物聯網技術在無錫地鐵3號線自動化立體倉庫中的應用

文 / 葉 倪 鄭重遠

一、引言

交通運輸是國民經濟中基礎性、先導性、戰略性產業，是建設現代化經濟體系的先行領域，是全面建成社會主義現代化強國的重要支撐。交通基礎設施是為交通運輸提供支撐的基礎性設施，具有很強的先導作用。站在產業角度，在十四五規劃期間，需要從三方面來推動國民經濟發展“引擎”的新增長：一方面是新能源汽車及相關配套基礎設施建設；另一方面，第五代移動通信技術（5G）產業化；第三點，物聯網融合，實現線上線下生產生活方式轉變。

何謂智慧交通？智慧交通就是通過建立5G、大數據、人工智能、云計算、區塊鏈、超級計算等新技術和裝備與交通行業深度融合，推動交通數字化發展，并利用物聯網加速交通基礎設施和交通信息基礎設施建設，進一步完善智慧交通形態。

其中，物聯網的技術特征和發展理念，包括一系列促進物聯網發展的國家級戰略管理，為公共交通行業推動智慧交通提供了重要的保障。物聯網智能平臺的建設可以更快、更便捷、更準確地從大量數據庫中取得重要的信息，使得相關交通運輸部門在做決策時更加地及時有效；在運營組織時，更加準確高效；運營服務時，更加人性化。

二、無錫地鐵3號線物資倉庫概況

3號線碩放物資倉庫由無錫地鐵運營分公司物資部所管轄，占地3000多平方米，建筑面積4000多平方米，其中自動立體倉庫占地1500多平方米。無錫地鐵3號線物資倉庫的主要管理與運營系統是黃石邦柯科技股份有限公司規劃建設的自動化立體庫。該自動化立體倉庫位于3號線碩放車輛段物資庫內，用于3號線移交與自購物資的保管存儲、出入庫、移庫周轉。由于3號線、4號線共用一個碩放車輛段，待到2021年無錫地鐵4號線開通，還要同時肩負起4號線移交及自購物資出入庫管理的職能（見圖1、圖2立體倉庫平面布置圖和堆垛機貨架立面圖）。

三、自動化立體倉庫組成與作業流程

自動化立體倉庫是現代物流發展過程中，出現的一種新型倉儲技術。具有節約用地資源、減少人員勞動強度、提高自動化運作水平、降低儲存損耗、提升物資周轉效率的特點。在軌道交通企業后勤倉儲物流體系中應用自動化立體倉庫可以實現物資的多層存儲，有利于提升空間利用率，以節省成本支出。

1.自動化立體倉庫的組成

無錫地鐵3號線碩放物資庫主要采用“以平庫與立體庫為主，特種倉庫為輔助”的配置模式。其中立體倉庫主要采用直線型的自動化立體倉庫，這種立體倉庫的整體設計更注重獨立性和效率型，方便使用者對倉庫區域實時監控（詳見表1）。

無錫地鐵3號線自動化立體倉庫主要由以下7部分組成：

（1）貨架系統：貨架采用組合式鋼質框架結構，用于承載托盤及物資。3號線立體倉庫共設置了7條巷道，14排貨架。

圖1 無錫地鐵3號線自動化立體倉庫平面布置圖

圖2 無錫地鐵3號線自動化立體倉庫堆垛機貨架立面圖

表1 無錫地鐵3號線立體倉庫技術參數

（2）鋼質托盤：區別于無錫地鐵1、2號線傳統的大托盤、小托盤、貨箱，3號線立體倉庫同一尺寸1200mm×1200mm×800mm的托盤和貨箱。

（3）堆垛機：3號線立體倉庫巷道堆垛機采用雙立柱式，主要用于自動存取托盤。不同于1、2號線立體倉庫1臺堆垛機負責2條巷道，3號線的每1臺堆垛機只負責1條巷道，共設置了7臺堆垛機。

（4）輸送線：將托盤實現從堆垛機到站臺的轉移，3號線輸送線由原來的1米延伸至3米，共設置了7條輸送線。

（5）手持終端：手持終端自動感應RFID標簽、托盤標簽條形碼和物資編碼條形碼，以獲取托盤貨位和物資數據信息。

（6）高清攝像頭：站臺上貨物在托盤返庫時由WMS系統觸發指令給攝像頭，并實施拍照。對拍完的照片進行壓縮存儲，通過無線網絡將拍攝的圖片信號進行發射并傳輸至接收器，共安裝了7臺高清攝像頭。

（7）自動化立體倉庫操作系統：采用了黃石邦柯自主研發的立體倉庫操作系統，可控制立體倉庫的各種設備運作，對庫存物資進行實施監控、保管。

2.自動化立體倉庫的作業流程

（1）入庫：物資到貨后，倉庫管理員在立體庫操作微機上揀選托盤出庫，托盤處于“站臺作業”后，再將物資搬運上托盤，在操作系統中填寫入庫數量并返庫。此時WMS系統觸發指令給攝像頭，并實施拍照。對拍完的照片進行壓縮存儲，通過無線網絡將拍攝的圖片信號進行發射并傳輸至操作微機。輸送線將托盤傳遞至堆垛機，最后堆垛機把托盤放至指定位置，整個入庫流程才算結束。

（2）出庫：倉庫管理員根據使用部門提報的物資領用單上的具體貨位，在操作微機上揀選對應托盤出庫，托盤傳送至站臺后，利用手持終端掃描托盤上的標簽條形碼，獲取該貨位上對應的物資信息，核對無誤后再備貨和數量核銷，最后托盤返庫并將準備好的物資與申領部門交接，一套標準的出庫流程就如上演示。

四、3號線自動化立體倉庫技術亮點

如果說無錫地鐵1、2號線自動化立體倉庫的規劃與建設是“摸著石頭過河”，基礎設施對智慧交通發展的推動效應并不立竿見影，那么累積經驗后的3號線自動化立體倉庫，不光建設之路順風順水，而且從規劃起步，就全面展現了軌道交通設備設施與智慧交通同頻共振、一體推進的特點，物聯網技術在軌道交通后勤保障體系中的靈活應用得以更充分地呈現。無錫地鐵3號線自動化立體倉庫的技術亮點主要體現在以下三個方面：

1.總體規劃布局

總結了1、2號線立體倉庫的操作經驗，統計設備報錯信息，發現和穿梭車有關的報錯信息占全部報錯信息的60%以上。雖然1、2號線立體倉庫在規劃之初設置了2臺穿梭車，但實際使用的只有1臺，還有1臺是備用的，長期處于空閑狀態。而頻繁使用的那臺穿梭車，需要同時服務4臺堆垛機，經過日積月累地運轉，長期的負荷極易引起設備元器具的老化，從而時常發生報錯。

吸取1、2號線立體倉庫的教訓，在3號線立體倉庫規劃時就把穿梭車從設計圖紙上移除，由輸送線取代。將輸送線延伸至3米長，托盤通過輸送系統直接傳送至站臺。這樣既能減少設備設施故障頻率，也極大地提高了運轉效率（見圖3）。

2.高清攝像頭的引入

在立體倉庫的站臺上設置一個高清攝像頭。該攝像頭的拍照由WMS系統觸發，站臺上貨物入庫時觸發指令給攝像頭實施拍照。對拍完的照片進行壓縮存儲，通過無線網絡將拍攝的圖片信號進行發射并傳輸至接收器。盤點系統功能從WMS系統提取拍照、時間、貨位信息，將其轉換成相應的盤點明細清單，并存儲對應接收的照片。

該高清攝像頭需根據觸發的“入庫”指令方可動作，圖片傳輸后需自動存放到對應的盤點清單明細表格中，即圖片最終與貨位號、時間進行綁定。同一貨位圖片僅保留最近一次入庫的照片。

圖3 無錫地鐵3號線立體倉庫延伸后的輸送線

在后期需要盤點時，倉庫管理員只需將自動化立體倉庫中物資庫存數據調出，根據庫存數據中賬面數量比對最后一次入庫時圖片上的實物數量進行信息比對，方可完成相應的盤點工作，無需采用堆垛機將貨物取下進行盤點的方式。

3.RFID技術的應用

實現智能化清點核對，通過手持終端自動感應RFID標簽和掃描托盤條形碼、物資編碼條形碼來協助現場實物清點，提高現場清點效率及準確率，實現實物資產的智能化驗收入庫。通過手持終端RFID感應或掃描資產上的物資編碼條形碼自動對應到清單中的具體某一行，快速匹配到物資主數據信息，進而進行清點驗收入庫。

將傳統的依據打印紙質單據進行資產清點的模式轉變為由通過手持終端自動感應RFID或掃描物資編碼條形碼進行清點的方式，并根據感應或掃描到的信息通過手持終端現場直接標注正確進行接收確認或標注錯誤信息進行退回修正，提高資產移交工作效率，同時為后續物資年度盤點及維修管理提供有效保障。

五、未來展望

以“物聯新世界，5G贏未來”為主題的2020年第11屆世界物聯網博覽會在無錫舉辦。無錫市已經成為全球物聯網領域標準的重要策源地。除了掌握物聯網體系架構國際標準話語權，無錫市還是全球首個城市級車聯網應用項目城市以及全國首個移動物聯網連接規模超千萬、全國首個物聯網用戶數超過手機用戶數的城市。

因此，無錫地鐵將大力發揮城市優勢，高效利用城市資源，積極引入物聯網技術來推進軌道交通行業的革新和智能發展?，F階段無錫地鐵已經率先采用了物聯網傳感技術，利用遠程非接觸RFID技術打造了自動化立體倉庫、無障礙的門禁通道等智能設備設施。但這單一的基礎功能并不能真正滿足無錫地鐵打造“智慧軌道交通”的需要，不能發揮出無錫作為全球物聯網基地的最大效用。

無錫地鐵將站在全國首個5G信號網絡全覆蓋地鐵企業的基礎之上，借鑒上海地鐵構建大數據中心的先進經驗，在建設、運營、后勤、物流、商開等方面積極引入5G技術，建立無錫地鐵大數據中心。例如，立體倉庫高清攝像頭拍攝的圖片傳至操作電腦及資產管理系統，資產管理系統將圖片信息與物資主數據一一對應后再上載至大數據中心，進一步優化了資產全生命周期管理。

物聯網和5G技術讓信息傳遞變得更加便捷，讓交通行業變得更加強大，智慧化與信息化交通已成為必然趨勢。智慧交通不僅要重視在運營前端基礎設施的興建，后勤物流保障體系的設備設施也顯得尤為重要，若能促成前端設施與后勤設備相融相促、互聯互通，必將能進一步推進交通強國的建設。