本發(fā)明涉及無軌自導引運輸車的技術領域，具體地說是一種智能無軌自導引運輸車物料運輸信息管理系統(tǒng)。

背景技術：

現(xiàn)有的AGV（Automated Guided Vehicle）式自動導引小車，同樣能夠實現(xiàn)物料運輸?shù)淖詣踊^程，但是僅僅局限于點對點模式，即AGV式自動導引小車僅能夠按照實現(xiàn)設定好的路線與時間，按照既定的運輸路線進行物料的輸送，并且單純的AGV式自動導引小車無法實現(xiàn)地理位置的實時在線監(jiān)測，同時也無法實現(xiàn)多臺AGV小車的綜合聯(lián)動調度與信息智能化管理。因此，迫切的需要一種智能化的無軌自導引運輸車物料運輸信息管理系統(tǒng)來實現(xiàn)無軌自導引運輸車的自動導引物料運輸以及對車間內(nèi)所有無軌自導引運輸車的運輸過程實現(xiàn)全程無人干預的遠程實時監(jiān)測，從而實現(xiàn)工廠物料輸送系統(tǒng)的現(xiàn)代化、信息化和智能化。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種智能無軌自導引運輸車物料運輸信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)無軌自導引運輸車在整個運輸過程中，除去物料配件的裝卸過程外，無需人為干預，并借助于無線通信、RFID射頻通信技術以及信息化技術實現(xiàn)遠程計算機控制終端對運輸車位置的實時監(jiān)控，從而確保安全生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為，一種智能無軌自導引運輸車物料運輸信息管理系統(tǒng)，包括本地控制單元、地表導引單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和遠程計算機控制單元，其中，本地控制單元是采用PLC和電氣控制部件完成無軌自導引運輸車的驅動、停止及轉向等的電氣控制功能，地表導引單元以磁導引的方式負責產(chǎn)生導引信號，并傳輸給本地控制單元，用于指導無軌自導引運輸車循跡行駛，數(shù)據(jù)傳輸單元連接本地控制單元和遠程計算機控制單元，數(shù)據(jù)傳輸單元選用無線傳輸?shù)姆绞綐嫿?，用于將無軌自導引運輸車的車輛信息以及地理位置坐標實時傳輸給遠程計算機控制單元，遠程計算機控制單元向用戶提供人機交互系統(tǒng)，并采用圖形化方式顯示無軌自導引運輸車的實時地理坐標信息。

作為本發(fā)明的一種改進， 所述本地控制單元包括多個無軌自導引運輸車和充電站，所有無軌自導引運輸車上至少設有供電蓄電池、PLC控制終端、動力驅動電機、驅動電機驅動器、轉向伺服電機、伺服電機驅動器和行車制動系統(tǒng)，所述供電蓄電池為無軌自導引運輸車提供電源，所述動力驅動電機通過驅動電機驅動器連接PLC控制終端，所述轉向伺服電機通過伺服電機驅動器連接PLC控制終端，所述行車制動系統(tǒng)連接PLC控制終端；所述充電站為無軌自導引運輸車的供電蓄電池進行充電。

作為本發(fā)明的一種改進， 所述地表導引單元包括鋪設在車間地表的磁導條和地標傳感器、設置在磁導條表面的若干個基于RFID的地理坐標射頻卡、設置在無軌自導引運輸車底盤中軸線上的磁敏傳感器和RFID讀寫器，所述磁敏傳感器與磁導條之間磁感應連接，所述基于RFID的地理坐標射頻卡與RFID讀寫器之間為射頻通信連接，并在基于RFID的地理坐標射頻卡中永久存儲有表明無軌自導引運輸車當前位置的地理坐標編碼；所述磁敏傳感器和RFID讀寫器均與PLC控制終端電連接。

作為本發(fā)明的一種改進，所述數(shù)據(jù)傳輸單元包括設置在無軌自導引運輸車上的收發(fā)一體的無線通信終端，所述收發(fā)一體的無線通信終端與PLC控制終端電連接。

作為本發(fā)明的一種改進， 所述遠程計算機控制單元包括聯(lián)網(wǎng)的遠程終端上位機和數(shù)據(jù)庫服務器，所述數(shù)據(jù)庫服務器通過無線網(wǎng)絡連接收發(fā)一體的無線通信終端，所述遠程終端上位機采用數(shù)據(jù)電纜連接數(shù)據(jù)庫服務器。

作為本發(fā)明的一種改進， 所述遠程終端上位機采用工控機，工控機上采用觸摸屏式人機交互界面，在觸摸屏式人機交互界面上設有遠程計算機控制終端信息交互系統(tǒng)，在遠程計算機控制終端信息交互系統(tǒng)上設有電子地圖導引及監(jiān)控端，一方面用于實時在線監(jiān)控無軌自導引運輸車的行駛路線，另一方面用于預先設定無軌自導引運輸車的行駛路線，讓無軌自導引運輸車按預先設定的行駛路線自動運行而無需人工參與控制。

作為本發(fā)明的一種改進，所述無軌自導引運輸車上還設有稱重裝置，所述稱重裝置包括設置在車體四周的稱重傳感器和分別連接稱重傳感器的四路A/D轉換模塊，所述A/D轉換模塊與PLC控制終端相連接。

作為本發(fā)明的一種改進，所述遠程計算機控制終端信息交互系統(tǒng)采用三層客戶/服務器模式，該模式在邏輯上將應用功能分為三層：客戶顯示層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)層，其中，客戶顯示層是為客戶提供應用服務的圖形界面，業(yè)務邏輯層位于客戶顯示層和數(shù)據(jù)層之間，該層次封裝了與系統(tǒng)關聯(lián)的應用模型，并提供客戶應用程序和數(shù)據(jù)服務之間的聯(lián)系，用于執(zhí)行應用策略和封裝應用模式，并將封裝的模式呈現(xiàn)給客戶應用程序，數(shù)據(jù)層是三層模式中的最底層，數(shù)據(jù)層用來定義、維護、訪問和更新數(shù)據(jù)并管理和滿足應用服務對數(shù)據(jù)的請求；數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)來源是對無軌自導引運輸車自動監(jiān)測所得到的采集數(shù)據(jù)，或者來源于系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)。

作為本發(fā)明的一種改進，所述收發(fā)一體的無線通信終端采用433MHz無線收發(fā)模塊，該頻率下抗干擾能力最強，通信距離最遠，且不會與其他無線控制機電裝備產(chǎn)生信號干擾或信號互串的現(xiàn)象。采用了收發(fā)一體的無線通信終端，因此可以避免在車間內(nèi)部構建無線433MHz基站，有效的降低了系統(tǒng)開發(fā)成本，提高了系統(tǒng)無線通信傳輸?shù)姆€(wěn)定性與可靠性。

作為本發(fā)明的一種改進，所述電子地圖導引及監(jiān)控端是采用Map X地圖顯示控件構建而成，Map X是具有強大地圖分析功能的ActiveX控件產(chǎn)品，通過Map X可分析并直觀地顯示業(yè)務數(shù)據(jù)，創(chuàng)建或編輯地圖圖元，并按地理位置顯示數(shù)據(jù)結果。

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的優(yōu)點如下，1）系統(tǒng)整體結構設計巧妙，操作、使用靈活方便，可有效實現(xiàn)車間內(nèi)所有無軌自導引運輸車的在線監(jiān)測與遠程控制，生產(chǎn)成本較低，大大提高了工廠物料輸送系統(tǒng)的現(xiàn)代化、信息化和智能化；2）運輸車行駛定位采用RFID無線射頻技術實現(xiàn)地理坐標定位，要將運輸車的位置信息實時的傳輸至遠程終端上位機的具體實現(xiàn)方式為：在線路上鋪設基于RFID技術的地理坐標射頻卡，由安裝在運輸車底盤的RFID讀卡器對軌道中的射頻卡信息進行讀取，并將地理坐標位置信號由車載終端經(jīng)無線傳輸至遠程終端上位機；采用基于RFID的無線射頻方式，成本低廉，可靠性強，抗干擾能力強且無線通信穩(wěn)定；3）智能信息管理系統(tǒng)采用無線網(wǎng)絡通信實現(xiàn)，可有效避免車間布線的困難，并大大節(jié)省了生產(chǎn)成本，并采用433MHz無線收發(fā)模塊作為收發(fā)一體的無線通信終端來實現(xiàn)實時在線監(jiān)控，將地理坐標信息無線傳輸至遠程終端上位機，同時也能夠實現(xiàn)運輸車上的PLC控制終端接收來自于遠程終端上位機發(fā)布的控制指令；4）該系統(tǒng)的遠程終端上位機采用工控機+圖形化人機交互，可實現(xiàn)對無軌自導引運輸車物料運輸?shù)膶崟r監(jiān)測與信息化、智能化的管理，能夠保證遠程計算機控制終端信息交互系統(tǒng)的可靠性；另一方面，通過專門開發(fā)的圖形化人機交互界面來實現(xiàn)對運輸車位置的圖形化實時監(jiān)測，從而提升了整個系統(tǒng)的管理效率和智能化水平。

附圖說明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明的無軌自導引運輸車與遠程終端上位機間的信息交互示意圖。

圖3為本發(fā)明的遠程計算機控制終端信息交互系統(tǒng)的三層客戶/服務器模式原理示意圖。

圖4為本發(fā)明優(yōu)選實施例的電子地圖導引及監(jiān)控端的人機交互界面圖。

圖5為本發(fā)明優(yōu)選實施例的系統(tǒng)工作流程圖。

具體實施方式

為了加深對本發(fā)明的理解和認識，下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述和介紹。

如圖1—圖3，一種智能無軌自導引運輸車物料運輸信息管理系統(tǒng)，包括本地控制單元、地表導引單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和遠程計算機控制單元。

其中，本地控制單元是采用PLC和電氣控制部件完成無軌自導引運輸車的驅動、停止及轉向等的電氣控制功能。所述本地控制單元包括多個無軌自導引運輸車和充電站，無軌自導引運輸車比充電站的數(shù)量要多，所有無軌自導引運輸車上至少設有供電蓄電池、PLC控制終端、動力驅動電機、驅動電機驅動器、轉向伺服電機、伺服電機驅動器和行車制動系統(tǒng)，所述供電蓄電池為無軌自導引運輸車提供電源，所述動力驅動電機通過驅動電機驅動器連接PLC控制終端，用于控制無軌自導引運輸車的行駛與否，所述轉向伺服電機通過伺服電機驅動器連接PLC控制終端，用于控制無軌自導引運輸車的轉向操作，所述行車制動系統(tǒng)通過磁控繼電器連接PLC控制終端，用于對無軌自導引運輸車進行緊急制動操作，制動靈敏度高且安全可靠。所述充電站為無軌自導引運輸車的供電蓄電池進行充電，從而為無軌自導引運輸車提供動力電源。

另外，運輸車的車架采用了鋼構件箱梁式結構焊接而成，其外殼為8mm高強度的Q235熱軋鋼板，承重能力強，車架空間安置與驅動和轉向直接有關或重量較大的部件(如動力驅動電機、車輪、轉向伺服電機、供電蓄電池、PLC控制終端等)，這樣可有效降低車體重心，重心越低越有利于抗傾翻。

地表導引單元以磁導引的方式負責產(chǎn)生導引信號，并傳輸給本地控制單元，用于指導無軌自導引運輸車循跡行駛。所述地表導引單元包括鋪設在車間地面的磁導條和地標傳感器、設置在磁導條表面的若干個基于RFID的地理坐標射頻卡、設置在無軌自導引運輸車底盤中軸線上的磁敏傳感器和RFID讀寫器，所述磁敏傳感器與磁導條之間磁感應連接，通過對軌道上的磁導條信號的接收與分析，能夠沿著磁導條的鋪設方向循跡行駛，從而實現(xiàn)運輸車的無軌自導引。另外，磁導條導引方式，和現(xiàn)有的其他導引方式相比，如光電導引、電磁導引、激光導引，磁導條導引的最大特點在于導引信號穩(wěn)定，成本低廉，后期維護方便。因此，本系統(tǒng)選用磁導條導引方式。

所述基于RFID的地理坐標射頻卡與RFID讀寫器之間為射頻通信連接，并在基于RFID的地理坐標射頻卡中永久存儲有表征無軌自導引運輸車當前位置的地理坐標編碼，通過RFID讀寫器實時讀取基于RFID的地理坐標射頻卡中的地理坐標編碼數(shù)據(jù)，為在線監(jiān)測運輸車的行駛路線提供了強有利的理論依據(jù)。所述磁敏傳感器和RFID讀寫器均與PLC控制終端電連接，PLC控制終端分別從磁敏傳感器和RFID讀寫器中讀取其所檢測到的運輸車的行駛方向和當前位置信息，對運輸車的行駛方向和當前位置信息進行實時監(jiān)測及控制，以確保運輸車始終能夠被管控與調度。其實，要將運輸車的位置信息實時的傳輸至遠程計算機控制單元，可以采用多種方式，比如GPS信號、藍牙傳輸、激光陣列技術等等，但是普遍存在著系統(tǒng)造價成本過高、抗干擾能力差、信號傳輸不穩(wěn)定，以及位置坐標顯示算法過于復雜等不足。為此，本系統(tǒng)采用經(jīng)濟性價比更高的基于RFID的無線射頻方式，成本低廉，可靠性強，抗干擾能力強，且無線通信穩(wěn)定。具體實現(xiàn)方式為：在鋪設的磁導條軌道中，加入基于RFID技術的地理坐標射頻卡，由安裝在運輸車底盤的RFID讀卡器對磁導條軌道中的射頻卡信息進行讀取，并將地理坐標位置信號由車載的PLC控制終端經(jīng)無線網(wǎng)絡傳輸至遠程計算機控制控制單元。

數(shù)據(jù)傳輸單元連接本地控制單元和遠程計算機控制單元，數(shù)據(jù)傳輸單元選用成本低廉的無線傳輸?shù)姆绞綐嫿ǎ糜趯o軌自導引運輸車的車輛信息以及地理位置坐標實時傳輸給遠程計算機控制單元。所述數(shù)據(jù)傳輸單元包括設置在無軌自導引運輸車上的收發(fā)一體的無線通信終端，所述收發(fā)一體的無線通信終端與PLC控制終端電連接。

由于網(wǎng)絡技術成熟，通信協(xié)議標準化，外圍器件成本低，后期維護方便，因此采用無線傳輸模式對運輸車的位置信息進行傳輸?；谝蛱鼐W(wǎng)的WIFI傳輸，或者目前流行的藍牙傳輸、ZigBee傳輸，都因為抗干擾性差、傳輸距離短而無法應用。優(yōu)選的，所述收發(fā)一體的無線通信終端采用433MHz無線收發(fā)模塊，該頻率下抗干擾能力最強，通信距離最遠，且不會與其他無線控制機電裝備產(chǎn)生信號干擾或信號互串的現(xiàn)象。采用了收發(fā)一體的無線通信終端，因此可以避免在車間內(nèi)部構建無線433MHz基站，有效的降低了系統(tǒng)開發(fā)成本，提高了系統(tǒng)無線通信傳輸?shù)姆€(wěn)定性與可靠性。

遠程計算機控制單元向用戶提供人機交互系統(tǒng)，并采用圖形化方式顯示無軌自導引運輸車的實時地理坐標信息。為了實現(xiàn)對無軌自導引運輸車物料運輸?shù)膶崟r監(jiān)測與信息化、智能化的管理，需要設置遠程終端上位機。因此，所述遠程計算機控制單元包括聯(lián)網(wǎng)的遠程終端上位機和數(shù)據(jù)庫服務器，所述數(shù)據(jù)庫服務器通過無線網(wǎng)絡連接收發(fā)一體的無線通信終端，所述遠程終端上位機采用數(shù)據(jù)電纜連接數(shù)據(jù)庫服務器，數(shù)據(jù)庫服務器中采用SQL Sever 2000，用于存儲遠程終端上位機的所有數(shù)據(jù)，同時因在數(shù)據(jù)庫服務器中設置有安全防火墻，可大大提高遠程終端上位機的數(shù)據(jù)安全性。所述遠程終端上位機采用工控機，計算機控制終端選用工控機，能夠保證遠程控制終端的可靠性；另一方面，通過專門開發(fā)的圖形化人機交互系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)對電動平車位置的圖形化實時監(jiān)測，從而提升了整個系統(tǒng)的管理效率和智能化水平。進一步的，工控機上采用觸摸屏式人機交互界面，在觸摸屏式人機交互界面上設有遠程計算機控制終端信息交互系統(tǒng)，在遠程計算機控制終端信息交互系統(tǒng)上設有電子地圖導引及監(jiān)控端，一方面用于實時在線監(jiān)控無軌自導引運輸車的行駛路線，另一方面用于預先設定無軌自導引運輸車的行駛路線，讓無軌自導引運輸車按預先設定的行駛路線自動運行而無需人工參與控制。另外，遠程計算機控制終端信息交互系統(tǒng)還可以對PLC控制終端進行設備初始化、工作參數(shù)設定等控制操作以及安全設置，同時也可對PLC控制終端進行任務調度，從而實現(xiàn)遠程控制車間內(nèi)的所有運輸車工作狀態(tài)。因此，遠程計算機控制終端信息交互系統(tǒng)的主要功能又電子地圖顯示、實時動態(tài)監(jiān)控、歷史記錄回放、發(fā)送調度命令以及數(shù)據(jù)查詢等等。

優(yōu)選的，如圖3所示，所述遠程計算機控制終端信息交互系統(tǒng)采用三層客戶/服務器模式，該模式在邏輯上將應用功能分為三層：客戶顯示層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)層，其中，客戶顯示層是為客戶提供應用服務的圖形界面，其包括PC終端和人機交互軟件系統(tǒng)，該層具有用戶認證及用戶授權的功能。業(yè)務邏輯層位于客戶顯示層和數(shù)據(jù)層之間，該層次封裝了與系統(tǒng)關聯(lián)的應用模型，并提供客戶應用程序和數(shù)據(jù)服務之間的聯(lián)系，用于執(zhí)行應用策略和封裝應用模式，并將封裝的模式呈現(xiàn)給客戶應用程序，主要包括權限管理、系統(tǒng)管理、在線監(jiān)測及圖形化顯示四個應用封裝，該層主要是進行業(yè)務（應用）封裝和應用關聯(lián)。數(shù)據(jù)層是三層模式中的最底層，數(shù)據(jù)層用來定義、維護、訪問和更新數(shù)據(jù)并管理和滿足應用服務對數(shù)據(jù)的請求；該層主要包括數(shù)據(jù)封裝和數(shù)據(jù)傳輸兩種功能，同時兼具負責信息安全和數(shù)據(jù)安全。數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)來源直接是數(shù)據(jù)庫服務器，包括對無軌自導引運輸車自動監(jiān)測所得到的采集數(shù)據(jù)，以及來源于系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)。

另外，所述電子地圖導引及監(jiān)控端是采用Map X地圖顯示控件為基礎，以圖形界面形式來顯示車輛實時動態(tài)監(jiān)控信息和歷史記錄回放信息。Map X控件是具有強大地圖分析功能的ActiveX控件產(chǎn)品，通過Map X可分析并直觀地顯示業(yè)務數(shù)據(jù)，創(chuàng)建或編輯地圖圖元，并按地理位置顯示數(shù)據(jù)結果。Map X控件向用戶開發(fā)環(huán)境提供若干屬性和方法：地圖編輯功能、地圖信息查詢（地圖縮放、瀏覽、選擇等功能）、空間分析（Map X支持空間對象的緩沖區(qū)分析，及多種專題圖分析）。為方便用戶操作，系統(tǒng)提供了強大的地圖控制和修改功能，除了基本的放大、縮小、移動、距離測量、顯示相關數(shù)據(jù)庫信息、打開/關閉圖層以外，用戶可以控制各圖層的顯示范圍、顯示屬性，并可以增加、修改圖層。

此外，所述無軌自導引運輸車上還設有稱重裝置，所述稱重裝置包括設置在車體四周的稱重傳感器和分別連接稱重傳感器的四路A/D轉換模塊，所述A/D轉換模塊與PLC控制終端相連接。可實時對運輸車上的載荷重量進行監(jiān)測，并通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送給遠程終端上位機進行在線顯示與監(jiān)控。

優(yōu)選實施例如下：

如圖4-5所示，上述的智能無軌自導引運輸車物料運輸信息管理系統(tǒng)只包含1輛無軌自導引運輸車，行駛在鋪設磁導條的車間內(nèi)，往返于工廠車間的拆解庫、車上部件庫和轉向架庫之間，運輸車首先進入拆解庫被拆解，根據(jù)拆解下的不同規(guī)格、不同尺寸的零配件，靈活選擇不同的可變框架，固定于無軌自導引運輸車的車身上，等待拆解下的零配件。

根據(jù)拆解下的零配件的運輸目的地的不同，分別駛向車上部件庫和轉向架庫，拆解工人根據(jù)駛向目的地的不同，操作無軌自導引運輸車上的目的地按鈕，從而將不同的零配件運輸至不同的車間。無軌自導引運輸車上的目的地按鈕被按下，無軌自導引運輸車能夠自動的根據(jù)磁導條信號循跡行駛至目的工位，并實現(xiàn)自動停止。

另外，在電子地圖導引及監(jiān)控端上還實時顯示包括車速、載重、車輛運行狀態(tài)及供電蓄電池電量的車輛信息，從而實現(xiàn)對無軌自導引運輸車的實時定位與監(jiān)控。

本發(fā)明所提出的無軌自導引物料運輸信息管理系統(tǒng)是基于無軌自導引運輸車的物料輸送功能的基礎上，利用電子傳感、網(wǎng)絡傳輸、無線通信、圖形化交互等技術實現(xiàn)的實時物料輸送智能管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)全程無人干預的物料自動運輸，同時借助于網(wǎng)絡通信和基于計算機的控制中心，能夠對物料運輸過程中的運輸車位置、載重、速度實現(xiàn)實時監(jiān)控，極大的提高了物料輸送效率，減小了叉車與行車的使用頻率，提高了車間安全生產(chǎn)水平，同時也有助于實現(xiàn)并提高生產(chǎn)的自動化和智能化水平。

上述系統(tǒng)主要采用運輸車作為物料運輸?shù)妮d體，在實現(xiàn)物料運輸?shù)耐瑫r，結合無線射頻技術、地理坐標編碼技術、信息通信技術等，實現(xiàn)運輸車能夠自動導引實現(xiàn)物料運輸，同時實現(xiàn)遠程在線實時監(jiān)測與無人干預，從而實現(xiàn)物料輸送系統(tǒng)的現(xiàn)代化、信息化與智能化。

需要說明的是上述實施例，并非用來限定本發(fā)明的保護范圍，在上述技術方案的基礎上所作出的等同變換或替代均落入本發(fā)明權利要求所保護的范圍。單詞“包含”不排除存在未列在權利要求中的元件。

本發(fā)明方案所公開的技術手段不僅限于上述實施方式所公開的技術手段，還包括由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。