物聯網背景下自動化物流設備的開發與應用

裘子煜，張古青，洪 磊，倪建賢

（杭州諾倡智能科技有限公司，浙江杭州 311200）

0 引言

自動化物流設備和系統建設可以提升企業的物流服務和管理水平，利用現代物流體系帶動企業的現代化發展。在物聯網背景下，物流體系建設要加強信息技術、自動化和智能化技術的應用，通過這些現代化技術使物與物之間建立緊密的聯系，信息共享和傳輸更為便捷。但是物聯網背景下的自動化物流設備建設難度較大，雖然取得了一定的成效，但未來還有很長的道路要走。

1 物聯網對自動化物流設備的要求

從物聯網的結構層面來看，主要包含了感知層、傳輸層和應用層。其中，感知層中通過RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別）、各類傳感器、二維碼等技術，可以從外部環境中采集和感知到相應的信息，實現對物體的識別或定位，并將這些信息同步傳輸到系統中；傳輸層會依據特定的技術標準，實現物體與互聯網的關聯，為傳輸與通信提供便捷；應用層中包括了全部的感知數據，可以給用戶提供各種的服務，完全可以使得物體的識別、定位、跟蹤和監測具有智能化的特征[1]。

物聯網建設中需要應用到現代化的技術，如智能預算、RFID 和納米嵌入等就是不可或缺的技術，自動化和智能化技術在物聯網建設中的應用，使得物流系統的很多功能和服務具有自動化的特征。在既定的時間和空間范圍內，計算機網絡控制系統可以實現對物流體系中所有要素的管理與連接，將倉儲設備、輸送設備和通信設備等集成在整個物聯網系統內。

當前物聯網技術雖然取得了一定的發展，但很多設備并未完全與互聯網連接起來，未來隨著IPV6 技術協議（即第6 版互聯網協議）的逐步普及與推廣，物聯網中的物物相連屬性將更加明顯，越來越多的設備會被接入互聯網。此外，傳感技術的不斷優化也給物聯網帶來了巨大的發展契機，尤其是傳感器MEMS（Micro-Electro-Mechanical System，微機電系統）技術，成為自動化物流體系構建的技術支持。

2 基于物聯網技術的自動化物流設備管理系統設計

2.1 總體結構設計

物聯網自動化物流設備管理系統，要嚴格根據物流服務內容的劃分、物流設備組成等來設計，系統中包含了執行層、控制層、操作層和處理層（圖1）。其中，執行層負責對貨物堆垛設備、分揀設備、傳輸設備和掃描設備等的管控，通過傳感器和驅動器構成的控制物流終端使得數據信息的采集和上傳更為便捷；物流中心設備運行和工作的控制層中，主要包含PLC 控制、變頻器設備、單片機等；操作層可以提供非常多的服務和功能，自動化立體庫整理子系統、自動化分揀子系統、輸送子系統等可以全過程、動態化地自動管理全部的設備和要素，相關輔助軟件也可以給物流操作提供全面的支持；業務層主要是對一切業務活動、流程進行管控，但需構建ERP（Enterprise Resource Planning，企業資源計劃）業務系統[2]。

圖1 基于物聯網技術的自動化物流設備管理系統結構

2.2 自動化立體庫整理子系統

立體庫整理子系統處于軟件操作層，因為其結構特殊性、功能的多樣性，可以給物流中心的貨物存儲和整理提供自動化的支持，通過相應的物流工作要求可以對倉庫進行合理的空間布局和利用，而控制站則可以對每個物流設備開展自動化的操作和管理。因為在立體倉庫中有貨物堆垛模塊和輸送模塊，該子系統在運行時也會對這些模塊實施同步的管理和調節。

2.3 自動化分揀子系統

物流倉儲中心的各種貨物種類繁多、數量龐大，管理難度非常高，因為每種類型的貨物都涉及到品類、儲位、地址和分揀、配送等管理過程，但自動化分揀子系統可以突破傳統人工分揀的弊端，大大減少在分揀環節的人力投入，提升分揀效率和精準度。該子系統的工作過程是：利用系統中相關設備自動識別貨物條碼（因為每一類貨物都有其對應的條碼，條碼中包含了品類等信息），當傳感器讀取到這些信息后，會自動將貨物分配到不同的通道內；相關貨物進入分揀系統以后，系統中的特定模塊能夠根據所掌握的貨物信息，快速、準確地判定皮帶機上是否有貨物，有貨物時皮帶機將自動啟動運行，進入貨物的運輸和分揀環節[3]。條碼掃描器對信息掃描的同時也可以快速地將這些信息傳遞給上位機，更為精準地進行貨物品類、地址等的判定。

2.4 自動化輸送子系統

輸送子系統負責對貨物運輸全過程的管理，且該管理過程具有一定的自動化特征，當貨物分揀以后就進入了貨物輸送模塊，在掃描到貨物的相關位置、地址信息以后，控制模塊可以自動為貨物規劃最為合理的運輸路線，使其在輸送自動化控制下快速到達指定的存放區域。

自動化輸送子系統的控制范圍很大，輸送機作為其控制的重要對象，覆蓋了全部的入庫通道、存儲區和出庫通道，這使得系統對輸送環節的控制具有全覆蓋性。隨著物聯網技術的發展，在物聯網技術下所形成的自動化輸送子系統兼具運行管理、安全保護和故障診斷的功能，在貨物進入到最初的運輸階段時，系統會自動根據所掃描到的信息，來進行運輸通道的自動分配[4]。輸送過程中可以對整個輸送狀態和過程加以全面管理，因為在系統中有各類按鈕的設計，當貨物輸送存在異常時，可以通過這些按鈕的啟停來進行輸送的調節。

2.5 自動化管理子系統

自動化管理子系統相當于是整個物流設備管理體系的中樞系統，通過該子系統，整個物流服務開展的過程中，完全可以實現對貨物的自動化接收和調度、調配狀態管理和訂單處理。該子系統中也包含多種的功能和服務，不同的功能和服務實施中要借助于不同的模塊，例如，物流編碼、貨物條碼可以為貨物信息的讀取和識別提供便捷，使后續物流服務更具高效化和智能性。

3 基于物聯網技術的自動化物流設備管理系統應用

在互聯網時代，網上購物取代了實體店購物，加快并推進了物流行業的蓬勃發展。對于大型的物流企業而言，加強自動化物流設備管理體系的開發和應用非常重要，通過該系統物流人員可以協調和管理處于物流業務中的貨物和設備，嚴格按照相應的服務流程和規范提供給完善的服務內容和優質的服務體驗[5]。不同物流設備在自動化的管理系統中的相互配合，可以大大提高貨物入庫、分揀、存儲和出庫管控的效率。

機械化和信息化是自動化物流設備發展的前提，只有在大型物流設備機械化、信息化管理的基礎上，才能通過PLC、變頻器等在不同物流設備之間建立關聯，利用專門的控制軟件來實現自動化控制。物聯網技術下的傳感網絡、移動網絡等，使得物流設備管理系統的建設更為細化，通過紅外感應、激光掃描等多種方式，使物流中心的物流設備與貨物之間建立直接關系，在全部的物與物連接以后，調度、配送等控制的自動化特征更明顯。

部分物流中心在積極探索升級改造的發展路徑，先進設備在物流方面的應用，可以大大提升信息交換與傳輸的效率、安全性。例如，在部分物流設備中可以加裝自動化驅動控制器和傳感器，將每一個設備作為一個獨立的單元，在物流中心空間內設置多個的信息傳輸節點，直接與上位機開展信息傳輸和交換。

4 結束語

物聯網背景下對于物流服務提出了新的要求，各個物流中心可以在物聯網技術下積極進行自動化物流設備管理系統的構建，通過不同物流要素之間的關聯，來使得整個的物流工作更為便捷和高效，最大程度上提升整體的物流工作水平，帶動物流行業的現代化發展。