基于Lora通讯技术的智能托盘管理系统的制作方法

基于lora通讯技术的智能托盘管理系统
技术领域
1.本实用新型涉及仓储物流领域，特别涉及一种基于lora通讯技术的智能托盘管理系统。


背景技术：

2.在制造业和物流业中，原材料和货物于仓库的进出是非常普遍和频繁的作业。这项作业的后面，包括了取放、装卸、搬运、统计等多项具体的操作。目前，企业已大量采用托盘进行货物的搬运，对托盘进行编码管理的托盘管理系统应用于自动化出入库管理，使得货物的取放、装卸、搬运、统计等环节的作业效率大大提高。
3.目前的托盘管理系统是在托盘上安装rfid(radio frequency identification)电子标签，电子标签内写有货物信息。出入库时，安装电子标签的托盘装载货物通过rfid读卡器读取到电子标签内的货物信息，系统即可识别这些货物，完成货物出入库的统计操作。但是该托盘管理系统存在一些缺陷，比如电子标签与读卡器之间需要比较近的距离，即电子标签与读卡器的通信距离有限，通常要求通信距离不能超过8米，否则电子标签将无法被扫描到。在实际应用中，经常发生货物在出入库时，货物信息漏检的情况。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种基于lora通讯技术的智能托盘管理系统，旨在解决现有的托盘管理系统应用于自动化出入库管理时，易出现货物信息漏检的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提出的一种基于lora通讯技术的智能托盘管理系统，所述智能托盘管理系统包括托盘、监控网关及后台管理服务器；
6.所述托盘包括托盘本体和智能节点，所述智能节点安装固定于所述托盘本体上，所述智能节点包括lora射频通信模块和信息存储模块，所述lora射频通信模块与所述信息存储模块电性连接，所述信息存储模块存储有所述托盘本体上装载货物对应的货物信息；
7.所述监控网关分别与所述lora射频通信模块和所述后台管理服务器通信连接，所述监控网关安装于所述托盘出入库必经的通道上，当所述托盘在出入库时，以供所述监控网关接收所述lora射频通信模块发送的所述货物信息，并将所述货物信息发送至所述后台管理服务器；
8.所述后台管理服务器用于对所述监控网关发送的所述货物信息进行分析和处理，完成货物出入库的信息统计。
9.可选地，所述托盘还包括检测装置，所述检测装置安装固定于所述托盘本体上，所述检测装置与所述lora射频通信模块电性连接；
10.所述检测装置包括加速度传感器、速度传感器和温度传感器，所述加速度传感器、所述速度传感器和所述温度传感器安装固定于所述托盘本体上；
11.所述加速度传感器用于检测所述托盘本体的加速度信息，所述速度传感器用于检测所述托盘本体的速度信息，所述温度传感器用于检测所述托盘本体所在环境的环境温度
信息；
12.所述lora射频通信模块用于接收所述加速度信息、所述速度信息和所述环境温度信息，并将所述加速度信息、所述速度信息和所述环境温度信息发送至监控网关，所述监控网关将所述加速度信息、所述速度信息和所述环境温度信息发送至所述后台管理服务器，以供工作人员实时监控所述托盘的工作状态。
13.可选地，所述智能节点还包括计时模块和休眠模块，所述计时模块为时钟芯片，所述检测装置还包括振动传感器，所述振动传感器安装于所述托盘本体上；
14.所述时钟芯片分别与所述振动传感器和所述休眠模块电性连接，所述时钟芯片用于统计所述振动传感器检测所述振动信号低于第一预设振动阈值的持续时长，当所述持续时长大于第一预设时长时，所述休眠模块控制除所述振动传感器以外的其他传感器进入休眠模式；
15.所述时钟芯片还用于统计所述振动传感器检测所述振动信号大于第一预设振动阈值的持续时长，当所述持续时长大于第二预设时长时，所述休眠模块控制除所述振动传感器以外的其他传感器退出休眠模式。
16.可选地，所述智能托盘管理系统还包括预警装置；所述预警装置与所述lora射频通信模块通信连接；
17.当所述振动传感器检测所述托盘本体的振动信号大于第二预设振动阈值时，所述lora射频通信模块用于发送碰撞预警信号至所述预警装置，以提醒工作人员所述托盘发生碰撞异常，其中，所述第二预设振动阈值大于所述第一预设振动阈值。
18.可选地，所述智能节点还包括计时模块和休眠模块，所述计时模块为时钟芯片；
19.所述时钟芯片分别与所述速度传感器和所述休眠模块电性连接，所述时钟芯片用于统计所述速度传感器检测所述托盘本体的速度低于预设速度阈值的持续时长，当所述持续时长大于第三预设时长时，所述休眠模块控制除所述速度传感器以外的其他传感器进入休眠模式；
20.所述时钟芯片还用于统计所述速度传感器检测所述托盘本体的速度高于预设速度阈值的持续时长，当所述持续时长大于第四预设时长时，所述休眠模块控制除所述速度传感器以外的其他传感器退出休眠模式。
21.可选地，当所述温度传感器检测所述托盘本体所在的环境温度未在预设温度范围内时，所述lora射频通信模块用于发送温度预警信息至所述预警装置，以提醒工作人员所述环境温度异常。
22.可选地，所述检测装置还包括湿度传感器；
23.当所述湿度传感器检测所述托盘本体所在的环境湿度大于预设湿度阈值时，所述lora射频通信模块用于发送湿度预警信息至所述预警装置，以提醒工作人员所述环境湿度异常。
24.可选地，所述智能节点通过螺钉、铆钉或粘胶的方式，安装固定于所述托盘本体上。
25.可选地，所述检测装置还包括第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，所述托盘还包括第一永磁体和第二永磁体；
26.所述第一霍尔传感器和第一永磁体固定在所述托盘本体的顶面；所述第二霍尔传
感器和所述第二永磁体固定在托盘本体的底面，且所述第二永磁体位于所述第一霍尔传感器的正下方，所述第二霍尔传感器位于所述第一永磁体的正下方；
27.所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器分别用于在检测到第一永磁体或第二永磁体的磁场时，生成电信号并发送至所述lora射频通信模块，所述所述lora射频通信模块基于电信号判断是否为托盘重叠，如果是，生成重叠信息，将重叠信息通过所述lora射频通信模块发送至所述监控网关。
28.可选地，当所述lora射频通信模块与所述监控网关通信连接异常时，所述lora射频通信模块用于接收所述加速度信息、所述速度信息和所述环境温度信息，并存储至信息存储模块。
29.本实用新型的lora射频通信模块为一种芯片型号为sx162的lora芯片，因为lora(long range radio)技术具有传输距离远，误码率低，抗干扰性强的特点。本实用新型通过将该lora射频通信模块集成于智能节点，再通过将智能节点安装固定于所述托盘本体，从而提高托盘与监控网关通信的稳定性和准确性，进而在货物自动化出入库管理时，降低了货物信息的漏检率。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
31.图1为本实用新型智能托盘管理系统一实施例的模块结构示意图；
32.图2为本实用新型检测装置一实施例的模块结构示意图；
33.图3为本实用新型托盘本体与检测装置一实施例的安装位置示意图；
34.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
35.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
36.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。
37.本实用新型提出一种基于lora通讯技术的智能托盘管理系统100。
38.在本实用新型实施例中，请参照图1，智能托盘管理系统100包括托盘1、监控网关2及后台管理服务器3；托盘1包括托盘本体11和智能节点12，智能节点12安装固定于托盘本体11上，智能节点12包括lora射频通信模块121和信息存储模块122，lora射频通信模块121与信息存储模块122电性连接，信息存储模块122存储有托盘本体11上装载货物对应的货物
信息；监控网关2分别与lora射频通信模块121和后台管理服务器3通信连接，监控网关2安装于托盘1出入库必经的通道上，当托盘1在出入库时，以供监控网关2接收lora射频通信模块121发送的货物信息，并将货物信息发送至后台管理服务器3；后台管理服务器3用于对监控网关2发送的货物信息进行分析和处理，完成货物出入库的信息统计。
39.本实施例中的lora射频通信模块121为一种芯片型号为sx162的lora芯片，因为lora(long range radio)技术具有传输距离远，误码率低，抗干扰性强的特点。本实施通过将该lora射频通信模块121集成于智能节点12，再通过将智能节点12安装固定于托盘本体11，从而提高托盘1与监控网关2通信的稳定性和准确性，进而在货物自动化出入库管理时，降低了货物信息的漏检率。
40.该芯片型号为sx162的lora芯片，其具有以下特点：+22dbm高效功率放大器，4.6ma的接收电流，低至-148dbm的灵敏度，支持从150mhz到960mhz的连续频率覆盖范围可支持全球所有主要的低于ghz的ism频段。
41.进一步地，结合参照图2至图3，托盘1还包括检测装置13，检测装置13安装固定于托盘本体11上，检测装置13与lora射频通信模块121电性连接；检测装置13包括加速度传感器131、速度传感器132和温度传感器133，加速度传感器131、速度传感器132和温度传感器133安装固定于托盘本体11上；加速度传感器131用于检测托盘本体11的加速度信息，速度传感器132用于检测托盘本体11的速度信息，温度传感器133用于检测托盘本体11所在环境的环境温度信息；lora射频通信模块121用于接收加速度信息、速度信息和环境温度信息，并将加速度信息、速度信息和环境温度信息发送至监控网关2，监控网关2将加速度信息、速度信息和环境温度信息发送至后台管理服务器3，以供工作人员实时监控托盘1的工作状态。
42.本实施例通过将加速度传感器131、速度传感器132和温度传感器133安装于托盘本体11，从而便于工作人员更全面、准确的监控托盘1的工作状态，例如根据托盘本体11的加速度信息和速度信息，可大概获知托盘1的工作状态是为待使用状态还是货物搬运状态，根据环境温度信息获知托盘1当前是处于室外还是室内的仓库中。
43.进一步地，速度传感器132和加速度传感器131安装固定于托盘本体11的底面中部，从而避免将速度传感器132和加速度传感器131设置在底面靠近边沿位置的某一端部时，托盘本体11自旋转而对托盘本体11的速度和加速度产生误判，通过将速度传感器132和加速度传感器131固定于托盘本体11的底面中部，提高了检测托盘本体11的速度和加速度的准确性，同时也使得加速度传感器131和速度传感器132尽量不受到外界的碰撞，减少加速度传感器131和速度传感器132的损坏机率。
44.进一步地，托盘本体11的侧面开设有凹槽，该凹槽为温度传感器133的提供了足够的安装空间，温度传感器133安装于该凹槽内，从而使得温度传感器133尽量不受到外界的碰撞，减少温度传感器133的损坏机率，托盘本体11底面容易形成较恒定的局部空间温度，将温度传感器133安装于托盘本体11的底面，容易产生环境温度检测的误差。通过将温度传感器133安装固定于托盘本体11的侧面凹槽内，提高了检测外界环境温度的准确性。
45.本实施例中，托盘本体11可为由木制或钢制、铝制、塑料和其他复合材料制成，用于装载货物进行运输和储存。智能节点12可由集成电路组件、锂电池电源和外壳组成。
46.进一步地，智能节点12还包括计时模块123和休眠模块124，计时模块123为时钟芯
片，检测装置13还包括振动传感器134，振动传感器134安装于托盘本体11上；时钟芯片分别与振动传感器134和休眠模块124电性连接，时钟芯片用于统计振动传感器134检测振动信号低于第一预设振动阈值的持续时长，当持续时长大于第一预设时长时，休眠模块124控制除振动传感器134以外的其他传感器进入休眠模式；时钟芯片还用于统计振动传感器134检测振动信号大于第一预设振动阈值的持续时长，当持续时长大于第二预设时长时，休眠模块124控制除振动传感器134以外的其他传感器退出休眠模式，从而有效降低了托盘1的使用功耗，本实施例中，托盘1采用电池供电方式，休眠模式时电流为8ua，连续工作的最大电流为10ma，有效解决了功耗高的问题。
47.本实施例中，第一预设时长可以与第二预设时长相等，也可以大于或小于第二预设时长。
48.进一步地，智能托盘管理系统100还包括预警装置4；预警装置4与lora射频通信模块121通信连接；当振动传感器134检测托盘本体11的振动信号大于第二预设振动阈值时，lora射频通信模块121用于发送碰撞预警信号至预警装置4，以提醒工作人员托盘1发生碰撞异常，其中，第二预设振动阈值大于第一预设振动阈值，从而在托盘1搬运货物的过程中，当出现搬运路线出错与障碍物相撞或不同托盘1之间的搬运路线重合而相撞等情况时，能及时提醒工作人员。其中，本实施例中该预警装置4为蜂鸣喇叭或指示灯。
49.进一步地，多个振动传感器134安装固定于托盘本体11的底面，且靠近该底面边沿位置，从而便于多方位的检测托盘本体11的振动信号，进而更准确的检测托盘1是否发生碰撞异常。
50.进一步地，智能节点12还包括计时模块123和休眠模块124，计时模块123为时钟芯片；时钟芯片分别与速度传感器132和休眠模块124电性连接，时钟芯片用于统计速度传感器132检测托盘本体11的速度低于预设速度阈值的持续时长，当持续时长大于第三预设时长时，休眠模块124控制除速度传感器132以外的其他传感器进入休眠模式；时钟芯片还用于统计速度传感器132检测托盘本体11的速度高于预设速度阈值的持续时长，当持续时长大于第四预设时长时，休眠模块124控制除速度传感器132以外的其他传感器退出休眠模式，从而能有效降低托盘1的使用功耗。
51.本实施例中，第三预设时长可以与第四预设时长相等，也可以大于或小于第四预设时长。
52.进一步地，时钟芯片用于统计速度传感器132检测托盘本体11的速度低于预设速度阈值的持续时长，且同时用于统计振动传感器134检测振动信号低于第一预设振动阈值的持续时长。当托盘本体11的速度低于预设速度阈值的持续时长大于第三预设时长时和/或当振动信号低于第一预设振动阈值的持续时长大于第一预设时长时，休眠模块124控制除速度传感器132和振动传感器134以外的其他传感器进入休眠模式。时钟芯片还用于统计速度传感器132检测托盘本体11的速度高于预设速度阈值的持续时长，且同时用于统计振动传感器134检测振动信号高于第一预设振动阈值的持续时长，当托盘本体11的速度高于预设速度阈值的持续时长大于第四预设时长时和/或当振动信号高于第一预设振动阈值的持续时长大于第二预设时长时，休眠模块124控制除速度传感器132和振动传感器134以外的其他传感器退出休眠模式。
53.本实施例通过速度传感器132和振动传感器134同时检测托盘本体11是处于待使
用状态还是处于货物搬运状态，从而便于工作人员更准确的获知托盘本体11的工作状态。其中，检测到托盘本体11处于待使用状态时，休眠模块124控制除速度传感器132和振动传感器134以外的其他传感器进入休眠模式，检测到托盘本体11处于货物搬运状态时，休眠模块124控制除速度传感器132和振动传感器134以外的其他传感器退出休眠模式，从而降低托盘1的使用功耗，进而提高托盘1设备的使用寿命和减少电力能源耗费成本。
54.进一步地，当温度传感器133检测托盘本体11所在的环境温度未在预设温度范围内时，lora射频通信模块121用于发送温度预警信息至预警装置4，以提醒工作人员环境温度异常，从而在托盘1搬运货物的过程中，在外界环境温度太高或太低的情况下，将可能影响该托盘1所搬运的货物的货物质量，例如货物为水果时，温度太高例如35度，将使得水果变质，通过本实施例能及时提醒工作人员当前环境温度异常，进而能保证货物处在适宜的环境温度下，有效保证货物质量。
55.进一步地，托盘本体11的侧面开设有凹槽，该凹槽为湿度传感器135的提供了足够的安装空间，湿度传感器135安装该凹槽内，从而使得湿度传感器135尽量不受外界的碰撞，减少温度传感器133的损坏机率。同时托盘本体11底面容易形成较恒定的局部空间湿度，将湿度传感器135安装于托盘本体11的底面，容易产生环境湿度检测的误差，通过将湿度传感器135安装固定于托盘本体11侧面的凹槽内，提高了检测外界环境湿度的准确性。
56.进一步地，检测装置13还包括湿度传感器135，当湿度传感器135检测托盘本体11所在的环境湿度大于预设湿度阈值时，lora射频通信模块121用于发送湿度预警信息至预警装置4，以提醒工作人员环境湿度异常，从而在托盘1搬运货物的过程中，在外界环境湿度太高情况下，将可能影响该托盘1所搬运货物的货物质量，例如货物为饼干时，湿度太高将使得水果变质，通过本实施例能及时提醒工作人员当前环境湿度异常，进而能保证货物处在适宜的环境湿度，有效保证货物质量。
57.进一步地，智能节点12通过螺钉、铆钉或粘胶的方式，安装固定于托盘本体11上，从而使智能节点12稳定的安装固定于托盘本体11。
58.进一步地，智能节点12通过螺钉、铆钉或粘胶的方式，安装固定于托盘本体11的底面中部，从而使得智能节点12尽量不受外界的碰撞，减少智能节点12的损坏机率。同时lora射频通信模块121技术具有传输距离远，误码率低，抗干扰性强的特点。本实施例中将该lora射频通信模块121集成于智能节点12中，并不会因为智能节点12安装于托盘本体11的底面中部，而影响lora射频通信模块121与监控网关2的通信。
59.进一步地，检测装置13还包括第一霍尔传感器(未图示)和第二霍尔传感器(未图示)，托盘1还包括第一永磁体(未图示)和第二永磁体(未图示)；第一霍尔传感器和第一永磁体固定在托盘本体11的顶面；第二霍尔传感器和第二永磁体固定在托盘本体11的底面，且第二永磁体位于第一霍尔传感器的正下方，第二霍尔传感器位于第一永磁体的正下方；第一霍尔传感器和第二霍尔传感器分别用于在检测到第一永磁体或第二永磁体的磁场时，生成电信号并发送至lora射频通信模块121，lora射频通信模块121基于电信号判断是否为托盘1重叠，如果是，生成重叠信息，将重叠信息通过lora射频通信模块121发送至监控网关2。
60.本实施例中，当两个托盘1或多个托盘1重叠在一起时，在下托盘1的霍尔传感器可以感应到在上托盘1永磁体的磁场，由此霍尔传感器产生电信号，处理模块基于电信号就能
判断出托盘1重叠，进而可以推断出当前托盘1没有承载货物，处于闲置状态；代替了传统的红外传感器、压力传感器、超声波传感器等检查托盘1上是否有货物的方式，对于托盘1重叠的检测，与图像识别相比，具有低功耗，稳定性高，干扰条件少等优点。
61.进一步地，当lora射频通信模块121与监控网关2通信连接异常时，lora射频通信模块121用于接收加速度信息、速度信息和环境温度信息，并存储至信息存储模块122，从而使得在lora射频通信模块121与监控网关2通信连接恢复正常时，lora射频通信模块121继续将信息存储模块122中存储的信息发送至监控网关2，便于工作人员后续查询托盘1搬运货物中全程的工作状态。
62.以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。