一种基于数字孪生的仓储物流路径自动引导系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字孪生的仓储物流路径自动引导系统，包括：物流数据采集模块、路径引导控制中心、路径自动引导模块、碰撞预防模块、故障应急处理模块和路径维护模块，通过物流数据采集模块采集小车可行路径数据和历史取货数据，通过路径自动引导模块对仓储环境进行建模，引导小车按最优路径取货，通过碰撞预防模块预防小车发生碰撞，通过故障应急处理模块在取货过程对小车故障进行实时监测警报，并作应急处理，通过路径维护模块及时修复损坏的二维码，保障了仓储物流取货的流畅性，减少了因任务中断带来的经济损失，在提高小车取货效率的同时减少小车的转向、节省了小车的耗电量，提高了小车的取货续航能力。提高了小车的取货续航能力。提高了小车的取货续航能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的仓储物流路径自动引导系统


[0001]本专利技术涉及仓储物流路径引导
，具体为一种基于数字孪生的仓储物流路径自动引导系统。

技术介绍

[0002]仓储物流指的是利用自建或租赁库房、场地、储存、保管、搬运货物，随着物流行业的兴起，订单量的增加使得物流需求也不断增加，传统的人工取货已经不足以满足仓储物流的取货需求，除了耗费大量的人工成本外，取货的效率也随着订单量的增加逐渐降低，因此，现代工厂更多地选择了物流运输小车来搬运货物，其行驶路径也能根据需求来进行调整引导；
[0003]数字孪生指的是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多概率的过程，在仓储物流路径引导方面能够起到很好的数据分析作用；
[0004]但是，现有技术中利用物流运输小车来搬运货物也存在一定的难点和问题：首先，虽然有小车来搬运货物无需人力，但若是无法规划好物流路径，也会影响搬运货物的效率；其次，随着物流行业的发展，仓储空间不断扩大，小车路径复杂，无法实时对小车进行监测，若不能及时发现小车出现故障，会带来严重的经济损失；最后，小车在搬运货物过程中容易出现碰撞事故，不仅会导致小车故障，也会影响仓储物流取货的流畅性。
[0005]所以，人们需要一种基于数字孪生的仓储物流路径自动引导系统来解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于数字孪生的仓储物流路径自动引导系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于数字孪生的仓储物流路径自动引导系统，其特征在于：所述系统包括：所述系统包括：物流数据采集模块、路径引导控制中心、路径自动引导模块、碰撞预防模块、故障应急处理模块和路径维护模块；
[0008]通过所述物流数据采集模块采集接收到订单的小车可行路径对应的路程和转向数据，采集小车历史取货过程中，货物的重量及其对应的小车行进速度数据，将采集到的数据传输到所述路径引导控制中心中供调取，通过所述路径引导控制中心，通过所述路径自动引导模块对仓储环境进行建模，在可行路径中选择规划路程最短并且转向次数最少的最优路径，并引导小车按最优路径取货，通过所述碰撞预防模块对小车进行实时定位，依据定位数据预测小车间是否会发生碰撞，若小车间有碰撞的可能性，调整部分小车的取货引导路径，通过所述故障应急处理模块在取货过程对小车故障进行实时监测，在小车发生故障时发送故障警报信号，依据当前所有小车完成订单信息和位置信息选择安排最合适的小车处理故障小车当前未完成的取货任务，通过所述路径维护模块匹配分析小车的实际取货路径是否一致，若不一致，判断路径上二维码出现损坏，确认损坏的二维码位置，对损坏的二
维码进行后期维护。
[0009]进一步的，所述物流数据采集模块包括可行路径采集单元和取货数据采集单元，所述可行路径采集单元用于采集接收到不同订单的小车可行的路径数据，包括路程和转向数据，所述取货数据采集单元用于采集小车的历史取货数据，包括货物重量和小车的行进速度数据，将采集到的数据传输到所述路径引导控制中心；所述路径自动引导模块包括取货路径规划单元、取货路径引导单元和仓储环境建模单元，所述取货路径规划单元用于依据小车的可行路径路程和转向数据规划小车取对应货物的最优路径，将规划好的路径传输到所述取货路径引导单元，所述取货路径引导单元用于引导控制小车按规划好的路径取货，所述仓储环境建模单元用于对仓储环境进行二维建模。
[0010]进一步的，所述碰撞预防模块包括目标定位单元、碰撞预测单元和引导路径调整单元，所述目标定位单元用于对需要取的货物和小车进行实时定位，所述碰撞预测单元用于依据定位数据预测小车间是否会发生碰撞：若小车间有碰撞的可能性，通过所述引导路径调整单元调整小车的引导路径。
[0011]进一步的，所述故障应急处理模块包括故障监测警报单元和故障应急处理单元，所述故障监测警报单元用于实时监测小车是否发生故障：若小车发生故障，发送警报信号至所述故障应急处理单元，所述故障应急处理单元接收到警报信号后，选择安排最合适的小车处理故障小车当前未完成的取货任务。
[0012]进一步的，所述路径维护模块包括路径匹配单元和后期维护单元，在小车完成取货任务后，通过所述路径匹配单元比对规划好的路径与小车实际行走的路径是否相符，判断分析路径上二维码的损坏情况：若相符，无需对路径进行维护；若不相符，通过所述后期维护单元对路径上对应损坏的二维码进行维护处理。
[0013]进一步的，利用所述可行路径采集单元采集到小车的取货可行路径路程集合为s＝{s1，s2，...，sn}，对应可行路径上需要转向的次数集合为w＝{w1，w2，...，wn}，其中，n表示取货可行路径数量，利用所述取货路径规划单元规划小车取货的最优路径：根据下列公式计算随机一条可行路径的优等系数qi：
[0014][0015]其中，si表示该可行路径的路程，wi表示该可行路径上需要转向的次数，得到所有可行路径的优等系数集合为q＝{q1，q2，...，qn}，比较优等系数，选取最小优等系数对应的可行路径作为最优路径，将最优路径传输到所述取货路径引导单元中，通过所述取货路径引导单元引导控制小车按规划好的路径取货，结合小车取货可行路径路程和转向数据计算优等系数的目的在于依据优等系数判断小车取货的最优路径，不仅是路径最短，加入路径上需要转向次数参数，分析出的最优路径是最适合小车的，在提高取货效率的同时减少了小车的转向，节省了小车的耗电量。
[0016]进一步的，利用所述仓储环境建模单元以仓储地面中心为原点建立二维坐标系，利用所述目标定位单元对小车进行实时定位，利用所述碰撞预测单元预测小车间是否会发生碰撞：定位到随机两个小车的位置坐标分别为(a，b)和(c，d)，获取到小车扫描当前所在位置二维码后转向前的最后一个目的地位置坐标分别为(x，y)和(X，Y)，根据下列公式计算小车起始位置与最终位置组成的向量夹角θ：
[0017][0018]若θ＝0
°
，说明小车同向行进，不会发生碰撞；若θ＝180
°
且a＝c，或θ＝180
°
且b＝d，说明小车反向行进并处于同一路径上，会发生碰撞；若θ＝90
°
且c＝x，或θ＝90
°
且d＝y，说明小车间有碰撞的可能性，将分析结果传输到所述引导路径调整单元，通过实时定位的方式预测小车间发生碰撞的可能性，计算向量夹角的目的在于初步判断小车是否会发生碰撞，并筛选出小车有碰撞可能性但不绝对的情况以作进一步分析，有利于对小车碰撞作全面的预测分析。
[0019]进一步的，利用所述取货数据采集单元采集到其中一个小车的历史取货数据：行进速度集合为v＝{v1，v2，...，vm}，取的货物重量集合为g＝{g1，g2，...，gm}，其中，m表示采集到的小车历史取货次数，建立取货关联数据模型：v＝e+fg+η，其中，e和f分别表示模型截距和斜率，根据下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的仓储物流路径自动引导系统，其特征在于：所述系统包括：物流数据采集模块、路径引导控制中心、路径自动引导模块、碰撞预防模块、故障应急处理模块和路径维护模块；通过所述物流数据采集模块采集接收到订单的小车可行路径对应的路程和转向数据，采集小车历史取货过程中，货物的重量及其对应的小车行进速度数据，将采集到的数据传输到所述路径引导控制中心中供调取，通过所述路径引导控制中心，通过所述路径自动引导模块对仓储环境进行建模，在可行路径中选择规划路程最短并且转向次数最少的最优路径，并引导小车按最优路径取货，通过所述碰撞预防模块对小车进行实时定位，依据定位数据预测小车间是否会发生碰撞，若小车间有碰撞的可能性，调整部分小车的取货引导路径，通过所述故障应急处理模块在取货过程对小车故障进行实时监测，在小车发生故障时发送故障警报信号，依据当前所有小车完成订单信息和位置信息选择安排最合适的小车处理故障小车当前未完成的取货任务，通过所述路径维护模块匹配分析小车的实际取货路径是否一致，若不一致，判断路径上二维码出现损坏，确认损坏的二维码位置，对损坏的二维码进行后期维护。2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的仓储物流路径自动引导系统，其特征在于：所述物流数据采集模块包括可行路径采集单元和取货数据采集单元，所述可行路径采集单元用于采集接收到不同订单的小车可行的路径数据，包括路程和转向数据，所述取货数据采集单元用于采集小车的历史取货数据，包括货物重量和小车的行进速度数据，将采集到的数据传输到所述路径引导控制中心；所述路径自动引导模块包括取货路径规划单元、取货路径引导单元和仓储环境建模单元，所述取货路径规划单元用于依据小车的可行路径路程和转向数据规划小车取对应货物的最优路径，将规划好的路径传输到所述取货路径引导单元，所述取货路径引导单元用于引导控制小车按规划好的路径取货，所述仓储环境建模单元用于对仓储环境进行二维建模。3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的仓储物流路径自动引导系统，其特征在于：所述碰撞预防模块包括目标定位单元、碰撞预测单元和引导路径调整单元，所述目标定位单元用于对需要取的货物和小车进行实时定位，所述碰撞预测单元用于依据定位数据预测小车间是否会发生碰撞：若小车间有碰撞的可能性，通过所述引导路径调整单元调整小车的引导路径。4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的仓储物流路径自动引导系统，其特征在于：所述故障应急处理模块包括故障监测警报单元和故障应急处理单元，所述故障监测警报单元用于实时监测小车是否发生故障：若小车发生故障，发送警报信号至所述故障应急处理单元，所述故障应急处理单元接收到警报信号后，选择安排最合适的小车处理故障小车当前未完成的取货任务。5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的仓储物流路径自动引导系统，其特征在于：所述路径维护模块包括路径匹配单元和后期维护单元，在小车完成取货任务后，通过所述路径匹配单元比对规划好的路径与小车实际行走的路径是否相符，判断分析路径上二维码的损坏情况：若相符，无需对路径进行维护；若不相符，通过所述后期维护单元对路径上对应损坏的二维码进行维护处理。6.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的仓储物流路径自动引导系统，其特征在
于：利用所述可行路径采集单元采集到小车的取货可行路径路程集合为s＝{s1，s2，...，sn}，对应可行路径上需要转向的次数集合为w＝{w1，w2，...，wn}，其中，n表示取货可行路径数量，利用所述取货路径规划单元规划小车取货的最优路径：根据下列公式计算随机一条可行路径的优等系数qi：其中，si表示该可行路径的路程，wi表示该可行路径上需要转向的次数，得到所有可行路径的优等系数集合为q＝{q1，q2，...，qn}，比较优等系数，选取最小优等系数对应的可行路径作为最...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄腾昊，高山，方余华，
申请(专利权)人：深圳市渐近线科技有限公司，
类型：发明
国别省市：