電力物資倉儲中無線智能感知貨架的研究與應用

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1 引言

電力企業物資儲存量相當龐大,而且電力企業生產又具有很強的社會供應性,容易受到外部因素影響,所以其存儲周期相對漫長,幾個月到幾十個月都有,且存儲量大,采購周期長。由于電力行業的特殊性,電力生產技術更新較為頻繁,電力物資倉儲管理尤為繁重,對管理人員也有著很大的考驗。目前電力企業采用定期人工盤點的方式來進行物資盤點,因小件物資數量多、大件物資重量大,且堆疊一起,盤點起來耗時耗力,給工作帶來了困難。而且盤點方式是定期的,物資在盤點前真正使用了多少、庫存還有多少,很難實時掌握精確數據,甚至還因為一些原因導致實際庫存數量與記錄在案的不一致,無從查證,給企業帶來一定的損失。在電力物資倉儲管理中,我們引入智能感知貨架技術,就能夠自動計算出貨架儲備物資數量和總重量,方便倉庫管理員實時盤點和統計電力物資儲備數量,提高電力物資儲備供應的可靠性,提升電力物資倉儲的管理效率。

2 智能貨架

貨架是物資倉儲的設備,在人工和機器化的倉儲階段,貨物的輸出、倉儲、整理、操作依靠人工及輔佐機器來實現,主要使用貨架托盤和移動式貨架存儲物料；在自動化倉儲階段,隨著自動導引車、自動貨架、自動搬運機器人、自動識別和自動分揀體系的出現,回旋體式貨架、搬運式貨架、巷道式堆垛機和其他搬運設備參與自動操作；在智能化倉儲階段,人工智能和物聯網技術推動了智能化的發展,在這一階段,智能貨架的特點是能夠自動標識物品、能夠進行數據通信與顯示。

[1]智能貨架是智能倉儲的重要組成部分,物聯網技術的發展是傳統貨架技術升級的技術基礎。智能貨架的每個貨架上裝有一個單片機控制器,可以控制貨架的數據信息和相應動作,貨架機械結構為組列式結構,每個貨架上放置液晶顯示屏,顯示物品存放狀態和環境條件等信息。智能貨架的單片機控制器能夠實現與主機通信。管理系統主機能夠在現場對貨架存放物品進行簡便直觀地錄入、查詢與統計,能夠通過數據庫查詢且顯示貨品存放位置,貨架上有故障和誤操作的報警裝置。目前智能貨架主要有以下幾種：

1)帶RFID標簽的智能貨架；智能貨架上存放的每件貨物都貼附一個RFID電子標簽,標簽上的信息包含貨物生產廠家、生產日期、貨物存放位置及貨物存儲情況等信息,閱讀器無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數據,然后通過無線網絡實現對貨物信息采集、處理及遠程盤點,以隨時監控庫存,智能貨架大大提高物流倉儲工作效率。

2)帶電子貨架標簽的智能貨架：電子貨架標簽(ESL)是一項迅速崛起且廣受歡迎的技術,它能夠取代紙質標簽,從而減少工作量和紙張浪費的現象。電子貨架標簽通過網絡與計算機數據庫通信,真正將貨架納入到計算機程序。借助電子貨架標簽技術,不僅可以減輕工作量、提高準確率,還可以消除貨架和收銀機之間的價格差。電子貨架標簽儲存商品價格、物品品類以及庫存信息。

3)帶傳感器的智能貨架：該智能貨架控制器包括重力傳感器、射頻讀卡器、控制器、燈光指示器、通信模塊和電源模塊,其中重力傳感器、射頻讀卡器、燈光指示器、通信模塊和電源模塊均連接到控制器。通過上述方式,能夠及時采集到貨架上貨物的重量,并自動計算出貨物數量,智能識別貨物信息,并將數據聯網到倉儲管理系統,方便倉庫管理人員進行查詢、統計和調配。

智能貨架是智能倉庫管理的基礎,倉庫管理員通過智能貨架,能夠實現倉庫物品庫存信息實時盤點及貨位管理,提高物資出入庫的工作效率。

3 倉儲物資智能管理系統

3.1 無線智能感知貨架 考慮到電力物資倉儲中小件物資數量多、大件物資重量大的特點,我們引入無線智能感知貨架技術,該貨架為帶重力傳感器的智能貨架,重力傳感器實時采集貨架上的貨物重量,并自動計算出貨物的數量。智能貨架上的控制裝置帶無線通信功能,能將采集到的貨物重量和數量數據上報倉儲物資智能管理系統,方便倉庫管理人員查詢、統計和調配。控制裝置的顯示屏則直接顯示該智能貨架上的貨物信息。該貨架與物資倉儲管理信息系統結合后,能夠幫助企業合理有效地利用倉庫空間,快速、準確、低成本地為電力物資保障提供服務。

圖1 無線智能感知貨架

無線智能感知貨架包括物資稱重臺和控制裝置。其中物資稱重臺為貨物儲備托盤,臺面材質為防滑性花紋碳鋼,鋼板強度硬度高,耐磨耐撞擊,使用壽命長,稱重臺底部有4只高精度高強度重力傳感器,重力傳感器由合金鋼制造,性能優越,抗沖擊力強。控制裝置由物資儲備智能感知模塊、藍牙通訊模塊、WIFI通訊模塊和顯示屏組成,其中物資儲備智能感知模塊初次收到稱重臺中物資總重量采集值,將其除以預設的初次儲備數量,計算出單個物資重量值,并保存在物資儲備智能感知模塊中。當儲備物資數量增加或減少時,物資儲備智能感知模塊根據實時采集的物資總重量值,計算出實時物資儲備數量。儲備智能感知模塊將采集到的物資總重量和物資數量數據,通過藍牙通訊模塊或WIFI通訊模塊,上報到倉儲物資智能管理系統,方便倉庫管理人員查詢、統計和調配。控制裝置顯示屏顯示物資總重量和物資數量數據,以及倉儲物資具體品類名稱。

3.2 倉儲物資智能管理系統實現 倉儲物資智能管理系統技術架構包括感知層、網絡層和應用層。最底層是具體感應倉儲物資的重量、數量、倉位等數據的信息采集層,我們稱之為智能感知層,其采集相關數據后進行數據分析與處理,實現倉儲物資數量變化的智能感知和實時采集；第二層為網絡層,包括藍牙通訊、WIFI通訊和企業內部局域網,負責將智能感知層采集到的數據傳輸到物資倉儲管理信息系統；第三層為應用層,既物資倉儲管理信息系統,負責實現物資倉儲實時盤點、物資出入庫管理和物資智能調配,以便提升電力物資倉儲業務的管理能力。

1)智能感知層對于倉儲物資智能管理系統來說是其感覺器官,通過這一層的傳感器,我們能夠實時采集倉儲物資重量、數量、存放倉位等信息,并對采集到的信息進行智能化處理,以便信息的傳輸與使用。在這一層中,我們可以加入圖像識別傳感器,通過對比要放入貨架的物資圖像和具體品類的物資圖像,來判斷要放入貨架上的物資是否為指定品類物資。

2)網絡層負責通過網絡把智能感知層采集到的數據傳遞到倉儲物資智能管理系統。網絡層中數據傳輸需要通過一個中間件來屏蔽下層網絡的異構性,因為在下層網絡中,傳感器的標準不一,傳輸模式也不統一,造成了網絡形成多種多樣,標準不同,造成了網絡的復雜性,要通過一種中間件網絡層來把各種不同的網絡融入到一起,組成一個龐大的物聯網網絡[2]。

3)應用層根據物聯網中的數據,并基于倉儲物資智能管理系統來實現物資倉儲實時盤點、物資出入庫管理、物資智能調配等各項業務應用。物資管理人員通過系統,能實時統計各級倉庫中物資倉儲數量,并和物資倉儲臺帳進行對比,實現物資倉儲實時盤點。同時在物資出入庫管理過程中,當倉儲物資從智能貨架取走或放入時,智能貨架感知到倉儲物資的總重量發生變化,重新計算倉儲物資的數量,并將變化數量上報倉儲物資智能管理系統,以作為物資出入庫管理中實際入庫數量、實際出庫數量的確認依據。當有應急搶修等物資需求時,系統根據智能貨架上的物資品類和倉位位置等信息,進行智能調配計算,選擇距離事發地供應成本最優化的方案,進行電力物資供應,以確保電網運行的安全可靠和電力物資保障的成本最優化。

4 結論

電力物資倉儲管理中,無線智能感知貨架由于帶有重力傳感器,能夠自動計算出貨架儲備物資的總重量和數量,并實時感知物資數量變化情況。貨架帶無線通信功能,能夠將貨物總重量、數量及數量變化情況上報倉儲物資智能管理系統,方便物資管理人員通過系統進行物資倉儲實時盤點、物資出入庫管理、物資智能調配等各項業務應用。倉庫管理員也可通過貨架上的顯示屏,實時了解貨架物資具體品類,數量等信息。該無線智能感知貨架與信息系統相結合后,能夠幫助電力企業合理有效地利用倉庫空間,快速、準確、低成本地為電網運行提供安全可靠的物資供應保障。