基于物联网的仓储自动化探究

物联网技术是指现实物体之间通过网络连接, 从而可以进行信息交互的技术, 它是互联网的高级阶段, 其基本的技术基础是计算机技术以及自动控制技术。虽然其思想很早就已经有了, 但直到21世纪初, 物联网的概念才被麻省理工学院提出, 随着近些年信息化的发展, 物联网技术有了质的飞跃。就其实现方式来说, 基本上从三个层面模仿人类智能化交互, 一是感知层, 二是网络层, 三是应用层。

仓储技术历史悠久, 从最早的简单储存到现今的智能化仓储, 经过了多个阶段的发展, 自工业革命以来, 简单的机械设备被用于仓储技术之中, 这个阶段主要是解决搬运以及转移的问题, 后来随着自动控制技术的发展, 仓储中出现了电气化的自动控制, 实现了简单的标记式控制, 使整个系统较为整齐, 较之前有很大的进步。进入21世纪, 随着计算机技术的发展, 整个科技行业迈向信息化, 仓储系统也获得了较大发展, 尤其是近些年基于物联网技术的智能化仓储系统, 可以说颠覆了以前的仓储技术, 这得益于现代化电子商务及物流的发展。现代化智能仓储系统可以对产品进行自动识别编码、储存、监控、调取等一站式操作, 极大地简化了仓储流程, 使其更为智能简洁。基于物联网技术, 智能仓储中产品及设备之间可以通过网络联系起来, 这在技术上主要依赖于传感器技术和网络构建技术, 当需要对产品进行操作时, 指令可以通过网络传输至操作层, 从而快速地做出反应, 以实现高程度的自动化过程[1]。

信息编码技术是指对货物进行一定的标记识别以有效对其管理的技术, 较早的有条形码标记技术, 现今流行的有二维码技术以及RFID技术。

二维码技术是通过几何图形来识别标记的技术, 它一般是让一些图形分布在黑白相间的平面上储存信息, 现代电子商务及物流中二维码技术使用非常广泛, 已经成为生活中不可获取的东西。在智能仓储中, 二维码技术也被广泛用于货物的标记以及排列。二维码技术的特点是编码范围宽且保密性非常强, 同时其读写速度很快, 优势比较明显。

RFID技术是通过射频技术来实现信息识别的一种技术, 它是非接触式的, 它的优势在于体积小、寿命长、可靠性强, 同时其容量比较大, 可以长时间重复使用。RFID技术使用非常灵活, 可以快速读写并且不受到目标移动的影响, 而且可以同时对多个目标进行识别。这些优势使得RFID技术大范围应用于现代化物流及制造领域, 在智能仓储中非常普遍, 从效率上讲, 它可以有效地提高编码标记速度, 从商业成本上讲, 它可以很大程度上降低货物管理的成本, 另外它还可以关联物流和制造业的关系, 使得二者的匹配更为顺畅[2]。

在物流系统的具体操作中, 可以通过二维码技术实现以下功能, 首先是扫描物流的客户订单, 获取物流信息, 然后将订单信息传输至控制端, 控制端下达指令, 开始扫描订单配货码以及验收码等, 快速地将这一物流信息储存, 等待货物调拨的通知。在仓储码应用方面, 鉴于所录信息较为简单, 一般都是文字数字等, 而且容错率要求较高, 所以可以采用简单的一维码来实现有关信息的查询。仓储标记码一般包括存储、仓储位置等, 仓储位置编码是编码的重点, 仓位编码一般标记在仓库较为明显的位置, 工作人员可以通过对其扫描获取当前仓库中货物的陈放信息, 从而提高整个工作效率。具体来说, 可以通过仓储位置编码扫描实现对货物位置信息的快速扫描, 通过对存储单元编码扫面以获取货物的身份编码信息。

立体化智能仓库是仓储系统的重要组成部分, 是利用存储设备构建存储仓库的技术。它利用计算机技术, 在物联网的基础之上构建集存取、管理、监控为一体的自动化仓库, 其硬件设施主要包括货架、通道、货物起重机及叉车, 另外还包括一定的控制和管理系统。系统利用相关软件来对货物进行调配, 可以实现订单到出货的高自动化运行。就目前来看, 立体化仓储系统有以下几个关键因素应该重视。

首先是重力式的货架系统, 此系统需要考虑到托盘的位置以及托盘运动的方式, 需要考虑到托盘运动时整个设施的重量。

其次是安全分离器, 对于重力式仓库来说, 安全分离器非常重要, 它可以避免后入的货物对前面的货物产生累计的压力, 由此不至于影响到货物的调取。

最后在自动化仓储中, 相关硬件设备的角度选取也是值得注意的问题, 角度不合适将会影响到仓库的正常运行, 角度过大时整个仓库的空间差会增大, 当角度太小时可能会造成货物中途停止, 从而影响整个系统的正常运行。

网络平台的构建是智能仓储系统的重中之重, 基于物联网的网络平台可以实现仓储系统各部件之间的信息交互, 从而使得整个系统中的货物无时无刻不在掌握之中, 各个部件之间也可以根据具体的情况进行配合, 共同完成对货物的整体性控制。

要构建仓储的控制系统, 首先要明确仓库中货物以及相关设备的形状、位置等信息, 必须从空间上对其进行规划, 以形成井然有序的排列。

譬如货物的分类及排序, 需要同运输带以及移载设备进行综合考虑。基于上述问题, 智能仓储的控制系统一般采用一对多的控制模式, 硬件上采取主控制板+多个终端的配置, 主控制板总揽整个系统的数据信息, 经过一定的数据分析处理之后, 以指令的方式将命令传输至终端, 从而带动整个控制系统的工作。

控制主板一般采用无线通信的方式来工作, 在硬件上可以搭载一个无线通信模块以及一个WiFi模块, 然后通过无线网络与各个终端进行通信, 而主控制器可以直接连接到服务器端, 并且可以直接通过PC机访问云端, 此时主服务器端也可以随时查看各个终端部件的工作状况, 并予以动态的调控, 至此就形成了主服务器—主控制端—终端的控制架构, 可以有效地对整个仓储系统进行控制。

在相关设备的具体选择方面, 一般小型的仓库在无线通信模块上可以选择RF模块, 对于比较大的仓储系统, 则可以选择433M等通信模块;控制板选择方面应该主要考虑稳定性和成本两个方面, 一般情况下选择常规的STM32单片机系统即可。

对于货物堆放位置的控制, 一般可以采用RFID标签结合读写器来实现, 如此可以测试相关位置点的距离, 对于多位置点来说, 可以设置三角式的RFID读写器来对其进行可视化监管。当货物正在被传输时, 需要注意排序的问题, 要避免出现多个货物混乱的情况, 此时应该通过相关传感器对其进行检测, 并将信息传输至控制端, 以实现有序的调配[3]。

仓储技术总体上来说向着智能化、模块化、可靠化发展。

首先仓储是建立在现代物流技术之上的, 这决定了它的实践来源于现代化电子商务, 其本身就与现代信息智能有很大的联系, 随着现代贸易信息化不断加强, 仓储首先会向着智能化发展, 它是保证其他行业得以顺利进行的关键基础之一, 从商业的角度来看, 物流是主要成本之一, 智能化意味着成本的减少以及人力物力的解放。

其次智能化仓储将会走向模块化, 物联网及人工智能其底部技术比较复杂, 而对于物流来说, 人们并不关系其原理, 而在意其效果, 因此为了实现更为简洁高效的人机交互, 有必要将其模块化, 即将一批相似的技术聚集在一起, 形成一个个可以直接操作的模块, 如此可以极大地提升工作效率。

就物联网的具体技术而言, 现今状况下传感器技术的缺陷在于不能很好地实现实时动态监控, 而网络端不够顺畅, 现今5G技术将投入商用, 预计会为整个网络平台带来大的变革, 在物联网的应用端, 智能运输机及立体仓储的发展将会带动整个仓储系统的发展[4]。