作為煙草流通周轉(zhuǎn)中心的煙草物流園區(qū)，尤其是工商共庫，一般存儲量大、流轉(zhuǎn)量大、占地面積大。除了采用自動化立體倉外，還需要一片面積較大的平庫周轉(zhuǎn)區(qū)作為補(bǔ)充。周轉(zhuǎn)區(qū)域不僅面積大，而且托盤和叉車數(shù)量眾多。在如此大的一個區(qū)域內(nèi)，如何有效管理上萬個托盤，做到煙草產(chǎn)品的品牌、型號、數(shù)量和位置信息化、數(shù)字化和可視化；如何有效管理上百臺叉車，做到叉車高效節(jié)能的管理調(diào)度、流暢合理的路徑規(guī)劃、實(shí)時動態(tài)的位置顯示和監(jiān)控，這些都是目前實(shí)際運(yùn)作中面臨的難點(diǎn)和痛點(diǎn)。本文結(jié)合長株潭煙草物流園項(xiàng)目，針對以上問題，提出了一套切實(shí)可行的方案。

一、項(xiàng)目簡介

長株潭煙草物流園的平庫周轉(zhuǎn)區(qū)域?yàn)檎叫?，?23.4m×144m的區(qū)域有4982個托盤位，托盤按來貨批次存放，物料種類以7×8托或9×8托的方式進(jìn)行大區(qū)集中存放，在區(qū)域中運(yùn)行著50輛叉車進(jìn)行倉庫作業(yè)。

二、需求分析

1.通過物聯(lián)網(wǎng)RF技術(shù)、GIS技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)平庫叉車作業(yè)可視化定位管理，高效、精準(zhǔn)管理庫內(nèi)物料。

2.不改變現(xiàn)有庫區(qū)分布及結(jié)構(gòu)，不對地面產(chǎn)生任何破壞性改變，實(shí)現(xiàn)方式為在叉車上安裝智能定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)平庫貨位的管理。

3.通過可視化倉庫圖形化展示界面，操作人員可以實(shí)時了解當(dāng)前叉車運(yùn)行位置狀況，及庫內(nèi)物料擺放分布狀況。

4.當(dāng)叉車到達(dá)出入庫引導(dǎo)位置時，系統(tǒng)會自動進(jìn)行提示。

5.叉車操作員可通過無線網(wǎng)絡(luò)，在叉車的手持終端上對出/入庫任務(wù)進(jìn)行查詢，可通過手動或結(jié)合智能引導(dǎo)方式進(jìn)行物料的出/入庫、移庫等操作，并通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時上傳操作結(jié)果。

6.可通過系統(tǒng)圖形化展示界面遠(yuǎn)程查看庫區(qū)叉車作業(yè)狀況、統(tǒng)計(jì)叉車操作人員作業(yè)效率。

三、方案設(shè)計(jì)

根據(jù)需求分析，選用UWB無線定位技術(shù)，滿足煙草物流倉庫周轉(zhuǎn)區(qū)對作業(yè)叉車的實(shí)時精確定位管理需求，實(shí)現(xiàn)周轉(zhuǎn)區(qū)全覆蓋的精細(xì)定位，實(shí)時了解進(jìn)入周轉(zhuǎn)區(qū)的叉車位置信息，并能采集叉車的實(shí)時軌跡數(shù)據(jù)等功能。

1.系統(tǒng)介紹

UWB-PIN系統(tǒng)采用多種無線寬帶定位技術(shù)，在啟用測量寬帶窄脈沖信號的到達(dá)時間差來計(jì)算終端的位置，能獲取高位置精度；與基于信號強(qiáng)度的RFID、Wi-Fi定位系統(tǒng)不同，即使在復(fù)雜工程環(huán)境中，用戶仍然能夠可重復(fù)地獲取0.3米定位精度；在啟用區(qū)域觸發(fā)定位時，可以以區(qū)域?yàn)閱挝?，?shí)現(xiàn)到達(dá)區(qū)域感應(yīng)定位標(biāo)簽；極大地降低標(biāo)簽的使用功耗，可實(shí)現(xiàn)長時間不用充電。

2.系統(tǒng)構(gòu)架

UWB-PIN系統(tǒng)支持靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用環(huán)境下定位功能。一個典型的定位網(wǎng)絡(luò)由四部分構(gòu)成：定位基站(Anchor)、移動終端(Tag)、數(shù)據(jù)傳輸通道(Data Channel)、定位引擎服務(wù)器(Location Engine)。其中，定位基站分布于場景區(qū)域的幾何邊緣，并對該區(qū)域進(jìn)行信號覆蓋；移動終端附著在定位對象表面；當(dāng)終端進(jìn)入基站的信號覆蓋范圍內(nèi)，即自動與基站建立聯(lián)系；基站依據(jù)內(nèi)置規(guī)則完成TDOA數(shù)據(jù)的獲取，并通過數(shù)據(jù)傳輸通道發(fā)送至定位引擎服務(wù)器，進(jìn)而計(jì)算出移動終端的實(shí)際位置；定位引擎服務(wù)器支持大容量標(biāo)簽網(wǎng)絡(luò)的原始數(shù)據(jù)獲取、位置解算與坐標(biāo)輸出。UWB-PIN系統(tǒng)架構(gòu)原理圖，如圖1。UWB-PIN系統(tǒng)定位示意圖，如圖2。

圖1：UWB-PIN系統(tǒng)架構(gòu)原理圖

圖2：UWB-PIN系統(tǒng)定位示意圖

3.系統(tǒng)功能

（1）叉車管理

對于定位系統(tǒng)中使用的叉車進(jìn)行管理，即對配備定位標(biāo)簽的叉車進(jìn)行管理，綁定對應(yīng)的定位標(biāo)簽及相關(guān)信息。

（2）叉車及托盤位展示

在電子地圖上的三維動態(tài)顯示，展示叉車及托盤的位置信息。

（3）叉車及物資查找定位

輸入叉車編號，便可快速定位要查找的對象所在地點(diǎn)。

（4）叉車調(diào)度

根據(jù)WMS/WCS發(fā)送過來的操作指令，調(diào)度叉車資源，按照規(guī)劃路線執(zhí)行指令操作。

（5）叉車實(shí)時監(jiān)控

電子地圖實(shí)時顯示物流/倉儲企業(yè)所有叉車的位置信息，監(jiān)控人員可動態(tài)掌握各類前端點(diǎn)位數(shù)量和實(shí)時分布情況。

（6）路徑規(guī)劃

根據(jù)當(dāng)前的任務(wù)、巷道中運(yùn)行的叉車位置和路線的狀況，規(guī)劃叉車行進(jìn)的路線，以避免叉車運(yùn)行沖突。

（7）未按規(guī)定路線報(bào)警

指定某個終端在某段時間的行走軌跡，一旦發(fā)現(xiàn)該終端偏離指定的行走軌跡達(dá)一定的時間，發(fā)出報(bào)警信息。

（8）叉車滯留報(bào)警

當(dāng)叉車在工作區(qū)域內(nèi)，靜止不動超過設(shè)定時間后，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信息。

（9）進(jìn)入禁區(qū)報(bào)警

限制區(qū)域，當(dāng)未經(jīng)允許的定位終端進(jìn)入時將發(fā)出報(bào)警，在出入某些關(guān)口時，可設(shè)定好通過條件，當(dāng)不符合要求的定位終端出入關(guān)口時將發(fā)出報(bào)警信息。

（10）作業(yè)區(qū)域異常告警

在一定時間段，叉車所在區(qū)域獲取不到終端信息達(dá)到一定時間，發(fā)出報(bào)警信息。

（11）活動軌跡回放

系統(tǒng)全天候記錄叉車經(jīng)過的地點(diǎn)和時間，可對叉車運(yùn)動路線進(jìn)行跟蹤回放，掌握其詳細(xì)活動路線和時間。

（12）自動叉車點(diǎn)名

可定時自動進(jìn)行叉車清點(diǎn)，具體呈現(xiàn)叉車數(shù)。

（13）出入口限制告警

可以規(guī)定叉車進(jìn)入和離開的出入口控制。如果叉車不符合要求，發(fā)出告警。

（14）軟件部分

通過可視化倉庫圖形化展示界面，操作人員可以實(shí)時了解當(dāng)前叉車運(yùn)行位置狀況及庫內(nèi)物料擺放分布狀況。

可通過手動或結(jié)合智能引導(dǎo)方式進(jìn)行物料的出/入庫、移庫等操作，并通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時上傳操作結(jié)果。

可通過系統(tǒng)圖形化展示界面遠(yuǎn)程查看庫區(qū)叉車作業(yè)狀況、統(tǒng)計(jì)叉車操作人員作業(yè)效率。

快速實(shí)現(xiàn)叉車的錄入業(yè)務(wù)功能。

叉車進(jìn)入周轉(zhuǎn)區(qū)后，實(shí)時跟蹤，對叉車實(shí)時定位監(jiān)控。

出入口限制功能。

不同叉車出入?yún)^(qū)域權(quán)限控制。

能對叉車軌跡進(jìn)行設(shè)置，這樣對一些重要保密區(qū)域能有效保護(hù)，有區(qū)域告警功能。

支持所有叉車所在區(qū)域?qū)崟r統(tǒng)計(jì)。

支持同一地圖所有叉車實(shí)時移動軌跡查看。

可以對叉車軌跡查詢回放。

（15）手持終端App功能

當(dāng)叉車到達(dá)出入庫引導(dǎo)位置時，App會自動進(jìn)行提示。

叉車操作員可通過無線網(wǎng)絡(luò)，在叉車的手持終端App上對出/入庫任務(wù)進(jìn)行查詢。

4.系統(tǒng)實(shí)施方式

UWB-PIN系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)快速部署，采用有線基站和交換機(jī)相結(jié)合的方式?；静捎肞OE網(wǎng)絡(luò)供電，基站與交換機(jī)采用星型連接方式，充分利用智能化專網(wǎng)原有網(wǎng)絡(luò)布線。這種方式極大減少布線，又節(jié)省網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，使整個系統(tǒng)架構(gòu)大大簡化、降低了施工難度、對原有裝修、裝飾破壞較小。

（1）定位基站的硬件部分

表1：定位基站各項(xiàng)指標(biāo)和參數(shù)

表2：無線定位終端各項(xiàng)指標(biāo)和參數(shù)

表3：平臺軟件各項(xiàng)指標(biāo)和參數(shù)

定位基站便于安裝，采用室內(nèi)壁掛的安裝方式。

定位基站安裝后，維護(hù)人員可以通過指示燈狀態(tài)判別定位基站的狀態(tài)。

定位基站根據(jù)需求可以采用POE供電和單獨(dú)電源供電。

（2）終端硬件部分

終端設(shè)備安裝方便。

終端具備自動休眠，及運(yùn)動喚醒功能。

終端運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

5.基站布置圖（如圖3）

（1）基站壁掛安裝在立柱上，安裝高度約3米（可根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境調(diào)整安裝方式和高度）。

（2）根據(jù)圖紙暫定配置51個室內(nèi)基站，定位精度 0.3米以內(nèi)（根據(jù)實(shí)際環(huán)境可調(diào)整基站數(shù)量）。

6.產(chǎn)品規(guī)格

定位系統(tǒng)主要包括有：

（1）定位基站

支持大容量、高精度TDOA定位。定位基站各項(xiàng)指標(biāo)和參數(shù)，如表1。

（2）定位終端

無線定位終端，各項(xiàng)指標(biāo)和參數(shù)，如表2。

（3）平臺軟件

其中配置工具、監(jiān)控軟件根據(jù)各種應(yīng)用領(lǐng)域定制。各項(xiàng)指標(biāo)和參數(shù)，如表3。

（4）定位引擎軟件

提供實(shí)時定位結(jié)果（包括標(biāo)簽實(shí)時X，Y坐標(biāo)，標(biāo)簽實(shí)時電量，定位時間戳）/提供定位數(shù)據(jù)推送接口/提供引擎配置接口/提供硬件遠(yuǎn)程控制接口（硬件配置、重啟、工作狀態(tài)）。

四、結(jié)論

結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)施，提出了一套切實(shí)可行的方案，能高效管理煙草物流園平庫周轉(zhuǎn)區(qū)的上萬個托盤，做到煙的品牌、型號、數(shù)量和位置等的信息化、數(shù)字化和可視化；能高效管理上百臺叉車，做到叉車高效節(jié)能的管理調(diào)度、流暢合理的路徑規(guī)劃、實(shí)時動態(tài)的位置顯示和監(jiān)控。