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原文传递四向车仓储系统数字化监控技术研究及应用

论文题名：	四向车仓储系统数字化监控技术研究及应用
关键词：	四向穿梭车;仓储系统;数字化监控;可视化技术
摘要：	随着物流行业的不断发展，各种类型仓储系统接踵而至，其中就包括四向穿梭车密集仓库。四向穿梭车具有前后左右四个运动方向，配合提升机作业，能实现在四向车库内的三维运动，具有比较好的柔性，在电子商务等领域得到广泛应用。但是随着四向车库规模不断增大，异构设备数量不断增加，通过专用通讯驱动程序，实现设备信息的集成与共享，开发成本过高，耦合严重，无法满足四向车库设备监控的需求；而且四向车仓储作业流程控制环节多，作业环境复杂，作业并发，通过硬编码自动控制设备完成作业，系统可维护性差，可扩展性差，无法满足四向车仓储作业协同高效的需求；传统仓储监控系统可视化程度较低，大都集中于对单一设备、作业的监控，缺少对仓储作业过程的监测。因此，为保障仓储工作人员的人生安全，提高仓储作业效率及可视化程度，降低仓储人工成本，本文基于OPC UA技术、数据库技术、WEB服务化技术，研究四向车仓储系统数字化监控技术，主要研究内容如下：　　（1）基于OPC UA技术的异构仓储设备数字化建模　　为降低软件和物理设备之间的耦合，提高代码的可重用性，对四向车仓储异构设备进行数字化建模。首先，为提供监控系统的数据存储结构与数据访问基础，实现设备静态信息及仓储资源实体的持久化管理，本文基于E-R关系分析、面向对象建模、对象关系映射技术，将设备及其他仓储资源静态信息映射为数据库的表。其次，为消除不同设备之间的通讯差异，实现不同通信基础设备之间的信息集成与共享，基于OPC UA构造统一通信通道，在此基础上运用面向对象，将物理设备的状态映射为仓储数字设备的属性，将系统对数字设备的控制实时映射为对物理设备控制，以此降低软件和物理设备的耦合。为后续仓储作业自动化控制提供重要的技术基础。　　（2）基于事件驱动的数字作业流程自动化控制　　为满足现代四向车库协同高效完成出入库作业的需求，建立数字作业流程控制设备完成仓储作业。首先，针对四向车仓储系统作业控制流程环节多的特点，采用工作流的思想，对实际作业流程进行分析，将作业过程中设备对货物的操作，分解为五类仓储作业活动，建立仓储统一工作流模型；其次，针对作业环境具有不确定性以及不可预知性的特点，采用事件驱动架构，以数字设备及库存文件收集事件状态数据，以调度器作为事件分发器，以作业流程作为事件响应器，设计仓储作业工作流驱动机制，实现作业活动顺序控制，分支跳转，活动容错及重做，提高作业鲁棒性。最后，结合课题试验平台的实际情况，设计入库、出库作业流程，利用对象的“自治性”，实现仓储作业的并行，提高四向车仓储作业效率。　　（3）四向车仓储作业场景实时可视化监控技术　　针对传统仓储监控系统可视化程度低，且大都集中在对单一设备、作业等状态详细信息的监控，缺少对仓储作业过程远程实时可视化监测的问题。课题通过面向对象思想、服务化技术，建立设备、货位状态数据模型，获取实时状态数据；采用WEB实时通讯技术，设计仓储作业场景按需推送机制，将变化的设备、货架等状态实时推送到仓储应用服务；采用前端可视化技术、JavaScript技术，建立仓储作业场景UI模型与前端对象模型，以UI模型表达不同状态下的仓储作业场景，以实时状态数据驱动对象模型变化，从而驱动UI模型变化，以此实现作业场景在不同终端的实时可视化监控，满足不同规模的四向车仓储作业场景监测的需求。进一步提高了仓储作业过程的可视化程度。　　综上所述，课题采用ASP.NET技术，OPC UA技术，数据库技术，前端可视化技术，实时WEB技术，开发了四向车仓储监控系统。通过系统测试及企业试用，对课题所开发的仓储监控系统的性能及功能进行验证，结果表明，系统具有良好实用的效果，能满足四向车仓储作业可视化监控的需求，为进一步研究基于数字化技术的四向车库可视化监控系统提供了可鉴的技术基础。
作者：	姚归
专业：	机械工程
导师：	项前;管树林
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东华大学
学位年度：	2022