一种多AGV复杂环境的交管调度方法及系统

技术领域

本发明涉及AGV调度领域，具体涉及一种多AGV复杂环境的交管调度方法及系统。

背景技术

随着智能制造的快速发展，工厂智能化已成为不可逆的发展趋势，AGV作为柔性生产线和立库等现代化仓储体系的关键设备之一，具有自动化程度高、灵敏、安全等特色，在智能工厂中占据了重要的地位。

智能制造是软硬件的整合，独立的硬件并不能发挥其最大的作用。通常AGV与MES系统、WMS系统相结合，借助MES信息化管理平台，能够高效、准确、灵活地完成物料的搬运任务，提高生产的柔性度及仓储的智能化。

AGV调度系统，是一个能同时对多部AGV实行中央监管、控制和调度的系统，主要用于AGV数量比较多、运输路线较多、且运输较频繁复杂的应用场景，可配合AGV叫料系统使用，也可独立使用，使物料运输系统更加人性化、自动化、无人化。

现有的AGV交管策略大多应用于简单固定区域，当多辆AGV遇到复杂路线临近线路的交管时前后车辆无法进行精细化处理，进而降低整套系统运行效率问题。例如中国专利公开号CN113919543 A公开了一种基于5G物联网的AGV调度路径优化方法，首先MES系统根据生产工单产生搬运任务并下发至WMS系统；WMS系统接收任务指令并生成AGV搬运任务，随后构建AGV调度路径规划的搜索状态的数学模型；AGV管控系统基于AGV所在的位置、起始站点的位置、目标站点位置依据启发式人工智能算法求解，对AGV的行进路线进行最优规划。其属于对单个AGV的固定区域的路径规划，无法解决多辆AGV在复杂路线临近线路的交管时前后车辆的运行控制，从而导致整套系统运行效率低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术AGV调度方法无法解决多辆AGV在复杂环境下的前后车辆运行控制，从而导致整套系统运行效率低的问题。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题的：一种多AGV复杂环境的交管调度方法，包括以下步骤：

步骤一：将临近的线路路段关联不同的交管路口，存储至数据库；

步骤二：存储AGV动态坐标并从数据库中读取有关联交管路口的路段信息存入缓存；

步骤三：读取路段设置信息；

步骤四：判断AGV是否进入交管区域，若是，则按预设指令减速；判断当前路口中两车的经过站点是否相同，如果相同后车运行跟随前车一起通过路口；判断当前路口中两车的经过站点是否有重合的站点，如果有，后车停止等待，如果没有则进入下个匹配环节；判断两车的路径是否存在交叉，若是，则距离交叉点的距离小的车辆先通行；判断当前路口没有重合站点的两车规划路径之间的最短距离，是否达到安全距离，若是，则允许后车通行，若否，则后车等待；

步骤五：循环释放各个路口第一辆车。

进一步地，所述步骤二包括：

通过socket接收各个AGV的状态报告将相关数据存入中间件Redis中，通过SqlSuger从数据库中读取有关联交管路口的路段信息存入缓存，所述相关数据包括AGV的状态、坐标、电量、执行的任务、路径规划。

进一步地，所述步骤三包括：

使用Redis通用封装类取出车辆信息、路径规划信息、路口排队信息三者转换成有效实体，作为路段设置信息。

进一步地，所述步骤四中判断AGV是否进入交管区域，若是，则按预设指令减速，包括：

循环车辆及交管路段，判断车辆坐标是否在交管路段周边预设距离，若是，则将车辆的编号、路口编码及当前时间存入redis缓存列表中。

更进一步地，所述步骤四中判断当前路口中两车的经过站点是否相同，如果相同后车运行跟随前车一起通过路口，包括：

两车中一辆车的路径为1>2>3>4>5>6，另一辆车的路径也为1>2>3>4>5>6，两车的经过站点相同，后车运行跟随前车一起通过路口，两车中一辆车的路径为1>2>3>4>5>6，另一辆车的路径为1>2>18>19，两车经过的站点不同，后车直接通行，其中，数字表示站点编号，>表示站点之间的连接符号。

更进一步地，所述步骤四中判断当前路口中两车的经过站点是否有重合的站点，如果有，后车停止等待，如果没有则进入下个匹配环节，包括：

前车的路径是20>21>6>7，后车的路径是1>2>3>4>5>6>7，两车存在重合的站点，后车停止等待，前车的路径是20>21>6>7，后车的路径是1>2>3>4>，两车不存在重合的站点，两车正常运行，进入下一个匹配环节继续判断其他车辆的站点重合情况。

更进一步地，所述步骤四中判断两车的路径是否存在交叉，若是，则距离交叉点的距离小的车辆先通行，包括：

前车路径是1>2>3>4>5>6>7，后车路径是20>21>5>4>3>17>12，两车路径重叠3、4、5三个站点，此时计算前车距离3号站点距离与后车距离5号站点聚距离，两个距离对比，距离小的车辆先通行，当距离小的车辆驶出重叠站点的时候，通知另外一辆车通行。

更进一步地，所述步骤四中判断当前路口没有重合站点的两车规划路径之间的最短距离，是否达到安全距离，若是，则允许后车通行，若否，则后车等待，包括：

前车路径是1>2>3>4>22>10>23>24，后车路径是20>21>6>7，两车并无相交站点，此时分别判断前车路径与后车路径之间最近的距离，如果最近距离超过车辆行驶安全距离则允许后车通行，如果最近距离未超过车辆行驶安全距离，则后车等待。

进一步地，所述步骤五包括：

取出路口Redis缓存列表，判断第一辆车是否是等待状态，如果是，发出通过指令；取出第二辆车并对比其与前车的距离，如果达到安全距离，则通知第二辆车通行；

当多辆车进入临近交管区域，从车辆redis缓存中取出各个车辆的规划路线判断接下来的路线相邻最近的地方是否达到安全距离，如果达到安全距离，则释放相邻交管区域的第一辆车。

本发明还提供一种多AGV复杂环境的交管调度系统，包括：

信息关联模块，用于将临近的线路路段关联不同的交管路口，存储至数据库；

动态坐标存储模块，用于存储AGV动态坐标并从数据库中读取有关联交管路口的路段信息存入缓存；

路段信息读取模块，用于读取路段设置信息；

交管控制模块，用于判断AGV是否进入交管区域，若是，则按预设指令减速；判断当前路口中两车的经过站点是否相同，如果相同后车运行跟随前车一起通过路口；判断当前路口中两车的经过站点是否有重合的站点，如果有，后车停止等待，如果没有则进入下个匹配环节；判断两车的路径是否存在交叉，若是，则距离交叉点的距离小的车辆先通行；判断当前路口没有重合站点的两车规划路径之间的最短距离，是否达到安全距离，若是，则允许后车通行，若否，则后车等待；

路口车辆控制模块，用于循环释放各个路口第一辆车。

进一步地，所述动态坐标存储模块还用于：

通过socket接收各个AGV的状态报告将相关数据存入中间件Redis中，通过SqlSuger从数据库中读取有关联交管路口的路段信息存入缓存，所述相关数据包括AGV的状态、坐标、电量、执行的任务、路径规划。

进一步地，所述路段信息读取模块还用于：

使用Redis通用封装类取出车辆信息、路径规划信息、路口排队信息三者转换成有效实体，作为路段设置信息。

进一步地，所述交管控制模块中判断AGV是否进入交管区域，若是，则按预设指令减速，包括：

循环车辆及交管路段，判断车辆坐标是否在交管路段周边预设距离，若是，则将车辆的编号、路口编码及当前时间存入redis缓存列表中。

更进一步地，所述交管控制模块中判断当前路口中两车的经过站点是否相同，如果相同后车运行跟随前车一起通过路口，包括：

两车中一辆车的路径为1>2>3>4>5>6，另一辆车的路径也为1>2>3>4>5>6，两车的经过站点相同，后车运行跟随前车一起通过路口，两车中一辆车的路径为1>2>3>4>5>6，另一辆车的路径为1>2>18>19，两车经过的站点不同，后车直接通行，其中，数字表示站点编号，>表示站点之间的连接符号。

更进一步地，所述交管控制模块中判断当前路口中两车的经过站点是否有重合的站点，如果有，后车停止等待，如果没有则进入下个匹配环节，包括：

前车的路径是20>21>6>7，后车的路径是1>2>3>4>5>6>7，两车存在重合的站点，后车停止等待，前车的路径是20>21>6>7，后车的路径是1>2>3>4>，两车不存在重合的站点，两车正常运行，进入下一个匹配环节继续判断其他车辆的站点重合情况。

更进一步地，所述交管控制模块中判断两车的路径是否存在交叉，若是，则距离交叉点的距离小的车辆先通行，包括：

前车路径是1>2>3>4>5>6>7，后车路径是20>21>5>4>3>17>12，两车路径重叠3、4、5三个站点，此时计算前车距离3号站点距离与后车距离5号站点聚距离，两个距离对比，距离小的车辆先通行，当距离小的车辆驶出重叠站点的时候，通知另外一辆车通行。

更进一步地，所述交管控制模块中判断当前路口没有重合站点的两车规划路径之间的最短距离，是否达到安全距离，若是，则允许后车通行，若否，则后车等待，包括：

前车路径是1>2>3>4>22>10>23>24，后车路径是20>21>6>7，两车并无相交站点，此时分别判断前车路径与后车路径之间最近的距离，如果最近距离超过车辆行驶安全距离则允许后车通行，如果最近距离未超过车辆行驶安全距离，则后车等待。

进一步地，所述路口车辆控制模块还用于：

取出路口Redis缓存列表，判断第一辆车是否是等待状态，如果是，发出通过指令；取出第二辆车并对比其与前车的距离，如果达到安全距离，则通知第二辆车通行；

当多辆车进入临近交管区域，从车辆redis缓存中取出各个车辆的规划路线判断接下来的路线相邻最近的地方是否达到安全距离，如果达到安全距离，则释放相邻交管区域的第一辆车。

本发明的优点在于：

(1)本发明通过设置进入交管区域的减速策略，两车站点相同时的跟随控制，两车有重合站点时的停车等待控制，两车的路径存在交叉时两车通行的先后顺序控制以及两车之间的安全距离控制等实现多辆AGV在复杂环境下的前后车辆运行控制，大大提升交管效率，提升整套系统运行效率。

(2)本发明针对调度多AGV在复杂路径情况下交管效率低下问题，运用中间件Redis缓存功能加速读写效率，通过自定义不同路段关联不同交管路口避免在复杂路口交管时耗时引起整体运输效率下降，为AGV高效节能的执行运输任务供了保障。

附图说明

图1为本发明实施例所公开的一种多AGV复杂环境的交管调度方法的流程图；

图2为本发明实施例所公开的一种多AGV复杂环境的交管调度方法的交管路线示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1和图2所示，本发明提供一种多AGV复杂环境的交管调度方法，包括以下步骤：

S1、设置详细交管区域属性；具体是在系统界面上将临近的线路路段关联不同的交管路口，存储至数据库；

S2、通过redis实时存储AGV动态坐标；具体过程为：

通过socket接收各个AGV的状态报告将相关数据(状态、坐标、电量、执行的任务、路径规划)存入中间件Redis中，可以有效保证服务器异常情况下缓存依旧高效安全存储。

通过SqlSuger从数据库中读取有关联交管路口的路段信息存入缓存。

S3、单独线程实时循环读取路段设置信息，具体是使用Redis通用封装类取出车辆信息、路径规划信息、路口排队信息三者转换成有效实体。

S4、交管策略

S401、判断是否进入交管区域(缓存区策略)

循环车辆及交管路段，判断车辆坐标是否在交管路段周边50cm，如果属于将AGV的编号及路口编码、当前时间存入redis缓存列表中。

距离计算的第一种方法为使用公式d＝√((x1-x2)^2+(y1-y2)^2)根据两点坐标计算两点之间距离，先判断车辆坐标距离路段中点距离是否超过路段长度的1/2加上50cm；其中，x1和y1为其中一点的横纵坐标，x2和y2为另一点的横纵坐标，√表示根号。该公式是欧式距离计算的通用公式，在此不做赘述。

距离计算的第二种方法为根据公式d＝│AXo+BYo+C│/√(A2+B2)计算出车辆距离路段的垂直距离判断是否超过50cm；该公式是垂直距离计算的通用公式，在此不做赘述。

通过以上方法判断车辆是否进入交管区域，接近交管区域时发送减速慢行指令方便调度系统精准监控车辆状态。

S402、跟随策略

从缓存中取出辆车路线规划内容，判断当前路口中两车的经过站点是否相同，如果相同后车运行跟随前车一起通过路口；

举例说明，如图2中两车中一辆车的路径为1>2>3>4>5>6，另一辆车的路径也为1>2>3>4>5>6，两车的经过站点相同，后车运行跟随前车一起通过路口，两车中一辆车的路径为1>2>3>4>5>6，另一辆车的路径为1>2>18>19，两车经过的站点不同，后车直接通行，其中，数字表示站点编号，>表示站点之间的连接符号。

S403、汇总交叉策略

从缓存中取出辆车路线规划内容，判断当前路口中两车的经过站点是否有重合的站点，如果有，后车停止等待，如果没有，进入下个匹配环节。

举例说明，如图2中前车的路径是20>21>6>7，后车的路径是1>2>3>4>5>6>7，两车存在重合的站点，后车停止等待，前车的路径是20>21>6>7，后车的路径是1>2>3>4>，两车不存在重合的站点，两车正常运行，进入下一个匹配环节继续判断其他车辆的站点重合情况。

S404、相对交叉策略

判断两车的路径是否存在交叉，若是，则距离交叉点的距离小的车辆先通行；

举例说明，如图2中前车路径是1>2>3>4>5>6>7，后车路径是20>21>5>4>3>17>12，两车路径重叠3、4、5三个站点，此时计算前车距离3号站点距离与后车距离5号站点聚距离，两个距离对比，距离小的车辆先通行，当距离小的车辆驶出重叠站点的时候，通知另外一辆车通行。

S405、无相交无汇总

判断当前路口没有重合站点的两车规划路径之间的最短距离，是否达到安全距离。

举例说明，如图2中前车路径是1>2>3>4>22>10>23>24，后车路径是20>21>6>7，两车并无相交站点，此时分别判断前车路径与后车路径之间最近的距离，如果最近距离超过车辆行驶安全距离则允许后车通行，如果最近距离未超过车辆行驶安全距离，则后车等待。

S5、循环释放各个路口第一辆车，具体过程如下：

取出路口Redis缓存列表，判断第一辆车是否是等待状态，如果是，发出通过指令；取出第二辆车并对比其与前车的距离，如果达到安全距离，则通知第二辆车通行；

当多辆车进入临近交管区域，从车辆redis缓存中取出各个车辆的规划路线判断接下来的路线相邻最近的地方是否达到安全距离，如果达到安全距离，则释放相邻交管区域的第一辆车。

通过以上技术方案，本发明运用redis实时监控AGV所处定位与动态配置的精细化交管区域设置来实现当多辆AGV经过复杂交管区域时提供更高效的控制通行方案，运用中间件Redis缓存功能加速读写效率，通过自定义不同路段关联不同交管路口避免在复杂路口交管时耗时引起整体运输效率下降，为AGV高效节能的执行运输任务供了保障。

实施例2

基于实施例1，本发明实施例2还提供一种多AGV复杂环境的交管调度系统，包括：

信息关联模块，用于将临近的线路路段关联不同的交管路口，存储至数据库；

动态坐标存储模块，用于存储AGV动态坐标并从数据库中读取有关联交管路口的路段信息存入缓存；

路段信息读取模块，用于读取路段设置信息；

交管控制模块，用于判断AGV是否进入交管区域，若是，则按预设指令减速；判断当前路口中两车的经过站点是否相同，如果相同后车运行跟随前车一起通过路口；判断当前路口中两车的经过站点是否有重合的站点，如果有，后车停止等待，如果没有则进入下个匹配环节；判断两车的路径是否存在交叉，若是，则距离交叉点的距离小的车辆先通行；判断当前路口没有重合站点的两车规划路径之间的最短距离，是否达到安全距离，若是，则允许后车通行，若否，则后车等待；

路口车辆控制模块，用于循环释放各个路口第一辆车。

具体的，所述动态坐标存储模块还用于：

通过socket接收各个AGV的状态报告将相关数据存入中间件Redis中，通过SqlSuger从数据库中读取有关联交管路口的路段信息存入缓存，所述相关数据包括AGV的状态、坐标、电量、执行的任务、路径规划。

具体的，所述路段信息读取模块还用于：

使用Redis通用封装类取出车辆信息、路径规划信息、路口排队信息三者转换成有效实体，作为路段设置信息。

具体的，所述交管控制模块中判断AGV是否进入交管区域，若是，则按预设指令减速，包括：

循环车辆及交管路段，判断车辆坐标是否在交管路段周边预设距离，若是，则将车辆的编号、路口编码及当前时间存入redis缓存列表中。

更具体的，所述交管控制模块中判断当前路口中两车的经过站点是否相同，如果相同后车运行跟随前车一起通过路口，包括：

两车中一辆车的路径为1>2>3>4>5>6，另一辆车的路径也为1>2>3>4>5>6，两车的经过站点相同，后车运行跟随前车一起通过路口，两车中一辆车的路径为1>2>3>4>5>6，另一辆车的路径为1>2>18>19，两车经过的站点不同，后车直接通行，其中，数字表示站点编号，>表示站点之间的连接符号。

更具体的，所述交管控制模块中判断当前路口中两车的经过站点是否有重合的站点，如果有，后车停止等待，如果没有则进入下个匹配环节，包括：

前车的路径是20>21>6>7，后车的路径是1>2>3>4>5>6>7，两车存在重合的站点，后车停止等待，前车的路径是20>21>6>7，后车的路径是1>2>3>4>，两车不存在重合的站点，两车正常运行，进入下一个匹配环节继续判断其他车辆的站点重合情况。

更具体的，所述交管控制模块中判断两车的路径是否存在交叉，若是，则距离交叉点的距离小的车辆先通行，包括：

前车路径是1>2>3>4>5>6>7，后车路径是20>21>5>4>3>17>12，两车路径重叠3、4、5三个站点，此时计算前车距离3号站点距离与后车距离5号站点聚距离，两个距离对比，距离小的车辆先通行，当距离小的车辆驶出重叠站点的时候，通知另外一辆车通行。

更具体的，所述交管控制模块中判断当前路口没有重合站点的两车规划路径之间的最短距离，是否达到安全距离，若是，则允许后车通行，若否，则后车等待，包括：

前车路径是1>2>3>4>22>10>23>24，后车路径是20>21>6>7，两车并无相交站点，此时分别判断前车路径与后车路径之间最近的距离，如果最近距离超过车辆行驶安全距离则允许后车通行，如果最近距离未超过车辆行驶安全距离，则后车等待。

具体的，所述路口车辆控制模块还用于：

取出路口Redis缓存列表，判断第一辆车是否是等待状态，如果是，发出通过指令；取出第二辆车并对比其与前车的距离，如果达到安全距离，则通知第二辆车通行；

当多辆车进入临近交管区域，从车辆redis缓存中取出各个车辆的规划路线判断接下来的路线相邻最近的地方是否达到安全距离，如果达到安全距离，则释放相邻交管区域的第一辆车。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。