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LGWL-LOG01型 物流立体仓库实训系统
一、系统简介
LGWL-LOG01型 物流立体仓库实训系统根据实际物流仓储中使用的立体仓库为模板，进行相应的缩小和适当的简化而设计完成的具有实际操作功能和实验功能的一套装置。该装置采用履带式输送带及铝合金框架组成，采用物联网技术与机械控制技术，通过中央控制器立体仓库管理系统，远程接收仓库传感器系统采集的信息，经过处理，远程控制各个设备的控制器，完成指定货物的自动出库、堆垛机搬运、车辆运输、皮带传送、自动入库等主要仓储作业任务。
整个系统的流程为：
入库时，立体仓库管理系统分配库位。入库产品经过超高频RFID检测后，通过输送带运送到全自动立体仓库入库口，自动货物搬运机器在管理系统的智能处理下快速找到入库产品在货架上的准确库位，并把货物准确地移送到库位上进行保存，立体仓库管理系统库位信息更新。
出库时，立体仓库管理系统指定库位。自动货物搬运机器在立体仓库管理系统的控制下，准确地移动到待出库产品的库位处，搬运出库产品至接货的货车上。货车经过出库通道的RFID检测后正常出库。出库成功后，立体仓库管理系统库位信息更新。
二、系统构成
LGWL-LOG01型 物流立体仓库实训系统覆盖物联网的传感层、网络链路层、网关、以及应用层。网关是整个系统的核心，是连接传感层与应用层的桥梁。系统拓扑如图所示。
1、出入库系统
入库系统主要实现货物入库的智能化管理。首先为每个待入库货物粘贴超高频电子标签，给每个货物一个标识。由立库管理系统为该货物分配一个库位。
入库通道安装有RFID批量数据信息采集器、机器臂、PVC皮带输送机等设备。系统利用RFID设备的识别技术将入库货物接入物联网网关运行的管理系统中。货物运输车辆运送货物到达仓库入库口，机器臂将车辆货物搬运到PVC皮带输送机上，此时PVC皮带输送机开始运转，皮带带动货物从仓库外向仓库内输送。当皮带带动货物移动到输送机一端的红外对射传感器处时停止输送，由堆垛机搬运货物至立体仓库内。
出库时，首先在中央控制器的管理软件上选择出货库位，然后系统将控制模拟堆垛机移动到相应库位的上方；然后系统控制库位滑台控制器，驱动丝杠旋转，移出滑台和库位；然后控制模拟堆垛机沿竖直方向向下运行达到货物处，抓取货物。库位退回到原处。*后堆垛机移出货物，搬运到运货车辆上即可。
2、货物上下架
上架：当货物由皮带输送机运输到仓库内时，中央控制器将驱动模拟堆垛机移动，使其移动到货物上方，抓取货物后，再移动到相应的库位上方。然后中央控制器控制丝杠滑台驱动器动作，使相应的库位伸出至货物的下方。再由中央控制器控制模拟堆垛机沿竖直方向移动，将货物放到库位上，模拟堆垛机退回到初始位置。*后丝杠滑台驱动器动作，缩回移动杆，将库位拉回到仓库内。*终完成货物上架功能。
下架：当货物需要从指定库位移出，仍然由中央控制器协调控制库位的丝杠滑台驱动器与模拟堆垛机驱动器交替配合工作，*终将货物放到前来拉货的运输车上。
3、模拟堆垛机装卸货系统
模拟堆垛机装卸货系统，是立体仓库的重要组成部分，主要由多自由度全方位电机构成，采用单片机控制运动轨迹。管理平台通过无线无线通信向模拟堆垛机控制器发出货物上架、下架指令，堆垛机控制器接收到命令后，就按照指定的取货位置，操作X/Y/Z轴电机运动，从而实现货物的自动装卸。货物装卸完成后，运输车自动离开。
该模拟堆垛机结构合理、刚性好，运行平稳、噪声小，全自动程控运行，能够稳定可靠地实现货物的全方位抓取与放置。
4、库位伸缩系统
库位伸缩系统，是该立体仓库实训系统的特色。传统库位是不移动。在该实训系统中，库位是可伸缩移动的。它主要由电动丝杠滑台、滑台驱动器、滑台控制器三部分组成，安装在铝合金框架内，形成一个至少4库位的立体仓库。滑台驱动器是一个步进电机驱动器，用来驱动电动丝杠滑台旋转，实现滑块的旋出或旋进。滑台控制器通过ZigBee与中央控制器无线通信，接收中央控制器的控制命令，通过有线方式控制滑台驱动器工作，从而实现库位的伸出或拉回。
5、机器臂装卸货系统
对于不规则货物，可采用机器臂控制系统装卸货。六自由度机械臂的臂部由大臂、小臂组成，一般具有两个自由度，即伸缩、回转、俯仰或升降，采用单片机控制运动轨迹。当小车到达装卸货指定地点时，通过无线向管理平台发出命令，管理平台接收到后，通过无线通信向机器臂控制器发送装卸货指令，控制器接收到命令后，就按照指定的取货位置，操作机器臂经过回转、伸缩、升降、俯仰等几组动作组合，实现货物的自动装卸。货物装卸完成后，运输车自动离开。
6、出入库道闸系统
出入库道闸系统（ 又称智能车辆识别），利用车辆自动识别（Automatic Vehicle Identification简称AVI）技术、网络技术完成车辆与中央控制器之间的无线数据通讯，实现智能开启道闸、自动关闭道闸的功能。使用该系统，运输车辆上的读写器通过检测铺设在道路上的电子标签，确认车辆行驶的位置，通过与中央控制器协调工作，经过出入口时便不用人工开启道闸，也无须停车，将自动识别车主身份从而开启道闸。
而且当小车出入仓库时，车辆信息将在LCD广播屏上显示出来，同时进行语音播报当前车辆出入库信息。
7、 智能路灯管理
实训系统台面铺设有若干路灯以及路灯控制器，与光线传感器协调工作，模拟车辆运输道路上的路灯管理系统。
系统根据光线传感器采集的光亮度值自动控制路灯的打开和关闭。当光亮度值低于某一个阈值时，即打开路灯，当光亮度值高于某一个阈值时，关闭路灯，达到节能的目的。
8、货物数据库管理软件
系统存在两种射频频段，一种是低频频段，主要由智能车辆上的低频读写器与铺设在道路上的低频卡组成。智能车辆行驶到低频卡处，由车辆上搭载的ZigBee通信模块发送给中央处理网关，由网关进行下一步的逻辑控制。另一种是超高频频段，主要由一体式超高频读写器与超高频电子标签组成。超高频电子标签粘贴在货物上，用于出入库通道扫描识别以及仓库货物的自动盘点。
另外，系统中每个设备都作为ZigBee节点接入到无线传感器网络中，因此每个设备都具有唯一标识的MAC地址，系统需存储所有设备的MAC地址作为系统通信的唯一标示符。因此系统中存在三种数据表，一种是低频数据信息表，一种是超高频数据信息表，还有一种是设备的MAC地址信息表。
9、立体仓库管理软件
立体仓库管理软件运行在整个系统的中央控制器上，软件采用Linux系统开发，内嵌Sqlite数据库，采用Qt库编写的人机交互界面，主要包括货物自动识别、车辆识别、出入库管理、仓库货物自动盘点等。
LGWL-LOG01型 物流立体仓库实训系统根据实际物流仓储中使用的立体仓库为模板，进行相应的缩小和适当的简化而设计完成的具有实际操作功能和实验功能的一套装置。该装置采用履带式输送带及铝合金框架组成，采用物联网技术与机械控制技术，通过中央控制器立体仓库管理系统，远程接收仓库传感器系统采集的信息，经过处理，远程控制各个设备的控制器，完成指定货物的自动出库、堆垛机搬运、车辆运输、皮带传送、自动入库等主要仓储作业任务。
入库时，立体仓库管理系统分配库位。入库产品经过超高频RFID检测后，通过输送带运送到全自动立体仓库入库口，自动货物搬运机器在管理系统的智能处理下快速找到入库产品在货架上的准确库位，并把货物准确地移送到库位上进行保存，立体仓库管理系统库位信息更新。
出库时，立体仓库管理系统指定库位。自动货物搬运机器在立体仓库管理系统的控制下，准确地移动到待出库产品的库位处，搬运出库产品至接货的货车上。货车经过出库通道的RFID检测后正常出库。出库成功后，立体仓库管理系统库位信息更新。
二、系统构成
LGWL-LOG01型 物流立体仓库实训系统覆盖物联网的传感层、网络链路层、网关、以及应用层。网关是整个系统的核心，是连接传感层与应用层的桥梁。系统拓扑如图所示。
物流立体仓库实训系统框架图
三、系统功能1、出入库系统
入库系统主要实现货物入库的智能化管理。首先为每个待入库货物粘贴超高频电子标签，给每个货物一个标识。由立库管理系统为该货物分配一个库位。
入库通道安装有RFID批量数据信息采集器、机器臂、PVC皮带输送机等设备。系统利用RFID设备的识别技术将入库货物接入物联网网关运行的管理系统中。货物运输车辆运送货物到达仓库入库口，机器臂将车辆货物搬运到PVC皮带输送机上，此时PVC皮带输送机开始运转，皮带带动货物从仓库外向仓库内输送。当皮带带动货物移动到输送机一端的红外对射传感器处时停止输送，由堆垛机搬运货物至立体仓库内。
出库时，首先在中央控制器的管理软件上选择出货库位，然后系统将控制模拟堆垛机移动到相应库位的上方；然后系统控制库位滑台控制器，驱动丝杠旋转，移出滑台和库位；然后控制模拟堆垛机沿竖直方向向下运行达到货物处，抓取货物。库位退回到原处。*后堆垛机移出货物，搬运到运货车辆上即可。
2、货物上下架
上架：当货物由皮带输送机运输到仓库内时，中央控制器将驱动模拟堆垛机移动，使其移动到货物上方，抓取货物后，再移动到相应的库位上方。然后中央控制器控制丝杠滑台驱动器动作，使相应的库位伸出至货物的下方。再由中央控制器控制模拟堆垛机沿竖直方向移动，将货物放到库位上，模拟堆垛机退回到初始位置。*后丝杠滑台驱动器动作，缩回移动杆，将库位拉回到仓库内。*终完成货物上架功能。
下架：当货物需要从指定库位移出，仍然由中央控制器协调控制库位的丝杠滑台驱动器与模拟堆垛机驱动器交替配合工作，*终将货物放到前来拉货的运输车上。
3、模拟堆垛机装卸货系统
模拟堆垛机装卸货系统，是立体仓库的重要组成部分，主要由多自由度全方位电机构成，采用单片机控制运动轨迹。管理平台通过无线无线通信向模拟堆垛机控制器发出货物上架、下架指令，堆垛机控制器接收到命令后，就按照指定的取货位置，操作X/Y/Z轴电机运动，从而实现货物的自动装卸。货物装卸完成后，运输车自动离开。
该模拟堆垛机结构合理、刚性好，运行平稳、噪声小，全自动程控运行，能够稳定可靠地实现货物的全方位抓取与放置。
库位伸缩系统，是该立体仓库实训系统的特色。传统库位是不移动。在该实训系统中，库位是可伸缩移动的。它主要由电动丝杠滑台、滑台驱动器、滑台控制器三部分组成，安装在铝合金框架内，形成一个至少4库位的立体仓库。滑台驱动器是一个步进电机驱动器，用来驱动电动丝杠滑台旋转，实现滑块的旋出或旋进。滑台控制器通过ZigBee与中央控制器无线通信，接收中央控制器的控制命令，通过有线方式控制滑台驱动器工作，从而实现库位的伸出或拉回。
5、机器臂装卸货系统
对于不规则货物，可采用机器臂控制系统装卸货。六自由度机械臂的臂部由大臂、小臂组成，一般具有两个自由度，即伸缩、回转、俯仰或升降，采用单片机控制运动轨迹。当小车到达装卸货指定地点时，通过无线向管理平台发出命令，管理平台接收到后，通过无线通信向机器臂控制器发送装卸货指令，控制器接收到命令后，就按照指定的取货位置，操作机器臂经过回转、伸缩、升降、俯仰等几组动作组合，实现货物的自动装卸。货物装卸完成后，运输车自动离开。
出入库道闸系统（ 又称智能车辆识别），利用车辆自动识别（Automatic Vehicle Identification简称AVI）技术、网络技术完成车辆与中央控制器之间的无线数据通讯，实现智能开启道闸、自动关闭道闸的功能。使用该系统，运输车辆上的读写器通过检测铺设在道路上的电子标签，确认车辆行驶的位置，通过与中央控制器协调工作，经过出入口时便不用人工开启道闸，也无须停车，将自动识别车主身份从而开启道闸。
而且当小车出入仓库时，车辆信息将在LCD广播屏上显示出来，同时进行语音播报当前车辆出入库信息。
7、 智能路灯管理
实训系统台面铺设有若干路灯以及路灯控制器，与光线传感器协调工作，模拟车辆运输道路上的路灯管理系统。
系统根据光线传感器采集的光亮度值自动控制路灯的打开和关闭。当光亮度值低于某一个阈值时，即打开路灯，当光亮度值高于某一个阈值时，关闭路灯，达到节能的目的。
系统存在两种射频频段，一种是低频频段，主要由智能车辆上的低频读写器与铺设在道路上的低频卡组成。智能车辆行驶到低频卡处，由车辆上搭载的ZigBee通信模块发送给中央处理网关，由网关进行下一步的逻辑控制。另一种是超高频频段，主要由一体式超高频读写器与超高频电子标签组成。超高频电子标签粘贴在货物上，用于出入库通道扫描识别以及仓库货物的自动盘点。
另外，系统中每个设备都作为ZigBee节点接入到无线传感器网络中，因此每个设备都具有唯一标识的MAC地址，系统需存储所有设备的MAC地址作为系统通信的唯一标示符。因此系统中存在三种数据表，一种是低频数据信息表，一种是超高频数据信息表，还有一种是设备的MAC地址信息表。
9、立体仓库管理软件
立体仓库管理软件运行在整个系统的中央控制器上，软件采用Linux系统开发，内嵌Sqlite数据库，采用Qt库编写的人机交互界面，主要包括货物自动识别、车辆识别、出入库管理、仓库货物自动盘点等。
