仓储监控系统用于对仓储设备、货架等资源及作业流程监控,是仓储作业稳定、高效运行的保障。随着电子商务、物流行业等不断发展,仓储规模持续扩大、存储结构不断升级,为了提升仓储空间利用率,密集型仓储逐步投入使用,越来越多的设备参与到作业过程中,现代仓储具有了订单量庞大、异构设备多等特点,导致作业逻辑复杂、仓储设备难以实现统一的分布式监控问题,传统单体式架构的仓储系统软件,已无法应对仓储设备与作业过程远程跟踪与控制。为了提高仓储作业效率、保证作业质量,本文主要以密集仓储作业过程监控为研究对象,使用OPC(Object Linking and Embedding for Process Control)设备统一通信技术、现代网络服务化技术、数据库技术,探索仓储资源及作业流程虚拟化方法与技术途径。主要研究内容如下:(1)密集仓储监控虚拟化方法与系统设计为解决密集仓储中异构设备多、作业逻辑复杂等问题,提出仓储资源及作业流程监控虚拟化方法与技术途径,该途径将物理实体、流程实体、数字实体、数据存储与服务通过通信连接起来,构建仓储实体与数字实体之间虚实映射、双向反馈机制。其中,构建仓储资源关系数据库与对象关系映射模型,为系统提供统一的数据存储与访问基础;利用工业OPC通信技术、面向对象与面向服务等方法,建立物理设备功能到虚拟设备对象及服务功能映射模型,实现仓储设备虚拟化控制与互联互通;在作业流程及其组成活动分析基础上,建立事件规则驱动的仓储作业跟踪与控制模型。针对传统单体式架构仓储软件系统功能耦合重、并发响应能力差、负载均衡难等问题,设计了密集仓储监控系统微服务架构。(2)基于OPC的仓储异构设备监控虚拟化仓储采用PLC控制执行设备,由于设备类型不同、PLC型号各异,导致应用程序与现场数据交互困难,采用OPC通信技术,构建统一、简易的设备数据访问机制,将仓储中RGV、提升机等设备的运行状态转化为OPC服务器中可读写的变量。提出了分布式仓储设备远程访问与监控方法,采用实时Web推送与Web API服务技术,将虚拟设备对象进一步封装成设备微服务,监控端通过对虚拟化服务的访问,实现对现场设备远程访问与控制,在浏览器端呈现并跟踪仓储设备的运行状态、机械故障、通信故障、电量信息等。(3)基于事件驱动的作业流程监控虚拟化密集仓储作业过程具有环节多、事件驱动等特点,基于作业流程虚拟化模型,定义流程活动触发、入库流程启动、RGV拥堵处理等事件规则,基于OPC服务获取设备状态,进行规则匹配与响应,执行作业决策、控制设备动作、调度仓储资源等,构建事件驱动的作业流程控制机制。通过现场作业场景监控Web视图,采用实时SignalR技术,对并行多任务作业进度、库存变更以及联机设备有无故障进行实时跟踪。根据CAP原则,利用消息中间件RabbitMQ技术将微服务消息进行广播,克服了通信延迟、中断等导致数据丢失问题,保证分布式作业事务一致性。(4)密集型仓储监控系统开发与实现课题受上海市科委会科研项目(17DZ2283800)、2018年度松江区面向协同服务的高效智能化仓储系统开发与示范应用项目(2018-01)资助。根据仓储作业过程监控需求,对系统进行总体设计,给出了软件开发技术、系统拓扑结构等。利用Docker容器技术将微服务快速部署到不同的服务器中,克服了服务数量多导致部署难的问题。为了解决微服务分散不便于管理、健康状态不易于监控问题,利用Consul组件的注册发现与心跳检查机制,在监控端实时监控服务的存活状态。针对传统的仓储监控软件体量臃肿、运行平台受限等问题,使用ASP.NET Core MVC技术,对仓储设备及作业流程模块进行详细设计与实现。开发了一套基于Web的仓储作业实时监控系统,经过企业试运行,验证其有效性。综上,开展了密集仓储资源建模、异构设备虚拟化、作业流程虚拟化、分布式环境下仓储作业服务的设计与集成、基于微服务架构的仓储监控系统实现与部署等方面的研究,提出了一种仓储作业过程监控虚拟化方法与技术途径,研制出一套基于Web的仓储作业实时监控系统,并得到了有效应用。