目前仓储物流管理系统存在很多弊端, 本文结合对其弊端进行分析, 该公司仓储管理监测系统所应用的设备都是基于射频技术的, 传感器所检测的范围都是采点监测, 所检测仓储的环境参数都是以点数据为基础。其优势就是所采点的信息比较准确, 但其弊端也很多, 首先是监测环境参数比较单一, 如果用增加传感器的方式来增加监测精度无疑会大量增加该系统建设的成本;其次系统所能够监测的环境参数范围比较小, 容易漏掉某些因素, 这样就会难以保证该检测系统的精度, 所以适量的传感器及布点技术是该系统的一个关键。如果所布置的传感器过多, 确实可以增加所监测系统的监测精度与全面, 但是无疑也会增加成本, 多样化的传感器是由所测量仓储物流系统的环境参数决定的。传感器的数目必须足够, 构建仓储物流监测管理系统的三维可视化模型, 可以克服这两个弊端, 然而该系统算法复杂度较高, 开发起来会有一定的困难。

仓储物流系统的三维仿真系统的设计就要对系统的原理结构与所要服务对象的性质、属性以及状态等进行一个比较详细的了解。首先从服务对象来讲, 该系统服务的是仓储物流系统重要的仓储部分—物品仓储问题, 该问题主要包括物品保存环境的监测及物品本身状态的监测, 其中物品保存环境监测不仅包括物品所处的物理环境, 还包括物体所存放区域的人为环境等。物流环境的监测主要是保证物体不被环境因素所损坏, 人为环境的监测主要是人为的或者其他的一些因素可能造成货物的丢失, 例如火灾、水灾等情况的发生。仓储可视化系统所要解决的问题即包括两种环境因素的监测。其次从可视化技术本身来讲, 主要是利用计算机数据处理、计算机图形学、计算机图像处理与模式识别及图象显示技术对物体所处的物理环境的视觉表现进行建模处理, 然后根据相关的数学模型, 如果视觉监测区域内的某些物理参量的变化反映在图像上, 图像中的这些变化就会驱动仓储物流管理系统的数学模型开始运作, 就会产生一系列的信号来表明到底是哪种物理参量的变化导致了图像中某些细微的图像形式的或者灰度的变化, 模型驱动以后, 经过计算得出是不是某种物理参数发生了变化, 如果是就将该参数值传输到计算机或者单片机分析系统中。人为因素的监测与物理参数的监测原理类似, 如果该系统检测出了图像中的某些变化, 会将这些变化输入到仓储物流管理系统的中的数学模型中去, 图像变化能够驱动该数学模型的话, 就能够检测到相应的人为因素, 比如烟头的检测、火柴的监测以及可疑人员的监测等。综合考虑这些因素, 硬件系统的设计就十分明确, 首先该系统要有图像采集设备, 再则要有仓储系统的建筑结构图, 利用仓储结构系统可以建立仓储物流系统基本的三维结构显示模型, 其次图像采集设备可以将所监控区域的关键信息采集起来, 传输到计算机中作为检测关键环境因子的输入数据, 前一时刻的数据输入进入到计算机的数据库中进行保存, 和其下一时刻的数据输入进行变化监测操作, 该操作的结果作为各个数学模型的输入驱动数据。图像采集之后可以通过有线或者无限传输的模式将信号传输到电脑的数据库中, 传输的过程中主要有图像数据的编码与解码操作。三维可视化系统构成如图1所示。

图1 三维可视化系统构成  下载原图

进行物流仓储升级改造的过程中, 积累了丰富的仓储经验, 根据公司仓储物流管理可视化监测系统设计运用的情况进行了可视化三要素的总结:第一是底层的模型数据库, 也就是物体以及仓储所监控区域的建筑结构模型, 该模型的建立有利于仓储管理人员直观地感受仓储的哪一部分出现了问题, 并可以可视化的方法进行管理;第二为环境参数、人为参数以及物品状态参数的信息库;第三是所选规则策略的算法库。模型建立主要分为以下几个步骤:首先, 将该区域的数字结构图在电脑中实现, 实现的关键技术包括各种物体的建模显示以及物品信息的加入等, 在这个过程中, 要将建筑的三维结构转化成适当的比例, 以人们视觉成像系统容易接受的方式对三维结构中的任何物体进行数学建模并显示出来;其次为环境参数的建模处理, 环境参数主要包含物理环境因素与人为环境因素, 根据物理环境因素与人为环境因素的成像机理进行数学建模, 其实质是环境中的某些物理量细微的变化会导致物体所成像出现细微的变化, 这些变化可以通过建立相应的数学模型来实现。物资信息数据库实际上是指物资的各种环境因素、人为因素以及物品信息状态的一个数据库。首先, 物资的环境因素可以通过数学建模的输出得到物资相关的物理环境因素与人为环境因素, 这些环境因素都是计算机系统自动的、实时的输入原始数据或者差异化数据, 这些数据经过数学模型的转化输出一个环境因子, 众多数学模型就会产生多个环境因子, 然后将这些环境因素传输到计算机的数据库中存储起来就构成了物资信息数据库的一大组成部分。其次是物品的状态信息, 该信息是通过外加的分析模型来得到物品相关的状态信息, 该状态信息可以人为输入, 也可以通过综合分析物资环境因素与人为因素来得到, 经过数学模型的分析与推算之后得到的物资状态信息就是物资的信息数据库的全部组成部分。最后一部分数据库的设计就是规则策略的数据库, 该数据库的组成分成两个重要部分:物资仓储的规则和物资仓储的策略。物资仓储的规则包括一些物资仓储过程中的物理环境规范以及业务流程规范等, 而策略主要是物理环境因素与人为环境因素外加综合分析系统等一系列的数学模型的集合, 该系统封装了各种数学模型算法的数据库。图2为仓库管理可视化三维可视化设计要素。

图2 三维可视化系统设计要素  下载原图

根据对系统功能的需求, 系统的实现主要涉及的技术有计算机数据处理技术、计算机图像学技术、计算机图像处理与模式识别技术以及计算机图象显示技术等。具体来讲, 可视化仿真系统的实现主要包括以下几个层次的相关模块。

(1) 物资信息数据采集模块。物资数据的实现方式即物理环境因素与人为环境因素还有物资状态的信息都是通过建立相关的数学模型然后通过相应的数据输出来实现的。物资信息数据采集模块包括物资数据采集硬件与相关软件设计, 物资状态信息可以通过相对应的温湿度传感器、摄像头等一些硬件设备采集。采集后的数据被传送到计算机当中作为相关软件模块的输入, 软件模块会将物资的相关状态信息以一定的形式显示在三维可视化模型中。

(2) 三维信息可视化模型构建。物资的状态是直接反映在三维可视化模型之下的, 以便于人们的观察与处理。在三维可视化模型构建的过程中, 采集建筑物的结构信息, 然后在三维坐标系下构造出建筑物的三维可视化模型, 使得仓储管理人员能够通过三维可视化模型了解到仓库中每一个角落的细节信息。在具体实现过程中, 将这些结果通过计算机图形学知识, 结合颜色、亮度以及其他技术因素明显地呈现在监控系统的三维模型之中, 可以很好地显示出物资的各种信息状态。除了处理后的结果要显示在三维可视化的系统之中外, 物资的各种环境因素以及人为因素等未经分析的信号也要在三维可视化系统中显示出来。在识别的准确度方面, 要结合人工解译以实现仓储作业系统的实时、无缝隙、全面、精确的监测与分析。

(3) 策略算法库设计。策略数据库是由相关建立的各种数学模型以及仓储物流业的相关行业规则构成的, 该数据库中封装了可视化仓储系统的各种数学模型以及算法的实现, 另外还包括各种物品存储的环境因素规则、人为环境规则以及还有物流业相关的业务流程规则等。将这些算法与规则封装到一起, 然后在仓储物流监控系统自动化运行的过程中, 就会不断地调用这些算法, 然后产生一些相关的有用数据, 这些数据会被存储在物资数据库之中。

图3 处理系统整合图  下载原图

图3显示了系统实现过程中需要实现的几个主要功能模块, 包括前文所提到的物资信息数据采集模块, 通过建筑物的三维模型参数在三维坐标系下所建立的仓库的三维可视化模型, 物资存储过程中的物资保存、监控、转移、位置等业务流程以及相关策略库的设计等。