一种基于智能叉车的冷库仓储管理系统技术方案

一种基于智能叉车的冷库仓储管理系统，包括冷库仓储区、智能叉车和上位机；所述的冷库仓储区包括保鲜库区、冷藏库区、低温库区和速冻库区，其中每个区域都包含货物存储架和货物装箱，且货物存储架和货物装箱上均含有RFID射频技术中的电子标签；所述的智能叉车包括图像识别模块、无线传输模块、无线振动传感模块和压力传感模块均与微控制器MCU相连，还包括RFID射频技术中的电子标签；所述的上位机包括监测模块和控制模块。本发明专利技术应用于企业冷库当中，能有效地跟踪叉车以及货物信息，且叉车可以一次性进行多存多取货物操作。此外，智能叉车可以长时间作用于低温环境下，既节省了人工开支，又能够保证智能叉车运行的高效性和安全性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能叉车的冷库仓储管理系统


[0001]本专利技术涉及冷库仓储系统
，具体涉及一种基于智能叉车的冷库仓储管理系统。

技术介绍

[0002]随着自动化、人工智能等技术手段的不断发展，我国各行各业都在努力寻找优化设备方案，争相提高企业在社会当中的竞争力。而冷库由于规模比较大，人员工作的环境温度差异也大，因此企业冷库需要优化旧设备旧系统以提高其竞争力。
[0003]传统的冷库仓储系统中，人力方面需要长时间工作于库内低温与库外常温环境下，一方面对人身体会造成伤害，另一方面企业还需要承担这部分人力的劳动费用，而物力方面智能叉车一次只能存取一件货物，不能够高效作业于冷库当中。
[0004]此外，系统如何高效解决物流追踪、信息查询、智能叉车故障检测、合理分配叉车和路线优化等问题，以及由于温差而形成的冷凝水损坏零器件的问题。

技术实现思路

[0005]针对上述的技术问题，本技术方案提供了一种基于智能叉车的冷库仓储管理系统，能有效的解决上述问题。
[0006]本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于智能叉车的冷库仓储管理系统，包括冷库仓储区，设置在冷库仓储区内的监测装置，以及与监测装置信号连接的上位机；所述的冷库仓储区包括保鲜库区、冷藏库区、低温库区和速冻库区，以及设置在各个区域内的货物存储架和货物装箱；所述的冷库仓储区内设置有用于运输货物装箱的智能叉车，位于货物存储架和货物装箱上，以及智能叉车上安装有配对的用于RFID射频技术的电子标签；所述的智能叉车包括微控制器MCU，以及与微控制器MCU连接的无线传输模块、图像识别模块、无线振动传感模块和压力传感模块；微控制器MCU通过无线传输模块与上位机信号连接，进行信号传输；所述的上位机设置有监测模块和控制模块；所述监测模块用于显示智能叉车的位置信息、冷库各区域货物存储架信息、各区域货物装箱信息、每天的货物进出库信息和信息查询；所述控制模块根据货物装箱信息与货物存储架比对，控制智能叉车将货物运送至合适的存储架区域，或给智能叉车下达去某一特定的货物存储架区域提取多少数量的货物进行装箱；所述控制模块中设置有蚁群算法；在上位机中输入需要存储或/和提取各货物的数量后，蚁群算法可计算出当天需要的叉车数量以及每辆叉车的最优路线，并判断叉车数量是否达到每天的使用上限；再通过上位机将叉车的控制指令通过无线传输模块传输给各个智能叉车，完成入库或出库作业。
[0007]进一步的，所述的蚁群算法是仿照蚁群的觅食行为从而找到最优路线的一种算法；在觅食的过程中，蚂蚁会释放出一种信息素，随着时间的推移，路径较短的信息素浓度较高，选择该路径的蚂蚁越来越多，从而找到最优路线；考虑到算法收敛速度和全局搜索能力，蚁群算法的模型如下式所示：式中： 为第x只蚂蚁在本次迭代过程中留在(i,j)上的信息素量，为常数，表示信息素强度，为表示第x只蚂蚁在本次运动中走过路径的长度；进一步的，所述蚁群算法的具体流程如下所示：步骤一：初始化各参数；步骤二：更新循环次数N
C
增长1；步骤三：设置蚂蚁数目x，x为0；步骤四：更新本次循环中蚂蚁数目为：上次循环中的蚂蚁数目量增长1；步骤五：根据转移概率公式选择合理的下一个元素，转移概率公式为：；式中： 为蚂蚁x下一步允许选择的客户点集合， 为t时刻路径(i,j)上的信息素浓度， 为一个启发式因子，表示从i到j的期望程度， 为信息素因子，取值为2，为期望启发式因子，取值为4， 为信息素挥发系数，0-1之间，取值0.5，为n个元素，即n个需要存储或提取的货物类别；步骤六：修改禁忌表；步骤七：判断蚂蚁数目x是否达到蚂蚁的总数量m，未达到跳转步骤四，达到进行步骤八；步骤八：按照信息素更新公式更新信息素；信息素更新公式为：；式中： 为本次迭代过程中路径(i,j)上的信息素增量， 为第x只蚂蚁在本次迭代过程中留在(i,j)上的信息素量；步骤九：判断循环次数N
C
是否达到最大循环次数，未达到跳转步骤二，达到进行步骤十；
步骤十：输出最优路线；在流程结束时，得到的蚂蚁数目x为需要的智能叉车数量，设定的蚂蚁总数m为叉车每天的使用上限，输出的蚁群最优路线为x辆智能叉车的最优路线。
[0008]进一步的，所述的智能叉车包括车身本体，车身的底部设置有滚轮，车身本体内设置有微控制器MCU、电源、电机和传动装置；位于车身的顶部固定连接有甲板，甲板的一端设置有贯穿甲板延伸至车身本体内部的转轴，转轴上设置有螺纹，位于转轴的中部通过螺纹连接有轴套，轴套与横梁固定连接；位于横梁的两端连接有叉车车臂；所述转轴的底部固定连接有传动齿轮一，传动齿轮一通过设置在车身本体内部的传动装置与伺服电机一传动连接，伺服电机一的正转或反转控制转轴正转或反转，从而控制横梁在转轴上上下移动；所述轴套上固定连接有传动齿轮二，传动齿轮二通过传动装置与设置在横梁内部的伺服电机二连接；伺服电机二的正转或反转控制轴套在转轴上正转或反转，从而控制横梁在转轴上旋转方向。
[0009]进一步的，所述的叉车车臂为可伸缩式；位于横梁的两端分别固定连接有活塞缸，活塞缸中的活塞杆可直接作为叉车车臂；或在活塞缸中活塞杆的顶端与叉车车臂固定连接。叉车车臂为可伸缩式，在行车期间车臂缩到最里面，可以减小叉车的转弯半径，也可以减少行车安全问题，避免途中造成不必要的损坏。
[0010]通过转轴和轴套的配合，便于智能叉车在提取货物时；先通过伺服电机一带动转轴正转，将带有车臂的横梁上升到货物存储架的任何一层的高度后，伺服电机一停止运动；再启动活塞缸，伸出叉车车臂插取货物；插取完成后，伺服电机二带动转轴正转180度，至车身后的甲板上方，伺服电机二停止运动；再通过伺服电机一带动转轴反转，将带有车臂的横梁下降到指定位置后，伺服电机一停止运动；再启动活塞缸，收回叉车车臂，货物放置到叉车的甲板上；再由伺服电机二带动转轴反转180度，将带有车臂的横梁归位。
[0011]在储存货物时，则先插取货物，旋转车臂旋转180度到车身前，再由伺服电机一带动叉车车臂上升至指定位置后，移动车体将货物放置在货物存储架上；可以实现一次性多存多取货物。
[0012]进一步的，所述的甲板上，与转轴相对的一端安装有平衡装置，所述的平衡装置包括固定于甲板下方的“T”型固定架、“T”型固定架上固定有半球形固定架，半球形固定架内设置有伺服电机三，伺服电机三的输出端固定有齿轮一，以及与齿轮一啮合连接的齿轮二，齿轮二上固定安装有挂钩；伺服电机三的正转或反转带动齿轮一和齿轮二转动，从而带动挂钩放下或收起；位于货物存储架前方的地面上设置有与挂钩相匹配的固定桩，挂钩放下时，挂钩挂在固定桩上的挂空上。
[0013]当平衡装置采取平衡操作时，由伺服电机三带动齿轮一正转，带动与其啮合的齿轮二转动，将与地面平行的转动球连着钩子向下转动，直到钩住地面上的固定桩。当平衡操作结束时，伺服电机三带动齿轮一反转，带动与其啮合的齿轮二转动，将转动球连着钩子向上转动归位至再次与地面平行。
[0014]进一步的，所述的无线传输模块与微控制器MCU连接，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于智能叉车的冷库仓储管理系统，包括冷库仓储区，设置在冷库仓储区内的监测装置，以及与监测装置信号连接的上位机；所述的冷库仓储区包括保鲜库区、冷藏库区、低温库区和速冻库区，以及设置在各个区域内的货物存储架和货物装箱；其特征在于：所述的冷库仓储区内设置有用于运输货物装箱的智能叉车，位于货物存储架和货物装箱以及智能叉车上安装有配对的用于RFID射频技术的电子标签；所述的智能叉车包括微控制器MCU，以及与微控制器MCU连接的无线传输模块、图像识别模块、无线振动传感模块和压力传感模块；微控制器MCU通过无线传输模块与上位机信号连接，进行信号传输；所述的上位机设置有监测模块和控制模块；所述监测模块用于显示智能叉车的位置信息、冷库各区域货物存储架信息、各区域货物装箱信息、每天的货物进出库信息和信息查询；所述控制模块根据货物装箱信息与货物存储架比对，控制智能叉车将货物运送至合适的存储架区域，或给智能叉车下达去某一特定的货物存储架区域提取多少数量的货物进行装箱；所述控制模块中设置有蚁群算法；在上位机中输入需要存储或/和提取各货物的数量后，蚁群算法可计算出当天需要的叉车数量以及每辆叉车的最优路线，并判断叉车数量是否达到每天的使用上限；再通过上位机将叉车的控制指令通过无线传输模块传输给各个智能叉车，完成入库或出库作业。2.根据权利要求1所述的一种基于智能叉车的冷库仓储管理系统，其特征在于：所述蚁群算法的模型如下式所示：式中： 为第x只蚂蚁在本次迭代过程中留在(i,j)上的信息素量，为常数，表示信息素强度，为表示第x只蚂蚁在本次运动中走过路径的长度；所述蚁群算法的具体流程如下所示：步骤一：初始化各参数；步骤二：更新循环次数N
C
增长1；步骤三：设置蚂蚁数目x，x为0；步骤四：更新本次循环中蚂蚁数目为：上次循环中的蚂蚁数目量增长1；步骤五：根据转移概率公式选择合理的下一个元素，转移概率公式为：；式中： 为蚂蚁x下一步允许选择的客户点集合， 为t时刻路径(i,j)上的信息
素浓度， 为一个启发式因子，表示从i到j的期望程度， 为信息素因子，取值为2，为期望启发式因子，取值为4， 为信息素挥发系数，0-1之间，取值0.5，为n个元素，即n个需要存储或提取的货物类别；步骤六：修改禁忌表；步骤七：判断蚂蚁数目x是否达到蚂蚁的总数量m，未达到跳转步骤四，达到进行步骤八；步骤八：按照信息素更新公式更新信息素；信息素更新公式为：；式中： 为本次迭代过程中路径(i,j)上的信息素增量， 为第x只蚂蚁在本次迭代过程中留在(i,j)上的信息素量；步骤九：判断循环次数N
C
是否达到最大循环次数，未达到跳转步骤二，达到进行步骤十；步骤十：输出最优路线；在流程结束时，得到的蚂蚁数目x为需要的智能叉车数量，设定的蚂蚁总数m为叉车每天的使用上限，输出的蚁群最优路线为x辆智能叉车的最优路线。3.根据权利要求1所述的一种基于智能叉车的冷库仓储管理系统，其特征在于：所述的智能叉车包括车身本体，车身的底部设置有滚轮，车身本体内设置有微控制器MCU、电源、电机和传动装置；位于车身的顶部固定连接有甲板，甲板的一端设置有贯穿甲板延伸至车身本体内部的转轴，转轴上设置有螺纹，位于转轴的中部通过螺纹连接有轴套，轴套与横梁固定连接；位于横梁的两端连接有叉车车臂；所述转轴的底部固定连接有传动齿轮一，传动齿轮一通过设置在车身本体内部的传动装置与伺服电机一传动连接，伺服电机一的正转或反转控制转轴正转或反转，从而控制横梁在转轴上上下移动；所述轴套上固定连接有传动齿轮二，传动齿轮二通过传动装置与设置在横梁内部的伺服电机二连接；伺服电机二的正转或反转控制轴套在转轴上正转或反转，从而控制横梁在转轴上旋转方向。4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：睢婷宇，董昭，尹明宇，周恒瑞，陈万，鲁庆，孙大海，桑英军，范媛媛，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：