基于智能工具箱的无人库房管理系统及方法

技术领域

本发明属于库房管理技术领域，具体涉及一种基于智能工具箱的无人库房管理系统及方法。

背景技术

施工现场应接不暇的工作和种类繁多的工具，目前现场工具管理通常采用人工管理方式，有些现场工具种类繁多，人员复杂，在实际使用过程中经常出现借还记录信息不全、工具存放乱、久借不还、遗失严重、损坏无法追责等诸多问题。目前亟需应用于施工行业中的智能工具管理系统。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于智能工具箱的无人库房管理系统及方法，解决现有工具难以管理追踪管控的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

本发明提供了一种基于智能工具箱的无人库房管理系统，包括移动客户端、后台管理系统、系统服务器、前端操作系统和多个工具柜，所述前端操作系统与多个工具柜进行通讯连接，所述系统服务器分别与移动客户端、后台管理系统、前端操作系统进行信息交互；

所述移动客户端，搭载在用户手机上，用于工具状态查询和工具预约存取；

所述后台管理系统，搭载在系统服务器上，用于用户管理、库房管理、工具管理和报警管理；

所述系统服务器，用于无人库房管理系统所产生数据的采集、分发、存储和运算；

所述前端操作系统，运行在工具柜的操作面板上，用于用户信息管理、工具状态查询、工具现场存取、工具预约存取和UWB工具定位；

所述工具柜，用于存放现场工具。

进一步地，所述移动客户端还包括：

工具操作日志查询，通过系统服务器读取工具存取操作日志；

报警信息查询，读取系统服务器的报警信息；

用户管理，对用户信息进行编辑。

进一步地，所述移动客户端的工具状态查询包括查询工具种类、工具所在柜子编号和工具实时数量。

进一步地，所述后台管理系统的用户管理包括用户信息编辑和权限分配；所述库房管理包括出入库台账和柜子管理，所述出入库台账包括入库台账、出库台账、库房信息编辑和分配库房工具柜，所述柜子管理包括编辑工具柜格口数量、名称，分配格口内工具；所述工具管理包括新增、删除工具，分配工具种类，编辑工具重量信息；所述报警管理包括对长时间未归还报警、存取数量不符报警、丢失报警和损坏报警。

进一步地，所述后台管理系统还包括：

使用统计，用于统计出工具使用频率和损坏、丢失记录，生成易损件清单。

进一步地，所述系统服务器的硬件由两台服务器构成，一台作为数据采集与分发服务器，另一台作为数据存储与运算服务器。

进一步地，所述前端操作系统的用户信息管理包括基本信息、账号密码、面部、指纹的信息录入；所述工具状态查询包括查询工具种类、工具所在柜子编号和工具实时数量；所述工具预约存取通过移动客户端预约工具存取，预约后在前端操作系统实现一键存取；所述UWB工具定位对无法存放在工具柜内的工具或者贵重工具贴上UWB定位标签。

进一步地，所述工具柜包括柜体、多个格口和操作面板，所述操作面板包括触摸屏、摄像头和指纹识别系统，所述格口的底部内嵌称重传感器，格口门由前端操作系统控制开启。

本发明还提供了一种基于智能工具箱的无人库房管理方法，包含以下步骤：

步骤1，用户在移动客户端或者工具柜的操作面板的工具种类查询所需存取的工具和数量，用户根据指引选择所要存取的工具和数量；

步骤2，用户进行身份验证，身份验证方式为面部识别、指纹识别或者用户密码识别；

步骤3，身份验证通过后，前端操作系统根据用户在步骤1选择的工具种类，判断工具所在格口位置，并控制该格口门开启；

步骤4，用户从格口内存取所需数量的工具后关闭格口门；

步骤5，前端操作系统读取步骤3所选格口中称重传感器数据，判断用户在步骤1选择的工具数量与实际存取出的工具数量是否相符；若不相符，则生成报警信息；

步骤6，前端操作系统将生成的报警信息和操作日志通过互联网上传至系统服务器。

进一步地，所述步骤5中前端操作系统的称重过程为：

前端操作系统获取后台管理系统中录入的格口工具名称、工具重量m以及入库工具数量n，并获取格口内称重传感器所测出的实时工具重量M；

当用户进行存取操作时，记用户存取工具数量为n'，在用户存取操作完成后，判断m*（n±n'）与实时工具重量M差值是否在允许误差范围内，若是，则记n±n'为实时数量值，若否，则生成报警信息。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的基于智能工具箱的无人库房管理系统，将实现全程无人化管理，管理人员只需要在后台配置工具信息，并将工具放入工具柜格口内，后续库房管理操作不再需要安排人员进行管理。工具的存取记录，出入库的进料、领料记录不再需要手工登记，由管理系统在工具存取，进料领料时自动生成日志信息，且方便查找。无人库房通过身份识别、称重系统、UWB定位、视频监控等技术，既保护库房资产安全，又规范了操作流程，确保每次用户操作信息与日志信息相符，并实现现场工具实时定位。此外还能及时报送工具丢失和损坏情况，及时补充工具，落实工具丢失和损坏责任人。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的基于智能工具箱的无人库房管理系统的示意图；

图2是本发明实施例的移动客户端的功能图；

图3是本发明实施例的后台管理系统的功能图；

图4是本发明实施例的前端操作系统的功能图；

图5是本发明实施例的基于智能工具箱的无人库房管理方法的流程图；

图6是本发明实施例的工具预约存取的流程图；

图7是本发明实施例的称重系统的流程图；

图8是本发明实施例的UWB工具定位的部署图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本实施例的基于智能工具箱的无人库房管理系统，包括移动客户端、后台管理系统、系统服务器、前端操作系统和多个工具柜，所述前端操作系统与多个工具柜进行通讯连接，所述系统服务器分别与移动客户端、后台管理系统、前端操作系统进行信息交互。

如图2所示，移动客户端是搭载在用户手机的终端，采用web架构设计，主要实现以下功能：

工具状态查询：查询工具种类、工具所在柜子编号和工具实时数量，读取系统服务器数据；

工具预约存取：通过移动客户端预约工具存取，预约后可在前端操作系统实现一键存取，节约工具存取时间；

工具操作日志查询：通过系统服务器读取工具存取操作日志；

报警信息查询：读取系统服务器的报警信息；

用户管理：对用户信息进行编辑，包括用户注册、删除、姓名、电话、登陆账号密码等信息修改；

软件助手：移动客户端的指导操作。

如图3所示，后台管理系统搭载在系统服务器上，采用.net结构，主要实现以下功能：

用户管理，主要是对后台管理系统用户进行管理，包括用户信息编辑和权限分配，按照权限大小分为普通人员和管理员两种，普通人员无法对后台信息进行修改。

库房管理，包括出入库台账和柜子管理，出入库台账包括入库台账、出库台账、库房信息编辑和分配库房工具柜，柜子管理包括编辑工具柜格口数量、名称等相关信息，分配格口内工具。

工具管理，包括新增、删除工具，分配工具种类，编辑工具重量信息。

报警管理，包括对报警信息进行汇总，报警信息包括对长时间未归还报警、存取数量不符报警、丢失报警和损坏报警。

使用统计，用于统计出工具使用频率和损坏、丢失记录，生成易损件清单，并提醒管理人员对易损件进行补充。

系统管理，对后台管理系统操作日志、系统升级等进行管理。

使用日志，查询、导出日志信息。

其他功能，包括工具使用安全注意事项和系统功能的指导操作。

系统服务器用于无人库房管理系统所产生数据的采集、分发、存储和运算，实现了移动客户端、后台管理系统和前端操作系统之间的数据处理和信息交互。系统服务器的硬件由两台服务器构成，选用linux操作系统，一台可以作为数据采集与分发服务器，另一台作为数据存储与运算服务器。

如图4所示，前端操作系统采用.net结构设计，运行在工具柜的操作面板，主要实现以下功能：

用户信息管理，包括基本信息、账号密码、面部、指纹等信息录入。

工具状态查询，实时查询工具种类、工具所在柜子编号、工具实时数量和格口号等。

工具现场存取流程参见图5。

工具预约存取，通过移动客户端预约工具存取，预约后现场身份验证后可一键存取。

格口维护，通过前端操作系统直接控制格口门锁开启，可便于维护人员进行维护工作。

UWB工具定位，采用UWB超带宽定位技术，UWB定位系统由硬件（基站、标签）和定位引擎软件（用于监控终端）构成，将基站布置在施工现场四个边角位置，建立二维定位平面，可以对在施工区域内的所有工具准确定位，但是考虑到成本因素，标签贴在无法存放在工具柜内的大件、重件工具或者贵重工具，实现该工具在施工现场的精确定位。基站通过有线组网方式接入局域网，通过标签与基站间的UWB协议进行交互，并将数据传输给监控终端软件，通过数据处理获取工具的二维平面定位，用户通过监控终端查看定位工具的实时位置。此外，UWB定位还具有电子围栏功能，当带有定位标签的工具离开定位基站覆盖区域，监控终端会向系统服务器传递报警信号。

存取日志管理，查看工具存取时生成的存取日志，用于批量筛选、添加或删除。

报警信息管理，循环提醒目前已有的报警信息。

工具柜，用于存放现场工具，包括柜体、多个格口和操作面板，其中操作面板包括触摸屏、高清摄像头、喇叭和指纹识别系统；格口大小可根据存放工具种类定制，柜体采用铝合金材料。工具柜分为主柜和副柜，主柜上有操作面板和格口，实现与前端操作系统的人机交互，副柜上只有格口，主柜与副柜通过通讯线连接，格口门采用电子锁设计，主柜和副柜的格口门由主柜的前端操作系统控制开启。格口的底部内嵌称重传感器，用于判断格口内实时数量。

如图5所示，本实施例还提供一种基于智能工具箱的无人库房管理方法，包含以下步骤：

步骤S101，用户在工具柜的前端操作界面的工具种类查询所需存取的工具和数量，用户根据指引选择所要存取的工具和使用数量。

步骤S102，用户根据前端操作界面指引进行身份验证，身份验证方式为面部识别、指纹识别或者用户密码识别，若验证通过，则转步骤S103，若验证不通过，提示重新进行身份验证。

步骤S103，前端操作系统根据用户在步骤S101选择的工具种类，判断工具所在格口位置，并控制该格口门开启。

步骤S104，用户从格口内存取所需数量的工具后关闭格口门。

步骤S105，前端操作系统读取步骤S103所选格口中称重传感器数据，判断用户在步骤S101所选的工具数量与实际存取出的工具数量是否相符，若相符，则转步骤S106，若不相符，则生成报警信息。

步骤S106，前端操作系统将生成的报警信息和操作日志通过互联网上传至系统服务器，前端操作系统根据用户操作过程生成系统操作日志，操作日志包括存取工具名称、数量、用户姓名、验证方式和存取时间等。

基于无人库房设计理念，用户可根据现场存取流程，自动存取工具，存取过程简单，系统自动生成日志信息。

如图6所示，工具预约存取在移动客户端执行的步骤如下：

步骤S201，用户打开移动客户端，查询工具柜内所需预约存取的工具和数量，选择工具预约存取。

步骤S202，在用户选择完所需预约存取的工具后，点击确定，移动客户端会将预约信息通过web发送至系统服务器，工具预约完成后，预约取出的工具数量会在系统中被扣除，其他用户无法取出该工具，用户也可在移动客户端取消工具预约，取消预约的工具数量会再次添加到工具实时数量中。

工具预约存取在前端操作系统执行的步骤如下：

步骤S203，用户在前端操作界面，选择工具预约存取。

步骤S204，前端操作系统读取用户在系统服务器中的预约信息，直接控制预约工具所在格口门锁开启，用户完成工具存取操作后关闭格口门。

由于一个无人库房往往只设一个触摸屏用于存取操作，在换班时由于存取人数多，排队现象严重，因此设计出工具预约存取流程，用户可以通过手机选择所要存取的工具种类和数量，生成工具预约信息，现场存取操作可根据工具预约信息一键存取，缩短工具存取时间，此外，工具预选还能避免因工具缺失而白跑一趟。

如图7所示，前端操作系统的称重过程如下：

步骤S301，前端操作系统获取后台管理系统中录入的格口工具名称、工具重量m以及入库工具数量n，并获取格口内称重传感器所测出的实时工具重量M；

步骤S302，当用户进行存取操作时，记用户存取工具数量为n'，在用户存取操作完成后，判断m*（n±n'）与实时工具重量M差值是否在允许误差范围内，若是，则记n±n'为实时数量值，若否，则生成报警信息。

通过称重系统，可获取实时工具数量，判断工具存取流程是否合规，避免操作不当导致实时数量不符问题发生。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的 “一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非现定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。