CN112859882A - 作业机械集群的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种作业机械集群的控制系统及方法，其中，该系统包括：上位机控制装置，以及所述作业机械集群包括的每一作业机械的定位装置和下位机控制装置；所述上位机控制装置，分别与每一所述定位装置以及每一所述下位机控制装置连接；对于每一所述作业机械，所述作业机械的定位装置和下位机控制装置连接。本发明实施例提供的作业机械集群的控制系统及方法，通过上位机控制装置，分别与每一定位装置以及每一下位机控制装置连接，基于作业机械的位置信息对作业机械进行控制，能实现无人化的控制，控制的效率更高，能降低施工成本、保证施工质量和提高施工的安全性。

Description

作业机械集群的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及机械工程技术领域，尤其涉及一种作业机械集群的控制系统及方法。

背景技术

强夯工法广泛适用于公路、铁路、机场、大型工业区、港口填海和住宅建筑的地基加固工程中，其工期短，效果好，造价低。强夯工法可以基于作业机械集群进行实施。作业机械集群可以包括多台作业机械，每一作业机械可以为强夯机、旋挖机、装载机、挖掘机、压路机或起重机等。

目前，强夯工法的实施，通常是人工操作各种作业机械，至少存在以下不足：

(1)安全性低：施工环境恶劣，存在泥浆飞溅和飞沙走石等现象，对施工人员的安全造成不利影响；

(2)质量差：漏夯、少夯现象普遍存在且夯击精度差，返工现象常有发生；

(3)效率低：由于施工现场存在多款机型和多家施工单位，各家施工单位只负责自家机型的施工情况管理及调配，作业机械之间的协调配合较差，导致对各作业机械的总体控制效率低下，影响总体的施工效率。

发明内容

本发明提供一种作业机械集群的控制系统及方法，用以解决现有技术中存在的效率低下缺陷，实现对作业机械集群更高效的控制。

本发明提供一种作业机械集群的控制系统，包括：上位机控制装置，以及所述作业机械集群包括的每一作业机械的定位装置和下位机控制装置；

所述上位机控制装置，分别与每一所述定位装置以及每一所述下位机控制装置连接；

对于每一所述作业机械，所述作业机械的定位装置和下位机控制装置连接；

所述上位机控制装置，用于基于各所述定位装置和所述上位机控制装置的输入信息，向每一所述作业机械发出控制指令；

所述下位机控制装置，用于根据所述控制指令控制所述作业机械行驶至目标地点进行作业。

根据本发明提供的一种作业机械集群的控制系统，还包括：与所述上位机控制装置连接的控制终端；

所述控制终端，用于与所述上位机控制装置进行控制指令及与施工有关的各类信息的传输。

根据本发明提供的一种作业机械集群的控制系统，还包括：存储装置，用于将数据及施工状态推送给客户终端和后台运维服务器；

所述存储装置，分别与所述上位机控制装置以及每一所述下位机控制装置连接。

根据本发明提供的一种作业机械集群的控制系统，所述上位机控制装置包括：用于根据施工信息以及各所述作业机械的位置信息，生成每一所述作业机械的目标行驶路线的路径规划组件，以及用于向每一所述下位机控制装置发送携带有所述作业机械的目标行驶路线的第一工作命令的第一通信组件。

根据本发明提供的一种作业机械集群的控制系统，所述下位机控制装置包括：

用于接收携带有所述作业机械的目标行驶路线的工作命令的第二通信组件，以及用于执行所述第一工作命令的执行组件。

根据本发明提供的一种作业机械集群的控制系统，所述下位机控制装置还包括：用户获取所述作业机械周边的施工场地信息的传感器；

相应地，所述路径规划组件，还用于在根据所述作业机械周边的施工场地信息确定所述目标行驶路线上存在障碍物的情况下，根据所述作业机械周边的施工场地信息以及所述作业机械的位置信息，更新所述作业机械的目标行驶路线，以避让障碍物。

根据本发明提供的一种作业机械集群的控制系统，所述下位机控制装置还包括：

姿态识别组件，用于获取作业机械的运动姿态，将整机运动姿态反馈给所述上位机控制单元进行有效控制。

根据本发明提供的一种作业机械集群的控制系统，所述控制终端包括：用于导入和导出施工地图收发组件、用于显示和导出施工报表数据的报表输出组件、用于显示各所述作业机械的目标行驶路线和实时的实际行驶路线的路线显示组件，以及用于远程监控及数据共享的远程监控组件和用于向所述上位机控制装置发送第二工作命令的遥控组件；

其中，所述第二工作命令为用于控制目标作业机械的命令。

本发明还提供一种作业机械集群的控制方法，包括：

上位机控制装置根据施工信息以及各所述作业机械的位置信息，确定每一所述作业机械的目标行驶路线；

上位机控制装置向每一作业机械的下位机控制装置发送携带有所述作业机械的目标行驶路线的工作命令；

每一所述作业机械的下位机控制装置，根据所述工作命令控制所述作业机械行驶至目标地点进行作业。

根据本发明提供的一种作业机械集群的控制方法，所述每一所述作业机械的下位机控制装置，根据所述工作命令控制所述作业机械行驶至目标地点，具体包括：

所述作业机械的下位机控制装置获取所述作业机械周边的施工场地信息并发送至所述上位机控制装置；

对于任一所述作业机械，若所述上位机控制装置根据所述作业机械周边的施工场地信息判断获知所述作业机械的目标行驶路线上存在障碍物，则所述施工信息以及所述作业机械的位置信息，更新所述作业机械的目标行驶路线，将携带有更新后的所述目标行驶路线的路线更新命令发送至所述作业机械的下位机控制装置，以避让障碍物。

本发明提供的作业机械集群的控制系统及方法，通过上位机控制装置，分别与每一定位装置以及每一下位机控制装置连接，基于作业机械的位置信息对作业机械进行控制，能实现无人化的控制，控制的效率更高，能降低施工成本、保证施工质量和提高施工的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的作业机械集群的控制系统的结构示意图；

图2是本发明提供的作业机械集群的控制系统的结构示意图；

图3是本发明提供的作业机械集群的控制系统中控制终端的结构示意图；

图4是本发明提供的作业机械集群的控制方法的流程示意图；

图5是本发明提供的作业机械集群的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，且不涉及顺序。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

下面结合图1-图5描述本发明的作业机械集群的控制系统及方法。

图1是本发明提供的作业机械集群的控制系统的结构示意图。下面结合图1描述本发明实施例的作业机械集群的控制系统。如图1所示，该系统包括：上位机控制装置101，以及作业机械集群包括的每一作业机械的定位装置102和下位机控制装置103。

具体地，作业机械集群可以是由某一施工项目的各施工单位的各作业机械组成的集群。

上位机控制装置101，用于基于各定位装置102和上位机控制装置101的输入信息，向每一作业机械发出控制指令。

上位机控制装置101是控制系统的核心控制装置，可以根据施工任务统筹作业机械集群中各作业机械的作业，可以用于向任一作业机械的下位机控制装置发送用于控制该作业机械的控制指令。

上位机控制装置101可以具有信息输入接口，通过输入接口接收通过外设或其他装置输入的各类信息(例如工程信息等)。

通过上位机控制装置101的集群化控制，统筹多机种同步工作，可以实现多动作复合(例如起重机的变幅与升降动作)、多机种配合动作和多工法分步完成，能提高作业机械集群总体控制效率，提高总体的施工效率。

可以理解的是，对于工程施工，尤其是大型工程，施工场地的面积大，作业机械需要在施工场地内进行移动，因而为了实现对作业机械集群的控制，需要获取作业机械的地理位置信息(简称“位置信息”)

对于每一作业机械，该作业机械的定位装置102安装于该作业机械上，用于获取该作业机械的位置信息。

定位装置102可以接收本机实时位置状态信息进行换算，获得作业机械的位置信息并反馈给上位机控制单元，进行定位控制。

定位装置102接收该作业机械的实时位置状态信息进行换算，具体可以采用RTK(Real-time kinematic，实时动态)载波相位差分技术，根据基准站和流动站观测数据通过差分定位，从而实时检测作业机械的位置状态信息。

流动站设置可以在作业机械上，基准站设置在流动站的一定范围内，例如方圆5公里范围内。流动站与基准站之间可以通过电台或移动通信(例如GPRS/CDMA/UHF)网络等进行通信。

下位机控制装置103，用于根据控制指令控制作业机械行驶至目标地点进行作业。

该作业机械的下位机控制装置103，用于根据上位机控制装置101发送的控制指令，控制该作业机械。

上位机控制装置101可以通过下位机控制装置103控制作业机械的动作。

需要说明的是，图1中仅示出了一个定位装置102和一个下位机控制装置103，但本发明实施例中该系统可以包括n个定位装置102和n个下位机控制装置103。其中，n为正整数，表示作业机械集群包括的作业机械的数量。每一作业机械分别对应一个定位装置102和一个下位机控制装置103。

上位机控制装置101，分别与每一定位装置102以及每一下位机控制装置连接103。

具体地，上位机控制装置101分别与每一作业机械的定位装置102电连接或通信连接，以接收该定位装置102反馈的该作业机械的位置信息。

上位机控制装置101还分别与每一作业机械的下位机控制装置连接103电连接或通信连接，以实现上位机控制装置101向下位机控制装置连接103发送控制指令和下位机控制装置103向上位机控制装置101反馈信息。

下位机控制装置103向上位机控制装置101反馈的信息，包括但不限于，安装在作业机械上的传感器采集的信息及摄像头采集的信息。

电连接，可以通过是工业总线连接，实现相互通讯、交互信息。

通信连接，可以是通过工业以太网连接，实现相互通讯、交互信息。

对于每一作业机械，作业机械的定位装置102和下位机控制装置103连接。

具体地，对于任一作业机械，该作业机械的定位装置102和该下位机控制装置103电连接或通信连接。

本发明实施例通过上位机控制装置，分别与每一定位装置以及每一下位机控制装置连接，基于作业机械的位置信息对作业机械进行控制，能实现无人化的控制，控制的效率更高，能降低施工成本、保证施工质量和提高施工的安全性。

图2是本发明提供的作业机械集群的控制系统的结构示意图。基于上述任一实施例的内容，如图2所示，该系统还包括：与上位机控制装置101连接的控制终端201。

具体地，控制终端201，是操作手使用的终端。

控制终端201，用于与上位机控制装置101进行控制指令及与施工有关的各类信息的传输。

控制终端201可以带有人机界面，基于人机界面显示各种信息，操作手可以基于人机界面进行操作，例如数据或指令的导入导出等。

控制终端201可以是智能手机、平板电脑或个人计算机PC等任一种终端，还可以是用于作业机械的带有人机界面的终端。

上位机控制装置101与控制终端201电连接或通信连接，以进行控制指令及与施工有关的各类信息(例如作业机械的类型和型号基本信息，以及施工信息等)的传输。

基于上位机控制装置101与控制终端201之间的交互，操作手可以查看作业机械集群的基本信息，对作业机械集群进行控制，以及查看作业机械集群的作业情况等，从而根据实际情况，对作业机械集群进行更有效、更高效的控制。

本发明实施例通过控制终端与上位机控制装置连接，能实现操作手通过远程指令控制作业机械集群，对作业机械集群的控制更方便、灵活。

基于上述任一实施例的内容，如图2所示，该系统还包括：存储装置202，用于将数据及施工状态推送给客户终端和后台运维服务器；存储装置202，分别与上位机控制装置101以及每一下位机控制装置103连接。

具体地，存储装置202与上位机控制装置101电连接或通信连接，还分别与每一下位机控制装置103电连接或通信连接。

由于施工过程会产生大量数据，例如现场施工数据(例如施工报表数据等)和作业机械的整机施工状态数据，可以将上述数据通过存储装置202进行存储。

上位机控制装置101可以将施工信息和现场施工数据等发送至存储装置202进行存储

作业机械的下位机控制装置103可以通过TBOX或数据记录仪，实时接收本机施工状态数据和施工信息，并上传至存储装置202进行存储。

存储装置202，可以采用云服务的方式进行数据存储。

存储装置202，还可以将现场施工数据和作业机械的整机施工状态数据等推送给客户终端和后台运维服务器，使得客户可以实时了解现场施工情况和作业机械的运行状态，也可对作业机械进行远程遥控控制。

客户终端，指客户使用的终端。优选地，客户可以是在不在施工现场的作业机械的所有者。

作业机械的所有者，即通常所谓的老板，前面操作者是工人，老板通过手机、平板电脑等设备向存储装置发送控制下位机控制装置动作指令。

存储装置202可以用于接收并存储上位机控制装置101发送的统筹规划和算法指令，并将统筹规划、施工状态发送给客户终端和后台运维服务器，及接收远程控制指令并发送给下位机控制装置103。

本发明实施例通过存储装置存储上位机控制装置和各下位机控制装置发送的数据，便于客户了解现场施工情况和进行远程控制，也便于进行后期进行分析。

基于上述任一实施例的内容，上位机控制装置101包括：用于根据施工信息以及各作业机械的位置信息，生成每一作业机械的目标行驶路线的路径规划组件，以及用于向每一下位机控制装置发送携带有作业机械的目标行驶路线的第一工作命令的第一通信组件。

具体地，上位机控制装置101可以包括路径规划组件和第一通信组件。

路径规划组件与第一通信组件电连接或通信连接。

路径规划组件，可以用于根据施工信息以及各作业机械的位置信息，生成每一作业机械的目标行驶路线。

位置信息可以是由定位装置或者手动输入，发送至上位机控制装置的。

第一通信组件，用于与作业机械集群的控制系统中的定位装置102、下位机控制装置103、控制终端201和存储装置202等其他装置进行通信，以传输数据。

施工信息可以包括施工任务信息、施工要求和施工地图等。

上述施工信息可以由操作手预先输入上位机控制装置101，也可以由操作手输入控制终端201之后，通过控制终端201发送至上位机控制装置101。

路径规划组件，可以基于目标算法，根据施工信息以及进行路径规划之前各作业机械的位置信息，确定每一作业机械的目标行驶路线，以及各作业机械的工作时序，获得路径规划结果。

需要说明的是，上述各作业机械的工作时序包括不限于：先旋挖钻机工作，然后装载机工作，接着履带起重机工作一种工作时序。

目标行驶路线，是作业机械从路径规划之前的位置，行驶至目标地点的路线。

目标地点，为路径规划组件确定或操作手预先指定的作业机械的作业地点。

各作业机械放置在施工场地内，在施工场地空旷的情况下，路径规划组件可以直接进行路径规划；在施工场地不空旷的情况下，进行路径规划需考虑障碍物的影响，路径规划组件需额外增设避障功能。

根据路径规划结果，可以生成各作业机械的第一工作命令。

第一工作命令，用于指示作业机械按照目标行驶路线行驶至目标地点，并在到达目标地点后开始作业。因此，第一工作命令携带有作业机械的目标行驶路线。

第一通信组件分别向每一作业机械的下位机控制装置103发送第一工作命令。

下位机控制装置103按照第一工作命令执行，从而可以控制作业机械按照目标行驶路线行驶至目标地点，并在到达目标地点后开始作业。

需要说明的是，第一通信组件，还可以用于将包括各作业机械的目标行驶路线的路径规划结果和施工场地的电子围栏发送至控制终端201，从而可以在控制终端201的人机界面上显示各作业机械的目标行驶路线和施工场地的电子围栏。

需要说明的是，第一通信组件，还可以用于将包括各作业机械的目标行驶路线的路径规划结果发送至存储装置202进行存储。

本发明实施例通过路径规划组件根据施工信息以及各作业机械的位置信息，生成每一作业机械的目标行驶路线，能对各作业进行到达作业地点的过程进行统筹安排，获得最优路径，能实现无人化的控制，控制的效率更高，能降低施工成本、保证施工质量和提高施工的安全性。

基于上述任一实施例的内容，下位机控制装置103包括：用于接收携带有作业机械的目标行驶路线的工作命令的第二通信组件，以及用于执行第一工作命令的执行组件。

具体地，下位机控制装置103可以包括第二通信组件和执行组件。

第二通信组件与执行组件电连接或通信连接。

作业机械的第二通信组件，用于与上位机控制装置101和该作业机械的定位装置102进行通信，以传输数据。

第二通信组件接收第一工作指令之后，执行组件可以执行该第一工作指令，控制作业机械按照目标行驶路线行驶至目标地点，并在到达目标地点后开始作业。

本发明实施例通过执行组件执行第一工作指令，控制作业机械按照目标行驶路线行驶至目标地点，并在到达目标地点后开始作业，能实现对作业机械的无人化控制，控制的效率更高，能降低施工成本、保证施工质量和提高施工的安全性。

基于上述任一实施例的内容，下位机控制装置103还包括：用户获取作业机械周边的施工场地信息的传感器。

具体地，作业机械的下位机控制装置103还包括安装于该作业机械上的传感器。

优选地，传感器的数量为多个，安装与作业机械的四周。

上述传感器，可以为毫米波雷达或视频采集传感器等，可以采集作业机械周边的施工场地信息。上述施工场地信息可以包括距离数据、视频数据和图像数据中的至少一种。

在作业机械的行驶过程中，上述传感器获取作业机械周边的施工场地信息之后，第二通信组件可以将作业机械周边的施工场地信息发送至上位机控制装置101。

相应地，路径规划组件，还用于在根据作业机械周边的施工场地信息确定目标行驶路线上存在障碍物的情况下，根据作业机械周边的施工场地信息以及作业机械的位置信息，更新作业机械的目标行驶路线，以避让障碍物。

具体地，上位机控制装置101可以通过第一通信组件接收作业机械周边的施工场地信息。

对于任一作业机械，路径规划组件可以根据该作业机械周边的施工场地信息和该作业机械的目标行驶路线，判断该作业机械的目标行驶路线上是否存在障碍物。

如果不存在，则路径规划组件可以等待该作业机械在后续的行驶过程中获取的周边的施工场地信息。

如果存在，则路径规划组件可以根据该作业机械周边的施工场地信息确定障碍物的位置，从而根据该作业机械周边的施工场地信息以及该作业机械当前的位置信息，更新该作业机械的目标行驶路线，使得更新后的目标行驶路线的终点不变，但可以绕过所确定的障碍物。

获得该作业机械更新后的目标行驶路线之后，上位机控制装置101可以通过第一通信组件，将该作业机械更新后的目标行驶路线发送至该作业机械的下位机控制装置103，该下位机控制装置103可以通过执行组件控制作业机械按照更新后的目标行驶路线行驶至目标地点，从而实现自动避障。

需要说明的是，作业机械在行驶过程中，该作业机械的定位装置可以将该作业机械实时的位置信息发送至上位机控制装置101。路径规划组件可以根据该作业机械实时的位置信息，对该作业机械的实际行驶路线进行实时校准，使得该作业机械的实际行驶路线可以与目标行驶路线保持一致，通过闭环校准实现该作业机械入场至目标地点进行施工作业。

本发明实施例通过传感器获取作业机械周边的施工场地信息，路径规划组件在根据作业机械周边的施工场地信息确定目标行驶路线上存在障碍物的情况下，根据作业机械周边的施工场地信息以及作业机械的位置信息，更新作业机械的目标行驶路线，能实现自动避障，保证作业机械能安全到达目标地点进行施工作业。

基于上述任一实施例的内容，下位机控制装置103还包括：姿态识别组件，用于获取作业机械的运动姿态，将整机运动姿态反馈给所述上位机控制单元101进行有效控制。

具体地，下位机控制装置103还包括姿态识别组件。

姿态识别组件可以与上述传感器连接，获取上述传感器采集的作业机械周边的施工场地信息。

姿态识别组件基于上述作业机械周边的施工场地信息，可以采用图像识别等数据分析方法，识别作业机械各动作逻辑的状态、外部施工环境和整机安全状态，根据作业机械各动作逻辑的状态、外部施工环境和整机安全状态获取作业机械的运动姿态。

例如，对于强夯机，可以识别卷扬状态、外部施工环境和整机安全状态分析整机运动姿态，获得强夯机的运动姿态。

整机运动姿态，指作业机械的运动姿态。

下位机控制装置103可以通过第二通信组件将作业机械的运动姿态反馈给上位机控制装置101。上位机控制装置101可以通过包括的安全评估组件根据作业机械的运动姿态进行安全评估，根据安全评估结果进行有效控制，确保该作业机械的安全作业。

本发明实施例通过姿态识别组件获取作业机械的运动姿态，能实现基于作业机械的运动姿态的控制，提高施工作业的安全性。

图3是本发明提供的作业机械集群的控制系统中控制终端的结构示意图。基于上述任一实施例的内容，如图3所示，控制终端201包括：用于导入和导出施工地图收发组件301、用于显示和导出施工报表数据的报表输出组件302、用于显示各作业机械的目标行驶路线和实时的实际行驶路线的路线显示组件303，以及用于远程监控及数据共享的远程监控组件304和用于向上位机控制装置发送第二工作命令的遥控组件305；其中，第二工作命令为用于控制目标作业机械的命令。

具体地，控制终端201可以包括地图收发组件301、报表输出组件302、路线显示组件303、远程监控组件304和遥控组件305。

地图收发组件301可以接收其他设备导入的施工地图，还可以向其他设备导出施工地图。

施工地图上可以标记有各类型作业机械的目标作业地点，使得上位机控制装置101可以基于施工地图，对作业机械集群的作业继续统筹规划。

例如，对于强夯机，施工地图上可以标记有各夯点，形成夯点图。

报表输出组件302可以将施工报表数据显示在人机界面上供操作手查看，还可以向其他设备导出施工报表数据。

施工报表数据，是对作业机械集群包括的各作业机械的施工数据进行统计后获得的。

路线显示组件303可以将从上位机控制装置101接收的路径规划结果显示在人机界面上供操作手查看，还可以将各作业机械实时的实际行驶路线显示在人机界面上供操作手查看。

远程监控组件304可以获取并在人机界面上显示施工现场的远程监控数据，还可以将控制终端201获取的数据向其他设备共享。

遥控组件305可以将第二工作命令发送至上位机控制装置101。

第二工作命令可以是操作手基于人机界面输入的。

第二工作命令，用于指示目标作业机械执行目标动作。

上位机控制装置101可以将第二工作命令发送至目标作业机械的下位机控制装置103；下位机控制装置103执行第二工作命令，控制目标作业机械执行目标动作。

需要说明的是，控制终端201还可以控制器306。上述地图收发组件301、报表输出组件302、路线显示组件303、远程监控组件304和遥控组件305可以在控制器306控制下实现相应的功能。

本发明实施例通过地图收发组件、报表输出组件、路线显示组件、远程监控组件和遥控组件执行相应的功能，控制的效率更高，能降低施工成本、保证施工质量和提高施工的安全性。

图4是本发明提供的一种作业机械集群的控制方法的流程示意图。下面结合图4描述本发明实施例的作业机械集群的控制方法。基于上述任一实施例的内容，如图4所示，该方法包括：步骤401、上位机控制装置101根据施工信息以及各作业机械的位置信息，确定每一作业机械的目标行驶路线。

需要说明的是，本发明实施例提供的作业机械集群的控制方法的执行主体，可以是上述任一实施例中的控制系统。

具体地，上位机控制装置101可以基于目标算法，根据施工信息以及进行路径规划之前各作业机械的位置信息，确定每一作业机械的目标行驶路线，以及各作业机械的工作时序，获得路径规划结果。

步骤402、上位机控制装置101向每一作业机械的下位机控制装置103发送携带有作业机械的目标行驶路线的工作命令。

具体地，根据路径规划结果，可以生成各作业机械的工作命令。

上述工作命令，用于指示作业机械按照目标行驶路线行驶至目标地点，并在到达目标地点后开始作业。因此，上述工作命令携带有作业机械的目标行驶路线。

上位机控制装置101分别向每一作业机械的下位机控制装置103发送第一工作命令。

步骤403、每一作业机械的下位机控制装置103，根据工作命令控制作业机械行驶至目标地点进行作业。

具体地，每一作业机械的下位机控制装置103可以执行接收到的工作命令，控制该作业机械按照目标行驶路线行驶至目标地点，并在到达目标地点后开始作业。

本发明实施例提供的作业机械集群的控制方法，适用于本发明上述作业机械集群的控制系统，其实施方式与本发明上述任一实施例提供的作业机械集群的控制系统的实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。

该作业机械集群的控制方法适用于前述各实施例的作业机械集群的控制系统。因此，在前述各实施例中的作业机械集群的控制系统中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各步骤的理解。

本发明实施例根据施工信息以及各作业机械的位置信息，生成每一作业机械的目标行驶路线，能对各作业进行到达作业地点的过程进行统筹安排，获得最优路径，能实现无人化的控制，控制的效率更高，能降低施工成本、保证施工质量和提高施工的安全性。

基于上述任一实施例的内容，每一作业机械的下位机控制装置103，根据工作命令控制作业机械行驶至目标地点，具体包括：作业机械的下位机控制装置103获取作业机械周边的施工场地信息并发送至上位机控制装置101。

具体地，作业机械的下位机控制装置103可以通过安装于该作业机械上的传感器，采集该作业机械周边的施工场地信息。

作业机械的下位机控制装置103获取该作业机械周边的施工场地信息之后，可以向上位机控制装置101发送该作业机械周边的施工场地信息。

对于任一作业机械，若上位机控制装置101根据作业机械周边的施工场地信息判断获知作业机械的目标行驶路线上存在障碍物，则施工信息以及作业机械的位置信息，更新作业机械的目标行驶路线，将携带有更新后的目标行驶路线的路线更新命令发送至作业机械的下位机控制装置103，以避让障碍物。

具体地，上位机控制装置101接收任一作业机械周边的施工场地信息之后，可以根据该作业机械周边的施工场地信息和该作业机械的目标行驶路线，判断该作业机械的目标行驶路线上是否存在障碍物。

如果不存在，则上位机控制装置101等待该作业机械在后续的行驶过程中获取的周边的施工场地信息。

如果存在，则上位机控制装置101可以根据该作业机械周边的施工场地信息确定障碍物的位置，从而根据该作业机械周边的施工场地信息以及该作业机械当前的位置信息，更新该作业机械的目标行驶路线，使得更新后的目标行驶路线的终点不变，但可以绕过所确定的障碍物。

上位机控制装置101确定该作业机械的目标行驶路线之后，可以向该作业机械的下位机控制装置103发送携带有更新后的目标行驶路线的路线更新命令。

该下位机控制装置103接收该路线更新命令并执行，控制作业机械按照更新后的目标行驶路线行驶至目标地点，从而实现自动避障。

本发明实施例通过获取作业机械周边的施工场地信息，上位机控制装置在根据作业机械周边的施工场地信息确定目标行驶路线上存在障碍物的情况下，根据作业机械周边的施工场地信息以及作业机械的位置信息，更新作业机械的目标行驶路线，能实现自动避障，保证作业机械能安全到达目标地点进行施工作业。

为了便于对本发明上述各实施例的理解，下面以作业机械集群中的强夯机为例，说明控制强夯机进行强夯作业的过程。

图5是本发明提供的作业机械集群的控制方法的流程示意图。图5所示的方法用于控制作业机械集群中的强夯机进行强夯作业。

如图5所示，控制强夯机进行强夯作业的步骤包括：

(1)施工地图、数据及要求导入：向上位机控制装置导入施工信息。

(2)路径规划：根据施工地图、数据及要求，以及强夯机的整机定位位置信息，生成携带有强夯机的目标行驶路径的工作命令并发送至强夯机的下位机控制装置。

(3)执行工作命令：强夯机的下位机控制装置执行该工作命令，控制强夯机向目标地点行驶。其中，目标地点为目标行驶路径的终点。

(4)判断是否需要避障：上位机控制装置判断强夯机是否需要避障；若需要避障，则上位机控制装置重新执行路径规划，以避开障碍物。

(5)判断是否到达目标地点：若不需要避障，则强夯机的定位装置判断强夯机是否到达目标地点；若未到达目标地点，则强夯机的下位机控制装置执行该工作命令，控制强夯机继续向目标地点行驶。

(6)自动强夯：若到达目标地点，则强夯机的下位机控制装置控制强夯机按照设定的次数、沉降量和夯击能等进行夯击。其中，工作命令可以携带设定的次数、沉降量和夯击力度等信息，设定不同的夯击高度实现不同夯击能，确保夯击效果满足施工方要求；可以基于5G等进行差分定位，确保夯击精度在厘米级。

(7)判断单点强夯是否完成：强夯机的下位机控制装置判断对于当前夯点的单点强夯是否完成；若当前夯点的单点未完成，则继续对该夯点进行强夯。

(8)判断覆盖强夯是否完成：若当前夯点的单点强夯完成，则强夯机的下位机控制装置判断对各夯点的覆盖强夯是否完成；若未完成，则继续执行工作命令，向下一夯点行驶；若完成，则结束本次强夯作业。

(9)数据显示：控制终端可以显示施工地图、数据及要求，以及自动强夯的各种数据。

以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：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。

Claims (10)

1.一种作业机械集群的控制系统，其特征在于，包括：上位机控制装置，以及所述作业机械集群包括的每一作业机械的定位装置和下位机控制装置；

所述上位机控制装置，分别与每一所述定位装置以及每一所述下位机控制装置连接；

对于每一所述作业机械，所述作业机械的定位装置和下位机控制装置连接；

所述上位机控制装置，用于基于各所述定位装置和所述上位机控制装置的输入信息，向每一所述作业机械发出控制指令；

所述下位机控制装置，用于根据所述控制指令控制所述作业机械行驶至目标地点进行作业。

2.根据权利要求1所述的作业机械集群的控制系统，其特征在于，还包括：与所述上位机控制装置连接的控制终端；

所述控制终端，用于与所述上位机控制装置进行控制指令及与施工有关的各类信息的传输。

3.根据权利要求1所述的作业机械集群的控制系统，其特征在于，还包括：存储装置，用于将数据及施工状态推送给客户终端和后台运维服务器；

所述存储装置，分别与所述上位机控制装置以及每一所述下位机控制装置连接。

4.根据权利要求1至3任一所述的作业机械集群的控制系统，其特征在于，所述上位机控制装置包括：用于根据施工信息以及各所述作业机械的位置信息，生成每一所述作业机械的目标行驶路线的路径规划组件，以及用于向每一所述下位机控制装置发送携带有所述作业机械的目标行驶路线的第一工作命令的第一通信组件。

5.根据权利要求4所述的作业机械集群的控制系统，其特征在于，所述下位机控制装置包括：

用于接收携带有所述作业机械的目标行驶路线的工作命令的第二通信组件，以及用于执行所述第一工作命令的执行组件。

6.根据权利要求5所述的作业机械集群的控制系统，其特征在于，所述下位机控制装置还包括：用户获取所述作业机械周边的施工场地信息的传感器；

相应地，所述路径规划组件，还用于在根据所述作业机械周边的施工场地信息确定所述目标行驶路线上存在障碍物的情况下，根据所述作业机械周边的施工场地信息以及所述作业机械的位置信息，更新所述作业机械的目标行驶路线，以避让障碍物。

7.根据权利要求4所述的作业机械集群的控制系统，其特征在于，所述下位机控制装置还包括：

姿态识别组件，用于获取作业机械的运动姿态，将整机运动姿态，反馈给所述上位机控制单元进行有效控制。

8.根据权利要求2所述的作业机械集群的控制系统，其特征在于，所述控制终端包括：用于导入和导出施工地图收发组件、用于显示和导出施工报表数据的报表输出组件、用于显示各所述作业机械的目标行驶路线和实时的实际行驶路线的路线显示组件，以及用于远程监控及数据共享的远程监控组件和用于向所述上位机控制装置发送第二工作命令的遥控组件；

其中，所述第二工作命令为用于控制目标作业机械的命令。

9.一种作业机械集群的控制方法，其特征在于，包括：

上位机控制装置根据施工信息以及各所述作业机械的位置信息，确定每一所述作业机械的目标行驶路线；

上位机控制装置向每一作业机械的下位机控制装置发送携带有所述作业机械的目标行驶路线的工作命令；

每一所述作业机械的下位机控制装置，根据所述工作命令控制所述作业机械行驶至目标地点进行作业。

10.根据权利要求9所述的作业机械集群的控制方法，其特征在于，所述每一所述作业机械的下位机控制装置，根据所述工作命令控制所述作业机械行驶至目标地点，具体包括：

所述作业机械的下位机控制装置获取所述作业机械周边的施工场地信息并发送至所述上位机控制装置；

对于任一所述作业机械，若所述上位机控制装置根据所述作业机械周边的施工场地信息判断获知所述作业机械的目标行驶路线上存在障碍物，则所述施工信息以及所述作业机械的位置信息，更新所述作业机械的目标行驶路线，将携带有更新后的所述目标行驶路线的路线更新命令发送至所述作业机械的下位机控制装置，以避让障碍物。

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