一种基于数字孪生的物流配送系统
本发明涉及物流配送领域，尤其是涉及一种基于数字孪生的物流配送系统。
背景技术：
1、近年来，电子商务的蓬勃发展推动了快递服务业务量的持续增长。快递业务量的持续增长给传统的物流配送模式带来了巨大压力，不断攀升的配送成本、日益紧张的劳动力资源以及配送效率低下等问题日益凸显。在此背景下，物流企业一方面持续加大基础设施的投入，另一方面积极探索智能物流技术应用，以期实现降本增效，提升行业竞争力。当前物流配送过程普遍缺乏实时监控和管理，配送安全度较低，难以对配送状态进行实时追踪，影响了配送效率和服务质量。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的配送效率低、安全性低的缺陷而提供一种基于数字孪生的物流配送系统。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种基于数字孪生的物流配送系统，包括应用服务层、孪生物流层、孪生数据层和物理实体层，所述系统从物理实体层采集数据信息，传输到孪生数据层得到数据分类结果，传输到孪生物流层，所述孪生物流层通过虚实映射实现物理空间和虚拟空间的关系建模得到孪生模型，所述孪生模型根据数据分类结果进行数据更新，所述应用服务层对孪生模型进行监控，所述孪生模型求解物流配送调度方案，通过孪生数据层对调度方案进行处理，并指导物理实体层执行调度方案。
4、进一步地，应用服务层包括物流信息管理模块、货物出入库模块、物流配送调度模块、联合配送模块和实时监控模块，所述物流信息管理模块获取货物信息和配送信息并建立模型，所述货物出入库模块根据调度设备的运载能力建模计算出入库效率，所述物流配送调度模块根据配送信息、出入库效率和货物信息计算并生成调度方案，所述联合配送模块执行调度方案，所述实时监控管理模块对其余模块进行实施监控和异常情况反馈。
5、进一步地，实时监控模块包括虚拟空间追踪监控模块，所述虚拟空间追踪监控模块通过在虚拟空间中以第一人称视角或第三人称视角同步对应的配送设备或货物位置。
6、进一步地，虚拟空间包括配送中心、配送车辆和客户点的虚拟模型。
7、进一步地，虚拟空间利用opc ua统一协议与物理实体或传感器连接。
8、进一步地，物理实体层包括卡车、无人机、自动导引车和数据采集装置。
9、进一步地，物流配送调度模块的调度方案生成方法为：
10、根据物流配送任务生成卡车的配送路线；
11、计算卡车的配送路线上、无人机工作范围内，能够通过无人机配送的配送任务；
12、计算无人机的起飞地点和接收地点，若符合卡车的配送路线，则卡车携带该无人机和货物进行配送。
13、进一步地，数据采集装置包括rfid、传感器、串口通信设备和可编程逻辑控制器。
14、进一步地，虚拟空间的模型建立过程为：
15、获取配送设备和货物的结构信息，建模得到结构模型，再通过贴图、材质、优化策略和动画效果进行渲染优化得到物理模型，通过ugui、场景漫游、智能交互和逻辑脚本，驱动物理模型，得到整个物流配送过程的虚拟空间的模型。
16、进一步地，逻辑脚本包括复原脚本，根据复原脚本回顾过去时间段的配送任务，还原该时间段内的货物及配送设备的位置。
17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
18、1)本发明通过虚实映射实现物理空间和虚拟空间的关系建模得到孪生模型，建立包括应用服务层、孪生物流层、孪生数据层和物理实体层的物流配送系统，实现货物及配送装置的物理实体与虚拟模型相对应，通过物理实体层实现数据获取，进行信息更新，通过孪生数据层对调度方案进行处理，并指导物理实体层执行调度方案，提高设备管理的效率和智能化水平。
19、2)通过卡车与无人机的配合，计算卡车转运路线沿途的无人机配送任务，通过卡车沿途投放及回收无人机，提高配送效率。
20、3)通过虚拟空间中以以第一人称视角或第三人称视角同步对应的配送设备或货物位置，实现货物跟踪，减少货物监控成本和监控盲区，提高运输安全性。
技术特征：
1.一种基于数字孪生的物流配送系统，其特征在于，包括应用服务层、孪生物流层、孪生数据层和物理实体层，所述系统从物理实体层采集数据信息，传输到孪生数据层得到数据分类结果，传输到孪生物流层，所述孪生物流层通过虚实映射实现物理空间和虚拟空间的关系建模得到孪生模型，所述孪生模型根据数据分类结果进行数据更新，所述应用服务层对孪生模型进行监控，所述孪生模型求解物流配送调度方案，通过孪生数据层对调度方案进行处理，并指导物理实体层执行调度方案。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的物流配送系统，其特征在于，所述应用服务层包括物流信息管理模块、货物出入库模块、物流配送调度模块、联合配送模块和实时监控模块，所述物流信息管理模块获取货物信息和配送信息并建立模型，所述货物出入库模块根据调度设备的运载能力建模计算出入库效率，所述物流配送调度模块根据配送信息、出入库效率和货物信息计算并生成调度方案，所述联合配送模块执行调度方案，所述实时监控管理模块对其余模块进行实施监控和异常情况反馈。
3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的物流配送系统，其特征在于，所述实时监控模块包括虚拟空间追踪监控模块，所述虚拟空间追踪监控模块通过在虚拟空间中以第一人称视角或第三人称视角同步对应的配送设备或货物位置。
4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的物流配送系统，其特征在于，所述虚拟空间包括配送中心、配送车辆和客户点的虚拟模型。
5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的物流配送系统，其特征在于，所述虚拟空间利用opc ua统一协议与物理实体或传感器连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的物流配送系统，其特征在于，所述物理实体层包括卡车、无人机、自动导引车和数据采集装置。
7.根据权利要求6所述的一种基于数字孪生的物流配送系统，其特征在于，所述物流配送调度模块的调度方案生成方法为：
8.根据权利要求6所述的一种基于数字孪生的物流配送系统，其特征在于，所述数据采集装置包括rfid、传感器、串口通信设备和可编程逻辑控制器。
9.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的物流配送系统，其特征在于，所述虚拟空间的模型建立过程为：
10.根据权利要求9所述的一种基于数字孪生的物流配送系统，其特征在于，所述逻辑脚本包括复原脚本，根据复原脚本回顾过去时间段的配送任务，还原该时间段内的货物及配送设备的位置。
技术总结
本发明涉及一种基于数字孪生的物流配送系统，包括应用服务层、孪生物流层、孪生数据层和物理实体层，所述系统从物理实体层采集数据信息，传输到孪生数据层得到数据分类结果，传输到孪生物流层，所述孪生物流层通过虚实映射实现物理空间和虚拟空间的关系建模得到孪生模型，所述孪生模型根据数据分类结果进行数据更新，所述应用服务层对孪生模型进行监控，所述孪生模型求解物流配送调度方案，通过孪生数据层对调度方案进行处理，并指导物理实体层执行调度方案。与现有技术相比，本发明具有配送效率高、运输安全性高等优点。
技术研发人员：李扬,张在房
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23