卷煙高速緩存區機器人智能巡檢系統研究

文/李學勇 彭毅

近年來，煙草行業開始進行大規模的技術改造，其中一輪技術改造就是現代化物流系統建設。衡陽煙草物流中心技術改造于2015年4月完成，采用全自動作業模式完成倉儲、分揀作業。與國內多家先進的煙草物流中心對比，衡陽煙草在流程上最大的不同是采用了高速穿梭車形式的高速緩存區，如圖1。

然而，隨著自動化高速緩存區的投入使用，按照實際作業流程以及財務、審計實行的盤點制度，由于設備集中度高、作業環境狹小（見圖2），使得巡檢和盤點工作都極為不便。因此，如何利用一些新技術、新方法來代替傳統的巡檢和盤點并能及時發現高速緩存區中的相關問題，是衡陽煙草物流中心運營中需要面臨的重要問題。

圖1：高層卷煙高速緩存區

圖2：日常目視檢查

一、方案介紹

本文研究的智能巡檢機器人基于位置及成像檢測裝置，進行圖像識別以辨別卷煙品規，另外引入無線導航定位技術，采用軌道式運行方式，通過搜索和識別感應預埋點實現定位、路徑規劃和雙向行走功能。同時，智能巡檢機器人系統與倉儲系統、備貨系統及分揀系統等物流設備的自動控制系統、設備狀態監控系統對接，以發揮智能巡檢作用。

圖3：系統架構

圖4：機器人軌道機構

二、系統架構的設計

本文研究的卷煙高速緩存區智能巡檢機器人系統，采用分層式控制式系統構架，如圖3。系統架構主要由控制系統層和移動作業系統層組成，其中的控制系統層與一般的控制層類似，主要有上位系統、交換機以及通訊設備。具體到作業系統及移動式機器人作業系統，則由巡檢設備本體、各光電信息采集設備、檢測設備、電源、通信、控制及走行模塊等組成，完成設備本體的定位、信息采集處理以及走行歸位等功能，并具備報警和停機功能。

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三、應用設計

該裝置主要功能是代替現有的審計、財務及物流中心相關人員進行卷煙高速緩存區的卷煙及設備部分功能的目視檢查，支撐現場各主站、子站關于緩存區故障的目視查看，做到非必要時不需要人工來到狹窄環境進行現場目視檢查，減輕工作量，降低風險。

常規巡檢：物流中心在每天的開工、完工時，都必須對緩存區內卷煙品規及相關重點、關鍵位置進行抽查。該智能巡檢系統則可以根據事先任務下發、實時任務下發或者遙控方式來進行工作，內容包括各件煙包裝箱形態、運行軌道是否有異物，以及貨架本體的承載等工作狀態，實時將數據、影像等信息提供給上位或者現場管理人員，以供決策。這樣就能有效克服傳統的人工巡檢中強度大、效率低、易出差錯等缺點。機器人軌道機構，如圖4。

特殊巡檢（盤點）：該盤點主要是應對現場關于件煙卡塞、多煙、少煙、取貨報空以及月度、年度審計財務盤點等情況，能夠代替或輔助人工完成卷煙高速緩存區內的巡視，有效降低人員安全風險。

與底層設備狀態監控系統聯動：該智能巡檢系統采集的信息均通過現場緩存區主控主站PLC與底層設備狀態監控系統聯動，可有效將相關信息以三維動態形式展現在監控中心，便于設備管理和維護人員及時安排相關工作。

管理層的視頻巡視和工作指導：由于該系統具有遠程控制模塊，并與視頻系統聯動，管理層可通過遠程功能，巡視基層作業情況，以更快、更有效地處理現場管理問題。

圖5：卷煙高速緩存區平面圖

圖6：系統地圖顯示

四、系統功能

1.任務制定及下發

設備管理人員或者信息管理人員可創建日檢、周檢、月檢和年檢等巡檢任務，并支持任務的下發、退回、故障保留和信息記錄，并及時向監控系統推送信息。

2.巡檢地圖任務顯示

設備管理人員和信息管理人員可以利用CAD格式平面圖進行地圖跟蹤，在相關節點添加信息采集設備并設置動態控制功能，如此即可在地圖上實施觀測任務完成情況，并能聯動上、下層設備進行跟蹤觀察。卷煙高速緩存區平面圖，如圖5；系統地圖顯示，如圖6。

3.信息上傳

建立大數據庫和進行數據統計分析是系統的一項重要功能，該系統在作業過程中可以將任務信息、圖片信息、甚至視頻保存備份至本地服務器。在緊急情況下，系統可以自動備份相關信息至設備本體存儲器中，以供斷點續傳。

4.狀態監控聯動配合

機器人智能巡檢系統可與現有維修控制中心的設備狀態監控系統聯動配合，以將平面設備和任務信息以三維動態實時形式展現。可添加卷煙高速緩存區內固定攝像機，并在巡檢地圖上顯示。通過聯動卷煙高速緩存區內原有云臺攝像機、球機等設備，當某區域巡檢任務觸發時，攝像機轉動到設定預置位，實時監控跟蹤巡檢人員。

五、總結

本文研究了一種基于尋址定位、信息檢測、圖像識別等技術的卷煙緩存機器人智能巡檢系統。相對于傳統人工作業模式，該系統實現了任務的定制化、可視化、智能化，使得現場卷煙日常巡檢、特殊檢查變得更加便捷，在各卷煙類及非卷煙類商品倉庫具有較好的應用前景。