一种库房发料引导系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种库房发料引导系统及方法，由PC端无线收发模块、PC端服务器、手机安卓客户端、仓位货架控制终端和仓位货架组成，各个部分之间各自或协调工作以达到理想的库房管理，仓位货架用于存取货物，仓位货架控制终端用于发送以及显示货架物品的存取信息，PC端服务器用于存取库房物品的存取信息，同时接受手机安卓客户端请求，并通过数据库提取数据进行处理，安卓客户端则是专门为发料人员配备的仓库管理软件，发料人员通过软件向PC端服务器发送请求信号，即可实现库房管理、查询统计、销售管理、进货管理、基础信息管理以及最优取货路线选择等各项功能。
【专利说明】
一种库房发料引导系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及计算机技术领域，具体是一种库房发料引导系统及方法。
【背景技术】
[0002]自计算机技术开始广泛应用于工业生产时，计算机技术就已经开始被应用到大型仓库的管理，即我们所熟知的仓库管理ERP系统。计算机技术真正应用到库房的发料管理也是最近几年刚刚开始的。根据调查抽样随机调查目前国内大型企业库房发料管理的自动化程度不足7%，其中一个最主要的原因:目前国内还没有一个成熟的大型库房发料管理自动化系统。目前国内在库房发料管理自动化系统方面较为前沿的一家台湾的公司。但是依然存在不足，主要有以下几点:
第一、不支持随意更新料品位置(因为货架的物理编号是固定的，手持终端不支持更新数据库的功能，所以不能随意更改料品的位置，每次更改后，要通过PC服务器更细数据库，不方便)。
[0003]第二、不支持搜索料品的最佳顺序(实际库房管理，每次的发货量不只一种可能有几十种，这时我们希望库房发料系统能够为我们找出最佳的发料顺序即用最短的路径遍历完所有的料品，以提高库房发料人员的工作效率。目前的库管系统还没有这个功能)。
[0004]第三、不支持发料的最佳路径选择和路径导航(实际发料时，从库房发料人员当前的位置到下一次的发料料品之间的路径可能有很多路径可选，但是我们总是希望库房发料系统能够找出一条距离最短的最佳路径，并且最好可以导航，这样就大大提高了库房管理的效率了。目前的库管系统还做不到这一点。)
【发明内容】
为了克服现有技术中的缺陷，解决上述技术问题，本发明提供一种库房发料引导系统及方法，该系统提供了一系列的数据分析，进行库存信息的清晰展示。其全面应用将进一步规范业务流程、提高企业库房管理水平、加速资金流转，进而全面提高企业的经济效益。
[0005]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为:
一种库房发料引导系统，其特征在于:包括PC端服务器、PC端无线收发模块、手机安卓客户端、仓位货架控制终端和库房中的多个仓位货架，每个仓位货架中配备LED查询指示灯板、漫反射型光电传感器、级联控制板，其中:
所述PC端服务器作为系统数据存储和处理的核心，提供数据库的存储和处理功能，PC端服务器中设有最佳路径和最优发料顺序的核心算法，同时PC端服务器作为整个系统数据交流的中转站；
所述PC端无线收发模块通过RS232串口连接PC端服务器，PC端无线收发模块与仓位货架配置的货架端无线收发模块交互数据，实现PC端服务器与仓位货架控制终端之间通讯连接；
所述仓位货架控制终端用于收发PC端服务器指令，并与货架中LED查询指示灯板通信用于定位货位，同时与级联控制板通信完成货位的定位和空闲货位的查询。
[0006]所述手机安卓客户端与PC端服务器通过WIFI或者互联网，并且按照JSON格式进行数据交互，手机安卓客户端中供库房发料人员实现对库房的可移动管理，库房发料人员通过手机安卓客户端向PC端服务器发送请求指令，pc端服务器接收到请求指令后经过相应处理，控制仓位货架完成相应工作；
所述仓位货架配备LED查询指示灯板、漫反射型光电传感器、级联控制板和仓位货架控制终端，用于实现对仓位货架和货位的定位。查询命令由仓位货架号和货位号组成，每个仓位货架由唯一的仓位货架号，每个仓位货架至多包含128个货位。当PC端服务器查询货物或者空闲货位时，仓位货架控制终端接收相应查询命令，查询到后点亮相对应的LED查询指示灯板。漫反射型光电传感器放置于货位的内层侧面，没有货物存放时，漫反射型光电传感器接收不到反射信号，而有货物存放时则能接收到反射信号，通过反射信号的有无判定该货位有无货物存放。级联控制板用于查询电信号的增强，每八个货位设置一个级联控制板，用于八个货位的货物定位和空闲货位查询。当仓位货架控制终端发出货物定位请求时，是借助于级联控制板上的74HC595芯片实现128位串行数据转并行数据，128个货位与128位指令中的I个位一一对应。而查询空闲货位时，每个级联控制板采集所对应的八个货位的漫反射型光电传感器的状态，而仓位货架段控制终端采取轮询的方式查询级联控制板的采集值以确定该仓位货架中哪些位置有空闲货位。
[0007]—种库房发料引导方法，其特征在于:包括以下步骤:
a.库房中各个仓位货架之间的距离是固定的，首先将库房的所有仓位货架进行编号，在PC端服务器的数据库中建立仓位货架货位号权重数据表，每个仓位货架建立一张权重关联数据表，仓位货架的各个货位号之间的权重是之前建好存储到数据库中的；
b.存放料品时，此时仓位货架号关联的货架与商品的信息一起存储到数据库中；
c.发料品时，则手机安卓客户端中的安卓客户端根据销售单号获取单号中的料品，然后根据根据料品所在的货位号的权重数据，将这些货位号抽象出一张带有权重的图，然后确定起点的位置；
d.根据抽象出的带有权重的图，利用图的深度优先遍历算法求出，图的最佳遍历顺序即为库房发料的发料顺序；
e.同时考虑到一个销售单可能有成百上千的商品，这时发料人员可能不止一个，鉴于此安卓客户端增加了多人发货的最佳路径选择功能，当多人操作不同的终端时，会将单号中的料品，按最佳顺序排序后，分配给每个发料人员，所有人只需要负责自己发放的料品。
[0008]本发明首次将安卓平台应用到了实际的库房发料自动化系统上，方便发料人员可移动操作，大大提高了库房管理的效率，同时可以随时更新仓位号(通过安卓客户端操作)，不仅如此本发明还首次应用了最佳发料顺序、最佳发料路径、和路径导航，这必在提高库房发料的效率的同时节省人力。根据上述分析结果，本发明一般适用于中大型的物流公司，考虑到中大型物流公司频繁的发料和进料，本发明可以有效的提高中大型物流公司的发料的效率进一步提升库房发料的自动化程度。
[0009]本发明的有益效果:
1、为仓库作业全过程提供自动化和全面纪录的途径；
2、改变传统上的固定货位，实现全库随机储存，从而最大限度利用仓库； 3、提高发货的质量和正确性，减少断档和退货，从而提高顾客的满意程度；
4、为仓库的所有活动、资源和库存水平提供即时的正确信息。
[0010]以上这些效果无疑会带给仓库明显的效益，仓库空间利用率提高，数据输入误差减少，库存和短缺损耗减少，劳动、设备、消耗等费用降低。这些最终将为仓库带来巨大的经济效益。
[0011]本发明着重于对货物位置以及属性信息的获取以及对货物变更及时和通过多样化方式去更新信息，从而实现高效、准确地发货。整个系统的流程进行了适度简化却能实现多种功能，占用资源较少，并有空间进行功能扩展，这也是该系统能持续发展的一个基础。
【附图说明】
[0012]图1为库房发料引导系统的结构示意图。
[0013]图2为仓位货架结构示意图。
[0014]图3为级联控制板结构示意图。
[0015]图4为取货路径示意图。
[0016]图5为仓位货架控制终端结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]如图1是库房发料引导系统的系统原理图，包括了PC端无线收发模块1、PC端服务器2、手机安卓客户端3、仓位货架控制终端4、带有LED指示灯板、二维码、级联控制板和漫反射光电传感器的仓位货架5。
[0018](I) PC端无线收发模块:本发明的PC端无线收发模块采用SI4432无线收发芯片，该芯片具有低功耗、远距离(通信距离在1000米左右)、可靠性强、价格相对便宜的优点。PC端无线收发模块主要负责PC端服务器与货架端无线收发模块进行交互，收发货物的查询、取货最佳路径的查询等命令。
[0019](2) PC端服务器作用:PC端服务器作为系统数据存储和处理的核心，不仅提供了系统所有数据库的存储和处理功能，同时系统的主要的最佳路径和最优发料顺序的核心算法都有服务器实现，同时PC端服务器也是整个系统各个模块之间数据交流的中转站，PC端服务器与手机安卓客户端中安卓客户端通过WIFI或者互联网(Http协议)，并且按照JSON格式进行数据交互，PC端服务器与PC端无线收发模块之间通过RS232进行数据交互。
[0020]PC端服务器选用TomCate.0作为服务器平台，比较灵活并且便于开发，开发语言选择Java，开发工具为MyEclipSe，PC端服务器包括后台管理系统的开发，主要用于管理员进行库房的后台管理。在这个部分运用到的基础主要有Java数据库技术、Java Web技术以及Java Json数据解析技术和Java串口通信技术。数据库选用MySQL6.0，具有高效稳定的特性，数据库设计作为后台服务器端工作数据支持，为整个系统提供数据服务。
[0021](3)手机安卓客户端:手机安卓客户端与PC端服务器通过WIFI或者互联网，并且按照JSON格式进行数据交互，手机安卓客户端供库房发料人员实现对库房的可移动管理，库房发料人员通过手机安卓客户端向PC端服务器发送请求指令，PC端服务器接收到请求指令后经过相应处理，控制仓位货架完成相应工作从而完成:仓位查询、更新存储、库存查询、商品信息、客户信息、空闲仓位查询、发料引导(销售管理)、以及进货管理的功能。手机安卓客户端的开发运用的开发工具为Eclipse，开发语言为Java，在这部分运用到了AndroidJson数据解析技术、Android应用开发技术。而在整个C/S结构管理模块，是利用wifi局域网来实现手机安卓客户端和PC端服务器之间的信息交流、传送。
[0022](4)仓位货架控制终端:仓位货架控制终端结构如图5所示，包含单片机控制器、74HC595串专并级联控制芯片、PIN8并行数据输出接口、RJ45接口、PIN16并入查询接口、74LS138并入控制芯片、无线收发模块和16位拨码开关组成。其中，单片机控制器是主控芯片，负责板上所有通信工作。每个仓位货架控制终端有唯一的仓位货架号，标识该仓位货架，由仓位货架控制终端中的16位拨码开关产生。当PC端服务器发送货物定位指令或空闲货位查询指令时，所有仓位货架控制终端均能接收到指令，查询指令关键位置由两个字节组成，两个字节高9位表示仓位货架号，低7位表示货位号，意味着该库房发料引导系统至多可以管理512(29)个仓位货架，每个仓位货架至多可包含128(27)个货位。仓位货架控制终端解析接收到的指令并与自身的仓位货架号比对，当查询该仓位货架所对位的仓位时，将7位货位号转成128位并行数据通过74HC595串专并级联控制芯片转出送到级联控制板并驱动LED查询指示灯板完成查询指示。由于仓位货架中的级联控制板较多，为方便布线，将74HC595串专并级联控制芯片的驱动信号以及电源信号连接到RJ45接口，以便级联时通过网线即可实现控制线和电源线的传输，为方便测试给出了PIN8并行数据输出接口，以便在调试和安装过程中测试信号。当查询空闲货位时，每个级联控制板连接8个货位的漫反射型光电传感器用于确定或为是否存放货物，产生8位并行数据。所有级联控制板的输出信号均连接到PIN16并入查询接口，同时通过74LS138并入控制芯片产生轮询信号分时查询所有的级联控制板的货位信息以确定该仓位货架中所有货位哪些是空闲的，并将空闲信息通过无线收发模块反馈给PC端服务器。
[0023](5)仓位货架:仓位货架是该库房发料引导系统的终端实体，用于货物存放、货物定位和空闲货位查询，如图2，由级联控制板1、LED查询指示灯板2、漫反射型光电传感器3和二维码4组成。仓位货架控制终端发出的货物定位信号以串行级联的方式借助于级联控制板不断传递，每次传递128位信号对应于该仓位货架的128个货位，传递完成后一次性将128位信号并行信号在LED查询指示灯板2上点亮指示。级联控制板I的结构如图3，由RJ45输入接口、总线增强器、RJ45输出接口、串转并芯片、LED查询指示灯板接口、PIN16接口、双向总线收发器和漫反射型光电传感器接口组成。每个仓位货架最多可以带128个货位，每个货位的位置定位、空闲货位指示通过一个位来表示，如此每次查询信号由128个位组成，对应于128个货位。仓位货架控制终端发来货物定位指令时，128位串行查询指令在串行移位时钟作用下通过RJ45输入接口进入级联控制板，为防止距离较远信号衰减，将串行移位时钟向下一级级联之前先通过总线增强器增强信号，并将串行查询指令和串行移位时钟送入RJ45输出接口，用于与下一级级联控制板相接。同时，128位串行查询指令全部移位完成后通过串转并芯片将该级相对应的串行数据送到LED查询指示灯板接口，以驱动该级管理的8个货位对应的LED查询指示灯板。当仓位货架控制终端发来空闲货位查询指令时，级联控制板上漫反射型光电传感器接口连接有对应的8个货位的漫反射型光电传感器，有货物存放时输出高电平，无货物存放时输出低电平，并将这8个货位存放信号送到双向总线收发器中，双向总线收发器是芯片74LS245，由PIN16接口中的使能信号决定该双向总线收发器对应的8个货位存放信号是否借助于PIN16接口送给仓位货架控制终端。仓位货架上的二维码主要用于二维码定位和二维码3D导航。二维码定位的原理:首先为每个仓位货架编码一个二维码，然后将所有货架的二维码存储到数据库中，这些二维码与之前存储的仓位货架的权重数据表是对应关联的，这样，只要库房发料人员手机安卓客户端的二维码定位功能，扫一下当前所在货架的二维码就能获得库房发料人员所在的巨顶位置(指的是程序编码上的，货架对应的编号位置)
3D模拟导航:3D模拟导航是指在获取了发货的最佳顺序后，在每次发货时，可以通过本系统的3D模拟导航功能，选择两个取货点之间的最短路径，并且实现3D的导航功能，3D导航原理:
首先利用3Dmax，根据现实仓库制作出3D仓库的通用模型场景。
[0024]然后，将3Dmax制作的3D模型场景，导入到游戏开发引擎Unity3D中，利用安卓和Unity3D的交互，将手机安卓客户端获取的来至服务器的仓库货架权重数据表，抽象出一张带有权重的图(一种数据结构)，然后将抽象出的图(所有点，当作实际存储到货架中的商品)添加到3D仓库模型中。
[0025]最后根据根据弗洛伊德算法(针对有权重的两点，计算最佳路径)，计算最佳路径后，然后自动生成3D的路线导航箭头，指引库房发料人员发货。如果路线很长，需要重新规划路线时，利用二维码定位功能，可以实时的更新导航。
[0026](6)控制算法:
一种库房发料引导方法，包括以下步骤:
a.首先将库房的所有仓位货架进行编号，在数据库中建立仓位货架货位号权重数据表，每个仓位货架建立一张权重关联数据表，仓位货架的各个货位号之间的权重是之前建好存储到数据库中的；
b.存放料品时，此时货位号关联的仓位货架与商品的信息一起存储到数据库中；
c.发料品时，则手机安卓客户端根据销售单号获取单号中的料品，然后根据根据料品所在的货位号的权重数据，将这些货位号抽象出一张带有权重的图，然后确定起点的位置；
d.根据抽象出的带有权重的图，利用图的深度优先遍历算法求出，图的最佳遍历顺序即为库房发料的发料顺序；
e.同时考虑到一个销售单可能有成百上千的商品，这时发料人员可能不止一个，鉴于此手机安卓客户端增加了多人发货的最佳路径选择功能，当多人操作不同的终端时，会将单号中的料品，按最佳顺序排序后，分配给每个发料人员，所有人只需要负责自己发放的料品O
[0027]最佳路径:本系统基于安卓平台开发了库房发料的最佳路径选择解决了发料人员发货的路径的选择问题。例如:对于一个拥有成千上万的货架的大型库房，可能货架还被分在不同的楼层，想象一下每次发货时可能发的料品有几百种，那么这么多料品发下去可能发料人员多走了一半的路。取货路径指示如图4所示。
[0028]假设有个货架，传统的方法发料人员一般拿着销售单号发料，而销售单的排序一般是随机的也就是说假设当前发料是A下一次可能发的料品是P，P发完后，可能发料品C，很明显这样的发料顺序不合理，浪费人力。本系统一个重要的创新点就是利用图的深度优先遍历算法实现了针对一个销售单上的料品进行了最佳排序使得发料的路径最短。
[0029]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种库房发料引导系统及方法，其特征在于:包括PC端服务器、PC端无线收发模块、手机安卓客户端、仓位货架控制终端和库房中的多个仓位货架，每个仓位货架中配备LED查询指示灯板、漫反射型光电传感器、级联控制板，其中: 所述PC端服务器作为系统数据存储和处理的核心，提供数据库的存储和处理功能，PC端服务器中设有最佳路径和最优发料顺序的核心算法，同时PC端服务器作为整个系统数据交流的中转站； 所述PC端无线收发模块通过RS232串口连接PC端服务器，PC端无线收发模块与仓位货架配置的货架端无线收发模块交互数据，实现PC端服务器与仓位货架控制终端之间通讯连接； 所述手机安卓客户端与PC端服务器通过WIFI或者互联网，并且按照JSON格式进行数据交互，手机安卓客户端中的安卓客户端供发料人员实现对库房的可移动管理，库房发料人员通过安卓客户端向PC端服务器发送请求指令，PC端服务器接收到请求指令后经过相应处理，控制仓位货架完成相应工作； 所述仓位货架控制终端用于收发PC端服务器指令，并与货架中LED查询指示灯板通信用于货位定位，同时与级联控制板通信完成货位的定位和空闲货位的查询； 所述仓位货架配备LED查询指示灯板、漫反射型光电传感器和级联控制板，用于实现对仓位货架和货位的定位;查询命令由仓位货架号和货位号组成，每个仓位货架由唯一的仓位货架号，每个仓位货架至多包含128个货位；当PC端服务器查询货物或者空闲货位时，仓位货架控制终端接收相应查询命令，查询到后点亮相对应的LED查询指示灯板;漫反射型光电传感器放置于货位的内层侧面，没有货物存放时，漫反射型光电传感器接收不到反射信号，而有货物存放时则能接收到反射信号，通过反射信号的有无判定该货位有无货物存放；级联控制板用于信号增强和信号串并转换，每八个货位设置一个级联控制板，用于八个货位的货物定位和空闲货位查询；当仓位货架控制终端发出货物定位请求时，是借助于级联控制板上的74HC595芯片实现128位串行数据转并行数据，128个货位与128位指令中的I个位一一对应;而查询空闲货位时，每个级联控制板采集所对应的八个货位的漫反射型光电传感器的状态，而仓位货架段控制终端采取轮询的方式查询级联控制板的采集值以确定该仓位货架中哪些位置有空闲货位。2.—种基于权利要求所述引导系统的库房发料引导方法，其特征在于:包括以下步骤: a.库房中各个仓位货架之间的距离是固定的，首先将库房的所有仓位货架进行编号，在PC端服务器的数据库中建立货架仓位货位号权重数据表，每个仓位货架建立一张权重关联数据表，仓位货架的各个货位号之间的权重是之前建好存储到数据库中的； b.存放料品时，此时仓位货架号关联的货架与商品的信息一起存储到数据库中； c.发料品时，则手机安卓客户端中的安卓客户端根据销售单号获取单号中的料品，然后根据根据料品所在的货位号的权重数据，将这些仓位号抽象出一张带有权重的图，然后确定起点的位置； d.根据抽象出的带有权重的图，利用图的深度优先遍历算法求出，图的最佳遍历顺序即为库房发料的发料顺序； e.同时考虑到一个销售单可能有成百上千的商品，这时发料人员可能不止一个，鉴于此安卓客户端增加了多人发货的最佳路径选择功能，当多人操作不同的终端时，会将单号中的料品，按最佳顺序排序后，分配给每个发料人员，所有人只需要负责自己发放的料品。
【文档编号】G06Q10/08GK105894235SQ201610280814
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】檀明, 龙夏, 张艳明, 肖连军, 何立新
【申请人】合肥学院