CN117973989A - 一种基于5g技术的智造产业园管理系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于5G技术的智造产业园管理系统，属于货运管理技术领域，为了解决现有的智造产业园内部多个货车共同运输时，易发生碰撞，对生命和财产安全造成危害的技术问题；本发明通过路径规划和修改单元中的路径规划模块计算货车的最优行驶路径，通过优先级设定模块根据车辆到达路径交点所需的时间设定优先级，所需时间越短，优先级越高，再通过路径调整模块调整优先级较低的货车的路径，从而改变货车到达交汇节点的时间，避免货车发生交汇，能够提升夜间行车的安全性，能够对智造产业园货运车辆送货路径的自动规划和优化，货车司机根据规划的路径行驶，能够有效降低车辆夜间交汇导致出现安全事故的可能性。
Description
技术领域
本发明涉及货运管理技术领域，特别涉及一种基于5G技术的智造产业园管理系统。
背景技术
智造产业园通常是指按照先进的生产制造技术和理念进行规划建设的产业园区。这类产业园区旨在整合先进的制造技术、数字化生产设备、高效的生产流程以及创新的生产管理模式，促进制造业向智能化、数字化和高效化方向发展，智造产业园通常需要货车进行物流和货物运输活动，因此需要通过管理系统来管理货物运输。
目前，智造产业园的货物运输大多都是通过货车沿路径进行输送，由于智造产业园的园区较大，内部企业较多，仓储位置不同，导致智造产业园内部同一时间会有多辆货车进行行驶，当夜间运输时，由于夜间光线不足，当不同路径的货车交汇时，易发生碰撞，对生命和财产安全造成危害。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于5G技术的智造产业园管理系统，可以解决上述背景技术中提出现有的智造产业园内部多个货车共同运输时，易发生碰撞，对生命和财产安全造成危害的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于5G技术的智造产业园管理系统，包括管理系统，其特征在于：管理系统包括节点划分单元、5G通信单元、数据管理单元、货车识别单元、位置获取单元、路径规划和修改单元和道路指示单元；
节点划分单元用于将智造产业园内部不同的位置划分节点并编号，以便进行路径规划；
数据管理单元用于用于保存系统中的数据，以便查询和读取，包含车牌号、对应的车辆信息、来访时间、目标仓库信息以及园区内部节点编号数据；
5G通信单元用于实现系统中数据的实时传输；
货车识别单元用于识别车辆，同时读取该货车目标仓库和当前位置的节点编号信息；
路径规划和修改单元用于规划货车从进出口到目标仓库的路径，避免多货车送货时货车发生交汇，降低夜间货车之间发生碰撞的可能；
位置获取单元用于将货车的位置与路径匹配并显示；
道路指示单元用于在货车接近路口时对货车进行指向；
通过以上单元相互配合，实现了智造产业园货运车辆送货路径的自动规划和优化。
进一步的，节点划分单元包括地图数据模块、路口识别模块和节点编号分配模块。
进一步的，地图数据模块用于存储智造产业园内部道路网络的地图数据，并能够及时进行更新；
路口识别模块用于基于收集到的地图数据，将路口、进出口和仓库均标记为节点；
节点编号分配模块用于将每个节点赋予唯一的编号，便于识别。
进一步的，货车识别单元包括车牌识别模块和仓库信息读取模块；
车牌识别模块用于对车辆图像进行车牌号识别；
仓库信息读取模块用于从数据库模块中读取货车的目标仓库的节点编号以及当前所处进出口的节点编号。
进一步的，路径规划和修改单元包括路径规划模块、交汇预测模块、优先级设定模块、延长时间计算模块、时间比对模块和路径调整模块。
进一步的，路径规划模块用于通过A*算法和地图数据模块提供的道路信息计算出货车从进出口节点到达目标仓库节点的最优路径；
交汇预测模块用于根据不同的货车的行驶路径和行驶速度，预测不同路径的货车在路径的交点是否会交汇；
优先级设定模块用于计算不同的车辆到达路径交点的时间，根据车辆到达路径交点所需的时间设定优先级，所需时间越短，优先级越高；
延长时间计算模块用于读取货车通过当前路径到达目标仓库所需的时间，计算当前所需时间与最优路径所需时间的差值X；
时间比对模块：将差值X的数值与阈值相比较，判断货车的优先级是否要调整，若差值X大于阈值，则该货车的优先级上升至未达到阈值的货车之前，若多个货车的优先级均需要上调，则根据到达目标仓库的时间进行排序，所需时间越短，优先级越高；
路径调整模块：当货车存在交汇时，则对所需优先级较低的车辆的路径进行优化，通过A*算法计算新的路径。
进一步的，A*算法计算最优路径的步骤为：
S1：初始化一个优先级队列（open list），用于存储待访问的节点；
S2：将起始节点放入优先级队列，并设置其f值（优先级值）为0；
S3：初始化一个空的集合（closed list），用于存储已访问过的节点；
S4：当优先级队列不为空时，执行以下操作：
S401：从优先级队列中选择具有最小f值的节点，并将其移出队列；
S402：如果该节点是目标节点，则说明已经找到了一条从起始节点到目标节点的路径，结束搜索，否则，将该节点添加到closed list中，并获取其邻居节点；
S403：对于每个邻居节点，如果该节点已经在closed list中，则跳过该节点，否则，计算该邻居节点的g值和h值，g值为从起始节点经过当前节点到邻居节点的实际距离，h值为从邻居节点到目标节点的预估距离（启发函数），更新邻居节点的f值，并将其加入优先级队列；
A*算法通过计算每个节点的f值（g值+h值），并选择具有最小f值的节点进行扩展，当从起始节点到目标节点的路径被找到时，该路径的总距离即为最优路径。
进一步的，位置获取单元包括GPS模块、数据处理模块和显示模块；
GPS模块用于获取货车的位置数据；
数据处理模块用于接收和处理从GPS模块获取的位置数据；
数据处理模块：该模块负责接收和处理从GPS模块获取的位置数据。
进一步的，道路指示单元包括位置计算模块、箭头指向灯模块、判断模块和控制模块。
进一步的，位置计算模块用于读取货车的实时位置信息，基于货车位置、路口的坐标信息以及行车路径，计算货车与路口的距离；
箭头指向灯模块用于设置在路口不同方向的地面，提示货车行驶方向；
判断模块用于根据位置计算模块的计算结果，判断货车是否已经过路口；
控制模块用于根据位置计算模块和判断模块的结果，控制箭头指向灯的亮灭状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出的一种基于5G技术的智造产业园管理系统，通过5G通信单元进行数据的传输，提升传输速度，通过节点划分单元用于将智造产业园内部不同的位置划分节点并编号，通过货车识别单元对货车车牌号进行识别，识别通过后将货车信息与目的仓库匹配，通过路径规划和修改单元中的路径规划模块计算货车的最优行驶路径，再通过交汇预测模块预测多个货车的是否会在节点发生交汇，通过优先级设定模块根据车辆到达路径交点所需的时间设定优先级，所需时间越短，优先级越高，再通过路径调整模块调整优先级较低的货车的路径，从而改变货车到达交汇节点的时间，避免货车发生交汇，能够提升夜间行车的安全性，当货车较多，路径多次调整时，通过延长时间计算模块和时间比对模块调整差值X超过阈值的货车的优先级，避免货车长时间无法到达仓库，能够对智造产业园货运车辆送货路径的自动规划和优化，货车司机根据规划的路径行驶，能够有效降低车辆夜间交汇导致出现安全事故的可能性。
附图说明
图1为本发明的管理系统模块图；
图2为本发明的节点划分单元模块图；
图3为本发明的货车识别单元模块图；
图4为本发明的位置获取单元模块图；
图5为本发明的路径规划和修改单元模块图；
图6为本发明的道路指示单元模块图；
图7为本发明的优先级调整判定图；
图8为本发明的节点位置关系图。
具体实施方式
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。
如图1所示，一种基于5G技术的智造产业园管理系统，包括管理系统，其特征在于：管理系统包括节点划分单元、5G通信单元、数据管理单元、货车识别单元、位置获取单元、路径规划和修改单元和道路指示单元；
节点划分单元用于将智造产业园内部不同的位置划分节点并编号，以便进行路径规划；
数据管理单元用于用于保存系统中的数据，以便查询和读取，包含车牌号、对应的车辆信息、来访时间、目标仓库信息以及园区内部节点编号数据；
5G通信单元用于实现系统中数据的实时传输；
货车识别单元用于识别车辆，同时读取该货车目标仓库和当前位置的节点编号信息；
路径规划和修改单元用于规划货车从进出口到目标仓库的路径，避免多货车送货时货车发生交汇，降低夜间货车之间发生碰撞的可能；
位置获取单元用于将货车的位置与路径匹配并显示；
道路指示单元用于在货车接近路口时对货车进行指向；
通过以上单元相互配合，实现了智造产业园货运车辆送货路径的自动规划和优。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
请参阅图2-图8，节点划分单元包括地图数据模块、路口识别模块和节点编号分配模块。
地图数据模块用于存储智造产业园内部道路网络的地图数据，并能够及时进行更新；
路口识别模块用于基于收集到的地图数据，将路口、进出口和仓库均标记为节点；
节点编号分配模块用于将每个节点赋予唯一的编号，便于识别。
货车识别单元包括车牌识别模块和仓库信息读取模块；
车牌识别模块用于对车辆图像进行车牌号识别；
仓库信息读取模块用于从数据库模块中读取货车的目标仓库的节点编号以及当前所处进出口的节点编号。
路径规划和修改单元包括路径规划模块、交汇预测模块、优先级设定模块、延长时间计算模块、时间比对模块和路径调整模块。
路径规划模块用于通过A*算法和地图数据模块提供的道路信息计算出货车从进出口节点到达目标仓库节点的最优路径；
交汇预测模块用于根据不同的货车的行驶路径和行驶速度，预测不同路径的货车在路径的交点是否会交汇；
优先级设定模块用于计算不同的车辆到达路径交点的时间，根据车辆到达路径交点所需的时间设定优先级，所需时间越短，优先级越高；
延长时间计算模块用于读取货车通过当前路径到达目标仓库所需的时间，计算当前所需时间与最优路径所需时间的差值X；
时间比对模块：将差值X的数值与阈值相比较，判断货车的优先级是否要调整，若差值X大于阈值，则该货车的优先级上升至未达到阈值的货车之前，若多个货车的优先级均需要上调，则根据到达目标仓库的时间进行排序，所需时间越短，优先级越高；
路径调整模块：当货车存在交汇时，则对所需优先级较低的车辆的路径进行优化，通过A*算法计算新的路径，使得路径不同的车辆通过交点的时间错开，避免相撞。
以下为路径调整模块进行路径调整的示例：
有1-6六个节点，节点之间的位置关系如图8所示，
最优路径：
车辆A：1-2-4-5；
车辆B：7-3-4-5；
假设车辆A从节点1到达节点4需要5分钟，车辆B行节点7到达节点4需要5分10秒，车辆A和车辆B通过节点4均需要20s；通过计算得出车辆A与车辆B会在节点4交汇；
由于车辆A到达节点4的所需时间比车辆B短，因此车辆A的优先级高，在A*算法中加入时间约束条件，对B的路径进行调整，得到：
车辆A：1-2-4-5
车辆B：7-3-6-4-5
使得车辆B需要经过节点6才能到达节点4，延长车辆B到达节点4的时间，避免车辆A和车辆B行驶时在路口交汇。
A*算法计算最优路径的步骤为：
步骤一：初始化一个优先级队列（open list），用于存储待访问的节点；
步骤二：将起始节点放入优先级队列，并设置其f值（优先级值）为0；
步骤三：初始化一个空的集合（closed list），用于存储已访问过的节点；
步骤四：当优先级队列不为空时，执行以下操作：
（1）从优先级队列中选择具有最小f值的节点，并将其移出队列；
（2）如果该节点是目标节点，则说明已经找到了一条从起始节点到目标节点的路径，结束搜索，否则，将该节点添加到closed list中，并获取其邻居节点；
（3）对于每个邻居节点，如果该节点已经在closed list中，则跳过该节点，否则，计算该邻居节点的g值和h值，g值为从起始节点经过当前节点到邻居节点的实际距离，h值为从邻居节点到目标节点的预估距离（启发函数），更新邻居节点的f值，并将其加入优先级队列；
A*算法通过计算每个节点的f值（g值+h值），并选择具有最小f值的节点进行扩展，当从起始节点到目标节点的路径被找到时，该路径的总距离即为最优路径。
位置获取单元包括GPS模块、数据处理模块和显示模块；
GPS模块用于获取货车的位置数据；
数据处理模块用于接收和处理从GPS模块获取的位置数据；
数据处理模块：该模块负责接收和处理从GPS模块获取的位置数据。
道路指示单元包括位置计算模块、箭头指向灯模块、判断模块和控制模块。
位置计算模块用于读取货车的实时位置信息，基于货车位置、路口的坐标信息以及行车路径，计算货车与路口的距离；
箭头指向灯模块用于设置在路口不同方向的地面，提示货车行驶方向；
判断模块用于根据位置计算模块的计算结果，判断货车是否已经过路口；
控制模块用于根据位置计算模块和判断模块的结果，控制箭头指向灯的亮灭状态。
夜间行车时，通过提前指示，避免司机行驶时错过路口，通过箭头指向能够降低司机走错路的可能。
具体的，该系统该通过5G通信单元进行数据的传输，提升传输速度，通过节点划分单元用于将智造产业园内部不同的位置划分节点并编号，通过货车识别单元对货车车牌号进行识别，识别通过后将货车信息与目的仓库匹配，通过路径规划和修改单元中的路径规划模块计算货车的最优行驶路径，再通过交汇预测模块预测多个货车的是否会在节点发生交汇，通过优先级设定模块根据车辆到达路径交点所需的时间设定优先级，所需时间越短，优先级越高，再通过路径调整模块调整优先级较低的货车的路径，从而改变货车到达交汇节点的时间，避免货车发生交汇，能够提升夜间行车的安全性，当货车较多，路径多次调整时，通过延长时间计算模块和时间比对模块调整差值X超过阈值的货车的优先级，避免货车长时间无法到达仓库，能够对智造产业园货运车辆送货路径的自动规划和优化，货车司机根据规划的路径行驶，能够有效降低车辆夜间交汇导致出现安全事故的可能性。
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。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于5G技术的智造产业园管理系统，包括管理系统，其特征在于：管理系统包括节点划分单元、5G通信单元、数据管理单元、货车识别单元、位置获取单元、路径规划和修改单元和道路指示单元；
节点划分单元用于将智造产业园内部不同的位置划分节点并编号，以便进行路径规划；
数据管理单元用于用于保存系统中的数据，以便查询和读取，包含车牌号、对应的车辆信息、来访时间、目标仓库信息以及园区内部节点编号数据；
5G通信单元用于实现系统中数据的实时传输；
货车识别单元用于识别车辆，同时读取该货车目标仓库和当前位置的节点编号信息；
路径规划和修改单元用于规划货车从进出口到目标仓库的路径，避免多货车送货时货车发生交汇，降低夜间货车之间发生碰撞的可能；
位置获取单元用于将货车的位置与路径匹配并显示；
道路指示单元用于在货车接近路口时对货车进行指向；
通过以上单元相互配合，实现了智造产业园货运车辆送货路径的自动规划和优化。
2.如权利要求1所述的一种基于5G技术的智造产业园管理系统，其特征在于：节点划分单元包括地图数据模块、路口识别模块和节点编号分配模块；
地图数据模块用于存储智造产业园内部道路网络的地图数据，并能够及时进行更新；
路口识别模块用于基于收集到的地图数据，将路口、进出口和仓库均标记为节点；
节点编号分配模块用于将每个节点赋予唯一的编号，便于识别。
3.如权利要求2所述的一种基于5G技术的智造产业园管理系统，其特征在于：货车识别单元包括车牌识别模块和仓库信息读取模块；
车牌识别模块用于对车辆图像进行车牌号识别；
仓库信息读取模块用于从数据库模块中读取货车的目标仓库的节点编号以及当前所处进出口的节点编号。
4.如权利要求3所述的一种基于5G技术的智造产业园管理系统，其特征在于：路径规划和修改单元包括路径规划模块、交汇预测模块、优先级设定模块、延长时间计算模块、时间比对模块和路径调整模块；
路径规划模块用于通过A*算法和地图数据模块提供的道路信息计算出货车从进出口节点到达目标仓库节点的最优路径；
交汇预测模块用于根据不同的货车的行驶路径和行驶速度，预测不同路径的货车在路径的交点是否会交汇；
优先级设定模块用于计算不同的车辆到达路径交点的时间，根据车辆到达路径交点所需的时间设定优先级，所需时间越短，优先级越高；
延长时间计算模块用于读取货车通过当前路径到达目标仓库所需的时间，计算当前所需时间与最优路径所需时间的差值X；
时间比对模块：将差值X的数值与阈值相比较，判断货车的优先级是否要调整，若差值X大于阈值，则该货车的优先级上升至未达到阈值的货车之前，若多个货车的优先级均需要上调，则根据到达目标仓库的时间进行排序，所需时间越短，优先级越高；
路径调整模块：当货车存在交汇时，则对所需优先级较低的车辆的路径进行优化，通过A*算法计算新的路径。
5.如权利要求4所述的一种基于5G技术的智造产业园管理系统，其特征在于：A*算法计算最优路径的步骤为：
S1:初始化一个优先级队列，用于存储待访问的节点；
S2:将起始节点放入优先级队列，并设置其f值为0，其中f值为优先级值；
S3:初始化一个空的集合，用于存储已访问过的节点；
S4:当优先级队列不为空时，执行以下操作：
S401:从优先级队列中选择具有最小f值的节点，并将其移出队列；
S402:如果该节点是目标节点，则说明已经找到了一条从起始节点到目标节点的路径，结束搜索，否则，将该节点添加到空的集合中，并获取其邻居节点；
S403:对于每个邻居节点，如果该节点已经在空的集合中，则跳过该节点，否则，计算该邻居节点的g值和h值，g值为从起始节点经过当前节点到邻居节点的实际距离，h值为从邻居节点到目标节点的预估距离，更新邻居节点的f值，并将其加入优先级队列；
A*算法通过计算每个节点的f值，并选择具有最小f值的节点进行扩展，当从起始节点到目标节点的路径被找到时，该路径的总距离即为最优路径，其中f值=g值+h值。
6.如权利要求5所述的一种基于5G技术的智造产业园管理系统，其特征在于：位置获取单元包括GPS模块、数据处理模块和显示模块；
GPS模块用于获取货车的位置数据；
数据处理模块用于接收和处理从GPS模块获取的位置数据；
数据处理模块：该模块负责接收和处理从GPS模块获取的位置数据。
7.如权利要求6所述的一种基于5G技术的智造产业园管理系统，其特征在于：道路指示单元包括位置计算模块、箭头指向灯模块、判断模块和控制模块；
位置计算模块用于读取货车的实时位置信息，基于货车位置、路口的坐标信息以及行车路径，计算货车与路口的距离；
箭头指向灯模块用于设置在路口不同方向的地面，提示货车行驶方向；
判断模块用于根据位置计算模块的计算结果，判断货车是否已经过路口；
控制模块用于根据位置计算模块和判断模块的结果，控制箭头指向灯的亮灭状态。
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