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基于信息融合的物流仓储管控一体化系统

来源：本站 | 宣布日期：2023-03-02

0 引 言

随着科学技术的不绝生长,尤其是自动控制技术、网络技术、盘算机技术的生长,信息物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)的研究获得了全球各界的广泛关注。何谓CPS,从广义的角度来看,它是一种网络化的物理设备系统,是在情况感知的基础上,对控制、通信与盘算进行了深度融合,从而形成的一种可控、可信、可扩展的系统[1],它可以通过物理进程与盘算进程来实现深度融合,并对新的功效进行增加与拓展[2],对物理实体进行越发宁静高效与实时的控制。

在现代物流系统中,若想实现物流治理与控制系统的自动化,就需要大力生长基于信息的控制系统。在物流系统中,仓储系统占据了极大的比重,因此更需要管控一体化。CPS具有5大功效,划分是盘算功效、远程协作功效、自治功效、精确控制功效与通信功效,对应用CPS的仓储管控系统进行一体化研究具有很是辽阔的生长前景。

1 系统界说

在物流的所有环节中,仓储这一作业环节至关重要,许多现代化的仓储系统都配备了比较先进的物流作业设备,好比搬运设备、传送设备、存放设备等,同时也配置了相应的治理信息系统。就目今的生长来看,仓储作业务必满足协调、高效与宁静的要求,而这也恰恰是企业技术人员与业内专家学者正在努力的偏向[3]。

1.1 仓储作业治理信息系统

仓储作业治理信息系统能够对仓储作业的历程进行详细纪录,好比货物品种、货物数量、库存等,只有充分利用这些信息才华对作业的各个环节进行最佳控制,只有基于信息剖析与处理制定的有针对性的操作战略才华确保各个环节连接流通。

1.2 仓储设备自动控制系统

本文将物流自动化系统看成是若干个设备(好比机械设备、信息收罗与执行设备、智能控制设备等)的有机集成。从设备控制的角度把仓储自动化系统凭据一定的规则分类,分为搬运控制系统、输送控制系统和分拣控制系统等。

1.3 仓储运行宁静监控系统

通常情况下,仓储运行宁静监控分为两大部分,即仓储情况监测部分和仓储作业设备。在仓储情况监测历程中,需要综合利用先进的监测手段对相关参数进行有针对性的监测,好比温度、光照、含氧量等,以有效包管仓储运行情况的宁静[4]。在仓储作业设备监控历程中,需要利用技术手段与先进的监控设备对要害设备进行实时监控,以确保作业历程的高效与宁静。

1.4 仓储管控一体化系统

仓储管控一体化系统是将仓储控制系统与仓储治理信息系统合二为一的系统,该系统的基础是信息共享,实现所有环节的一体化治理。该系统需要多种技术进行交叉融合,如自动控制技术、数据通信技术、网络技术等,同时还要将最新的技术引入仓储治理系统中。通常情况下,仓储管控一体化系统必须包括至少3种以上的子系统,好比宁静监控系统、自动控制系统、信息治理系统等[5]。

2 系统架构

国际上通常把CPS称为深度嵌入式系统,或者网络化物理系统。其在对物理系统进行监测与控制时,可以通过CPS对各项指标进行严格的盘算,从而形成一定的约束,使系统事情越发可靠[6]。

2.1CPS的技术特征

CPS实质上就是多种技术的融合,好比执行技术、控制技术、网络技术、信息技术等,其要害技术是趋于低本钱、小型化、环保型的技术。在CPS中需要将盘算机技术与控制技术凭据一定的规则进行深度融合,所用到的盘算技术通常为嵌入式系统技术(这是一种开放的系统)。嵌入式系统需具有高效率与高可靠性等特点,也需要具有实时处理的能力[7]。

在CPS的技术中,最焦点的是融合,换言之,它是一种物理盘算与控制的多学科交叉融合系统。CPS不但强调物理感知功效,也重视控制功效。因此CPS是一种拥有控制属性的网络系统,开环与闭环控制并用[8]。

2.2CPS的技术潜力

CPS作为一种实时、深度嵌入式的系统,接纳网络技术方法将盘算、控制与传感融为一体,使得物理系统与信息系统合二为一,进而有效改变漫衍式网络系统架构。

对CPS的组成进行深入研究后发明,CPS不但可以包括全部网络、执行器、控制器与传感器,也可以只包括某几个部分。与一些比较古板的控制系统相比,它更强调高可靠性与协同事情。在整个系统中,网络连接变得越发庞大,信息处理的事情量也变得更大,系统的优化水平也将更高。设计一种集多种功效于一体的CPS(硬件),在目今生长阶段依然需要克服部分技术难题。但岂论生长速度如何,构建新型管控一体化系统对整个行业而言具有重要价值。

2.3CPS的基本功效单位

CPS的基本组件包括传感器组件、执行器组件、决策控制单位组件[9]:

(1)传感器能够对外界信号进行监测与感知;

(2)执行器可以对受控工具进行控制;

(3)决策控制单位可以严格凭据用户的语义规则做出相应的控制逻辑。

CPS的基本功效逻辑单位主要包括基本组件部分与反响循环控制机制[10],如图1所示,具体流程如下:

(1)物理世界和盘算世界的接口通常由传感器与执行器担负,用户所发出的相关要求由决策控制单位进行安排与监测 ；

(2)传感器将自身所收罗的信息直接反响给决策控制单位,通过盘算之后获得控制指令;

(3)执行器严格凭据控制指令对物理工具进行相应的指令操作。

图1CPS的反响环

图1CPS的反响环   


2.4 仓储管控一体化系统架构

CPS是一种多机构元素组成的庞大系统,由于行业的差别,往往需要特定的系统结构。如果从技术实现的角度来看,我们通常把它分为三个条理,第一层为物理层,第二层为网络层,第三层为应用层[11]。这种结构通常只能将相应的条理关系反应出来,但在真正实践中,所包括的组成元素通�？赡芑岱浩鸷艽蟛畋�,岂论是信息的通报关系,照旧层间的相互联系,都有可能泛起庞大的情况[12]。仓储管控一体化系统的组成如图2所示。

图2 系统组成

图2 系统组成   


2.4.1 物理层

在仓储CPS中,其物理层往往是与物理世界交互的主要部分,地舆上漫衍的种种CPS单位都可以归为物理层,外部世界通过物理层感知信息,同时也通过物理层改变情况。

可以将CPS单位看作一个单独的CPS节点(好比可将一台可移入手机,一台手持终端PDA看作单独的CPS节点,也可将智能传感器荟萃等看作单独的CPS节点)。

2.4.2 网络层

网络层可以有效实现异构CPS单位的互联互通,它能够有效支持各单位之间的互操作。在CPS中,实现资源共享的基础是网络层。若要实现无缝连接,则通� ；崞帘我旃剐�,为资源共享提供基础网络,之后接纳透明方法提供即插即用效劳[13]。网络层主要由中间件效劳器组成,中间件是一种介于应用程序与操作系统间的软件层,其主要作用是建立互操作机制,将底层的庞大性和异构性有效屏蔽,为应用软件提供最佳运行情况,资助用户开发应用软件[14]。中间件充当着转换效劳器的角色,许多不兼容的设备可通过中间件效劳器将异质信息转化为同质信息,无障碍地进行数据交换。

2.4.3 应用层

应用层是面向用户的一体化平台,它能够凭据一定的方法把网络层与物理层封装成差别的应用�？�。用户在使用历程中无需担心底层细节方面的问题,可以通过管控一体化平台来详细了解作业信息、情况信息与设备相关信息,依据相关信息便可实现对资源的盘问与配置,从而有效实现设备的控制与调理,完成实时监测任务。

用户仅需进行一些简单的操作便可以与系统交互,实现相关治理。系统将相关信息详细泛起在用户面前,进行简单操作便可检察相关信息,如温度、湿度、光照等。以信息融合为基本焦点的物流仓储管控一体化系统对多学科技术进行了深度交叉融合,尤其是盘算机技术、信息收罗与传输技术、自动控制技术、网络通信技术。在这些技术的深度交叉融合之下,使物流仓储的管控一体化系统功效性更强、兼容性更好、扩展性更佳,并适应仓储治理不绝增长的庞大性特点。从一个方面来看,它可以有效依据CPS节点收罗信息,对仓储作业进行全面有效的治理,多角度多方位,接纳越发科学的要领,使仓储系统的治理实现全局最优;从另一个方面来看,系统通过协同作用能够实现各仓储元素的协同事情,使得系统的效劳水平更上一层楼,从而实现全面、科学、有效、专业、规范的治理。

3 结 语

CPS的应用有凌驾20世纪信息技术革命的潜力[4],把它应用在仓储管控一体化系统中优势明显。但就目前比较成熟的盘算机技术而言,关于设计低本钱、实时监测,并具有良好宁静性和可靠性实用系统的难度较大,因此,实现CPS的广泛应用与长足生长还需要研究并解决诸多基础性问题。本文在剖析CPS技术特征和技术潜力的基础上给出了CPS的基本功效单位,并依据仓储治理的特点给出了一种通用的仓储管控一体化系统架构。

在本文的研究中,已经有效完成了系统组成框架的设计与参数的详细剖析,特别适用于仓储监控的CPS单位研究与开发及上位监控界面开发等。本研究还在实验室状态下有效完成了联网测试事情。在下一步的事情中将会针对一些具体工程,确定需要监测的情况信息与需要监控的设备,以CPS节点治理安排为基本切入点,对以CPS节点信息动态调解为焦点的仓储流程技术计划进行越发深入的研究,严格凭据管控一体化思想,真正集成工程应用系统,为推动CPS在物流领域的应用添砖加瓦。


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