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LGWL-WL02型 倉儲物流物聯(lián)網(wǎng)實訓系統(tǒng)
品牌：理工偉業(yè) 咨詢電話：010-82827827 82827835
一、系統(tǒng)簡介
LGWL-WL02型 倉儲物流物聯(lián)網(wǎng)實訓系統(tǒng)以倉儲管理和物流運輸為背景，以貨物出入港口以及倉儲的流程為核心，以港口及倉儲貨物的智能化裝卸與交通運輸為研究內(nèi)容，構(gòu)建的一套類似真實的現(xiàn)代化港口倉儲物流實訓系統(tǒng)，主要模擬周轉(zhuǎn)于倉庫與港口碼頭之間的貨物裝卸、運輸、盤點的流程。
圖片供參考，以實物為準
LGWL-WL02型 倉儲物流物聯(lián)網(wǎng)實訓系統(tǒng)由智能倉儲物流網(wǎng)關(guān)、集裝箱絎車裝卸貨子系統(tǒng)，智能車輛運輸子系統(tǒng)、立體倉儲管理子系統(tǒng)、機器臂裝卸貨子系統(tǒng)、港口智能車輛出入ETC收費子系統(tǒng)幾大系統(tǒng)組成。以下是各個子系統(tǒng)的協(xié)作流程：
１、貨物經(jīng)過RFID標簽綁定等初始化工作完成后，放置于港口碼頭區(qū)的集裝箱區(qū)。
２、當有運貨調(diào)度至倉庫指令在智能倉儲物流網(wǎng)關(guān)上下達之后，智能車輛進入港口，智能道閘識別車輛后會自動打開，并實時語音播報到達站目的地的信息。當智能車輛準確停放在裝卸貨指定地點時，可手動選擇要裝入車輛貨物的位置，然后系統(tǒng)通過集裝箱桁車裝卸貨系統(tǒng)自動進行裝卸貨過程。
３、當智能車倆離開港口，智能港口出口道閘自動打開，并顯示在此港口停留的所花的費用，在點陣上實時的顯示出價格。經(jīng)過幾個指定的站點，車輛攜帶貨物到達倉庫入口，通過立體倉儲管理子系統(tǒng)應用RFID讀卡技術(shù)對貨物進行入庫操作、此系統(tǒng)能夠自動分配庫位，并驅(qū)動堆垛機完成貨物上架操作，完成倉儲入庫流程。
４、當有倉庫貨物運至港口指令在智能倉儲物流網(wǎng)關(guān)上下達之后，智能車輛駛?cè)雮}庫區(qū)停在出庫位置。立體倉儲管理驅(qū)動堆垛機將指定的貨物下架，并自動裝卸至智能能車輛上。完成倉儲出庫流程。
５、智能車輛離開倉庫，到達港口卸貨區(qū)，由機器臂裝卸貨子系統(tǒng)完成卸貨任務，并將貨物放入指定位置。
６、立體倉儲管理子系統(tǒng)中包含RFID自動盤點功能。
以上一個裝卸貨流程完畢后，智能車輛將進入執(zhí)行下一次裝卸貨任務。
二、系統(tǒng)構(gòu)成
倉儲物流交通實訓系統(tǒng)覆蓋物聯(lián)網(wǎng)的傳感層、網(wǎng)絡鏈路層、網(wǎng)關(guān)、以及應用層。智能網(wǎng)關(guān)是整個系統(tǒng)的核心，是連接傳感層與應用層的橋梁。系統(tǒng)拓撲如圖所示。
三、系統(tǒng)功能
1、集裝箱桁車裝卸貨系統(tǒng)
智能桁車裝卸貨系統(tǒng)，是港口物流系統(tǒng)的重要組成部分，主要由多自由度全方位電機構(gòu)成，采用單片機控制運動軌跡。當小車到達裝卸貨指定地點時，通過無線向倉儲物流貨網(wǎng)關(guān)管理平臺發(fā)出命令，倉儲物流貨網(wǎng)關(guān)管理平臺接收到后，通過無線通信向桁車控制器發(fā)送裝卸貨指令，桁車控制器接收到命令后，就按照指定的取貨位置，操作X/Y/Z軸電機運動，從而實現(xiàn)貨物的自動裝卸。貨物裝卸完成后，運輸車自動離開。
該桁車結(jié)構(gòu)合理、剛性好，運行平穩(wěn)、噪聲小，全自動程控運行，能夠穩(wěn)定可靠地實現(xiàn)港口貨物的全方位抓取與放置。
2、智能車輛運輸系統(tǒng)
智能小車需要實現(xiàn)循跡、自動駕駛、無線通訊、避障、車輛運動控制、路況信息采集等功能。目前小車搭載的系統(tǒng)包括：電機控制系統(tǒng)，循跡系統(tǒng)，Zigbee通訊系統(tǒng)，WIFI無線通訊系統(tǒng)， RFID系統(tǒng)等。
3、倉儲環(huán)節(jié)—立體倉儲管理
智能車將物品運送到倉儲中心。倉儲中心采用2*6立體庫位，通過堆垛機進行存取。系統(tǒng)通過倉儲物流貨網(wǎng)關(guān)管理平臺獲取庫位信息，控制堆垛機將車輛上的物品運送到立體倉儲中，或?qū)煳坏奈锲愤\送到運輸車輛上。堆垛機具有x、y、z三軸直線運動控制行程，能實現(xiàn)物品自動存放、自動取回以及自動搬運的功能。使用工業(yè)超高頻讀卡器實現(xiàn)物品的出入庫管理。
（1）立體倉儲管理 - 出入庫及上下架管理
入庫系統(tǒng)主要實現(xiàn)貨物入庫的智能化管理。首先為每個待入庫貨物粘貼超高頻電子標簽，給每個貨物一個標識。由立庫管理系統(tǒng)為該貨物分配一個庫位。
入庫區(qū)安裝有RFID數(shù)據(jù)信息采集器、堆垛機、立體倉庫貨架等設備。系統(tǒng)利用RFID設備的識別技術(shù)將入庫貨物接入倉儲物流貨網(wǎng)關(guān)運行的管理系統(tǒng)中。貨物運輸車輛運送貨物到達倉庫入庫口，由堆垛機機器臂搬運貨物至立體倉庫內(nèi)完成上架和入庫工作。
出庫時，首先在智能倉儲物流網(wǎng)關(guān)上選擇出貨庫位，然后系統(tǒng)將控制模擬堆垛機移動到相應庫位的上方；然后系統(tǒng)控制庫位滑臺控制器，驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)，移出滑臺和庫位；然后控制模擬堆垛機沿豎直方向向下運行達到貨物處，抓取貨物。庫位退回到原處。最后堆垛機移出貨物，搬運到運貨車輛上，完成下架和出庫工作。
（2）立體倉儲管理 倉儲貨物動態(tài)盤點系統(tǒng)
智能顯示系統(tǒng)作為倉儲貨物統(tǒng)計的一個重要環(huán)節(jié)，通過RFID技術(shù)，將統(tǒng)計當前倉儲總貨物數(shù)量，當堆垛機控制器將貨物提放到小車上離開倉儲，立體倉儲管理將自動將貨物的數(shù)量減少一個。
4、機器臂裝卸貨子系統(tǒng)
對于從倉儲到港口的貨物，可采用機器臂控制系統(tǒng)裝卸貨。六自由度機械臂的臂部由大臂、小臂組成，一般具有兩個自由度，即伸縮、回轉(zhuǎn)、俯仰或升降，采用單片機控制運動軌跡。當小車到達裝卸貨指定地點時，通過無線向倉儲物流貨網(wǎng)關(guān)管理平臺發(fā)出命令，倉儲物流貨網(wǎng)關(guān)管理平臺接收到后，通過無線通信向機器臂控制器發(fā)送裝卸貨指令，控制器接收到命令后，就按照指定的取貨位置，操作機器臂經(jīng)過回轉(zhuǎn)、伸縮、升降、俯仰等幾組動作組合，實現(xiàn)貨物的自動裝卸。貨物裝卸完成后，運輸車自動離開。
5、港口智能車輛出入ETC收費管理系統(tǒng)
出入港口道閘識別開啟系統(tǒng)（ 又稱智能車輛識別），利用車輛自動識別（Automatic Vehicle Identification簡稱AVI）技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)完成車輛與監(jiān)控中心之間的無線數(shù)據(jù)通訊，實現(xiàn)智能開啟道閘系統(tǒng)。使用該系統(tǒng)，車主只要在車窗上安裝感應卡并錄入信息，通過出入口時便不用人工開啟道閘，也無須停車，將自動識別車主身份從而開啟道閘。
智能道閘系統(tǒng)實用化比較多的一個系統(tǒng)，由于其無人化操作的優(yōu)越性以及成本方面帶來的優(yōu)勢，在模擬智能交通過程中一定要加入這個模塊。同時當小車離開港口時，車輛離開信息將在LED點陣屏上顯示出來。
四、主要軟件系統(tǒng)
1、倉儲物流貨網(wǎng)關(guān)管理軟件
倉儲物流貨網(wǎng)關(guān)管理軟件通過網(wǎng)關(guān)與各個設備和子系統(tǒng)進行信息交互；以RFID設備作為倉儲物流核心技術(shù)，智能車倆作為各個環(huán)節(jié)的紐帶，應用絎車、機械臂、堆垛機模擬自動化裝卸，使用立體倉庫實現(xiàn)物品倉儲管理，結(jié)合有線網(wǎng)絡、ZigBee傳感器網(wǎng)絡、嵌入式技術(shù)、Android開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)，在整個環(huán)節(jié)中處于有效監(jiān)控中，實現(xiàn)各個子系統(tǒng)的信息讀取、傳輸與控制。同時管理數(shù)據(jù)庫信息的查詢與上傳，可及時顯示當前數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容，上傳至云主機中去實時的跟新。
2、倉儲貨物出入庫系統(tǒng)
智能顯示系統(tǒng)作為港口貨物統(tǒng)計的一個重要環(huán)節(jié)，通過RFID技術(shù)，將統(tǒng)計當前倉儲總貨物數(shù)量，當控制器將港口貨物提放到小車上離開港口，信息機將自動將港口貨物的數(shù)量減少一個；
當貨物被運送至卸貨區(qū)域時，小車信息機顯示并提示貨物安全運送至目的地，如果貨物長時間未送至卸貨區(qū)域時，將顯示提示信息。
3、立體倉庫管理系統(tǒng)
立體倉庫管理軟件運行在整個系統(tǒng)的中央控制器上，軟件采用android系統(tǒng)開發(fā)，內(nèi)嵌Sqlite數(shù)據(jù)庫，采用android庫編寫的人機交互界面，主要包括貨物自動識別、出入庫管理、倉庫貨物自動盤點等。
四、技術(shù)參數(shù)
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1.智能網(wǎng)關(guān) 使用 Cortex-A9四核處理器，主頻最大1.6GHz，內(nèi)存不低于1GB，Flash不低于8GB； 顯示屏：7寸IPS電容屏（16:9），分辨率1024×600； 板載1路CAN總線、1路485總線等現(xiàn)場總線接口； 板載1組24P排線接口，含用于I/O、I2C、SPI、A/D、PWM、UART，用于外部功能擴展。 要求板載WiFi/BT二合一通訊模塊； 內(nèi)置Linux系統(tǒng)與Android系統(tǒng)，支持雙系統(tǒng)一鍵切換。 ★具備安全算法研究功能：支持傳感網(wǎng)輕量級算法LBlock、KASUMI算法、AES算法、ZUC算法、snow 3G等至少五種以上的安全算法，能夠進行算法安全測評，對安全算法的計算量、復雜度等進行統(tǒng)計，顯示統(tǒng)計圖，顯示ZigBee節(jié)點入網(wǎng)認證流程圖和幀類型統(tǒng)計圖。 2.桁車裝卸機器 采用鋁合金材料設計制作，用于模擬港口集裝箱的桁車搬運系統(tǒng)。 可垂直抓取車輛運輸?shù)募b箱貨物，搬運到指定位置； 具有x、y、z三個自由度的移動行程； 工作電壓：單相三線 交流電220V 50hz； 直流電機供電電源：12V或24V； 工作溫度：-20℃~+40℃ 濕度環(huán)境：<95%RH； 絕緣電阻：100MΩ； 絕緣等級：B； 3.桁車裝卸控制器 由智能通信節(jié)點、桁車繼電器控制板組成。 智能通信節(jié)點主要用來接收港口物流網(wǎng)關(guān)發(fā)送來的控制命令，并驅(qū)動桁車繼電器控制板；接收到節(jié)點發(fā)送的控制命令后，通過光電隔離輸出驅(qū)動繼電器吸合，進而控制桁車起重機上的直流電機運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)使桁車按預設的行程移動。 4.六自由度機器臂 由機械臂、末端氣泵吸盤裝置組成。機械臂采用全鋁合金機械臂本體、MS36行星減速步進電機、500線AB相光電編碼器、鋁合金聯(lián)軸器、軸承、關(guān)節(jié)軸、銅柱等部件連接而成；末端氣泵吸盤由真空氣泵、真空活動連桿帶吸盤、閥門、硅膠氣管組成。 活動關(guān)節(jié)均采用優(yōu)質(zhì)軸承連接，末端采用特定方式吸附物品。 由嵌入式微控制器通過編程實現(xiàn)運動控制。 負載能力：500g 流體：氣體； 氣泵電機：采用碳刷換向器，額定電壓DC4.5V，空載電流0.35A，適合電壓DC3-5V，壓力范圍400-650mmhg；通過微控制器I/O控制電機工作； 三通電磁閥：通過微控制器I/O控制電磁閥的通道，從而接通充氣回路，吸盤吸附或釋放氣體，吸盤松開； 5.六自由度機器臂控制器 采用Cortex-M4以上內(nèi)核微控制器，板載4路LV8731V驅(qū)動模塊驅(qū)動機械臂步進電機、板載電源轉(zhuǎn)接板、OLED顯示屏等外設，電機帶編碼器，形成位置閉環(huán)控制，重復精度大大提高。支持串口、RS485總線控制，可以通過其他的單片機或者電腦發(fā)送控制指令。支持按鍵控制，可以通過按鍵去控制X Y Z的坐標。 電源適配器供電。 協(xié)議：ModbusRTU協(xié)議 額定電壓：DC12V 額定電流：5A 6.RFID超高頻讀卡器 功能：用于讀取產(chǎn)品攜帶的電子標簽，識別相關(guān)信息。 工作頻率：國標（920~925MHz）、美標(902~928MHz)或定制其它頻段跳頻或定頻工作； 識別標簽：ISO18000-6B標簽、EPC GEN2(ISO18000-6C)標簽； 讀卡距離：識別距離調(diào)整范圍：0.1米； 讀卡靈敏度：雙極化方式讀卡； 讀卡時間：單標簽64位ID號讀取時間<6mS； 數(shù)據(jù)接口：Mini USB； 工作電壓：USB接口取電，DC5V； 工作溫度：－20℃ ～ +80℃； 存儲溫度：－40℃ ～ +85℃； 7.RFID防干擾標簽 規(guī)格參數(shù)：頻率：860-960MHz, 芯片：PEC GEN2，Alien Higgs 標準：符合ISO18000-6C、EPC-Gen2 內(nèi)存：96 Bits 或擴展到 512 Bits 尺寸：（定制） 距離：1-3-5-8-10－20－30米(示讀卡器性能和具體應用環(huán)境決定讀寫距離) 防沖突：每秒可讀30－60張卡數(shù)量 8.超高頻天線 915M多通道讀寫天線 9.智能倉庫模型 采用20mm*20mm鋁合金型材框架設計，可拆卸，可根據(jù)需求自由組合； 車庫數(shù)量：四行六列，共24個存儲庫位； 高層貨架存儲，節(jié)省庫存占地面積，提高空間利用率； 通過托盤方式存儲貨物，一個托盤可存儲兩個原料或成品； 每個庫位尺寸：寬*高=91mm*67mm。 10.堆垛機 采用三軸懸臂式滑臺模組，滾珠絲杠直線滑臺模組密封防塵； 具有x、y、z三個運動行程，搬運尺寸：1000mm、400mm、300mm。 采用閉環(huán)57規(guī)格步進電機驅(qū)動2.2牛米高速混合伺服； 采用三個金屬探測器進行原點探測； 采用貨叉式存取貨物； 單元貨物重量：1g-1000g； 提升速度：5m/min 出叉速度：3.6m/min 定位精度：±5mm 供電電壓：DC 24V 11.堆垛機控制器 CPU：Cortex-M3 內(nèi)核處理器； 具有2相4線步進電機驅(qū)動接口； 可調(diào)試步進電機驅(qū)動器控制（寬電壓，脈沖速度可調(diào)）； 具有通用修阻機參數(shù)處理系統(tǒng)相關(guān)軟件著作權(quán)證書復印件并加蓋原廠公章。 可擴展四路控制； 采用金屬探測傳感器實現(xiàn)庫位檢測； 通訊方式：采用ZigBee無線通訊； 供電電壓：DC12V 12.物流集裝箱 定制 13.貨輪模型 定制 14.智能道閘 主要接收網(wǎng)關(guān)控制命令，控制道閘開關(guān)。 主要包括5線減速步進電機、單片機、ZigBee通信模塊等，封裝在道閘模具內(nèi)。 15.收費顯示屏 通過接收網(wǎng)關(guān)發(fā)來的收費信息，顯示在收費點陣顯示屏上。 設備信息：75 單色室內(nèi)高亮LED； 紅色4字LED點陣； 通信方式：ZigBee 16.道閘控制器 控制器：STC11F04E單片機， 控制設備：5線減速永磁步進電機； 通信方式：ZigBee； 驅(qū)動方式：四相八拍，采用ULN2003驅(qū)動； 齒輪減速比：1/64，齒輪減速，噪音低，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)；供電：DC 5V； 17.智能物流車 1）智能磁導航車（2個） 由磁導航傳感器、高頻RFID讀卡器、核心控制板、直流減速電機、無線通信模塊、鋰電池供電板、避障探頭等組成。 磁導航傳感器： 車頭前方底部安裝3個磁導航探頭，與鋪設的磁條形成磁場，處理器根據(jù)磁導航輸出的信號控制電機驅(qū)動器差速糾偏，確保小車沿磁條前進。 高頻RFID讀卡器： 控制器自帶高頻讀卡模塊和天線電路，自動識別道路上的NFC標簽，實現(xiàn)智能小車在道路中的定位功能； 核心控制板： 采用單片機作為智能車控制器，實時處理磁導航傳感器檢測的磁場信息，驅(qū)動直流減速電機按照磁導引完成前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、高速、低速行駛等自動循跡功能；同時驅(qū)動RFID讀卡器處于掃描狀態(tài)，與鋪設在重要地點NFC標簽形成磁場，獲取標簽所綁定的位置信息，通過無線模塊發(fā)送給智能網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)車輛精準定位； 無線通信模塊： 控制器通過串口與無線模塊通信，它將車輛信息通過無線模塊發(fā)送給智能網(wǎng)關(guān)，同時也接收智能網(wǎng)關(guān)發(fā)來的命令，控制車輛運行狀態(tài)。 小車供電： 小車采用鋰電池供電，具有電源管理電路和充電電路，小車行駛一段時間后，可對其進行充電，保證小車正常行駛； 障礙物監(jiān)測：前方有障礙物，停止行駛，障礙物移除，繼續(xù)行駛。 供電：DC12V3A 18.小車循跡標簽 安裝在實訓系統(tǒng)路面下方，用于車輛定位、定點停車。 19.倉儲物流模型系統(tǒng) 設計尺寸不小于3*2m（長×寬），模型臺面鋪設有設計倉儲物流交通規(guī)劃圖，包括集裝箱倉儲、桁車運輸、機器臂裝卸、車輛運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，含有景觀面板、城市道路、十字路口、交通燈、路燈、防護林、ETC收費等模擬景觀，與智能網(wǎng)關(guān)、交通狀況感知節(jié)點、控制設備、攝像頭、智能車一起，構(gòu)成完整的智能倉儲物流實訓系統(tǒng)。 20.倉儲物流網(wǎng)關(guān)應用軟件 ▲網(wǎng)關(guān)采用Android操作系統(tǒng)，運行倉儲物流網(wǎng)關(guān)應用軟件，具有智能倉儲設備管理系統(tǒng)相關(guān)軟件著作權(quán)證書復印件并加蓋原廠公章。 主要包括設備管理、車道尋跡、采集控制、關(guān)聯(lián)設置、系統(tǒng)設置等功能項目。采用模塊化設計，靈活添加、配置、關(guān)聯(lián)的方式接入網(wǎng)關(guān)。 可添加智能車無線節(jié)點、環(huán)境監(jiān)測節(jié)點、機器臂控制器節(jié)點、道閘節(jié)點、庫位控制器節(jié)點； 支持機器臂坐標調(diào)節(jié)功能，可任意調(diào)節(jié)起始點和終點的坐標，實現(xiàn)物品的自動搬運； 支持物品堆垛管理功能，可設置庫位的坐標和編號，控制堆垛機到指定庫位自動存放； ▲支持物流小車自動尋跡功能，可顯示小車運行軌跡，物流運輸信息，具有實時接收車輛位置信息、貨物的自動裝卸、道閘自動開關(guān)、貨物自動上下架、自動收費等功能，具有智能交通綜合管理調(diào)度平臺相關(guān)軟件著作權(quán)證書復印件并加蓋原廠公章。 內(nèi)置MQTT協(xié)議、HTTP協(xié)議，可將沙盤設備信息同步更新到平臺。 開發(fā)環(huán)境要求： Windows 7以上 Android Studio 21.倉儲物流管理云平臺軟件 ▲通過瀏覽器訪問倉儲物流web端管理平臺，查看倉儲物流系統(tǒng)的運行情況，具有智能倉儲綜合管理平臺相關(guān)軟件著作權(quán)證書復印件并加蓋原廠公章。 具有用戶登錄、系統(tǒng)設置、倉儲盤點、物流信息等功能菜單，可點擊查看下一級菜單詳情； 主頁面顯示：車輛運行位置動態(tài)顯示、庫位信息動態(tài)更新、機械臂運行狀態(tài)顯示、ETC收費信息顯示等。 系統(tǒng)設置：可設置庫位起始點坐標，庫位間隔、庫位數(shù)量等，可查看服務器IP地址和端口號等信息。 具有立體庫位倉儲盤點功能，動態(tài)更新倉儲物品數(shù)量。 ★具有物流小車動態(tài)跟蹤功能，可查看小車定點位置，與實際小車保持一致。具有雷達定位信息重放與重點區(qū)域放大功能，能導入已加密的雷達定位數(shù)據(jù)，利用算法進行分析處理；可在上位機虛擬仿真界面上顯示移動目標，實現(xiàn)目標位置的重放；并通過設置開始量程、角度參數(shù)、放大倍數(shù)對移動目標重點區(qū)域進行放大顯示，具有雷達仿真系統(tǒng)應用軟件著作權(quán)證書復印件并加蓋原廠公章。 采用MQTT協(xié)議、HTTP協(xié)議，與實訓系統(tǒng)信息保持同步。 開發(fā)環(huán)境：IDEAIU2018； 22.教學資源 1.基礎單元應用實驗 1.1 智能車輛運輸系統(tǒng) 智能小車讀取RFID實驗 智能小車自動尋跡實驗 智能小車避障信息采集實驗 1.2 物品裝卸貨系統(tǒng) 智能桁車定位控制實驗 智能堆垛定位控制實驗 1.3物品動態(tài)感知顯示系統(tǒng) RFID集裝箱盤點實驗 1.4 ETC收費管理系統(tǒng) 道閘控制實驗 LED點陣屏顯示實驗 1.7 智能路燈管理系統(tǒng) 智能路燈控制實驗 2.綜合實訓 提供基于Android系統(tǒng)的應用開發(fā)實訓，主要含硬件原理、傳輸協(xié)議分析、軟件開發(fā)、及功能測試。 3.1 機械手無線控制實訓開發(fā) 3.2 車輛定位跟蹤實訓開發(fā) 3.3 貨物自動搬運實訓開發(fā) |