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CN107705045A - 一种基于云‑站‑点架构的生产物流智能配送agv系统及其应用 - Google Patents

一种基于云‑站‑点架构的生产物流智能配送agv系统及其应用 Download PDF

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CN107705045A
CN107705045A CN201711059041.8A CN201711059041A CN107705045A CN 107705045 A CN107705045 A CN 107705045A CN 201711059041 A CN201711059041 A CN 201711059041A CN 107705045 A CN107705045 A CN 107705045A
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China
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cloud
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CN201711059041.8A
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周军
周民法
张成梁
高新彪
皇攀凌
孟广辉
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Shandong University
Shandong Alesmart Intelligent Technology Co Ltd
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Linyi Durui Intelligent Technology Co ltd
Shandong University
Shandong Alesmart Intelligent Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种基于云‑站‑点架构的生产物流智能配送AGV系统及其应用,包括云平台、站端和点端,其中云平台包括环网与运行数据分析决策系统的云服务器;站端包括多个AGV调度子系统,每一AGV调度子系统包括对应厂区负责AGV车辆调度的至少一个站服务器;点端包括每一AGV调度子系统对应厂区下的多个AGV车辆;多个AGV车辆通过无线AP、交换机与站端进行实时信号传送,站端通过无线通讯模块与云平台信号连接进行数据传输。本发明实现对多AGV的分布式管控和数据集中目的,达到对多AGV的统一管理、调度、监控和分析,解决了传统系统无法对跨区域跨车间跨厂区AGV控制和数据集中的难题,真正实现了数据的有效融合。

Description

一种基于云-站-点架构的生产物流智能配送AGV系统及其 应用
技术领域
本发明涉及一种基于云-站-点架构的生产物流智能配送AGV系统及其应用,属于智能物流技术领域。
背景技术
自动导航运输车(Automated Guided Vehicle,AGV)已出现60余年,到目前已成为较成熟的车间级点对点自动化物流配送工具之一。在对现有技术的研究和实践过程中,技术人员发现AGV调度系统存在如下问题:(1)仅仅解决车间级点对点的自动化物料配送要求,未能从精益生产方式上考虑,达不到精益敏捷的物料配送。(2)系统刚性太强,物流路径的后期调整和修改难度较大,AGV应用厂家自身很难按自己的换产需求而更改物流路径。(3)AGV的调度也未能考虑生产现状、设备情况以及AGV系统本身的一些生产资源要素而导致系统运行效率低。(4)在面对跨区域多厂区自动化物流配送要求时,也仅仅通过对每个厂区/车间逐一布置来实现,导致每个厂区/车间的系统间缺乏数据交互,达不到高效协同生产,更不能进行集中监控,缺乏对数据的集中分析与增值利用。
随着工业4.0和智能制造战略的实施和个性化生产需求日益强烈,这些固定不灵活、迟钝不敏捷、独立不协作、适应性差等问题越来越突出。同时,跨区域多厂区多车间经营已经成为常态,在解决物流自动化方面,现有AGV的解决方案就是逐一逐车间进行AGV自动化部署。因此现有AGV系统部署后的系统数据分散在不同地点,很难做到数据集中,更难进行AGV系统的大数据提取和分析。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种基于云架构的生产物流智能配送AGV系统,该系统能够满足跨区域多厂区的生产系统与多AGV的高效协同、精益敏捷和柔性定制的物流配送要求。
本发明还提供上述系统的物流配送操作方法。
本发明的技术方案如下:
一种基于云平台架构的生产物流智能配送AGV系统,包括:
-云平台,所述云平台包括环网与运行数据分析决策系统的云服务器;
-站端,所述站端包括多个AGV调度子系统,每一AGV调度子系统包括对应厂区负责AGV车辆调度的至少一个站服务器;
-点端,所述点端包括每一AGV调度子系统对应厂区下的多个AGV车辆;
所述多个AGV车辆通过无线AP、交换机与站端进行实时信号传送,所述站端通过无线通讯模块与云平台信号连接进行数据传输。
优选的,所述云服务器包括:a用以对云平台架构下的多个AGV调度子系统进行任务下达和任务管理的产品管理模块;b用以对接入云平台接口的客户进行身份验证和权力验证的客户管理模块;c用以收集多个AGV车辆配送过程中的计划配送时间、实际开始配送时间、运行速度、运行起末时间、暂停避让起末时间、故障起末时间、等待起末时间、载荷数量及重量数据信息的云端效能大数据分析模块;d用以在多个AGV车辆配送过程中,采集引发AGV车辆故障的因素,在AGV车辆故障发生率高的情况下对站端AGV调度子系统推送故障概率信息,引起AGV车辆调度指标变化的云端故障预警分析模块。
优选的,所述云服务器还包括:e用以将云端效能大数据分析模块对数据经过大数据分析模型分析之后的结果推送到各个终端平台的云端多平台推送技术模块。
优选的,所述终端平台包括手机、PC电脑及平板电脑。
优选的,所述站端与云平台之间采用SSL通讯加密协议。
优选的,所述站服务器包括:①电子地图规划设计模块,采用基于用户可视化界面模式的电子地图,电子地图以XML文件格式导出,采用AGV车辆坐标模式进行路径规划;②实时调度模块,采用基于深度二叉树搜索算法的物流最优路径实时规划技术,对多AGV车辆在多路径、多任务状态下的最优路径进行合理调度;③订单管理模块,管理设置的任务订单,包括增、删、改、查,从而修改站端数据库后台的数据;④车辆管理模块,站端接受点端AGV车辆发送过来的车辆信息,与车辆编号相对应后显示到控制台界面;⑤冲突解决模块,站端在AGV车辆行驶路径发生冲突时根据冲突类型发出停止等待、重新规划路径或减慢速度的冲突解决策略。
优选的,所述AGV车辆包括AGV小车及设置在AGV小车上的AGV控制器和无线通信模块,AGV控制器借助无线通信模块与站端AGV调度子系统进行信息传输,同时AGV控制器接收站端AGV调度子系统发送的任务指令来控制AGV小车的运行。
优选的,所述云服务器还包括:进行数据的集成、存储与分析的Hadoop模块;进行资源管理的YARN模块;利用Zookeeper进行调度;利用HDFS将站端数据库上传的数据进行Hadoop文件存储;利用HBase和Redis对数据进行存储;利用MapReduce进行离线计算,Spark进行实时计算;利用Hive实现数据仓库构建,MLlib进行数据分析。
优选的,所述站端AGV调度子系统对AGV车辆实时调度,AGV车辆以固定时间间隔的方式进行信息更新,站端AGV调度子系统以事件驱动的方式进行信息更新。
优选的,所述基于云平台架构的生产物流智能配送AGV系统的任务处理方式采取任务队列的方式,在优先级相同情况下,系统任务采取先进先出的原则,即先请求的任务先进行处理。除此之外,为任务开辟新的线程对任务进行处理,使任务处理不被其他系统信息的更新所干扰,保证运输任务的顺利执行。
一种基于云平台架构的生产物流智能配送AGV系统的运行方法,包括以下步骤:
站端AGV调度子系统向各自对应厂区下的多个AGV车辆发送任务指令,AGV车辆上的AGV控制器通过无线通信模块接收到站服务器发送的任务指令后,由AGV控制器控制AGV车辆的运行;AGV车辆在作业运行过程中,定时向站服务器发送AGV车辆的运行信息,站端AGV调度子系统利用无线通讯技术向云平台实时传输AGV调度子系统掌握的数据信息,终端平台可随时登录云平台进行信息查看并通过云平台向站端发送任务修改信息,站端AGV调度子系统根据任务修改信息向点端AGV车辆下达新的运行指令。
本发明的有益效果在于:
本发明构建集管理、调度、监控和分析反馈一体化功能的AGV智能管理平台,实现对多AGV的分布式管控和数据集中目的,达到对多AGV的统一管理、调度、监控和分析,解决传统AGV系统无法做到对跨区域跨车间跨厂区AGV控制和数据集中的难题,有利于和生产系统一并上传至云平台进行集团化大数据的协同分析。采用“云-站-点”的系统架构模式,研究数据资源融合、数据提取与分析和大数据分析与反馈推送技术,构建云端智能AGV设备的管理平台,为智能AGV设备提供注册、管理、监控为核心的功能群。同时,在云端研究效能大数据分析和故障预警分析模型,为“站”的优化运营提供辅助决策策略,实现对“站”端AGV控制系统的全监控,达到对未知问题或故障提前预判的目的,也解决了多地区跨区域多厂区生产物资配送系统的统一部署和管理难题,真正实现了数据的有效融合。
附图说明
图1为云-站-点生产物流智能配送AGV系统的总体架构;
图2为云端与站端信息传递方式;
图3为站端-点端协议功能列表图;
图4为站端调度系统包含功能及模块;
图5为AGV车辆故障预警分析模型;
图6为点端AGV车辆冲突解决模式图;
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明,但不限于此。
实施例1:
如图1至图6所示,本实施例提供一种基于云平台架构的生产物流智能配送AGV系统,包括云平台、站端和点端,三者之间利用无线通讯技术进行数据信息的传输,其中:
-云平台,所述云平台包括环网与运行数据分析决策系统的云服务器;
-站端,所述站端包括多个AGV调度子系统,每个AGV调度子系统对应一个厂区,每一AGV调度子系统包括对应厂区负责AGV车辆调度的至少一个站服务器,多个站服务器分布在多个车间,一般而言,一个车间对应设置一个站服务器;
-点端,所述点端包括每一AGV调度子系统对应厂区下的多个AGV车辆,一个车间内可放置有多个AGV车辆;
多个AGV车辆通过无线AP、交换机与站端进行实时信号传送,AGV车辆与站端的通信方法可采用申请号为2017107955197的中国专利公开的技术方案,站端通过无线通讯模块与云平台信号连接进行数据传输,站端与云平台之间的通信协议采用SSL通讯加密协议,保证通信过程中的安全性。
云服务器包括:a用以对云平台架构下的多个AGV调度子系统进行任务下达和任务管理的产品管理模块;b用以对接入云平台接口的客户进行身份验证和权力验证的客户管理模块;c用以收集多个AGV车辆配送过程中的计划配送时间、实际开始配送时间、运行速度、运行起末时间、暂停避让起末时间、故障起末时间、等待起末时间、载荷数量及重量数据信息的云端效能大数据分析模块;d用以在多个AGV车辆配送过程中,采集引发AGV车辆故障的因素,在AGV车辆故障发生率高的情况下对站端AGV调度子系统推送故障概率信息,引起AGV车辆调度指标变化的云端故障预警分析模块。
云服务器还包括:e用以将云端效能大数据分析模块对数据经过大数据分析模型分析之后的结果推送到各个终端平台的云端多平台推送技术模块。终端平台包括手机、PC电脑及平板电脑。
站服务器包括:①电子地图规划设计模块,采用基于用户可视化界面模式的电子地图,电子地图以XML文件格式导出,采用AGV车辆坐标模式进行路径规划;②实时调度模块,采用基于深度二叉树搜索算法的物流最优路径实时规划技术,对多AGV车辆在多路径、多任务状态下的最优路径进行合理调度;③订单管理模块,管理设置的任务订单,包括增、删、改、查,从而修改站端数据库后台的数据;④车辆管理模块,站端接受点端AGV车辆发送过来的车辆信息,与车辆编号相对应后显示到控制台界面;⑤冲突解决模块,站端在AGV车辆行驶路径发生冲突时根据冲突类型发出停止等待、重新规划路径或减慢速度的冲突解决策略。
AGV车辆包括AGV小车及设置在AGV小车上的AGV控制器和无线通信模块,AGV控制器借助无线通信模块与站端AGV调度子系统进行信息传输,同时AGV控制器接收站端AGV调度子系统发送的任务指令来控制AGV小车的运行。在一个车间内,AGV车辆与机械手、车载移动装置相配合作业时,是采用任务驱动的方式进行的,AGV控制器通过接收站端发送的任务指令来控制AGV小车的运行。
站端AGV调度子系统对AGV车辆实时调度,AGV车辆以固定时间间隔的方式进行信息更新,站端AGV调度子系统以事件驱动的方式进行信息更新。站端的站服务器与点端的AGV车辆采用任务指令的方式进行通信,指令内容如图3所示,包括:A1.查询车辆的属性指令;A2.查询车辆的实时状态指令;B1.查询路径的属性指令;C1.命令车辆的任务指令;D1.强制控制车辆的指令;D2.调式、点动控制车辆指令;E1.车辆喂狗指令。
基于云平台架构的生产物流智能配送AGV系统的任务处理方式采取任务队列的方式,在优先级相同情况下,系统任务采取先进先出的原则,即先请求的任务先进行处理。除此之外,为任务开辟新的线程对任务进行处理,使任务处理不被其他系统信息的更新所干扰,保证运输任务的顺利执行。
实施例2:
一种基于云平台架构的生产物流智能配送AGV系统,系统架构如实施例1所述,其不同之处在于:云服务器还包括:进行数据的集成、存储与分析的Hadoop模块;进行资源管理的YARN模块;利用Zookeeper进行调度;利用HDFS将站端数据库上传的数据进行Hadoop文件存储;利用HBase和Redis对数据进行存储;利用MapReduce进行离线计算,Spark进行实时计算;利用Hive实现数据仓库构建,MLlib进行数据分析。
管理者或使用者可通过终端平台访问登录云平台的云服务器,来实时监控或查看AGV系统内的所有数据信息或各个站端和点端的运行情况,也可通过终端平台来修改或下发AGV车辆的任务指令,以此实现对点端AGV车辆的控制。
实施例3:
如实施例2所述的一种基于云平台架构的生产物流智能配送AGV系统的运行方法,其具体工作过程如下:
站端AGV调度子系统向各自对应厂区下的多个AGV车辆发送任务指令,AGV车辆上的AGV控制器通过无线通信模块接收到站服务器发送的任务指令后,由AGV控制器控制AGV车辆的运行;AGV车辆在作业运行过程中,定时向站服务器发送AGV车辆的运行信息,站端AGV调度子系统利用无线通讯技术向云平台实时传输AGV调度子系统掌握的数据信息,管理者可通过终端平台的手机、电脑来登录云平台的云服务器进行信息查看并通过云平台向站端发送任务修改信息,站端AGV调度子系统根据任务修改信息向点端AGV车辆下达新的运行指令。

Claims (10)

1.一种基于云平台架构的生产物流智能配送AGV系统,其特征在于,包括:
-云平台,所述云平台包括环网与运行数据分析决策系统的云服务器;
-站端,所述站端包括多个AGV调度子系统,每一AGV调度子系统包括对应厂区负责AGV车辆调度的至少一个站服务器;
-点端,所述点端包括每一AGV调度子系统对应厂区下的多个AGV车辆;
所述多个AGV车辆通过无线AP、交换机与站端进行实时信号传送,所述站端通过无线通讯模块与云平台信号连接进行数据传输。
2.如权利要求1所述的基于云平台架构的生产物流智能配送AGV系统,其特征在于,所述云服务器包括:a用以对云平台架构下的多个AGV调度子系统进行任务下达和任务管理的产品管理模块;b用以对接入云平台接口的客户进行身份验证和权力验证的客户管理模块;c用以收集多个AGV车辆配送过程中的计划配送时间、实际开始配送时间、运行速度、运行起末时间、暂停避让起末时间、故障起末时间、等待起末时间、载荷数量及重量数据信息的云端效能大数据分析模块;d用以在多个AGV车辆配送过程中,采集引发AGV车辆故障的因素,在AGV车辆故障发生率高的情况下对站端AGV调度子系统推送故障概率信息,引起AGV车辆调度指标变化的云端故障预警分析模块。
3.如权利要求2所述的基于云平台架构的生产物流智能配送AGV系统,其特征在于,所述云服务器还包括:e用以将云端效能大数据分析模块对数据经过大数据分析模型分析之后的结果推送到各个终端平台的云端多平台推送技术模块;
所述终端平台包括手机、PC电脑及平板电脑。
4.如权利要求1所述的基于云平台架构的生产物流智能配送AGV系统,其特征在于,所述站端与云平台之间采用SSL通讯加密协议。
5.如权利要求1所述的基于云平台架构的生产物流智能配送AGV系统,其特征在于,所述站服务器包括:①电子地图规划设计模块,采用基于用户可视化界面模式的电子地图,电子地图以XML文件格式导出,采用AGV车辆坐标模式进行路径规划;②实时调度模块,采用基于深度二叉树搜索算法的物流最优路径实时规划技术,对多AGV车辆在多路径、多任务状态下的最优路径进行合理调度;③订单管理模块,管理设置的任务订单,包括增、删、改、查,从而修改站端数据库后台的数据;④车辆管理模块,站端接受点端AGV车辆发送过来的车辆信息,与车辆编号相对应后显示到控制台界面;⑤冲突解决模块,站端在AGV车辆行驶路径发生冲突时根据冲突类型发出停止等待、重新规划路径或减慢速度的冲突解决策略。
6.如权利要求1所述的基于云平台架构的生产物流智能配送AGV系统,其特征在于,所述AGV车辆包括AGV小车及设置在AGV小车上的AGV控制器和无线通信模块,AGV控制器借助无线通信模块与站端AGV调度子系统进行信息传输,同时AGV控制器接收站端AGV调度子系统发送的任务指令来控制AGV小车的运行。
7.如权利要求1所述的基于云平台架构的生产物流智能配送AGV系统,其特征在于,所述云服务器还包括:进行数据的集成、存储与分析的Hadoop模块;进行资源管理的YARN模块;利用Zookeeper进行调度;利用HDFS将站端数据库上传的数据进行Hadoop文件存储;利用HBase和Redis对数据进行存储;利用MapReduce进行离线计算,Spark进行实时计算;利用Hive实现数据仓库构建,MLlib进行数据分析。
8.如权利要求1所述的基于云平台架构的生产物流智能配送AGV系统,其特征在于,所述站端AGV调度子系统对AGV车辆实时调度,AGV车辆以固定时间间隔的方式进行信息更新,站端AGV调度子系统以事件驱动的方式进行信息更新。
9.如权利要求1所述的基于云平台架构的生产物流智能配送AGV系统,其特征在于,所述基于云平台架构的生产物流智能配送AGV系统的任务处理方式采取任务队列的方式,在优先级相同情况下,系统任务采取先进先出的原则,即先请求的任务先进行处理。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的基于云平台架构的生产物流智能配送AGV系统的运行方法,包括以下步骤:
站端AGV调度子系统向各自对应厂区下的多个AGV车辆发送任务指令,AGV车辆上的AGV控制器通过无线通信模块接收到站服务器发送的任务指令后,由AGV控制器控制AGV车辆的运行;AGV车辆在作业运行过程中,定时向站服务器发送AGV车辆的运行信息,站端AGV调度子系统利用无线通讯技术向云平台实时传输AGV调度子系统掌握的数据信息,终端平台可随时登录云平台进行信息查看并通过云平台向站端发送任务修改信息,站端AGV调度子系统根据任务修改信息向点端AGV车辆下达新的运行指令。
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