范傳航 王朝偉

中國(guó)核電工程有限公司福清核電工程項(xiàng)目部 福建福清 350300

1 發(fā)展現(xiàn)狀

倉儲(chǔ)管理是一個(gè)產(chǎn)品庫存管理、物流快遞分揀、超市商品管理、醫(yī)院醫(yī)藥存儲(chǔ)，甚至是家庭個(gè)人生活當(dāng)中物品管理的一個(gè)很常見的問題，但這是一個(gè)值得研究的問題，對(duì)于提高管理效率起到不可忽視的作用。現(xiàn)有的產(chǎn)品倉儲(chǔ)管理技術(shù)，從大規(guī)模生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)慕嵌葋碚f，一般采用條形碼掃描入庫、出庫管理，如超市商品、企業(yè)商品訂單交付、物流運(yùn)輸；從家庭及個(gè)人的角度來說，現(xiàn)有的常見的可以稱之為防丟設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，基于藍(lán)牙傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)，需要相應(yīng)的專用的防丟器、手機(jī)軟件，難以適用較多物品的管理與復(fù)雜的干擾環(huán)境，實(shí)際的效果與用戶體驗(yàn)（QoE）差。有源RFID是近年來備受青睞的技術(shù)，但在實(shí)際大規(guī)模應(yīng)用還沒有完全實(shí)現(xiàn)，存在諸多問題，其中成本，壽命，大規(guī)模接入、管理與控制都是重要因素。由此可見，當(dāng)前的智能倉儲(chǔ)管理是一個(gè)緊迫性的問題：一方面來自生產(chǎn)需求，傳統(tǒng)的方式越來越難以滿足自動(dòng)化發(fā)展需求，管理過程繁雜、低效，導(dǎo)致浪費(fèi)時(shí)間；另一方面來自智能化技術(shù)的推廣，如機(jī)器人自動(dòng)分揀、運(yùn)送，這需要一個(gè)與之相配套的管理系統(tǒng)，傳統(tǒng)的管理系統(tǒng)難以適用，無法滿足需求[1]。

通過大量調(diào)研發(fā)現(xiàn)，倉儲(chǔ)管理是從個(gè)人到企業(yè)產(chǎn)品管理都面臨的現(xiàn)實(shí)問題。對(duì)個(gè)人來說，日常生活中個(gè)人物品太多，容易混亂，關(guān)鍵時(shí)候找不到，浪費(fèi)大量時(shí)間尋找。對(duì)企業(yè)來說，產(chǎn)品的管理十分重要，而依靠人掃描入庫成本高，也不符合當(dāng)下的技術(shù)潮流。

綜上所述，本項(xiàng)目系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在個(gè)人的日常生活當(dāng)中，以及企業(yè)產(chǎn)品管理過程有著廣泛而剛性的需求，同時(shí)也具有很大的市場(chǎng)商業(yè)化潛力。本項(xiàng)目智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)，向上可以與云實(shí)現(xiàn)云邊協(xié)同，與機(jī)器人實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)分揀，在未來一段時(shí)間技術(shù)上架構(gòu)上保持領(lǐng)先，具有巨大的潛力。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1 硬件設(shè)計(jì)

智能網(wǎng)關(guān)。本項(xiàng)目基于邊緣計(jì)算架構(gòu)，設(shè)計(jì)基于智能網(wǎng)關(guān)的智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)，該智能網(wǎng)關(guān)的選擇能夠符合當(dāng)前主流的開源邊緣計(jì)算平臺(tái)，并提供WiFiAP接入。目前可以作為智能網(wǎng)關(guān)的設(shè)備很多，多采用高性能的嵌入式設(shè)備，仍然需要進(jìn)行大量調(diào)研并確定。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在嵌入式人工智能研究通常選擇，如英偉達(dá)系列JetsonNano，JetsonTX1/TX2，JetsonAGXXavier，樹莓派4等高性能開發(fā)板。邊緣計(jì)算的智能網(wǎng)關(guān)同樣可以選擇類似的技術(shù)方案，但仍然需要大量調(diào)研確定標(biāo)簽設(shè)計(jì)。標(biāo)簽設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，不僅要考慮到WiFi接入，同時(shí)還需要考慮到可編程性，為后期程序設(shè)計(jì)的便捷性做好準(zhǔn)備。另外，標(biāo)簽硬件還要集成警報(bào)模塊，用以通過聲音進(jìn)行定位。本項(xiàng)設(shè)計(jì)選擇主流的支持WiFi協(xié)議的SoC，如ESP8266、ESP32；同時(shí)，考慮到后期程序設(shè)計(jì)的便捷性，以支持Python程序設(shè)計(jì)開發(fā)優(yōu)先選用。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

智能網(wǎng)關(guān)邊緣計(jì)算平臺(tái)。平臺(tái)的選擇至關(guān)重要，平臺(tái)的選擇以開源平臺(tái)優(yōu)先，需要進(jìn)一步調(diào)研并確定最終方案?；谶吘売?jì)算平臺(tái)，開發(fā)本項(xiàng)目的智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)，并部署到智能網(wǎng)關(guān)之上。當(dāng)前邊緣計(jì)算平臺(tái)很多，主流的包括華為的KubeEdge，百度的OpenEdge，以及威斯康星大學(xué)無線傳感實(shí)驗(yàn)的ParaDrop等。平臺(tái)的選擇以開源平臺(tái)優(yōu)先，需要進(jìn)一步調(diào)研并確定最終的方案。基于邊緣計(jì)算平臺(tái)，開發(fā)本項(xiàng)目的智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)，主要包括服務(wù)接入、查詢、控制功能，并部署到智能網(wǎng)關(guān)之上，實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[2]。

標(biāo)簽設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)。本項(xiàng)設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)擬采用microPython，需要對(duì)相關(guān)環(huán)境進(jìn)行配置，對(duì)相關(guān)程序設(shè)計(jì)進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，掌握程序設(shè)計(jì)的語法。

2.3 通信

本項(xiàng)設(shè)計(jì)擬采用Socket通信，將智能網(wǎng)關(guān)作為服務(wù)器、標(biāo)簽作為客戶端其原理如圖1所示，從而實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)關(guān)管理和控制標(biāo)簽如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)通信

圖2 智能網(wǎng)關(guān)管理和控制標(biāo)簽

3 系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）降低延時(shí)。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)基于邊緣計(jì)算新的計(jì)算范式

進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，利用智能網(wǎng)關(guān)發(fā)射WiFiAP，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模接入服務(wù)，標(biāo)簽通過訪問AP接入智能網(wǎng)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的管理。在靠近數(shù)據(jù)源的地方對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，節(jié)約數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，有效降低時(shí)延。

（2）隱私安全。基于邊緣計(jì)算架構(gòu)，數(shù)據(jù)在本地處理，減少了數(shù)據(jù)泄露的可能。

（3）管理高效。對(duì)人來說，標(biāo)簽設(shè)計(jì)有聲音裝置，通過智能網(wǎng)關(guān)進(jìn)行控制，能夠快速定位物品，節(jié)約尋找時(shí)間。

（4）高資源利用率。對(duì)于家庭來說，智能網(wǎng)關(guān)是很常見的，但其資源并沒有充分利用，有大量資源閑置，因此，本項(xiàng)目基于智能網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)能夠充分釋放家庭智能網(wǎng)關(guān)的計(jì)算力，提高資源利用率。

4 結(jié)語

隨著信息技術(shù)及其它技術(shù)的發(fā)展，倉儲(chǔ)管理的信息化、智能化程度會(huì)越來越高，需要和IT技術(shù)相結(jié)合才能夠提供更加完善的服務(wù)。對(duì)于倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要以傳統(tǒng)的倉儲(chǔ)管理模式為基礎(chǔ)，在以邊緣計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)能夠用更低的成本能實(shí)現(xiàn)基于復(fù)雜計(jì)算的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)的升級(jí)，進(jìn)而降低大規(guī)模倉儲(chǔ)物流線上管理的成本，推進(jìn)倉儲(chǔ)物流的信息化發(fā)展，從而提升倉儲(chǔ)管理的效率和質(zhì)量。