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基于MQTT的轻量级AGV小车系统设计
来源: agv吧 | 作者: agv吧 | 发布时间: 1734天前 | 3586 次浏览 | 分享到:
文中设计了一套应用于物联网的轻量级AGV小车的系统,主控使用STM32F103单片机,结合NFC芯片实现循迹以及路径定位的功能,并将信息由SIM7600LTE芯片通过MQTT协议传递到服务器。同时设计了移动端APP,实现轻量级的AGV实时监控与调度管理系统。相对于传统的MES系统,所提系统使用模块化的设计理念,具有更友好的UI界面和更灵活的功能。

$ docker pull emqx/emqx :v3.1.0
$ docker run -d --name emqx31 -p 1883 :1883 -p 8083 :8083 -p 8883 :8883 -p 8084 :8084 -p 18083 :18083 emqx/emqx :v3.1.0

当 Broker 收到消息后转发给服务器后端进行处理,本例服务器端采用Eclipse Paho MQTT Python Client接收Broker转发的信息。Eclipse Paho MQTT Python Client除了支持以非阻塞的模式运行以外,还提供了许多回调函数可供在不同情况下使用与处理回调信息 [9]。
本文通过使用on_message回调函数,自动将MQTTClient接收到的信息存储到变量msg中,再通过调用自行编写的write_payload函数传递给主程序进行处理。多线程架构如图 4 所示。

图 4 多线程架构

为了提高服务器后端的工作效率, 本文中分别对RESTful API和MQTTClient创建了一个进程, 通过使用threading库调度两个线程协同运作。

3.2 基于 RESTful API 的服务器与 APP 通信部分设计

表现层状态转换(Representational State Transfer,REST)是Roy Thomas Fielding于2000年在他的博士论文 [10] 中提出来的一种万维网软件架构风格,目的是便于不同软件 /程序在网络中互相传递信息。
RESTful API 将服务器上存储的数据抽象成为一个资源,并用 URL 作为其标识,使用通用的 HTTP 请求方法(GET,POST,PUT,DELETE)对其进行增改删查的操作。相较于普通的 API,RESTful API 建模的过程与面向对象的建模过程类似,因此也比较契合 Python 的编程思想。

服务器后台程序基于以上原理使用 Python 进行编写。Python 有非常方便的库用于构建 RESTful API 和处理 Json格式数据,同时也可以移植到其他系统。本文中 APP 使用wx.reguest 向服务器请求数据后可以直接解析调用,十分方便。
APP 分为总览、车辆管理和包裹管理三部分。总览部分可以看到一些基本的统计信息,车辆管理部分可以对小车进行下线和召回等的管理,包裹管理可以对包裹进行新增、修改、分配小车运送等的管理。APP 界面如图 5 所示。

图5 APP 界面

4 结 语

本文设计了一套应用于物联网技术 AGV 小车的系统,通过 NFC 技术实现标签定位识别,小车通过 LTE 通信技术,使用灵活的 MQTT 协议与服务器之间建立通信交互,在服务器端进行数据处理整合,通过 APP 将信息反馈给用户,形成闭环,相较于传统的 AGV 系统降低了成本,提高了灵活性。

参考文献

[1] 张辰贝西,黄志球 . 自动导航车(AGV)发展综述 [J]. 中国制造业信息化,2010,39(1):53-59.
[2] 卢少平 . 基于 RFID 的 AGV 定位与导引研究 [D]. 济南:山东大学,2011.
[3] 唐浩强 . 基于物联网的智慧工厂实验系统的设计与开发 [D]. 南京:南京理工大学,2017.
[4] 潘军,王焜,缪欣呈 .AGV 智能制造平台方案的设计与研究 [J].物流技术与应用,2019,24(12):146-148.
[5] 丘源,经本钦,李精华 . 基于 ESP8266WiFi 模块和 MQTT 协议的物联网传感节点设计 [J]. 物联网技术,2019,9(6):24-26.
[6] International Organization for Standardization. ISO/IEC 20922:2016-Information technology-message queuing telemetry transport(MQTT)v3.1.1 [S]. Geneva:IX-ISO,2016.
[7] 郭力,胡伟,张政成 . 试析 MQTT 协议在物联网中的应用 [J]. 电脑知识与技术,2019,15(28):31-32.
[8]
成闻博 . 基于 MQTT 协议的物联网消息推送系统构建 [J]. 信息与电脑,2019(18):161-162.
[9] ARLEN Nipper. MQTT's role as an IoT message transport [J]. Control Engineering,2019,66(1):20-21.
[10] FIELDING Roy Thomas. Architectural styles and the design of network-based software architectures [D]. Irvine:University of California,2000.


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