CN117291492A - 一种基于边缘协同的货物进出口路线规划系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于边缘协同的货物进出口路线规划系统和方法，包括数据采集模块、路线规划模块和路线调整模块，所述数据采集模块用于采集道路遥感数据和货物运输过程中的状态信息数据，所述路线规划模块用于分析路线综合信息，在运输货物前对运输路线的规划，所述路线调整模块用于实时分析车辆行驶状态下的综合数据，调整货物运输路线，提高运输效率，降低运输成本，所述数据采集模块、路线规划模块和路线调整模之间相互通信连接。所述数据采集模块包括传感器模块、遥感数据导入模块和读取模块，具有实用性强和降低成本的特点。

Description

一种基于边缘协同的货物进出口路线规划系统和方法
技术领域
本发明涉及物流运输技术领域，具体为一种基于边缘协同的货物进出口路线规划系统和方法。
背景技术
随着世界贸易的不断发展，世界各国之间贸易往来频繁。在外贸交易中，几乎每个外贸企业都在追求更大的利润，在这种情形下外贸企业想要提高利润就需要降低成本，企业在降低成本时，主要降低运输成本，然而，企业在降低运输成本的过程中，规划的运输路线不能根据实际情况作出调整，造成运输时间发生变化，进而影响货物运输效率使成本增加，而且，由于路况对运输车行驶的影响，在运输过程中货物的损坏率也会发生变化，货物破损率控制不够精准也会造成运输成本增加。因此，设计实用性强和降低成本的一种基于边缘协同的货物进出口路线规划系统和方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于边缘协同的货物进出口路线规划系统和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于边缘协同的货物进出口路线规划系统，包括数据采集模块、路线规划模块和路线调整模块，其特征在于：所述数据采集模块用于采集道路遥感数据和货物运输过程中的状态信息数据，所述路线规划模块用于分析路线综合信息，在运输货物前对运输路线的规划，所述路线调整模块用于实时分析车辆行驶状态下的综合数据，调整货物运输路线，提高运输效率，降低运输成本，所述数据采集模块、路线规划模块和路线调整模之间相互通信连接。
根据上述技术方案，所述数据采集模块包括传感器模块、遥感数据导入模块和读取模块，所述传感器模块用于布设在运输车上实时收集运输车在运输过程中的综合状态数据，所述遥感数据导入模块用于将路线遥感数据导入路线规划系统，所述读取模块用于读取企业业务系统中货物的配送时间、地点、数量等数据。
根据上述技术方案，所述路线规划模块包括路线数据库、路线监测模块、路线评分模块和预测模块，所述路线数据库用于收集历史货物运输路线并进行记录和调取运输路线，所述路线检测模块用于分析道路遥感数据，计算道路颠簸度，所述路线评分模块用于对路线进行评分选择评分最高的路线作为运输路线，提高运输效率，所述预测模块用于预测运输车在运输线路上运输货物的时间。
根据上述技术方案，所述路线评分模块包括第一评分子模块和第二评分子模块，所述第一评分子模块用于根据运输时间、道路长度和路线弧度对路线进行评分，筛选运输路线，所述第二评分子模块用于根据运输车在行驶过程中的综合状态和对路况的分析结果对路线进行评分筛选。
根据上述技术方案，所述路线调整模块包括路况监测模块、车辆状态分析模块、路线切换模块和通信模块，所述路况监测模块用于分析激光雷达采集的路面数据和道路通行情况，所述车辆状态分析模块用于分析运输车在运输货物过程中的颠簸度和速度变化，所述路线切换模块用于调整运输线路，所述通信模块用于与运输车建立通信连接提醒驾驶员转变路线。
根据上述技术方案，所述货物进出口路线规划系统的运行方法主要包括以下步骤：
步骤S1：通过在运输车上布设激光雷达传感器和震动传感器，收集运输车行驶的道路路面起伏高度和运输车运输货物过程中的颠簸频率，将线路遥感数据导入路线规划系统，读取货物信息和运输车中央控制器信息；
步骤S2：进一步的，在数据采集进入系统后，核心节点启动分析路线遥感数据，预测模块利用系统限制最大运输速度预测各路线运输货物所需的时间，筛选出符合条件的运输路线，进一步的，第一评分子模块对规划路线进行评分，选取评分最高的作为运输路线；
步骤S3：运输车在路线上运输货物时，边缘节点启动无路况监测模块和车辆状态监侧模块，分析激光雷达数据、路线遥感数据和运输车在形似状态下的状态数据，根据分析结果切换路线，第二评分子模块启动，对待切换路线进行评分，选取最佳路线；
步骤S4：在确定待切换路线后，通信模块启动，通过无线信号与运输车建立通信连接，根据调整的路线提醒驾驶员运输路线已更改，并将驾驶室内的显示装置上的路线一并更改。
根据上述技术方案，所述步骤S2进一步包括以下步骤：步骤S21：建立路线数据库，获取企业业务系统中货物的历史运输数据，根据当前运输路线，调取历史数据中与其对应的货物名称和货物损坏率，进一步根据货物名称对货物损坏率进行聚类，并计算货物平均损坏率，该平均损坏率为该货物在该运输路线上正常运输过程中的货物损坏率；
步骤S22：调取系统中的路线遥感数据，识别遥感数据中的运输路线，以货物运输起点为原点建立网格坐标系，建立运输路线网格模型，计算运输路线占据的网格个数，该网格数/>为运输路线的长度，在网格模型中利用弧长公式计算每个网格中的路线弧度/>，将弧度/>进行升序排序，选取最小的弧度表示该路线的弧度，调取系统中设定的运输车在运输货物过程中允许行驶的最大速度/>，计算在该路线上运输货物所需的最短时间/>；步骤S23：调取在该路线上运输货物所需的最短时间/>，对比系统设定阈值，当时间/>与约定配送时间的差大于系统设定阈值，该运输线路可以作为备选方案，并进行标记，当时间/>与约定配送时间的差小于或等于设定阈值时，运输时间不够，该运输线路舍弃；
步骤S24：识别运输线路上的标记，调取该线路的弧度，根据弧度/>的大小将剩余道路进行降序排序，选取弧度/>最大的运输路线作为规划的路线。
根据上述技术方案，所述步骤S3进一步包括以下步骤：
步骤S31：调取路线遥感数据，分析道路上距离区间内车辆数量，当车辆数量大于阈值时，系统启动步骤S33，反之则启动步骤S34，调取激光雷达传感器收集的路面数据，分析激光雷达数据，建立路面模型，以运输车行驶方向为X轴建立三维坐标系，根据运输车轮胎直径将坐标系分割成均等的区域，在该区域内标记最高点和最低点的坐标，利用两点距离公式计算最高点与最低点的距离，对比系统数据库，当大于系统阈值时，系统启动步骤S33，反之则启动步骤S34；
步骤S32：调取车辆行驶状态数据，随机截取运输车行驶速度片段，计算系统设定时间区间内的做大速度差，若速度差大于系统阈值，启动步骤S33，反之则启动步骤S34；
步骤S33：启动路线切换模块，定位运输车当前位置，调取与当前道路相连接的道路的遥感数据，调取路线监测模块计算剩余路线程度，根据公式计算剩余备选路线的运输费用/>；
步骤S34：边缘节点调用通信模块与运输车建立通信连接，通过通信模块发送语音提醒驾驶员注意前方道路状况或注意切换运输路线。
根据上述技术方案，所述第一评分模块的步骤为：识别运输线路上的标记，调取该线路的弧度，根据弧度/>的大小将剩余道路进行降序排序，选取弧度/>最大的运输路线作为规划的路线。
根据上述技术方案，所述计算剩余备选路线的运输费用：式中，/>表示剩余路线运输货物的总费用，/>表示运输单价，单位是元/千米，/>表示剩余路程，单位是千米，/>表示货物破损率的影响系数，/>表示路面起伏高度，/>表示货物的平均损坏率，/>表示货物的数量，单位吨，/>表示货物的单价，单位元/吨，将总的运输费用/>进行升序排序，选取费用最小的路线作为切换路线。与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，通过设置有第一评分模块和第二评分模块，第一评分模块在核心节点运行，第二评分模块在边缘节点运行，通过边缘节点分摊数据计算量，能够使核心节点和边缘节点都保持良好的算力，加快路线规划的速度；通过充分分析上述原因对运输费用的影响，层层筛选符合条件的运输路线，能够全面的考虑影响运输费用的原因，进一步提高了路线规划过程中对运输费用控制的准确性；通过在运输过程中实时监测道路状况和运输车行驶状态，能够精准控制车辆稳定运行，加强系统对货物破损率的控制，具有更强的实用性，通过计算路线的综合运输费用，能够将影响配送费用的综合因素计算在内，进一步增加了系统规划路线的准确性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的系统模块组成示意图。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
请参阅图1，本发明提供技术方案：一种基于边缘协同的货物进出口路线规划系统，包括数据采集模块、路线规划模块和路线调整模块，数据采集模块用于采集道路遥感数据和货物运输过程中的状态信息数据，路线规划模块用于分析路线综合信息，在运输货物前对运输路线的规划，路线调整模块用于实时分析车辆行驶状态下的综合数据，调整货物运输路线，提高运输效率，降低运输成本，数据采集模块、路线规划模块和路线调整模之间相互通信连接。
数据采集模块包括传感器模块、遥感数据导入模块和读取模块，传感器模块用于布设在运输车上实时收集运输车在运输过程中的综合状态数据，遥感数据导入模块用于将路线遥感数据导入路线规划系统，读取模块用于读取企业业务系统中货物的配送时间、地点、数量等数据。
路线规划模块包括路线数据库、路线监测模块、路线评分模块和预测模块，路线数据库用于收集历史货物运输路线并进行记录和调取运输路线，路线检测模块用于分析道路遥感数据，计算道路颠簸度，路线评分模块用于对路线进行评分选择评分最高的路线作为运输路线，提高运输效率，预测模块用于预测运输车在运输线路上运输货物的时间。
路线评分模块包括第一评分子模块和第二评分子模块，第一评分子模块用于根据运输时间、道路长度和路线弧度对路线进行评分，筛选运输路线，第二评分子模块用于根据运输车在行驶过程中的综合状态和对路况的分析结果对路线进行评分筛选。
路线调整模块包括路况监测模块、车辆状态分析模块、路线切换模块和通信模块，路况监测模块用于分析激光雷达采集的路面数据和道路通行情况，车辆状态分析模块用于分析运输车在运输货物过程中的颠簸度和速度变化，路线切换模块用于调整运输线路，通信模块用于与运输车建立通信连接提醒驾驶员转变路线。
货物进出口路线规划系统的运行方法主要包括以下步骤：
步骤S1：通过在运输车上布设激光雷达传感器和震动传感器，收集运输车行驶的道路路面起伏高度和运输车运输货物过程中的颠簸频率，将线路遥感数据导入路线规划系统，读取货物信息和运输车中央控制器信息；
步骤S2：进一步的，在数据采集进入系统后，核心节点启动分析路线遥感数据，预测模块利用系统限制最大运输速度预测各路线运输货物所需的时间，筛选出符合条件的运输路线，进一步的，第一评分子模块对规划路线进行评分，选取评分最高的作为运输路线；
步骤S3：运输车在路线上运输货物时，边缘节点启动无路况监测模块和车辆状态监侧模块，分析激光雷达数据、路线遥感数据和运输车在形似状态下的状态数据，根据分析结果切换路线，第二评分子模块启动，对待切换路线进行评分，选取最佳路线；
步骤S4：在确定待切换路线后，通信模块启动，通过无线信号与运输车建立通信连接，根据调整的路线提醒驾驶员运输路线已更改，并将驾驶室内的显示装置上的路线一并更改。
步骤S2进一步包括以下步骤：步骤S21：建立路线数据库，获取企业业务系统中货物的历史运输数据，根据当前运输路线，调取历史数据中与其对应的货物名称和货物损坏率，进一步根据货物名称对货物损坏率进行聚类，并计算货物平均损坏率，该平均损坏率为该货物在该运输路线上正常运输过程中的货物损坏率；
步骤S22：调取系统中的路线遥感数据，识别遥感数据中的运输路线，以货物运输起点为原点建立网格坐标系，建立运输路线网格模型，计算运输路线占据的网格个数步骤，该网格数为运输路线的长度，在网格模型中利用弧长公式计算每个网格中的路线弧度/>，将弧度/>进行升序排序，选取最小的弧度表示该路线的弧度，调取系统中设定的运输车在运输货物过程中允许行驶的最大速度/>，计算在该路线上运输货物所需的最短时间;步骤S23：调取在该路线上运输货物所需的最短时间/>，对比系统设定阈值，当时间/>与约定配送时间的差大于系统设定阈值，该运输线路可以作为备选方案，并进行标记，当时间/>与约定配送时间的差小于或等于设定阈值时，运输时间不够，该运输线路舍弃；
步骤S24：识别运输线路上的标记，调取该线路的弧度，根据弧度/>的大小将剩余道路进行降序排序，选取弧度/>最大的运输路线作为规划的路线，充分分析上述原因对运输费用的影响，层层筛选符合条件的运输路线，能够全面的考虑影响运输费用的原因，进一步提高了路线规划过程中对运输费用控制的准确性。
步骤S3进一步包括以下步骤：
步骤S31：调取路线遥感数据，分析道路上距离区间内车辆数量，当车辆数量大于阈值时，系统启动步骤S33，反之则启动步骤S34，调取激光雷达传感器收集的路面数据，分析激光雷达数据，建立路面模型，以运输车行驶方向为X轴建立三维坐标系，根据运输车轮胎直径将坐标系分割成均等的区域，在该区域内标记最高点和最低点的坐标，利用两点距离公式计算最高点与最低点的距离，对比系统数据库，当大于系统阈值时，系统启动步骤S33，反之则启动步骤S34；
步骤S32：调取车辆行驶状态数据，随机截取运输车行驶速度片段，计算系统设定时间区间内的做大速度差，若速度差大于系统阈值，启动步骤S33，反之则启动步骤S34；
步骤S33：启动路线切换模块，定位运输车当前位置，调取与当前道路相连接的道路的遥感数据，调取路线监测模块计算剩余路线程度，根据公式计算剩余备选路线的运输费用/>：/>
式中，表示剩余路线运输货物的总费用，/>表示运输单价，单位是元/千米，/>表示剩余路程，单位是千米，/>表示货物破损率的影响系数，/>表示路面起伏高度，/>表示货物的平均损坏率，/>表示货物的数量，单位吨，/>表示货物的单价，单位元/吨，将总的运输费用/>进行升序序排序，选取费用最小的路线作为切换路线，通过在运输过程中实时监测道路状况和运输车行驶状态，能够精准控制车辆稳定运行，加强系统对货物破损率的控制，具有更强的实用性，通过计算路线的综合运输费用，能够将影响配送费用的综合因素计算在内，进一步增加了系统规划路线的准确性；
步骤S34：边缘节点调用通信模块与运输车建立通信连接，通过通信模块发送语音提醒驾驶员注意前方道路状况或注意切换运输路线。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于边缘协同的货物进出口路线规划系统，包括数据采集模块、路线规划模块和路线调整模块，其特征在于：所述数据采集模块用于采集道路遥感数据和货物运输过程中的状态信息数据，路线规划模块用于分析路线综合信息，在运输货物前对运输路线的规划，路线调整模块用于实时分析车辆行驶状态下的综合数据，调整货物运输路线，提高运输效率，降低运输成本，数据采集模块、路线规划模块和路线调整模之间相互通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于边缘协同的货物进出口路线规划系统，其特征在于：所述数据采集模块包括传感器模块、遥感数据导入模块和读取模块，传感器模块用于布设在运输车上实时收集运输车在运输过程中的综合状态数据，遥感数据导入模块用于将路线遥感数据导入路线规划系统，读取模块用于读取企业业务系统中货物的配送时间、地点、数量等数据。
3.根据权利要求2所述的一种基于边缘协同的货物进出口路线规划系统和方法，其特征在于：所述路线规划模块包括路线数据库、路线监测模块、路线评分模块和预测模块，路线数据库用于收集历史货物运输路线并进行记录和调取运输路线，路线检测模块用于分析道路遥感数据，计算道路颠簸度，路线评分模块用于对路线进行评分选择评分最高的路线作为运输路线，提高运输效率，预测模块用于预测运输车在运输线路上运输货物的时间。
4.根据权利要求3所述的一种基于边缘协同的货物进出口路线规划系统和方法，其特征在于：所述路线评分模块包括第一评分子模块和第二评分子模块，第一评分子模块用于根据运输时间、道路长度和路线弧度对路线进行评分，筛选运输路线，第二评分子模块用于根据运输车在行驶过程中的综合状态和对路况的分析结果对路线进行评分筛选。
5.根据权利要求4所述的一种基于边缘协同的货物进出口路线规划系统和方法，其特征在于：所述路线调整模块包括路况监测模块、车辆状态分析模块、路线切换模块和通信模块，路况监测模块用于分析激光雷达采集的路面数据和道路通行情况，车辆状态分析模块用于分析运输车在运输货物过程中的颠簸度和速度变化，路线切换模块用于调整运输线路，通信模块用于与运输车建立通信连接提醒驾驶员转变路线。
6.根据权利要求5所述的一种基于边缘协同的货物进出口路线规划系统和方法，其特征在于：所述货物进出口路线规划系统的运行方法主要包括以下步骤：
步骤S1：通过在运输车上布设激光雷达传感器和震动传感器，收集运输车行驶的道路路面起伏高度和运输车运输货物过程中的颠簸频率，将线路遥感数据导入路线规划系统，读取货物信息和运输车中央控制器信息；
步骤S2：进一步的，在数据采集进入系统后，核心节点启动分析路线遥感数据，预测模块利用系统限制最大运输速度预测各路线运输货物所需的时间，筛选出符合条件的运输路线，进一步的，第一评分子模块对规划路线进行评分，选取评分最高的作为运输路线；
步骤S3：运输车在路线上运输货物时，边缘节点启动无路况监测模块和车辆状态监侧模块，分析激光雷达数据、路线遥感数据和运输车在形似状态下的状态数据，根据分析结果切换路线，第二评分子模块启动，对待切换路线进行评分，选取最佳路线；
步骤S4：在确定待切换路线后，通信模块启动，通过无线信号与运输车建立通信连接，根据调整的路线提醒驾驶员运输路线已更改，并将驾驶室内的显示装置上的路线一并更改。
7.根据权利要求6所述的一种基于边缘协同的货物进出口路线规划系统和方法，其特征在于：所述步骤S2进一步包括以下步骤：
步骤S21：建立路线数据库，获取企业业务系统中货物的历史运输数据，根据当前运输路线，调取历史数据中与其对应的货物名称和货物损坏率，进一步根据货物名称对货物损坏率进行聚类，并计算货物平均损坏率，该平均损坏率为该货物在该运输路线上正常运输过程中的货物损坏率；
步骤S22：调取系统中的路线遥感数据，识别遥感数据中的运输路线，以货物运输起点为原点建立网格坐标系，建立运输路线网格模型，计算运输路线占据的网格个数，该网格数/>为运输路线的长度，在网格模型中利用弧长公式计算每个网格中的路线弧度/>，将弧度进行升序排序，选取最小的弧度表示该路线的弧度，调取系统中设定的运输车在运输货物过程中允许行驶的最大速度/>，计算在该路线上运输货物所需的最短时间T；
步骤S23：调取在该路线上运输货物所需的最短时间，对比系统设定阈值，当时间/>与约定配送时间的差大于系统设定阈值，该运输线路可以作为备选方案，并进行标记，当时间T与约定配送时间的差小于或等于设定阈值时，运输时间不够，该运输线路舍弃；
步骤S24：识别运输线路上的标记，调取该线路的弧度，根据弧度/>的大小将剩余道路进行降序排序，选取弧度/>最大的运输路线作为规划的路线。
8.根据权利要求7所述的一种基于边缘协同的货物进出口路线规划系统和方法，其特征在于：所述步骤S3进一步包括以下步骤：
步骤S31：调取路线遥感数据，分析道路上距离区间内车辆数量，当车辆数量大于阈值时，系统启动步骤S33，反之则启动步骤S34，调取激光雷达传感器收集的路面数据，分析激光雷达数据，建立路面模型，以运输车行驶方向为X轴建立三维坐标系，根据运输车轮胎直径将坐标系分割成均等的区域，在该区域内标记最高点和最低点的坐标，利用两点距离公式计算最高点与最低点的距离，对比系统数据库，当大于系统阈值时，系统启动步骤S33，反之则启动步骤S34；
步骤S32：调取车辆行驶状态数据，随机截取运输车行驶速度片段，计算系统设定时间区间内的做大速度差，若速度差大于系统阈值，启动步骤S33，反之则启动步骤S34；
步骤S33：启动路线切换模块，定位运输车当前位置，调取与当前道路相连接的道路的遥感数据，调取路线监测模块计算剩余路线程度，根据公式计算剩余备选路线的运输费用/>；
步骤S34：边缘节点调用通信模块与运输车建立通信连接，通过通信模块发送语音提醒驾驶员注意前方道路状况或注意切换运输路线。
9.根据权利要求8所述的一种基于边缘协同的货物进出口路线规划系统和方法，其特征在于：所述第一评分模块的步骤为：识别运输线路上的标记，调取该线路的弧度，根据弧度/>的大小将剩余道路进行降序排序，选取弧度/>最大的运输路线作为规划的路线。
10.根据权利要求9所述的一种基于边缘协同的货物进出口路线规划系统和方法，其特征在于：所述计算剩余备选路线的运输费用：
式中，/>表示剩余路线运输货物的总费用，/>表示运输单价，单位是元/千米，/>表示剩余路程，单位是千米，/>表示货物破损率的影响系数，/>表示路面起伏高度，/>表示货物的平均损坏率，/>表示货物的数量，单位吨，/>表示货物的单价，单位元/吨，将总的运输费用/>进行升序序排序，选取费用最小的路线作为切换路线。
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