面向物流仓储空间的LBS实现需要提供一定精确程度的区域地图,且地图像素与现实场景尺寸可提供一定的对应关系。如果是多层空间,可区分为不同的地图层,通过目标位点在不同地图间的转换,实现空间平面的切换。
针对非标准格式的场景地图,明确其内置的坐标参考系与WGS-84参考系或墨卡托投影坐标的对应关系。特别是伪三维场景地图,需要确认图像在三个坐标尺度上与实际场景生成的对应方式。
此外,地图中环境要素能较高程度还原现实场景的限制要素和要素之间相对位置关系。地图需要较丰富的图层结构,涉及了底图图层、模型图层、文本标签图层、公共设施图层等;并且支持多种标注物,目标可支持的标注物:定位标注物、图片标注物、线标注物。地图的接口具备较高的开放程度,提供丰富的地图API,方便快速开发相应的功能与服务。
4. 硬件模块与系统架构
硬件模块
LBS系统的硬件组成模块包括定位与综合感知终端、定位基站、网络连接与交换设备、配额与引擎服务器以及平台支撑集群五个模块,不同模块硬件设备分别承担数据获取与指令传达、数据透传与预处理、数据传输与转发、数据计算与呈现以及资源优化与远程支持等方面的任务。
定位与综合感知终端
定位与综合感知终端涉及多种形态的终端设备,物流仓储空间中预计涵盖:定位信标(具备简单定位功能)、定位工牌(定位、识别管理与信息传递)、资产标签(定位与环境监测)、穿戴设备(定位、区域控制、健康管理与环境监测)、手机移动终端和专用移动终端等。
定位信标只具备简单的定位功能,信标通过向固定位置基站传送AoA初始定位参数的BLE定位信号,定位数据经过基站透传至服务端,服务端对相应数据进行解算实现对信标位置结果输出和呈现。此外,基础的定位信标可加入状态机的模式转换,基站可在多种模式下转换(不同的工作模式以工作频率和功耗作为区分),特别是加入休眠模式以提升信标的续航;信标的具备接收服务端下发的告警信息并作为震动、蜂鸣等反馈动作的功能。
定位工牌是针对工作场景下员工的定位标签,除了最基本的定位、模式转换和告警接收功能,定位工牌写入并可读取员工相关信息,对仓储空间的业务操作人员位置管理和调度提供基础数据支撑。部分带有显示屏幕的定位工牌,可实现对服务端下发的较复杂文字和图片信息进行呈现。
资产标签除了定位标签的三个基本功能,主要涉及物资仓储环境监测方面的功能。货物仓储涵盖不同产品类别:蔬果生鲜、包装医药食品、工业性原材料与制成品、电子消费产品、服装鞋帽、家装家私等,因此针对不同仓储物资,监测物理参量分为空气质量相关、温湿度相关、噪声相关、运动相关和其它相关参量。
空气质量相关参量:O2浓度、N2浓度、CO2浓度、CO浓度、SO2浓度、NOx浓度、粉尘颗粒浓度
温湿度相关参量:环境温度、环境湿度
运动相关参量:加速度、位置(经纬度、WGS-84坐标)
其它相关参量:光照强度、压强
穿戴设备在物流仓储环境中包括不同的形态,头盔、靴子、手套和手环等,其中都内置了基础定位模块的基本功能。头盔可以根据目标环境条件(参考资产信标的环境监测)以涵盖必要相关参量的监测;靴子和手套作为穿戴定位设备则主要是简单的定位功能;手环则可以根据覆盖头盔的全部功能以外,对人员健康状况的相关参量(心率、血压和血氧饱和度等)进行测量获取,防止工作中出现极端健康状况。
手机移动终端则是将仓储物流场景中的工作人员手机作为定位终端,除非是专门的定制机型,一般情况只具备基础信标的定位功能。定制开发的移动App则可能附加区位控制、线路规划和信息展示等附加功能。
专用移动终端是针对仓储物流空间LBS的定制开发的终端设备,除了基本的定位三项功能,还可以增加复杂信息的下发显示与现场信息的录入上传。同时,作为智能移动终端,也应具备ERP工作流程控制处理的关键功能。
定位基站/网关
定位基站是作为整个定位系统中信号处理与数据透传的核心中转节点,其固定在物流仓储空间中的确定已知位置。定位基站位置测量精确性将很大程度上影响最终定位结果的准确性。
网络连接与交换设备
在整个LBS网络系统中,定位与综合感知终端和定位基站/网关利用电磁波通信协议进行通信和数据交换;基站端与服务端或平台支撑集群是通信连接通过有线网络或无线通信,通过有线连接时需要经由交换机对数据进行转发;服务端与平台支撑集群也是通过有线连接通信,通过链路中交换机与路由进行数据包的转发和转换。
网络交换机,作为一个扩大网络的器材,能为子网络中提供更多的连接端口,以便连接更多的中转设备或终端设备。PoE交换机在提供网络连接任务的同时,还提供相应的供电功能。PoE交换机端口支持输出功率达15.4W或30W,符合IEEE802.3af/802.3at标准,通过网线供电的方式为标准的PoE终端设备供电,免去额外的电源布线。符合IEEE802.3at PoE交换机,端口输出功率可以达到30W,受电设备可获得的功率为25.4W。
业务平台支撑集群
业务平台支撑集群并非必须的组成部分,主要针对大容量支撑与复杂功能处理的二次集成应用,部分项目还能需要远端灾备功能。平台支撑集群的组成包括计算资源、存储资源与内外网络资源。各项资源的数量需求针对应用场景终端支持体量、延迟时间要求、应用复杂程度等方面综的要求和考虑经济型、冗余度与安全性等指标,进行硬件配置与软件设计。
5. LBS系统架构
LBS系统的基本架构包括感知层、网络层、引擎层(支撑层)与应用层。感知层涵盖基本的感知物联终端包括由控制器连接的传感器和执行器;定位基站(也可充当网关作用)连接的定位信标固定端——货物、叉车、人员与AGV;射频识别终端连接RFID标签或货物二维码。网络层主要有网络中间设备(路由器、交换机)和网络线缆。服务端资源包括了上端集成计算服务器、基础定位引擎服务器、存储服务器以及服务器间的连接线缆资源。部分物流仓储项目需具备远端控制与灾备资源。
图1 LBS定位系统架构