杨彬 孙丰杨 邹晓月 樊世斌 许兰兰
云南电网有限责任公司昆明供电局 云南昆明650000
摘要：本文首先研究AGV智能仓储技术优势和发展情况，然后针对当前需求设计和实现智能化管理系统。希望通过研究，帮助仓储企业向智能化转型，提升总体运转效率，推动物流行业的发展。
关键词：AGV；智能仓储；管理系统；设计
引言：当今社会对物流效率的需求相比过去提升了很多，自动化仓储管理技术的应用在提升效率的同时，也降低了人力成本。目前，AGV在智能化仓储管理中具有比较大的优势，所以应该加强对管理系统研发，实现更全面的功能。
1 AGV智能仓储概述
1.1 AGV设备的优势
物流仓储行业中，大量使用的工业机器人包括机械臂、叉车、传送带、堆垛机、升降机等等，但是机械臂的自由度较低、叉车在移动过程中需要的空间非常多，传送带有在生产过程中始终保持运转会浪费空间和能源的问题[1]。相比之下，AGV的自由性和灵活性都很高（如图1所示），而且在工作过程中能自行完成对运行路线和轨道的改变，并且和传统的传送带、刚性传输线路相比也有成本低廉的优势，能够在较小空间内就可以运送储藏物，再加上通过控制中心调度，避免了对生产资源的浪费问题。
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图1 AGV产品
1.2 AGV智能仓储系统的研究现状
国内外对仓储系统的研究，主要仓库布局、传送带设置、货位优化、不同类型设备配置方式等方面展开研究，由于存在过于理论化的问题，因此都设定AGV理想条件下运行，缺少对等待、延迟等动态模型上的研究，难以适应复杂的运行环境。所以，很多厂房都是使用机器人按照铺设固定轨道的方式完成任务，所以在工作过程中的灵活性很低，也不利于厂房后期的升级。由于实际工作中仓库内部是一个动态的复杂系统，对AGV的管理也有多目标和离散的特点，如果区域内的AGV密度增高，就会造成大量的AGV延迟待机，从而降低AGV的运行效率，而且面对不确定的环境，AGV可能也会存在互相之间的配合不足甚至出现冲突，所以需要加强对AGV直接的协调合作，提升仓储管理效率。
2 AGV调度系统设计
系统采用了B/S框架进行web开发，拥有开发周期短、维护简单的优势，而且具有良好的拓展性，能够根据用户的需求进行更新。和C/S框架相比，使用B/S框架的数据处理主要由服务器来完成，对于客户端的硬件配置和浏览器的配置要求比较低，也能方便用户对仓库的运行情况进行远程查看，具有较高的竞争力。
2.1 调度系统功能分析
为了实现对AGV的复杂控制，需要满足对路径、任务分配和调度的计算，以及可以将展示当前AGV的运行情况，为此，需要构建是展现层、业务处理层和接口处理层，以及持久层和数据库，满足对截面访问的要求，以及对各种参数完成分类和数据查找。
2.2 AGV调度系统开发关键技术
2.2.1 JS技术
JS技术是重要的前端技术，在本系统中，系统整合了Bootsrap前端技术完成对界面的自动功能适配，以及使用HTML5实现对web展示层的处理工作，传输数据采用ajax和jQuery完成交互，可以实现对界面的调整和展现扩展性，也能够完成异步处理和用户交互，达到对数据更加人性化的展示[2]。
2.2.2 SSH框架
本系统进行了SpringMVC 、MySQL和MyBabatis整合，使用Spring Security安全机制和权限框架Shiro，并通过SpringMVC静态加载缓存机制保证系统的性能。
2.3 AGV调度系统主要模块设计
对AGV管理系统的主要包括四个主要管理模块，分别是用户管理、仓库建模、运行监控管理、车辆管理和订单管理。用户管理包括用户权限管理、账户管理，需要对用户进行分类，包括超级管理员、普通管理员、普通用户和访客；显示中心需要展现仓库建模，仓库的建模模块主要针对仓库的界面进行管理，管理员可根据目前仓库的变化情况对模型进行编辑，达到模拟仓库实际场景的目的；显示中心的运行监控模块允许操作人员在远程查看仓库的运行状态，以及确定仓库的实时运行过程，可以给出每一台AGV所处的位置和任务完成情况，还能对任务完成时间作出预测，帮助工作人员发现目前AGV运行中的异常。车辆管理模块则可以单独显示AGV的运行状态，比如用绿灯表示AGV正在运行，黄灯表示AGV处于等待状态，如果AGV出现异常则用红灯警报，之后可以利用web端达到对AGV的远程运行和控制。最后，显示中心也要具备订单管理功能，作为一个单独的数据模块，允许用户利用web客户端添加订单，所以只需输入所需要的物品，WMS能够自动完成对货物信息的查询，并且对订单任务字段进行完善。
2.3 前端绘图功能设计
前端绘图采用HTML5中的Canvas标签实现，满足2D绘图要求，利用响应消息来实现浏览器窗口的大小变化，以及对画布的位置、大小都进行调整，并将画布分为四层进行绘制。第一层为底层画布，作为画布绘制的底板存在，能够确定画布的大小；第二层为栅格拓扑绘层，可以根据具体的场景来设置关键点，以及确认栅格中的像素，在绘图的过程中，栅格拓扑绘制层基本不做变动；第三层是POI绘制层，可以放置各种物理组件的标识，比如充电标识等等；最后第四层绘制层是动态图层，可以完成对AGV的形式路径、运行状态、所处位置的实时显示。
2.4 调度系统监测数据的同步更新方法
调度系统需要对监测数据进行同步更新，保证对所有AGV的同时操控。系统需要做好对停机维护和升级等工作，对任务的创建和删除都要做到同步更新，并且可以对模型中的元素的状态进行变更，比如改变AGV的状态、货架位置、地图元素等等。
对于新车的加入或者撤离的更新中，首先新车加入之后需要指派其进入初始停靠区，并且将其激活以加入到车辆系统当中[3]。如果需要从系统中移除一个AGV，要先确定这台AGV并没有失联，以及没有被排放订单，然后将其所占用的资源释放，在此AGV执行网当前任务后，停止执行其他任务。
如果两点之间的边被关闭，说明这两点不能通行，此时会导致拓扑关系发生变化，必须要后台控制中心对算法进行调整完成对路径的更新，并以lock时间作为发生时刻的结点，对于之前生成的订单，如果并没有被执行，就要进行任务重新分配以及重新生成路径；对于正在被执行的订单任务，可以将订单先保留到缓冲区，然后进行重新分配。如果故障在货架点，就要在故障处理结束之后，恢复lock区域的通行，重新进行任务分配，对后续订单，也根据更新之后的路由表进行规划。
2.5 数据通信方案
AGV是智能仓库晕在平台的客户端，能实现和服务器之间的主动连接，并且向服务发出信息和接收服务器的指令作出应答。AGV需要进行数据实时上传，显示剩余电量的百分比，每隔一分钟进行一次上报，保证系统能根据上传的数据信息制定控制策略；如果电量过低，就要发出充电请求，在空闲时间停靠，并将自启动任务需求发送控制中心，控制中心进行充电路径的计算，以及确定充电时间，在充电时间结束之后AGV回到工作。其次，要发出AGV在运行过程中的状态，通过任务编号确定当前任务的完成情况，并在完成发出确认信息，达到某个中间目的点操作完成确认消息，比如完成分拣工作货或者完成了货架的移动。
控制中心对AGV下达任务时，根据车辆的编号下达任务，路径中包含了节点的个数、节点编号和节点类型，以及确定车辆在每个路段中的行驶方向。
结束语：AGV对实现智能仓储管理有很大的优势，有利于加强调度工作水平，提升物流工作效率。为了解决目前动态化管理的需求，还需要加强在算法上的分析，充分利用数据提升智能系统效率，解决排队的情况，达到高效分配和调度的目的。
参考文献：
[1]欧晨曦. 基于多AGV的智能仓储管理系统设计与实现[D].浙江大学,2018.
[2]卢军,蔡怀海,谷艳红. 基于物联网的智能仓储管理系统的设计[J]. 哈尔滨师范大学自然科学学报,2018,34(05):33-37.
[3]邱歌. 基于多AGV的智能仓储调度系统研发[D].浙江大学,2017.