CN110597093B - 一种自适应停车场智能感控设备动态协作系统和协作方法 - Google Patents

一种自适应停车场智能感控设备动态协作系统和协作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种自适应停车场智能感控设备动态协作系统和协作方法，包括智能感控设备和用于人机交互的上位机；本发明通过实时获取停车场当前智能感控设备状态和当前环境信息，根据智能感控设备的能力和可执行的子目标需求规划待停车辆的总目标需求，做出智能感控设备的动态协作决策，提高了智能停车场中智能感控设备的协作效率，具有较强的实用价值。

Description

一种自适应停车场智能感控设备动态协作系统和协作方法
技术领域
本发明属于停车场智能感控技术领域，具体涉及一种自适应停车场智能感控设备动态协作系统和协作方法。
背景技术
近年来，基于停车AGV(Automated Guided Vehicle，自动导引运输车)的智能停车场的出现提高了公共封闭停车场的停车效率。但由于智能停车场是新兴行业，为了满足新增业务需求，需要增加新的智能感控设备到停车场景中，例如AGV充电桩、电动汽车充电桩、AGV升降梯、故障救援车等。智能停车场需要能够感知停车场环境的变化，根据环境变化动态决策智能感控设备的行为或者协作方式。例如，一旦AGV出现故障堵塞了运行通道，一方面要调度临近AGV进行车辆转送(协作一：故障AGV和临近AGV之间的协作)，另一方面要对故障AGV进行救援(协作二：故障AGV和故障救援车之间的协作)，而且需要规划协作一和协作二的执行顺序。
但是目前这类由智能感控设备构成的智能停车场系统通常需要定制研发智能停车场管理平台，该平台包含AGV导航、机器视觉、任务协作等业务。智能感控设备的协作方案基本都是在设计时定制，这就意味着每一种智能感控设备的加入或者新的业务需求都需要重新研发智能停车场管理平台。重新研发过程不但容易出错且非常耗时，还可能大幅度延迟推出急需的创新解决方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种自适应停车场智能感控设备动态协作系统和协作方法，用于根据停车需求和当前实时环境生成和更新智能感控设备的协作规划。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种自适应停车场智能感控设备动态协作系统，包括智能感控设备和用于人机交互的上位机；智能感控设备包括用于获取实时的环境信息的传感器、用于接收环境信息和上位机的协作需求并生成协作决策的控制器、用于接收协作决策并在执行完成后向控制器发送反馈信号的执行机构；其中控制器的信号输入端分别与传感器的信号输出端、执行机构的信号输出端和上位机的信号输出端连接，控制器的信号输出端分别与传感器的信号输入端、执行机构的信号输入端和上位机的信号输入端连接。
按上述方案，智能感控设备还包括用于在上位机与智能感控设备之间、以及智能感控设备与智能感控设备之前进行无线通信的无线模块，无线模块的有线信号输出端与控制器的信号输入端连接，无线模块的有线信号输入端与控制器的信号输出端连接。
按上述方案，上位机包括电脑端上位机和移动端上位机。
一种基于自适应停车场智能感控设备动态协作系统的协作方法，包括以下步骤：
S1：上位机按一定频率通过智能感控设备获取实时的信息；
S2：上位机根据实时的信息构建并更新EGTree模型；
S3：上位机根据实时的信息和更新后的EGTree模型选取智能感控设备；
S4：上位机根据实时的信息做出协作决策并更新决策，然后发送给被选取的智能感控设备；
S5：被选取的智能感控设备执行收到的协作决策，并根据收到的更新的协作决策调整执行过程；
S6：上位机判断是否完成EGTree模型的停车需求目标，若完成则更新智能感控设备的识别信息并待机；若未完成则执行步骤S1直至完成停车操作。
进一步的，所述的步骤S1中，具体步骤为：
S11：上位机按一定频率通过智能感控设备获取环境信息，定位待停车辆位置；
S12：上位机通过智能感控设备获取停车需求信息；
S13：上位机按一定频率获取智能感控设备的识别信息。
进一步的，所述的步骤S2中，EGTree模型的根节点目标为待停车辆的停车需求，叶节点目标为停车引导行进过程中需要完成的可执行目标，可执行目标的前置条件为智能感控设备的能力的输出约束状态即能力所引起的状态改变。
进一步的，所述的步骤S3中，具体步骤为：
S31：上位机根据识别信息和EGTree模型，判断智能感控设备能否独立完成可执行目标，若能则执行步骤S4；若不能则执行步骤S32；
S32：上位机根据动态决策产生协议以支持多个智能感控设备协作完成可执行目标。
进一步的，所述的步骤S4中，具体步骤为：
S41：上位机根据实时的信息通过遍历EGTree模型中的目标节点，选择具有最高匹配程度的智能感控设备能力或智能感控设备的协作承诺对被选取的智能感控设备的种类、数量以及协作执行序列进行决策并更新决策；
S42：上位机将协作决策发送给被选取的智能感控设备。
进一步的，所述的步骤S5中，具体步骤为：
S51：被选取的智能感控设备执行收到的协作决策；
S52：上位机锁定协作决策以避免决策冲突，直至执行过程中止、执行目标冲突或完成执行目标中的任意一种情况发生后解除锁定并更新环境信息。
本发明的有益效果为：
1.本发明的一种自适应停车场智能感控设备动态协作系统通过根据停车需求和当前实时环境生成和更新智能感控设备的协作规划，提高了智能停车场中智能感控设备的协作效率，具有较强的实用价值。
2.若智能感控设备在协作完成目标的过程中环境发生了变化，本发明能够根据当前实时环境信息重新进行智能感控设备的协作规划，环境适应性强。
3.本发明降低了智能停车场管理平台的开发成本，缩短了开发周期。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图。
图2为本发明实施例的功能框图。
图3为本发明实施例的EGTree(可执行停车目标树)模型图。
图4为本发明实施例的Update-EGTree(更新后可执行停车目标树)模型图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图2，本发明的实施例包括智能感控设备和用于人机交互的上位机；智能感控设备包括用于获取实时的环境信息的传感器、用于接收环境信息和上位机的协作需求并生成协作决策的控制器、用于接收协作决策并在执行完成后向控制器发送反馈信号的执行机构、用于在上位机与智能感控设备之间以及智能感控设备与智能感控设备之前进行无线通信的无线模块；其中控制器的信号输入端分别与传感器的信号输出端、执行机构的信号输出端和无线模块的有线信号输出端连接，控制器的信号输出端分别与传感器的信号输入端、执行机构的信号输入端和无线模块的有线信号输入端连接；上位机与智能感控设备之间、智能感控设备与智能感控设备之前通过无线通信连接。
上位机包括电脑端上位机和移动端上位机，上位机内部设有用于存放决策程序和收到的信息的可擦写存储模块。
参见图1，一种基于自适应停车场智能感控设备动态协作系统的协作方法，包括以下步骤：
S1：上位机按一定频率通过智能感控设备获取实时的信息：
S11：上位机按一定频率通过智能感控设备获取环境信息，定位待停车辆位置；
S12：上位机通过智能感控设备获取停车需求信息；
S13：上位机按一定频率获取智能感控设备的识别信息，保存智能感控设备的能力、能力的输入约束和输出约束。
S2：上位机根据实时的信息构建并更新EGTree模型，EGTree模型的根节点目标为待停车辆的停车需求，叶节点目标为停车引导行进过程中需要完成的可执行目标，可执行目标的前置条件为智能感控设备的能力的输出约束状态即能力所引起的状态改变。
S3：上位机根据实时的信息和更新后的EGTree模型选取智能感控设备：
S31：上位机根据识别信息和EGTree模型，判断智能感控设备能否独立完成可执行目标，若能则执行步骤S4；若不能则执行步骤S32；
S32：上位机根据动态决策产生协议以支持多个智能感控设备协作完成可执行目标。
S4：上位机根据实时的信息做出协作决策并更新决策，然后发送给被选取的智能感控设备：
S41：上位机根据实时的信息通过遍历EGTree模型中的目标节点，选择具有最高匹配程度的智能感控设备能力或智能感控设备的协作承诺对被选取的智能感控设备的种类、数量以及协作执行序列进行决策并更新决策；
S42：上位机将协作决策发送给被选取的智能感控设备。
S5：被选取的智能感控设备执行收到的协作决策，并根据收到的更新的协作决策调整执行过程；
S51：被选取的智能感控设备执行收到的协作决策；
S52：上位机锁定协作决策以避免决策冲突，直至执行过程中止、执行目标冲突或完成执行目标中的任意一种情况发生后解除锁定并更新环境信息。
S6：上位机判断是否完成EGTree模型的停车需求目标，若完成则更新智能感控设备的识别信息并待机；若未完成则执行步骤S1直至完成停车操作。
本发明的实施例的停车场场景为：
某两层带充电桩的公共封闭停车场使用电梯运输车辆上下楼。在某一时段内，有停车需求的A、B、C三辆车先后到达停车场。为丰富停车场景，预设A、B、C车辆均需要使用AGV升降梯跨楼层运送，运送A车辆的AGV自动引导车在停车调度过程中遇到故障，运送B车辆的AGV自动引导车在停车调度过程中电量即将耗尽需要去充电，运送C车辆的AGV自动引导车在停车调度过程中道路遇到堵塞。
待停车辆的停车需求为：
A车辆：需要停在有充电桩的停车位；
B车辆：需要停在靠近出口的停车位；
C车辆：对停车位区域不做要求。
具体步骤如下：
步骤1：待停车辆A、B、C进入停车场，上位机获取当前所有智能感控设备的状态和环境状态。
步骤2：上位机对停车场智能感控设备包括AGV自动引导车、AGV充电桩、AGV升降梯、故障救援车、电动汽车充电桩等的能力进行自动识别；停车场场景中智能感控设备的能力和环境信息分别如表1和表2所示。
表1智能感控设备能力(部分实例)表
Figure BDA0002192426480000051
Figure BDA0002192426480000061
表2环境信息(部分实例)表
Figure BDA0002192426480000062
步骤3：上位机获取A、B、C车辆的位置信息，通知距离待停车辆最近的空闲AGV自动引导车执行停车任务。
步骤4：AGV自动引导车接收任务后，获取车辆位置信息，到达指定位置装载A、B、C待停车辆并获取车辆停车需求。
步骤5：参见图3，以车辆A为例，上位机将停车场的业务需求构建为EGTree模型，其中G0为根节点目标，G1～G9为叶节点目标。
步骤6：参见图4，上位机根据A、B、C待停车辆停车需求及环境信息更新EGTree模型，其中G0为根节点目标，G1～G12为叶节点目标；上位机根据当前环境信息判断EGTree模型中可执行目标的有效性，并更新EGTree模型中的有效目标。
步骤7：上位机获取当前环境信息，根据环境信息选取包括AGV自动引导车、AGV充电桩、AGV升降梯、故障救援车、电动汽车充电桩的智能感控设备进行个体以及协作执行完成相应的可执行目标；判断智能感控设备的能力(C1-C13)能否独立完成可执行目标，若不能则通过动态决策产生协议，创建协作承诺调度多个智能感控设备协作完成可执行目标。
步骤8：上位机根据环境信息进行智能感控设备的协作决策；根据停车需求对完成各可执行目标的各智能感控设备的个体和协作执行序列进行决策；智能感控设备在执行过程中的每一步都可能影响环境信息，上位机自动更新当前环境信息。
步骤9：调度智能感控设备完成执行序列进行停车；若调度过程中需求发生改变，则上位机获取当前环境信息并执行步骤6，重新进行智能感控设备的动态协作决策；若运送A车辆的AGV自动引导车在停车调度过程中遇到故障，则更新EGTree模型中的有效目标。
综上所述，本发明通过实时获取停车场当前智能感控设备状态和当前环境信息，根据智能感控设备的能力和可执行的子目标需求规划待停车辆的总目标需求，做出智能感控设备的动态协作决策，提高了智能停车场中智能感控设备的协作效率，具有较强的实用价值。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自适应停车场智能感控设备动态协作方法，其特征在于：包括以下步骤：
S0：搭建自适应停车场智能感控设备动态协作系统，包括智能感控设备和上位机；智能感控设备包括传感器、控制器和执行机构；其中控制器的信号输入端分别与传感器的信号输出端、执行机构的信号输出端和上位机的信号输出端连接，控制器的信号输出端分别与传感器的信号输入端、执行机构的信号输入端和上位机的信号输入端连接；
S1：上位机按一定频率通过智能感控设备获取实时的信息，具体步骤为：
S11：上位机按一定频率通过智能感控设备获取环境信息，定位待停车辆位置，通知距离待停车辆最近的空闲智能感控设备执行停车任务，智能感控设备到达指定位置装载待停车辆并获取车辆的停车需求；
环境信息包括CS1智能感控设备可以使用、CS2智能感控设备不可使用、CS3道路畅通、CS4道路阻塞；
S12：上位机通过智能感控设备获取停车需求信息；
停车需求信息包括需要停在有充电桩的停车位、需要停在靠近出口的停车位和对停车位区域不做要求；
S13：上位机按一定频率获取智能感控设备的识别信息；
智能感控设备包括AGV自动引导车、AGV充电桩、AGV升降梯、故障救援车、电动汽车充电桩；
AGV自动引导车的识别信息包括C1探测车辆、C2装载车辆、C3运输车辆、C4移动到AGV电梯、C5移动到目的地、C6卸下车辆；
AGV充电桩的识别信息包括C7探测AGV充电接口、C8AGV充电；
AGV升降梯的识别信息包括C9运输车辆；
故障救援车的识别信息包括C10探测AGV、C11运输AGV；
电动汽车充电桩的识别信息包括C12探测车辆充电接口、C13车辆充电；
S2：上位机根据实时的信息构建EGTree模型，根据当前环境信息判断EGTree模型中可执行目标的有效性，并更新EGTree模型的有效目标；
EGTree模型的根节点目标为待停车辆的停车需求，叶节点目标为停车引导行进过程中需要完成的可执行目标；
设停车需求为G0停车到停车位，可执行目标包括G1获取停车位信息、G2运输车辆、G3到达停车位、G4获取车辆位置、G5获取车辆目的地、G6使用电梯运输车辆、G7运输车辆到目的地楼层、G8发现停车位、G9移动到停车位、G10调度可使用智能感控设备、G11决策调度最近智能感控设备、G12最近智能感控设备执行调度命令；
可执行目标的前置条件为智能感控设备的能力的输出约束状态即能力所引起的状态改变；
G0停车到停车位的前置条件为同时满足G1获取停车位信息、G2运输车辆、G3到达停车位和G10调度可使用智能感控设备；
G1获取停车位信息的前置条件为G4获取车辆位置且G5获取车辆目的地；
G4获取车辆位置和G5获取车辆目的地的前置条件为cs1车辆装载；G4获取车辆位置的执行结果为cs2车辆楼层信息；
G10调度可使用智能感控设备的前置条件为G11决策调度最近智能感控设备且G12最近智能感控设备执行调度命令；
G11决策调度最近智能感控设备的前置条件为cs2车辆楼层信息；G11决策调度最近智能感控设备的执行结果为cs3目的地楼层信息；
G12最近智能感控设备执行调度命令的前置条件为cs3目的地楼层信息且cs9调度命令可用；G12最近智能感控设备执行调度命令的执行结果包括cs5车辆和目的地不同楼层和cs10调度命令不可用；
G2运输车辆的前置条件为G6使用电梯运输车辆或G7运输车辆到目的地楼层；G6使用电梯运输车辆的前置条件为cs5车辆和目的地不同楼层；G6使用电梯运输车辆的执行结果为cs4车辆和目的地同一楼层；
G7运输车辆到目的地楼层的前置条件为cs2车辆楼层信息且cs4车辆和目的地同一楼层；G7运输车辆到目的地楼层的执行结果为cs6车辆和停车位在同一位置；G3到达停车位的前置条件为G8发现停车位且G9移动到停车位；
G8发现停车位的前置条件为cs6车辆和停车位在同一位置；G8发现停车位的执行结果为cs7停车位状态为可以使用；
G9移动到停车位的前置条件为cs7停车位状态为可以使用；G9移动到停车位的执行结果为cs8停车位状态为不可使用；
S3：上位机根据实时的信息和更新后的EGTree模型选取智能感控设备；
S4：上位机根据实时的信息做出协作决策并更新决策，然后发送给被选取的智能感控设备；
S5：被选取的智能感控设备执行收到的协作决策，并根据收到的更新的协作决策调整执行过程；
S6：上位机判断是否完成EGTree模型的停车需求目标，若完成则更新智能感控设备的识别信息并待机；若未完成则执行步骤S1直至完成停车操作。
2.根据权利要求1所述的一种自适应停车场智能感控设备动态协作方法，其特征在于：所述的步骤S3中，具体步骤为：
S31：上位机根据识别信息和EGTree模型，判断智能感控设备能否独立完成可执行目标，若能则执行步骤S4；若不能则执行步骤S32；
S32：上位机根据动态决策产生协议以支持多个智能感控设备协作完成可执行目标。
3.根据权利要求2所述的一种自适应停车场智能感控设备动态协作方法，其特征在于：所述的步骤S4中，具体步骤为：
S41：上位机根据实时的信息通过遍历EGTree模型中的目标节点，选择具有最高匹配程度的智能感控设备能力或智能感控设备的协作承诺对被选取的智能感控设备的种类、数量以及协作执行序列进行决策并更新决策；
S42：上位机将协作决策发送给被选取的智能感控设备。
4.根据权利要求3所述的一种自适应停车场智能感控设备动态协作方法，其特征在于：所述的步骤S5中，具体步骤为：
S51：被选取的智能感控设备执行收到的协作决策；
S52：上位机锁定协作决策以避免决策冲突，直至执行过程中止、执行目标冲突或完成执行目标中的任意一种情况发生后解除锁定并更新环境信息。
5.一种用于权利要求1至4中任意一项所述的自适应停车场智能感控设备动态协作方法的协作系统，其特征在于：包括智能感控设备和用于人机交互的上位机；智能感控设备包括用于获取实时的环境信息的传感器、用于接收环境信息和上位机的协作需求并生成协作决策的控制器、用于接收协作决策并在执行完成后向控制器发送反馈信号的执行机构；其中控制器的信号输入端分别与传感器的信号输出端、执行机构的信号输出端和上位机的信号输出端连接，控制器的信号输出端分别与传感器的信号输入端、执行机构的信号输入端和上位机的信号输入端连接。
6.根据权利要求5所述的协作系统，其特征在于：所述的智能感控设备还包括用于在上位机与智能感控设备之间、以及智能感控设备与智能感控设备之间 进行无线通信的无线模块，无线模块的有线信号输出端与控制器的信号输入端连接，无线模块的有线信号输入端与控制器的信号输出端连接。
7.根据权利要求5所述的协作系统，其特征在于：所述的上位机包括电脑端上位机和移动端上位机。
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