一种仓库运行状态实时模拟方法和装置与流程

1.本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种仓库运行状态实时模 拟方法和装置。


背景技术：

2.随着物流网的发展，工业园区自动化的设备越来越多，在立库中， 自动化的设备有，输送线，bcr扫描仪，提升机，穿梭agv等，随着 各种设备的上报信息，一种模拟料箱的实时运动轨迹的监控的需求也 应运而生。现有的监控有2d监控，采用平面坐标系，如canvas，以及 采用flexsim的仿真监控，还有工业scala等。
3.在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
4.在传统的自动化厂商中，开发大都是2d的，使用canvas基于平面 坐标系的，但是无法立体的展示料箱在巷道的三维坐标的具体位置和 动作，(例如无法展示提升机上升和下降的动作，无法展示料箱在输 送线的避让的动作)，无法展示料箱在输送线的拥堵以及排队的情景。
5.采用flexsim的仿真监控，缺点是flexsim是c/s模式的，开 发及维护复杂，应用也有一定的局限性，并且在扩展性方面，能提供 的外设设备数据接口交互方式有一定的限制，另外在展示界面的无法 接入主流的html5的技术。
6.采用工业的scala监控，过于复杂、庞大，耦合性太差，并且功 能更体现多余对设备的控制方面。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明实施例提供一种仓库运行状态实时模拟方法和 装置，能够解决现有仓库监控局限性大、效果差以及复杂度高的问题。
8.为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种仓 库运行状态实时模拟方法，包括获取仓库中包括的设备数据，执行三 维实体建模，进而对建好的模型进行渲染，生成三维监控平台；将三 维监控平台与仓库中的设备建立连接，以接收设备信息推送至三维监 控平台前端进行展示渲染；获取任务流程，将所述任务流程划分为若 干个动作阶段，以模拟每个动作阶段的补间动画。
9.可选地，对建好的模型进行渲染，包括：
10.对建好的模型进行空间坐标系的转换，以将所述模型基于计算机 辅助设计进行实景绘制。
11.可选地，将三维监控平台与仓库中的设备建立连接，包括：
12.三维监控平台与仓库中的设备采用websocket全双工的连接方式。
13.可选地，接收设备信息推送至三维监控平台前端进行展示渲染， 包括：
14.接收设备信息写入至预设的堵塞队列，进而从所述堵塞队列读取 设备信息推送至三维监控平台前端进行展示渲染。
15.可选地，模拟每个动作阶段的补间动画，包括：
16.模拟完成一个动作阶段的补间动画，获取设备信息，判断设备位 置数据是否与当前完成的动作阶段对应实体的位置数据相同；
17.若是则执行下一个动作阶段的补间动画；若否则判断执行该任务 流程已获取的历史设备信息中是否存在当前完成的动作阶段对应实体 的位置数据，若是则矫正对应实体的位置，若否则模拟对应实体排队 等候。
18.可选地，模拟对应实体排队等候，包括：
19.获取预设队列中距离目的点最远的实体；
20.根据最远实体位置信息和当前该实体的位置信息，判断最远实体 与当前该实体是否存在触碰事件，若是则暂停当前该实体的模拟排队 的补间动画；若否则将当前该实体放入队列模拟补间动画。
21.可选地，包括：
22.采用几何度量空间或者射线法判断最远实体与当前该实体是否存 在触碰事件。
23.另外，本发明还提供了一种仓库运行状态实时模拟装置，包括获 取模块，用于获取仓库中包括的设备数据，执行三维实体建模，进而 对建好的模型进行渲染，生成三维监控平台；
24.处理模块，用于将三维监控平台与仓库中的设备建立连接，以接 收设备信息推送至三维监控平台前端进行展示渲染；获取任务流程， 将所述任务流程划分为若干个动作阶段，以模拟每个动作阶段的补间 动画。
25.上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：本发明实现 了模拟仓库实时运动轨迹的3d监控，能够用三维的视角展示实体的实 时运动轨迹，模拟实体的各种动作，例如在提升机的运动动作，在输 送线上排队的动作，并且前端可提供展示实体的实时任务，提升机的 忙闲，以及输送线的拥堵报警等。
26.上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具 体实施方式加以说明。
附图说明
27.附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：
28.图1是根据本发明第一实施例的仓库运行状态实时模拟方法的主 要流程的示意图；
29.图2是根据本发明实施例仓库运行状态实时模拟示意图；
30.图3是根据本发明第二实施例的仓库运行状态实时模拟方法的主 要流程的示意图；
31.图4是根据本发明实施例的仓库运行状态实时模拟装置的主要模 块的示意图；
32.图5是本发明实施例可以应用于其中的示例性系统架构图；
33.图6是适于用来实现本发明实施例的终端设备或服务器的计算机 系统的结构示意图。
具体实施方式
34.以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发 明实施例的各
种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。 因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做 出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清 楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
35.图1是根据本发明第一实施例的仓库运行状态实时模拟方法的主 要流程的示意图，如图1所示，所述仓库运行状态实时模拟方法包括：
36.步骤s101，获取仓库中包括的设备数据，执行三维实体建模，进 而对建好的模型进行渲染，生成三维监控平台。
37.在实施例中，在实体建模时可以使用3d studio max等类似可以生 成3ds文件的3d软件。所述的实体是对应于仓库中的设备，例如料箱、 垛机或者提升机、巷道、暂存位、rgv车，以及各种型号的输送线等。
38.在一些实施例中，对建好的模型进行渲染的时候，可以对建好的 模型进行空间坐标系的转换，以将所述模型基于计算机辅助设计进行 实景绘制。较佳地，使用three.js对建好的模型进行空间坐标系的转换， 即对模型进行缩放和旋转，另外把对应的模型按照cad进行1:1实景 绘制。
39.步骤s102，将三维监控平台与仓库中的设备建立连接，以接收设 备信息推送至三维监控平台前端进行展示渲染。
40.在一些实施例中，搭建数据实时交互框架，这个框架要满足实时 性，低延迟，要满足大量的用户访问，比如使用websocket这种全双 工的连接方式，以及后台和前端都可以互发。即三维监控平台与仓库 中的设备采用websocket全双工的连接方式。其中，websocket是基 于tcp的一种新的网络协议。
41.在另一些实施例中，接收设备信息推送至三维监控平台前端进行 展示渲染时，可以接收设备信息写入至预设的堵塞队列，进而从所述 堵塞队列读取设备信息推送至三维监控平台前端进行展示渲染。也就 是说，三维监控平台和设备的交互方式采用被动接收方式，设备有新 的信息直接往堵塞队列中写入，然后三维监控平台直接从堵塞队列读 取，三维监控平台读到数据后直接往采用websocket推送到前端，前端 进行展示渲染。从而本发明实现了读写分离，降低系统之间的耦合性。
42.步骤s103，获取任务流程，将所述任务流程划分为若干个动作阶 段，以模拟每个动作阶段的补间动画。
43.在实施例中，在进行补间动画设计的时候，把任务流程细分到每 个具体的动作，分段设计，分段模拟。其中，补间动画是tweenjs的名 字，意思是一组动画，比如料箱的移动是一组动画拼接出来的。
44.例如：出库流程：一共有如下几个段1)要模拟rgv(有轨制导车辆) 先到出库料箱的位置，rgv行走到料箱的位置的动作；2)料箱进入 agv(自动导引运输车)，要模拟料箱进入rgv的动作。3)rgv提着料 箱到提升机的暂存位，要模拟一起行走的工作。4)提升机升或者降到该 暂存位，要模拟提升机的升降动作。5)料箱从暂存位进入提升机，要模 拟进入的动作以及离开agv的动作。6)料箱和提升机一起下降到巷道 出口，要模拟一起下降的动作。7)料箱从巷道口出来进入输送线，要模 拟料箱离开提升机的动作。8)料箱在输送线上行走，要模拟输送线上的 行走场景。
45.需要说明的是，由于有些设备(例如料箱)是无法实时上报自己 的准确位置至三
维监控平台，只能到预设的某一个位置才能上报，例 如某个bcr(bcr是上报料箱的位置，表示一个阶段性任务的完成或 者新的任务开始)口或者到达拣货工作站才能上报，所以在模拟动作 时很难，例如料箱在输送线上的动作，本发明采取先执行后修正的策 略。具体地，
46.模拟完成一个动作阶段的补间动画，获取设备信息，判断设备位 置数据是否与当前完成的动作阶段对应实体的位置数据相同；
47.若是则执行下一个动作阶段的补间动画；若否则判断执行该任务 流程已获取的历史设备信息中是否存在当前完成的动作阶段对应实体 的位置数据，若是则矫正对应实体的位置，若否则模拟对应实体排队 等候。
48.举例说明：料箱在进入输送线口时会获取到料箱到下一个bcr点 后者目的点的位置，系统在收到料箱料箱的任务的时候就开始进行补 间动画，在到达目的点这段路程是速度是固定的，在收到料箱到达真 正目的点的时候此时料箱存在两种情况：1)料箱还在完成上一次动作， 这个时候要对料箱进行强行矫正，按照当前最新的位置为准。2)料箱已 经提前到达，这个时候要对料箱进行排队。
49.作为较佳地实施例，模拟对应实体排队等候，包括：
50.获取预设队列中距离目的点最远的实体；根据最远实体位置信息 和当前该实体的位置信息，判断最远实体与当前该实体是否存在触碰 事件，若是则暂停当前该实体的模拟排队的补间动画；若否则将当前 该实体放入队列模拟补间动画。
51.进一步地，采用几何度量空间(曼哈顿距离或者欧式距离)或者 射线法判断最远实体与当前该实体是否存在触碰事件。
52.举例说明：把到达该目的点的所有料箱放进同一个队列，每当料 箱放进队列的时候，然后从队列里取出一个m，m满足如下条件：1) m到达的目的点和该料箱相同目的点，2)m料箱到达目的点的距离是 所有已经在队列里面距离最远的那个，找到m之后，比较料箱和m的 是否触碰，此时采用几何度量空间(曼哈顿距离或者欧式距离)或者 射线法都可。如果料箱和m有触碰的风险，则暂停料箱的补间动画。
53.还值得说明的是，还可以将该实体插队至预设队列中，具体地包 括：基于队列中每个实体与目的点的距离，获取该实体与目的点的距 离与队列中实体与目的点距离之差最小的队列实体；确定该队列实体 与该实体的前后位置顺序，以将该实体插入至队列中。
54.较佳地，将该实体插入至队列中之后，判断该实体与队列中前一 个实体是否存在触碰事件，若是则暂停该实体的补间动画，若否则执 行该实体的补间动画。
55.另外，将该实体插入至队列中之后，判断该实体与队列中后一个 实体是否存在触碰事件，若是则暂停后一个实体补间动画，且执行该 实体补间动画；若否则执行该实体的补间动画。
56.优选地，采用几何度量空间(曼哈顿距离或者欧式距离)或者射 线法判断该实体与队列中前一个实体是否存在触碰事件或者该实体与 队列中后一个实体是否存在触碰事件。
57.例如，如图2所示，a此时想插队到b和c之间，a放进队列里， 从队列里面取到当前离目的地最大的料箱c，由于a的插入队列，检 测到队列的最大位置由之前的c改成a，然后判断b和a是否存在碰 撞冲突，结果发现存在冲突，然后b停止，b后面的料箱都排队等候， 当a继续行走(a和c没有检测到冲突，所以继续行走)，当b检测 到不存在碰撞冲突继续行
走，就完成了插队，等候的动作。
58.综上所述的各种实施例，本发明模拟仓库实时运动轨迹的三维监 控，可以实时监控三维坐标系下料箱、rgv(即有轨制导车辆)、提 升机等等实体的工作流程，并且可以监控实体(例如料箱)在输送线 上的触碰检测，排队，伺时插队的情景。另外，本发明使用了three.js 和tween.js进行建模和补间动画的设计，使用计算几何学的旋转、缩 放、空间坐标系转换对模型进行渲染，使用空间射线、曼哈顿距离和 欧式距离等算法对实体进行触碰检测。还有，在系统扩展性和耦合性 方面，能外扩的设备比较多，对现有的系统侵入较低。
59.图3是根据本发明第二实施例的仓库运行状态实时模拟方法的主 要流程的示意图，所述仓库运行状态实时模拟方法可以包括：
60.步骤s301，获取仓库中包括的设备数据，执行三维实体建模。
61.步骤s302，对建好的模型进行空间坐标系的转换，以将所述模型 基于计算机辅助设计进行实景绘制，生成三维监控平台。
62.步骤s303，将三维监控平台与仓库中的设备建立连接，以接收设 备信息推送至三维监控平台前端进行展示渲染。
63.步骤s304，获取任务流程，将所述任务流程划分为若干个动作阶 段。
64.步骤s305，模拟完成一个动作阶段的补间动画。
65.步骤s306，获取设备信息，判断设备位置数据是否与当前完成的 动作阶段对应实体的位置数据相同，若是则返回步骤s305，否则进行 步骤s307。
66.步骤s307，判断执行该任务流程已获取的历史设备信息中是否存 在当前完成的动作阶段对应实体的位置数据，若是则进行步骤s308， 若否则进行步骤s309。
67.步骤s308，矫正对应实体的位置，返回步骤s305。
68.步骤s309，模拟对应实体排队等候。具体的实施过程包括：
69.获取预设队列中距离目的点最远的实体。然后，根据最远实体位 置信息和当前该实体的位置信息，判断最远实体与当前该实体是否存 在触碰事件，若是则暂停当前该实体的模拟排队的补间动画；若否则 将当前该实体放入队列模拟补间动画。
70.图4是根据本发明实施例的仓库运行状态实时模拟装置的主要模 块的示意图，如图4所示，所述仓库运行状态实时模拟装置400包括 获取模块401和处理模块402。其中，获取模块401获取仓库中包括的 设备数据，执行三维实体建模，进而对建好的模型进行渲染，生成三 维监控平台；处理模块402将三维监控平台与仓库中的设备建立连接， 以接收设备信息推送至三维监控平台前端进行展示渲染；获取任务流 程，将所述任务流程划分为若干个动作阶段，以模拟每个动作阶段的 补间动画。
71.在一些实施例中，获取模块401对建好的模型进行渲染，包括：
72.对建好的模型进行空间坐标系的转换，以将所述模型基于计算机 辅助设计进行实景绘制。
73.在一些实施例中，处理模块402将三维监控平台与仓库中的设备 建立连接，包括：
74.三维监控平台与仓库中的设备采用websocket全双工的连接方式。
75.在一些实施例中，处理模块402接收设备信息推送至三维监控平 台前端进行展示渲染，包括：
76.接收设备信息写入至预设的堵塞队列，进而从所述堵塞队列读取 设备信息推送
至三维监控平台前端进行展示渲染。
77.在一些实施例中，处理模块402模拟每个动作阶段的补间动画， 包括：
78.模拟完成一个动作阶段的补间动画，获取设备信息，判断设备位 置数据是否与当前完成的动作阶段对应实体的位置数据相同；
79.若是则执行下一个动作阶段的补间动画；若否则判断执行该任务 流程已获取的历史设备信息中是否存在当前完成的动作阶段对应实体 的位置数据，若是则矫正对应实体的位置，若否则模拟对应实体排队 等候。
80.在一些实施例中，处理模块402模拟对应实体排队等候，包括：
81.获取预设队列中距离目的点最远的实体；
82.根据最远实体位置信息和当前该实体的位置信息，判断最远实体 与当前该实体是否存在触碰事件，若是则暂停当前该实体的模拟排队 的补间动画；若否则将当前该实体放入队列模拟补间动画。
83.在一些实施例中，采用几何度量空间(曼哈顿距离或者欧式距离) 或者射线法判断最远实体与当前该实体是否存在触碰事件。
84.需要说明的是，在本发明所述仓库运行状态实时模拟方法和所述 仓库运行状态实时模拟装置在具体实施内容上具有相应关系，故重复 内容不再说明。
85.图5示出了可以应用本发明实施例的仓库运行状态实时模拟方法 或仓库运行状态实时模拟装置的示例性系统架构500。
86.如图5所示，系统架构500可以包括终端设备501、502、503，网 络504和服务器505。网络504用以在终端设备501、502、503和服务 器505之间提供通信链路的介质。网络504可以包括各种连接类型， 例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。
87.用户可以使用终端设备501、502、503通过网络504与服务器505 交互，以接收或发送消息等。终端设备501、502、503上可以安装有 各种通讯客户端应用，例如购物类应用、网页浏览器应用、搜索类应 用、即时通信工具、邮箱客户端、社交平台软件等(仅为示例)。
88.终端设备501、502、503可以是具有仓库运行状态实时模拟屏并 且支持网页浏览的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、 膝上型便携计算机和台式计算机等等。
89.服务器505可以是提供各种服务的服务器，例如对用户利用终端 设备501、502、503所浏览的购物类网站提供支持的后台管理服务器 (仅为示例)。后台管理服务器可以对接收到的产品信息查询请求等 数据进行分析等处理，并将处理结果(例如目标推送信息、产品信息
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仅为示例)反馈给终端设备。
90.需要说明的是，本发明实施例所提供的仓库运行状态实时模拟方 法一般由服务器505执行，相应地，计算装置一般设置于服务器505 中。
91.应该理解，图5中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意 性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。
92.下面参考图6，其示出了适于用来实现本发明实施例的终端设备的 计算机系统600的结构示意图。图6示出的终端设备仅仅是一个示例， 不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
93.如图6所示，计算机系统600包括中央处理单元(cpu)601，其 可以根据存储在只读
存储器(rom)602中的程序或者从存储部分608 加载到随机访问存储器(ram)603中的程序而执行各种适当的动作 和处理。在ram603中，还存储有计算机系统600操作所需的各种程 序和数据。cpu601、rom602以及ram603通过总线604彼此相连。 输入/输出(i/o)接口605也连接至总线604。
94.以下部件连接至i/o接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606； 包括诸如阴极射线管(crt)、液晶仓库运行状态实时模拟器(lcd) 等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包 括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部 分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要 连接至i/o接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半 导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出 的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。
95.特别地，根据本发明公开的实施例，上文参考流程图描述的过程 可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明公开的实施例包括一种 计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该 计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实 施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装， 和/或从可拆卸介质611被安装。在该计算机程序被中央处理单元 (cpu)601执行时，执行本发明的系统中限定的上述功能。
96.需要说明的是，本发明所示的计算机可读介质可以是计算机可读 信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算 机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红 外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机 可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导 线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、 只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、 光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存 储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储 介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行 系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机 可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信 号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采 用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组 合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何 计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由 指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机 可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限 于：无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
97.附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、 方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点 上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码 的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于 实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的 实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发 生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们 有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的 是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合， 可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者 可以用专用硬件与计
算机指令的组合来实现。
98.描述于本发明实施例中所涉及到的模块可以通过软件的方式实 现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的模块也可以设置在处理 器中，例如，可以描述为：一种处理器包括获取模块和处理模块。其 中，这些模块的名称在某种情况下并不构成对该模块本身的限定。
99.作为另一方面，本发明还提供了一种计算机可读介质，该计算机 可读介质可以是上述实施例中描述的设备中所包含的；也可以是单独 存在，而未装配入该设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多 个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该设备 包括获取仓库中包括的设备数据，执行三维实体建模，进而对建好的 模型进行渲染，生成三维监控平台；将三维监控平台与仓库中的设备 建立连接，以接收设备信息推送至三维监控平台前端进行展示渲染； 获取任务流程，将所述任务流程划分为若干个动作阶段，以模拟每个 动作阶段的补间动画。
100.根据本发明实施例的技术方案，能够解决现有仓库监控局限性大、 效果差以及复杂度高的问题。
101.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域 技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种 各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内 所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。