卷烟高速缓存区机器人智能巡检系统研究
2018-07-12 10:48 ·衡阳烟草新物流中心采用全自动方式完成仓储、分拣等物流作业，其中以高速穿梭车为主要搬运载体的高层卷烟高速缓存区为行业内首次应用。本文以高速缓存区为研究对象，在设备集中度高、作业环境狭小、盘点检修频率大的背景下，研究一种机器人智能巡检系统，以提高工作效率，减少人员的安全风险。
近年来，烟草行业开始进行大规模的技术改造，其中一轮技术改造就是现代化物流系统建设。衡阳烟草物流中心技术改造于2015年4月完成，采用全自动作业模式完成仓储、分拣作业。与国内多家先进的烟草物流中心对比，衡阳烟草在流程上最大的不同是采用了高速穿梭车形式的高速缓存区，如图1。
然而，随着自动化高速缓存区的投入使用，按照实际作业流程以及财务、审计实行的盘点制度，由于设备集中度高、作业环境狭小（见图2），使得巡检和盘点工作都极为不便。因此，如何利用一些新技术、新方法来代替传统的巡检和盘点并能及时发现高速缓存区中的相关问题，是衡阳烟草物流中心运营中需要面临的重要问题。
本文研究的智能巡检机器人基于位置及成像检测装置，进行图像识别以辨别卷烟品规，另外引入无线导航定位技术，采用轨道式运行方式，通过搜索和识别感应预埋点实现定位、路径规划和双向行走功能。同时，智能巡检机器人系统与仓储系统、备货系统及分拣系统等物流设备的自动控制系统、设备状态监控系统对接，以发挥智能巡检作用。
二、系统架构的设计本文研究的卷烟高速缓存区智能巡检机器人系统，采用分层式控制式系统构架，如图3。
(yancaoye.comyancaoye.com)
系统架构主要由控制系统层和移动作业系统层组成，其中的控制系统层与一般的控制层类似，主要有上位系统、交换机以及通讯设备。具体到作业系统及移动式机器人作业系统，则由巡检设备本体、各光电信息采集设备、检测设备、电源、通信、控制及走行模块等组成，完成设备本体的定位、信息采集处理以及走行归位等功能，并具备报警和停机功能。
三、应用设计该装置主要功能是代替现有的审计、财务及物流中心相关人员进行卷烟高速缓存区的卷烟及设备部分功能的目视检查，支撑现场各主站、子站关于缓存区故障的目视查看，做到非必要时不需要人工来到狭窄环境进行现场目视检查，减轻工作量，降低风险。
常规巡检：物流中心在每天的开工、完工时，都必须对缓存区内卷烟品规及相关重点、关键位置进行抽查。该智能巡检系统则可以根据事先任务下发、实时任务下发或者遥控方式来进行工作，内容包括各件烟包装箱形态、运行轨道是否有异物，以及货架本体的承载等工作状态，实时将数据、影像等信息提供给上位或者现场管理人员，以供决策。这样就能有效克服传统的人工巡检中强度大、效率低、易出差错等缺点。机器人轨道机构，如图4。
特殊巡检（盘点）：该盘点主要是应对现场关于件烟卡塞、多烟、少烟、取货报空以及月度、年度审计财务盘点等情况，能够代替或辅助人工完成卷烟高速缓存区内的巡视，有效降低人员安全风险。
与底层设备状态监控系统联动：该智能巡检系统采集的信息均通过现场缓存区主控主站PLC与底层设备状态监控系统联动，可有效将相关信息以三维动态形式展现在监控中心，便于设备管理和维护人员及时安排相关工作。
管理层的视频巡视和工作指导：由于该系统具有远程控制模块，并与视频系统联动，管理层可通过远程功能，巡视基层作业情况，以更快、更有效地处理现场管理问题。(yancaoye.comyancaoye.com)
四、系统功能1.任务制定及下发
设备管理人员或者信息管理人员可创建日检、周检、月检和年检等巡检任务，并支持任务的下发、退回、故障保留和信息记录，并及时向监控系统推送信息。
2.巡检地图任务显示
设备管理人员和信息管理人员可以利用CAD格式平面图进行地图跟踪，在相关节点添加信息采集设备并设置动态控制功能，如此即可在地图上实施观测任务完成情况，并能联动上、下层设备进行跟踪观察。卷烟高速缓存区平面图，如图5；系统地图显示，如图6。
3.信息上传(yancaoye.comyancaoye.com)
建立大数据库和进行数据统计分析是系统的一项重要功能，该系统在作业过程中可以将任务信息、图片信息、甚至视频保存备份至本地服务器。在紧急情况下，系统可以自动备份相关信息至设备本体存储器中，以供断点续传。
4.状态监控联动配合
机器人智能巡检系统可与现有维修控制中心的设备状态监控系统联动配合，以将平面设备和任务信息以三维动态实时形式展现。可添加卷烟高速缓存区内固定摄像机，并在巡检地图上显示。通过联动卷烟高速缓存区内原有云台摄像机、球机等设备，当某区域巡检任务触发时，摄像机转动到设定预置位，实时监控跟踪巡检人员。
五、总结本文研究了一种基于寻址定位、信息检测、图像识别等技术的卷烟缓存机器人智能巡检系统。相对于传统人工作业模式，该系统实现了任务的定制化、可视化、智能化，使得现场卷烟日常巡检、特殊检查变得更加便捷，在各卷烟类及非卷烟类商品仓库具有较好的应用前景。
文章来源：“湖南省烟草公司重点科技项目：卷烟物流仓储、分拣设备管理体系研究及应用（项目编号：14-15ZDCb11）”
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