CN111107157A - 基于云端的无人设备协同工作控制系统、方法、存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明属于物流无人机技术领域，公开了一种基于云端的无人设备协同工作控制系统、方法、智能终端，订单APP发起订单任务，订单管理系统向指令序列任务管理系统，请求创建指令序列任务；订单APP基于订单二维码，自动机场扫码枪获取订单信息；订阅机场实时状态，获取到订单号；调用指令序列任务管理系统开放的接口，向起点自动机场发送指令；根据各个指令的成功标志位，标志位成功则继续下一条指令；指令序列任务管理系统实时检查自动机场、无人机的各异常值字段；运维APP订阅自动机场、无人机的异常告警频道，接收无人设备的告警信息。本发明实现设备异常状态的实时告警与处理；将不同类型的设备，有机结合，共同完成自动化运输流程。

Description

基于云端的无人设备协同工作控制系统、方法、存储介质

技术领域

本发明属于物流无人机技术领域，尤其涉及一种基于云端的无人设备协同工作控制系统、方法、智能终端。

背景技术

目前，最接近的现有技术：随着物流行业向智能化、无人化趋势的发展，以及物流行业内向互联网方向的改革转型，物流无人机的应用前景越来越广阔。现有偏远地形因复杂地区，物流配送周期长、成本高，对于更方便快捷的无人运输途径，亟需更优质的无人运输来填充。

现有无人机短途运输解决方案，大多为概念阶段，或部分已有无人运输设备实物，具体的应用实施还需验证。尤其是自动机场设备与无人机设备间，如何有效的结合与衔接，以保证无人运输的整体流程顺利完成，是亟待完成的一项重要工作。现有物流运输需要多种设备协同工作，共同完成货物的收纳、装载、运送、承接、投递等一系列流程。现有物流运输方案，在各种流程中需要大量人力参与，并且效率较低。对于各种设备的实时状态，设备没有状态通信或者没有有效的进行监控。物流运输过程中间环节长，不能保障有效的实时状态，也就无法谈及设备异常情况的即时告警与处理。物流运输的应用场景多种多样，具体的一种无人设备，有多种不同的设备类型，现有方案并未从整体上兼容多种类型的同种设备。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有技术无法实现自动机场设备与无人机设备间的结合与衔接，无法实现自动化运输。

解决上述技术问题的难度：

解决上述技术问题的意义：

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于云端的无人设备协同工作控制系统、方法、智能终端。

本发明是这样实现的，一种基于云端的无人设备协同工作控制方法，所述基于云端的无人设备协同工作控制方法包括：

创建无人设备指令序列，将自动机场、无人机等设备的各个动作纳入同一集合，完成不同设备动作指令的衔接与控制；

对无人设备状态监听，使用消息中间件传输状态数据，使用avro序列化状态数据，设备间统一使用modbus协议通信；

实时发送设备告警信息，采用异常情况的指令动作重试机制。

进一步，所述基于云端的无人设备协同工作控制方法包括以下步骤：

第一步，订单APP发起订单任务，订单管理系统向指令序列任务管理系统，请求创建指令序列任务；

第二步，订单APP基于订单二维码，自动机场扫码枪获取订单信息，并通过机场代理上报二维码订单号；

第三步，自动机场大屏客户端订阅机场实时状态，获取到订单号，从指令序列任务管理系统中查询订单信息；

第四步，自动机场大屏客户端，调用指令序列任务管理系统开放的接口，向起点自动机场发送指令，开启指令序列任务流程；

第五步，根据各个指令的成功标志位，标志位成功则继续下一条指令，指令成功的标志位是管理系统与代理间约定的；指令标志位成功则继续，否则重试当前指令，达到重试次数上限，则中断；每条指令是严格顺序执行的，具体指令的完成过程是并行的；直至指令序列全部完成；

第六步，指令序列任务管理系统实时检查自动机场、无人机的各异常值字段，各监测字段如有异常，则发布异常告警信息；

第七步，运维APP订阅自动机场、无人机的异常告警频道，接收无人设备的告警信息，以应对多种异常情况。

进一步，所述基于云端的无人设备协同工作控制方法的代理-机场代理、无人机代理具有云端通讯功能，代理向自动机场及各个设备模块、无人机下发指令，接收设备回复，并上报设备总体状态到云端。

进一步，所述基于云端的无人设备协同工作控制方法的自动机场的子设备及与机场代理的通信使用Modbus协议；无人机与无人机代理通过云协议，接收代理的指令、上报无人机的实时状态；机场代理与无人机代理向消息中间件发送实时状态，指令序列任务管理系统从消息中间件订阅设备状态，监听机场、无人机的实时状态。

进一步，所述基于云端的无人设备协同工作控制方法的订单APP发起订单任务，订单管理系统向指令序列任务管理系统，请求创建指令序列任务，订单任务是指令序列的发起端，在整个任务里只创建一次指令序列；指令序列需要包含不同的设备。指令序列是起点自动机场、目的自动机场、无人机的指令集合；订单APP基于订单二维码，自动机场扫码枪获取订单信息，并通过机场代理上报二维码订单号。

进一步，所述基于云端的无人设备协同工作控制方法的指令序列任务管理系统监听自动机场、无人机实时状态，根据各个指令的成功标志位，标志位成功则继续下一条指令，指令成功的标志位是管理系统与代理间约定的；指令标志位成功则继续，否则重试当前指令，达到重试次数上限，则中断；直至指令序列全部完成。每个指令设置重试机制、超过阈值时间范围，在指令限制次数内，则重新发送该指令给自动机场、无人机；指令序列任务管理系统实时检查自动机场、无人机的各异常值字段，各监测字段如有异常，则发布异常告警信息。

进一步，所述基于云端的无人设备协同工作控制方法的运维APP订阅自动机场、无人机的异常告警频道，接收无人设备的告警信息；不同类型的同种设备创建不同的指令序列，或根据指令的当前索引值跨步执行；执行时只执行其中的一套模板指令序列；创建指令序列是，为每条指令设定一个唯一的索引值，在执行的过程中，当前的执行指令与任务相关联，在需要时跨步。

进一步，所述基于云端的无人设备协同工作控制方法的指令序列包括：

(1)指令序列作用的设备包括起点自动机场、无人机、目的自动机场；

(2)对于每个指令，发送后判断成功标志位，成功则继续下一指令；

(3)否则判断该指令的发送时间与当前时间的差值，是否大于设置的阈值时间；小于阈值时间则重发指令；

(4)判断指令重发次数是否超过次数限制，小于指令次数限制，则重发指令；

(5)否则指令超时，指令序列终止，指令终止后，有几步操作：指令序列管理系统发出告警信息，通知相关人；设备代理尝试回复原位。维修人员检修；

(6)全部指令执行成功，指令序列流程结束。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述基于云端的无人设备协同工作控制方法的基于云端的无人设备协同工作控制系统，所述基于云端的无人设备协同工作控制系统包括：

显示模块，用于实现订单信息、机场大屏信息、运维信息的显示；

管理模块，用于实现订单信息管理，创建指令序列，实现指令序列任务的管理；

代理模块，具有云端通讯功能，用于实现向自动机场及各个设备模块、无人机下发指令，接收设备回复，并上报设备总体状态到云端；

无人设备模块，用于实现自动机场、扫码枪、中控计算机、伺服电机、无人机的管理及控制。

进一步，所述显示模块包括：

订单APP单元，用于实现订单任务指令的发送；

自动机场大屏客户端，用于实现订单指令的开启；

运维APP单元，用于接收异常告警，并进行处理；

所述管理模块包括：

订单管理单元，用于实现订单任务信息的管理，并创建指令序列；

指令序列任务管理单元，用于实现指令序列任务的管理，并发送异常告警信息；

所述代理模块包括：

机场代理单元，用于接收modbus协议，发送监听的机场信息；

无人机代理单元，用于接收云协议，发送监听的无人机状态信息。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述的基于云端的无人设备协同工作控制方法。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明创建无人设备指令序列，将自动机场、无人机等设备的各个动作纳入同一集合，指令序列是在创建任务时，自动生成的，是一个相对固定的序列，包括任务的全流程动作，整体指令顺序执行，部分指令并行执行；指令序列兼容了多种类型无人机，每种类型无人机可以选择执行相匹配的指令序列；自动、高效的完成不同设备动作指令的衔接与控制。本发明的设备状态监听是自研的云协议，自动机场使用Mqtt上报设备实时状态，Avro是基于二进制传输高性能的中间件，使用avro可以减少传输的数据量。设备状态监听，网络丢包率很小，可靠性高，使用消息中间件传输状态数据，使用avro序列化状态数据，有效减小数据量，设备间统一使用modbus协议通信。实时发送设备告警信息，异常情况的指令动作重试机制，减小设备所处环境的影响。

本发明解决了物流运输自动机场、无人机及附属无人设备之间的动作指令的衔接与控制的问题，设备之间的衔接与控制，依据设备的实时状态，基于其状态判断指令是否成功，是否需要重发指令。本发明涉及的多种无人设备，无人机通过4G网络，自动机场通过4G或有线网络实现交互，接收状态、指令回复，下发指令；解决了统一监听各无人设备状态的问题。本发明在无人设备在运行过程中，实现设备异常状态的实时告警与处理，异常情况的恢复机制现有云平台技术已日趋完善，提出了基于云端的无人设备协同工作整体控制方案。本发明将不同类型的设备，有机结合，共同完成自动化运输流程。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于云端的无人设备协同工作控制系统的结构示意图；

图中：1、显示模块；2、管理模块；3、代理模块；4、无人设备模块。

图2是本发明实施例提供的基于云端的无人设备协同工作控制方法流程图。

图3是本发明实施例提供的基于云端的无人设备协同工作控制系统的原理示意图。

图4是本发明实施例提供的基于云端的无人设备协同工作控制方法的实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于云端的无人设备协同工作控制系统、方法、智能终端，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的基于云端的无人设备协同工作控制系统包括：显示模块1、管理模块2、代理模块3、无人设备模块4。

显示模块1，用于实现订单信息、机场大屏信息、运维信息的显示。

管理模块2，用于实现订单信息管理，创建指令序列，实现指令序列任务的管理。

代理模块3，具有云端通讯功能，用于实现向自动机场及各个设备模块、无人机下发指令，接收设备回复，并上报设备总体状态到云端。

无人设备模块4，用于实现自动机场、扫码枪、中控计算机、伺服电机、无人机的管理及控制。

在本发明的优选实施例中，显示模块1包括：

订单APP单元，用于实现订单任务指令的发送。

自动机场大屏客户端，用于实现订单指令的开启。

运维APP单元，用于接收异常告警，并进行处理。

在本发明的优选实施例中，管理模块2包括：

订单管理单元，用于实现订单任务信息的管理，并创建指令序列。

指令序列任务管理单元，用于实现指令序列任务的管理，并发送异常告警信息。

在本发明的优选实施例中，代理模块3包括：

机场代理单元，用于接收modbus协议，发送监听的机场信息。

无人机代理单元，用于接收云协议，发送监听的无人机状态信息。

如图2所示，本发明实施例提供的基于云端的无人设备协同工作控制方法包括以下步骤：

S201：订单APP发起订单任务，订单管理系统向指令序列任务管理系统，请求创建指令序列任务；

S202：订单APP基于订单二维码，自动机场扫码枪获取订单信息，并通过机场代理上报二维码订单号；

S203：自动机场大屏客户端订阅机场实时状态，获取到订单号，从指令序列任务管理系统中查询订单信息；

S204：自动机场大屏客户端，调用指令序列任务管理系统开放的接口，向起点自动机场发送指令，开启指令序列任务流程；

S205：根据各个指令的成功标志位，标志位成功则继续下一条指令，指令成功的标志位是管理系统与代理间约定的；指令标志位成功则继续，否则重试当前指令，达到重试次数上限，则中断；每条指令是严格顺序执行的，具体指令的完成过程是并行的；直至指令序列全部完成；

S206：指令序列任务管理系统实时检查自动机场、无人机的各异常值字段，各监测字段如有异常，则发布异常告警信息；

S207：运维APP订阅自动机场、无人机的异常告警频道，接收无人设备的告警信息，以应对多种异常情况。

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。

如图3所示，本发明实施例提供的基于云端的无人设备协同工作控制系统包括无人设备-自动机场及附属设备、无人机，代理-机场代理、无人机代理，订单及指令任务管理-订单管理系统、指令序列任务管理系统，订单APP、机场屏幕客户端、运维APP等；代理-机场代理、无人机代理具有云端通讯功能，代理向自动机场及各个设备模块、无人机下发指令，接收设备回复，并上报设备总体状态到云端。

在本发明的优选实施例中，自动机场的子设备及与机场代理的通信使用Modbus协议；无人机与无人机代理通过云协议，接收代理的指令、上报无人机的实时状态；机场代理与无人机代理向消息中间件发送实时状态，指令序列任务管理系统从消息中间件订阅设备状态，监听机场、无人机的实时状态。

在本发明的优选实施例中，由订单APP发起订单任务，订单管理系统向指令序列任务管理系统，请求创建指令序列任务，订单任务是指令序列的发起端，在整个任务里只创建一次指令序列。指令序列需要包含不同的设备。指令序列是起点自动机场、目的自动机场、无人机的指令集合；订单APP基于订单二维码，自动机场扫码枪获取订单信息，并通过机场代理上报二维码订单号。

在本发明的优选实施例中，自动机场大屏客户端订阅机场实时状态，获取到订单号，从指令序列任务管理系统中查询订单信息；自动机场大屏客户端，调用指令序列任务管理系统开放的接口，向起点自动机场发送指令，开启指令序列任务流程。

在本发明的优选实施例中，指令序列任务管理系统监听自动机场、无人机实时状态，根据各个指令的成功标志位，标志位成功则继续下一条指令，指令成功的标志位是管理系统与代理间约定的。指令标志位成功则继续，否则重试当前指令，达到重试次数上限，则中断。每条指令是严格顺序执行的，具体指令的完成过程是并行的。直至指令序列全部完成。每个指令设置重试机制、超过阈值时间范围，在指令限制次数内，则重新发送该指令给自动机场、无人机；指令序列任务管理系统实时检查自动机场、无人机的各异常值字段，各监测字段如有异常，则发布异常告警信息。

在本发明的优选实施例中，运维APP订阅自动机场、无人机的异常告警频道，接收无人设备的告警信息，以应对多种异常情况；针对不同类型的同种设备，可根据需要，创建不同的指令序列，或根据指令的当前索引值跨步执行，跳过一些不需要的指令。指令序列是相对固定的，针对不同类型设备，是预制了多种模板。具体执行时，只是执行其中的一套模板指令序列。创建指令序列是，为每条指令设定一个唯一的索引值，在执行的过程中，当前的执行指令与任务相关联，在需要时即可跨步。

如图4所示，本发明实施例提供的指令序列包括：

(1)指令序列作用的主要设备包括起点自动机场、无人机、目的自动机场。

(2)对于每个指令，发送后即判断成功标志位，成功则继续下一指令。

(3)否则判断该指令的发送时间与当前时间的差值，是否大于设置的阈值时间；小于阈值时间则重发指令。

(4)判断指令重发次数是否超过次数限制，小于指令次数限制，则重发指令。

(5)否则指令超时，指令序列终止，指令终止后，有几步操作：指令序列管理系统发出告警信息，通知相关人。设备代理尝试回复原位。维修人员检修。

(6)全部指令执行成功，指令序列流程结束。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于云端的无人设备协同工作控制方法，其特征在于，所述基于云端的无人设备协同工作控制方法包括：

创建无人设备指令序列，将自动机场、无人机等设备的各个动作纳入同一集合，完成不同设备动作指令的衔接与控制；

对无人设备状态监听，使用消息中间件传输状态数据，使用avro序列化状态数据，设备间统一使用modbus协议通信；

实时发送设备告警信息，采用异常情况的指令动作重试机制。

2.如权利要求1所述的基于云端的无人设备协同工作控制方法，其特征在于，所述基于云端的无人设备协同工作控制方法包括以下步骤：

第一步，订单APP发起订单任务，订单管理系统向指令序列任务管理系统，请求创建指令序列任务；

第二步，订单APP基于订单二维码，自动机场扫码枪获取订单信息，并通过机场代理上报二维码订单号；

第三步，自动机场大屏客户端订阅机场实时状态，获取到订单号，从指令序列任务管理系统中查询订单信息；

第四步，自动机场大屏客户端，调用指令序列任务管理系统开放的接口，向起点自动机场发送指令，开启指令序列任务流程；

第五步，根据各个指令的成功标志位，标志位成功则继续下一条指令，指令成功的标志位是管理系统与代理间约定的；指令标志位成功则继续，否则重试当前指令，达到重试次数上限，则中断；每条指令是严格顺序执行的，具体指令的完成过程是并行的；直至指令序列全部完成；

第六步，指令序列任务管理系统实时检查自动机场、无人机的各异常值字段，各监测字段如有异常，则发布异常告警信息；

第七步，运维APP订阅自动机场、无人机的异常告警频道，接收无人设备的告警信息，以应对多种异常情况。

3.如权利要求2所述的基于云端的无人设备协同工作控制方法，其特征在于，所述基于云端的无人设备协同工作控制方法的代理-机场代理、无人机代理具有云端通讯功能，代理向自动机场及各个设备模块、无人机下发指令，接收设备回复，并上报设备总体状态到云端。

4.如权利要求2所述的基于云端的无人设备协同工作控制方法，其特征在于，所述基于云端的无人设备协同工作控制方法的自动机场的子设备及与机场代理的通信使用Modbus协议；无人机与无人机代理通过云协议，接收代理的指令、上报无人机的实时状态；机场代理与无人机代理向消息中间件发送实时状态，指令序列任务管理系统从消息中间件订阅设备状态，监听机场、无人机的实时状态。

5.如权利要求2所述的基于云端的无人设备协同工作控制方法，其特征在于，所述基于云端的无人设备协同工作控制方法的订单APP发起订单任务，订单管理系统向指令序列任务管理系统，请求创建指令序列任务，订单任务是指令序列的发起端，在整个任务里只创建一次指令序列；指令序列需要包含不同的设备，指令序列是起点自动机场、目的自动机场、无人机的指令集合；订单APP基于订单二维码，自动机场扫码枪获取订单信息，并通过机场代理上报二维码订单号。

6.如权利要求2所述的基于云端的无人设备协同工作控制方法，其特征在于，所述基于云端的无人设备协同工作控制方法的指令序列任务管理系统监听自动机场、无人机实时状态，根据各个指令的成功标志位，标志位成功则继续下一条指令，指令成功的标志位是管理系统与代理间约定的；指令标志位成功则继续，否则重试当前指令，达到重试次数上限，则中断；直至指令序列全部完成，每个指令设置重试机制、超过阈值时间范围，在指令限制次数内，则重新发送该指令给自动机场、无人机；指令序列任务管理系统实时检查自动机场、无人机的各异常值字段，各监测字段如有异常，则发布异常告警信息。

7.如权利要求2所述的基于云端的无人设备协同工作控制方法，其特征在于，所述基于云端的无人设备协同工作控制方法的运维APP订阅自动机场、无人机的异常告警频道，接收无人设备的告警信息；不同类型的同种设备创建不同的指令序列，或根据指令的当前索引值跨步执行；执行时只执行其中的一套模板指令序列；创建指令序列是，为每条指令设定一个唯一的索引值，在执行的过程中，当前的执行指令与任务相关联，在需要时跨步；

所述基于云端的无人设备协同工作控制方法的指令序列包括：

(1)指令序列作用的设备包括起点自动机场、无人机、目的自动机场；

(2)对于每个指令，发送后判断成功标志位，成功则继续下一指令；

(3)否则判断该指令的发送时间与当前时间的差值，是否大于设置的阈值时间；小于阈值时间则重发指令；

(4)判断指令重发次数是否超过次数限制，小于指令次数限制，则重发指令；

(5)否则指令超时，指令序列终止，指令终止后，有几步操作：指令序列管理系统发出告警信息，通知相关人；设备代理尝试回复原位，维修人员检修；

(6)全部指令执行成功，指令序列流程结束。

8.一种实施权利要求1～7任意一项所述基于云端的无人设备协同工作控制方法的基于云端的无人设备协同工作控制系统，其特征在于，所述基于云端的无人设备协同工作控制系统包括：

显示模块，用于实现订单信息、机场大屏信息、运维信息的显示；

管理模块，用于实现订单信息管理，创建指令序列，实现指令序列任务的管理；

代理模块，具有云端通讯功能，用于实现向自动机场及各个设备模块、无人机下发指令，接收设备回复，并上报设备总体状态到云端；

无人设备模块，用于实现自动机场、扫码枪、中控计算机、伺服电机、无人机的管理及控制。

9.如权利要求8所述的基于云端的无人设备协同工作控制系统，其特征在于，所述显示模块包括：

订单APP单元，用于实现订单任务指令的发送；

自动机场大屏客户端，用于实现订单指令的开启；

运维APP单元，用于接收异常告警，并进行处理；

所述管理模块包括：

订单管理单元，用于实现订单任务信息的管理，并创建指令序列；

指令序列任务管理单元，用于实现指令序列任务的管理，并发送异常告警信息；

所述代理模块包括：

机场代理单元，用于接收modbus协议，发送监听的机场信息；

无人机代理单元，用于接收云协议，发送监听的无人机状态信息。

10.一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-7任意一项所述的基于云端的无人设备协同工作控制方法。

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