一种基于数字孪生技术的智慧仓储控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字孪生技术的智慧仓储控制系统。本发明专利技术包括实体仓库部分和虚拟仓库部分；所述的实体仓库部分具有三层：上层是云平台，中层是智慧网关组，下层是物理仓库中与中央控制模块相连接的硬件设备；上层云平台通过N个智能网关分别发送信息给N个仓库，N个仓库中都有各自的中央控制模块，每个中央控制模块又连接着各自仓库中N个货架中的设备；所述的虚拟仓库部分主要是根据实体仓库进行映射，刻画建立的模型。本发明专利技术实现了彼此间的互联互通和数据共享。本发明专利技术避免了传统采用人工持枪扫描、人工核对出现的投入大、效率低、容易遗漏出错的情况。容易遗漏出错的情况。容易遗漏出错的情况。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生技术的智慧仓储控制系统


[0001]本专利技术属于仓储物流
，具体涉及一种基于数字孪生技术的智慧仓储控制系统。

技术介绍

[0002]随着我国从“移动互联”向“万物互联”的新时代转型，尤其是人工智能、大数据、物联网、数字孪生等新兴产业的崛起，对未来的仓储管理提出了更高的要求。随着互联网+技术的进一步发展，智慧仓储体系不断完善，国家更加鼓励应用物联网感知技术以及数字孪生技术，确保仓储行业能够健康发展。
[0003]在互联网深度发达的今天，虽然我国的仓储行业的规模正在呈大规模上升的趋势，但是仓储企业的利润总体不高，整个行业的盈利能力反而不断的下降。这是由于传统的仓库管理中存在以下的问题：1.传统的仓储中物料的出入库需要人工持扫描仪对着物料表面的清单进行扫描的模式，这种模式需要进行人工核对、人工扫描然后再出入仓库，这种方式极大的耗费人力并且效率低下，容易出错。2.传统的仓储处理中心一般都部署在本地，这种方式使得设备的维护比较困难，存储、分析、更新比较复杂，设备中数据的衍生价值难以额外的体现。3.传统的仓储中没有有效的利用仓储中产生的大量数据，没有实现数据共享，从而形成了信息孤岛，使得整个仓储的效率非常的低。4.传统的AGV小车调度方式是直接对AGV进行路径规划，没有考虑大量AGV进行规划时产生的效率问题。为了解决这些问题，我们提出了一种基于数字孪生技术的智慧仓储控制系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术存在的问题，专利技术了一种基于数字孪生技术的智慧仓储控制系统。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0006]整个智慧仓储控制系统网络架构分为两部分：实体仓库部分和虚拟仓库部分。
[0007]进一步，所述的实体仓库部分具有三层：上层是云平台，中层是智慧网关组，下层是物理仓库中与中央控制模块相连接的硬件设备。上层云平台通过N个智能网关分别发送信息给N个仓库，N个仓库中都有各自的中央控制模块，每个中央控制模块又连接着各自仓库中N个货架中的设备。
[0008]进一步，所述的云平台中具有仓储管理系统(WMS)、运输管理系统(TMS)、订单管理系统(OMS)、数据库和监控服务器。所述的仓储管理系统(WMS)建立在云平台之上，用于仓库库存的管理、分类、调度、统计等工作。对于不同的物料种类进行分类管理，借助RFID技术对于入库和出库的物料进行全面的监督管理。所述的运输管理系统(TMS)建立在云平台之上，用于管理调度仓储中的AGV车辆和人员，使每辆车每个人都对应于相应的物料，提高运输效率和准确率。所述的订单管理系统(OMS)建立在云平台之上，用于获取客户的订单信息，并且提供仓库库存信息。然后结合客户的实际需求对订单进行分类处理，对各个仓储点进行
切实的配置。所述的数据库系统建立在云平台之上，用于存储管理仓储管理系统、运输管理系统和订单管理系统中所产生的数据。
[0009]进一步，所述的中层是通讯层，即智慧网关组。智慧网关组用于对中央控制器中的数据进行边缘计算，并且使仓库中的设备与云平台进行通讯。
[0010]进一步，所述的下层是仓库中的与中央控制器设备连接的硬件设备。仓库中的货架设置有wifi通讯模块、自动化模块、压力检测模块、异常报警模块、摄像监控模块、定位模块、红外检测模块以及人机交互模块。且货架上的模块均与中央控制模块连接。其中wifi通讯模块用于智慧仓储集成装置与云平台进行网络通讯。自动化模块包括AGV小车、无线射频RFID扫描仪和智能滑轨用于仓库中的货物入库和出库的搬运、传输和检测。压力检测模块用于检测当前货物箱中货物的重量。异常报警模块用于仓库中货物信息与云平台不对应时的报警提示。摄像监控模块用于通过摄像头监控仓库中的环境信息和AGV小车路径信息。定位模块用于定位AGV小车和物料的位置。红外检测模块用于检查当前货架上是否有货物放置。人机交互模块包括液晶显示器、蜂鸣器、LED指示灯和手机APP，用于使工作人员更方便、更快速地寻找到货物。
[0011]进一步，所述的虚拟仓库部分主要是根据实体仓库进行映射，刻画建立的模型。所述的虚拟仓库部分本质上是很多模型的集合，这些模型包括要素、行为、规则这三个方面。在要素这个层面，虚拟仓库主要是包括对其中的物、人、环境等要素进行刻画和仿真从而建立数字化(虚拟化)的几何模型。在行为层面，主要包括驱动(仓库物品入库和出库时的动态调度)和扰动(临时增加订单或者取消订单)的作用下，对仓库调度过程中的顺序性、并发性，联动性等特征进行刻画。在规则层面，主要包括仓库中很多的运行及演化规律建立的评估、优化、预测等模型。
[0012]本专利技术系统的物料出货过程具体实现过程如下：
[0013]步骤一：首先在云平台上的订单管理系统中获取客户的订单信息，根据订单信息在仓库管理系统中查看仓库中是否有相应的物料。当货物数量不满足要求时关闭订单，提示工作人员当前客户订单所需的物料不足。
[0014]步骤二：当货物数量满足订单要求时，云平台开启基于边缘计算的智慧网关组进行实时获取物理仓库中的传感器数据并将数据传入到虚拟仓库。
[0015]步骤三：将云平台中的数据传入虚拟仓库后，虚拟车间对AGV小车进行路径的模拟规划，使AGV调度方案达到最优。
[0016]步骤四：将调度方案通过智慧网关传入到物理仓库中，并分配对应的AGV小车和工作人员进入仓库，AGV小车根据调度方案进行循迹到达指定货架，工作人员基于声、光、电等信息到达指定货架，把货物放置在AGV小车上，小车根据规划轨迹进行循迹从而离开仓库。
[0017]步骤五：在AGV小车把货物搬运出仓库时进行基于车、物共同校对的方式对货物是否拿取正确进行判断。
[0018]进一步的，所述步骤二中基于边缘计算的智慧网关组工作方式如下：
[0019]因为在出货过程中虚拟仓库需要实时获取物理仓库的传感器数据从而实现虚拟模型的实时修正。智慧网关组首先收到云平台发来的任务信号，然后将任务信号发送给中央控制器，中央控制器获取红外检测模块、摄像监控模块、自动化模块、定位模块、异常报警模块和压力检测模块的数据。然后智慧网关组对中央控制模块的这些数据进行边缘计算，
再通过网络回传给云平台，云平台将数据进行处理传入到虚拟仓库中，进行模型的实时修正。当其中有某个智慧网关处于计算繁忙工作状态时，这一个智慧网关会与周边的智慧网关进行通讯来寻找处于空闲状态的网关，从而将任务分解部分给处于空闲状态的网关。
[0020]进一步的，所述步骤三中虚拟仓库对AGV小车进行模拟仿真迭代过程如下：当云平台收到外部的订单任务时，云平台中的各个系统通过智慧网关获取物理仓库中的人员、设备、环境等实时数据，对这些数据进行分析、评估、和预测。然后将这些信息传入到虚拟仓库，虚拟仓库基于这些实时数据、历史仿真数据和其他一些关联数据的驱动下，基于要素、行为及规则对AGV小车进行调度。然后虚拟仓库将这些数据传入到云平台，云平台将调度计划进行修正和优化，并再一次传入到虚拟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生技术的智慧仓储控制系统，其特征在于包括实体仓库部分和虚拟仓库部分；所述的实体仓库部分具有三层：上层是云平台，中层是智慧网关组，下层是物理仓库中与中央控制模块相连接的硬件设备；上层云平台通过N个智能网关分别发送信息给N个仓库，N个仓库中都有各自的中央控制模块，每个中央控制模块又连接着各自仓库中N个货架中的设备；所述的虚拟仓库部分主要是根据实体仓库进行映射，刻画建立的模型。2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的智慧仓储控制系统，其特征在于所述的云平台中具有仓储管理系统、运输管理系统、订单管理系统、数据库和监控服务器；所述的仓储管理系统建立在云平台之上，用于仓库库存的管理、分类、调度、统计；对于不同的物料种类进行分类管理，借助RFID技术对于入库和出库的物料进行全面的监督管理；所述的运输管理系统建立在云平台之上，用于管理调度仓储中的AGV车辆和人员，使每辆车每个人都对应于相应的物料，提高运输效率和准确率；所述的订单管理系统建立在云平台之上，用于获取客户的订单信息，并且提供仓库库存信息，然后结合客户的实际需求对订单进行分类处理，对各个仓储点进行切实的配置；所述的数据库系统建立在云平台之上，用于存储管理仓储管理系统、运输管理系统和订单管理系统中所产生的数据。3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的智慧仓储控制系统，其特征在于所述的中层的智慧网关组用于对中央控制器中的数据进行边缘计算，并且使仓库中的设备与云平台进行通讯。4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的智慧仓储控制系统，其特征在于所述的下层仓库中的货架设置有wifi通讯模块、自动化模块、压力检测模块、异常报警模块、摄像监控模块、定位模块、红外检测模块以及人机交互模块，且货架上的模块均与中央控制模块连接；其中wifi通讯模块用于智慧仓储集成装置与云平台进行网络通讯；自动化模块包括AGV小车、无线射频RFID扫描仪和智能滑轨用于仓库中的货物入库和出库的搬运、传输和检测；压力检测模块用于检测当前货物箱中货物的重量；异常报警模块用于仓库中货物信息与云平台不对应时的报警提示；摄像监控模块用于通过摄像头监控仓库中的环境信息和AGV小车路径信息；定位模块用于定位AGV小车和物料的位置；红外检测模块用于检查当前货架上是否有货物放置；人机交互模块包括液晶显示器、蜂鸣器、LED指示灯和手机APP，用于使工作人员更方便、更快速地寻找到货物。5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的智慧仓储控制系统，其特征在于物料出货过程具体实现过程如下：步骤一：首先在云平台上的订单管理系统中获取客户的订单信息，根据订单信息在仓库管理系统中查看仓库中是否有相应的物料；当货物数量不满足要求时关闭订单，提示工作人员当前客户订单所需的物料不足；步骤二：当货物数量满足订单要求时，云平台开启基于边缘计算的智慧网关组进行实时获取物理仓库中的传感器数据并将数据传入到虚拟仓库；步骤三：将云平台中的数据传入虚拟仓库后，虚拟车间对AGV小车进行路径的模拟规划，使AGV调度方案达到最优；步骤四：将调度方案通过智慧网关传入到物理仓库中，并分配对应的AGV小车和工作人员进入仓库，AGV小车根据调度方案进行循迹到达指定货架，工作人员基于声、光、电等信息到达指定货架，把货物放置在AGV小车上，小车...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘光宇，黄俊前，俞玮捷，朱凌，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：