServer高性能数据存储于运算、客户端与网页访问支持，提供了一个完整的物料配送控制和管理平台。平台和智能小车建立通讯协议，同时自主追踪、校验数据传送过程结果，以面向对象的形式提供方便简洁的访问接口。核心路由提供访问所有模块的公共接口，可实现多模块间同步、并行任务执行，同时为企业级应用提供第三方接口，实现数据共享。
1）本专利技术提出了一种针对物料配送的控制和管理系统，通过Ubisense定位系统、SQLServer服务器、网页服务实现基于Socket实时通信的可开发的支持C/S、B/S架构的配送控制和管理平台。
2）本专利技术对控制平台和小车的软硬件进行集成和封装，实现对使用平台的用户提供易于理解、操作的调用接口，降低入门门槛，提升可开发性。
3）本专利技术采用核心路由，将显示与控制和管理分离，通过平台向显示模块仅提供显示过程中必要的动画驱动元素，能够减少开发工作量，降低专业技术要求，缩短开发周期。
4）本专利技术针对不同用户的不同功能需求，提供不同的访问方式。通过手持工业看板可随时查看平台整体运行状况，并实现一键连入附近智能小车，直接手动控制；通过普通用户PC客户端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于UWB的车间物料配送控制与管理平台，它包括智能后台控制模块与自动化管理模块，其特征是：所述的智能后台控制模块包括核心路由（1）、通讯服务（2）、实时定位（3）；核心路由（1）提供封装的跨模块调用接口，完成数据源与目标组间的数据路由，简化数据交叉传送复杂性；通讯服务（2）封装通讯协议与数据交换功能，实现平台与小车双向通信，并将平台控制数据和小车运行状态监测数据发送至核心路由（1），通过其转发将数据发送至数据库服务模块（5）与客户端服务模块（6）；实时定位（3）引擎将定位数据发送至核心路由（1），通过其转发将位置信息发送至通讯服务模块（2）、数据库服务模块（5）与客户端服务模块（6）；所述的自动化管理模块包括网页服务（4）、数据库服务（5）和客户端服务（6）；网页服务（4）实现PC端、移动端的界面化的人机交互，提供数据分析、图表生成支持；数据库服务（5）提供定位数据、小车控制数据及小车运行状态监测数据的保存，并对网页服务（4）提供数据处理支持；客户端服务（6）实现PC客户端下的用户接入，提供全局状态实时显示、配送控制和平台管理。

【技术特征摘要】
1.一种基于UWB的车间物料配送控制与管理平台，它包括智能后台控制模块与自动化管理模块，其特征是：所述的智能后台控制模块包括核心路由（1）、通讯服务（2）、实时定位（3）；核心路由（1）提供封装的跨模块调用接口，完成数据源与目标组间的数据路由，简化数据交叉传送复杂性；通讯服务（2）封装通讯协议与数据交换功能，实现平台与小车双向通信，并将平台控制数据和小车运行状态监测数据发送至核心路由（1），通过其转发将数据发送至数据库服务模块（5）与客户端服务模块（6）；实时定位（3）引擎将定位数据发送至核心路由（1），通过其转发将位置信息发送至通讯服务模块（2）、数据库服务模块（5）与客户端服务模块（6）；所述的自动化管理模块包括网页服务（4）、数据库服务（5）和客户端服务（6）；网页服务（4）实现PC端、移动端的界面化的人机交互，提供数据分析、图表生成支持；数据库服务（5）提供定位数据、小车控制数据及小车运行状态监测数据的保存，并对网页服务（4）提供数据处理支持；客户端服务（6）实现PC客户端下的用户接入，提供全局状态实时显示、配送控制和平台管理。
2.根据权利要求1所述的基于UWB的车间物料配送控制与管理平台，其特征是所述的核心路由（1）一方面用于将各个功能单元确立明确的责任边界，提供跨模块的一对一或一对多的调用接口，防止某个模块在使用过程中跨模块直接使用一个或多个其它模块资源；另一方面将接收到的请求分析、分解，提交至相应模块执行，并汇总结果返回至请求对象；由于存在是否需要等待请求结果的区别，因此需要根据情况使用多线程技术；建立数据订阅机制，将数据源模块将产生或捕捉到的数据，按照订阅情况分发至订阅模块。
3.根据权利要求1所述的基于UWB的车间物料配送控制与管理平台，其特征是所述的通讯服务（2）用于建立基于IP节点的缓存堆与管理单元，将接收到的数据进行堆保存、内容提取、垃圾信息剔除和数据校验，并提供消息生成与内存维护功能；建立通用型...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴旗，郭宇，李思国，黄少华，王益聪，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32