面向巷道类场景的无线网络系统的制作方法

1.本发明是关于无线通信技术领域，特别是关于一种面向巷道类场景的无线网络系统。


背景技术：

2.目前，大多数的生产系统以多人吊装、多人搬运为主，生产效率极低，迫切需要自动导引车(automatic guided vehicle，agv)等自动化、智能化移动装置，从而替代90％以上人工配送、转运、吊装等生产物流过程，大幅提高生产效率。agv或其他智能移动装置必须通过无线进行通信，因此优秀的无线通信解决方案是实现agv高效运行的基础。
3.目前更多的agv等智能移动装置应用于巷道类的应用场景，目前面向巷道类场景应用的无线网络包括wifi网络与wia-fa网络，两种网络的架构类似。在长距离漫游通信的场景中，wifi网络需要增加ac接入控制器，以实现无缝漫游通信，其中工业wifi的漫游通信切换延迟约20～100ms左右。因此可以得出，wifi网络与wia-fa网络均为增强星型架构，即一个中心(wifi的ac控制器或wia-fa的网关设备)、多个分布式无线接入点(wifi的ap或wia-fa的接入设备)以及多个无线节点(wifi的sta或wia-fa的现场设备)。中心和接入点间是通过有线网络连接，即面向巷道类应用场景中，需要敷设大量网络线缆将所有接入点连接起来，才能覆盖所有移动通信区域。
4.然而，大部分长距离的巷道类场景无法用普通网线连接，因为网线的通信极限是100米距离，如果超过百米就需要改用光纤或者增加交换机，成本大幅增加，且中间线路或设备有一处损坏导致整个网络无法正常运行，造成生产事故。而且，长距离的有线线缆成本较高，巷道类场景中的应用(例如工厂车间或地下矿井等)线缆易损耗，维修成本较高。此外，一些飞机、火车制造行业中的一站式组装车间中原有线缆已敷设完毕，增加新的agv等智能移动装置需要重新敷设线缆，导致地下或墙体的管线处需要重新装修，浪费大量人力与财力成本。由于wifi与wia-fa解决方案中都需要一个中心(ac控制器或网关设备)，这不仅增加系统成本，在中心出现故障时，也会导致整个无线网络系统无法运行，造成严重损失。
5.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种面向巷道类场景的无线网络系统，能够节约成本，大幅提升数据传输效率，提高网络通信实时性。而且，实现了无缝漫游通信，保证巷道类场景中智能移动装置的工作效率。此外，可以使无线网络系统中同时存在两个信道并行工作，空间上分集复用无线信道资源，无线节点同时利用两个信道进行数据传输，既能够保证无缝漫游通信又能够充分最大化利用两个信道的无线通信资源，提高网络整体的吞吐量。
7.为实现上述目的，本发明提供了一种面向巷道类场景的无线网络系统，包括：为目
标路径上的每个工位配置的无线接入点以及行进路线为所述目标路径的智能移动装置内集成的无线节点；
8.所述无线节点包括两个无线射频模块，所述两个无线射频模块的工作频段不同；所述两个无线射频模块用于与不同的无线接入点进行无线通信；
9.所述无线节点用于接收所述智能移动装置的控制器发送的第一类数据，并将所述第一类数据复制为两份，将两份第一类数据分别通过所述两个无线射频模块发送至不同的无线接入点。
10.在本发明的一实施方式中，所述目标路径上两个相邻工位配置的无线接入点使用不同信道进行数据传输，所述智能移动装置处于所述两个相邻工位对应的无线接入点的重叠覆盖区域内时，所述两个无线射频模块同时与所述两个相邻工位对应的无线接入点进行无线通信。
11.在本发明的一实施方式中，所述目标路径上的任意两个工位之间的距离大于等于距离阈值，所述目标路径上的各工位配置的无线接入点交替使用第一信道和第二信道进行无线通信。
12.在本发明的一实施方式中，所述目标路径上使用相同信道进行无线通信的无线接入点包括第一接入点和第二接入点，且所述第一接入点对应的第一工位与所述第二接入点对应的第二工位之间的距离小于距离阈值，所述目标路径上各工位配置的无线接入点与所述两个无线射频模块均采用时分多址的通信技术进行通信连接。
13.在本发明的一实施方式中，所述智能移动装置包括自动导引车。
14.在本发明的一实施方式中，所述目标路径上不同工位配置的无线接入点之间无有线连接。
15.在本发明的一实施方式中，所述无线节点还包括以太网接口以及处理器，所述以太网接口与所述处理器连接，所述处理器与所述两个无线射频模块均连接；
16.所述以太网接口用于与所述控制器通信连接，并接收所述第一类数据；所述处理器用于将所述第一类数据复制为两份，并将两份第一类数据分别发送至所述两个无线射频模块。
17.在本发明的一实施方式中，所述两个无线射频模块还用于接收不同无线接入点发送的第二类数据；所述处理器还用于将所述第二类数据通过所述以太网接口发送至所述控制器。
18.与现有技术相比，根据本发明的面向巷道类场景的无线网络系统，在该无线网络系统中，并不存在中心控制器与交换机，可以节约成本。面向巷道类应用场景在每个工位部署一台无线接入点，智能移动装置移动到无线接入点的覆盖范围内时即可实现与无线接入点所在工位的应用服务器的实时通信，能够大幅提升数据传输效率，提高网络通信实时性。而且，无线节点与各个无线接入点间的通信无切换动作，而是同步实时通信，进而实现了无缝漫游通信，保证巷道类场景中智能移动装置的工作效率。此外，通过无线节点中的两个无线射频模块，采用不同的工作频段与不同的无线接入点进行无线通信，使不同的无线接入点可以同时接收到相同的数据，可以使无线网络系统中同时存在两个信道并行工作，空间上分集复用无线信道资源，无线节点同时利用两个信道进行数据传输，既能够保证无缝漫游通信又能够充分最大化利用两个信道的无线通信资源，提高网络整体的吞吐量。
附图说明
19.图1是本发明一实施方式的面向巷道类场景的无线网络系统的结构示意图之一；
20.图2是本发明一实施方式的的面向巷道类场景的无线网络系统中无线节点的结构示意图；
21.图3是本发明一实施方式的面向巷道类场景的无线网络系统的结构示意图之二。
具体实施方式
22.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
23.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
24.网络技术是工厂智能化的重要支撑技术，是实现设备间与系统间互联互通的前提，接入技术则是网络技术的基础部分。由于接入技术无线化的低成本、易维护、灵活、实施方便等优点，是当前接入技术发展的主要趋势。首先，无线网络可支持智能工厂的泛在感知，支持工厂全流程、全生命周期管控；其次，无线网络以其灵活方便等特性成为实现工厂柔性重组的必然选择，对推进制造业由传统大批量生产模式向工业4.0时代的个性化生产模式转变，具有重要意义；此外，无线网络解决了工厂有线网络所面临布线与维护成本高、移动性与灵活性差等难题，在提升生产效率、提高产品质量、降低生产成本等方面将发挥重要作用。
25.目前，无线网络已应用于生产系统。生产系统中，agv或其他智能移动装置必须通过无线进行通信。在常见的工厂生产车间使用agv外，目前更多的agv等智能移动装置应用于巷道类的应用场景，此类场景有如下几类：1)地下矿井自动转运车与各个隧道内的专用系统间的无线通信；2)地下铁轨车辆与各部分路段的专用设备间的无线通信；3)飞机、火车制造行业中的一站式组装车间。一站式组装车间通常为几十米宽、几百米长，是从零部件生产、部装生产、总装生产到集成测试的一站式产品生产车间。从零配件进厂到完成飞机出厂试飞需要经历零配件加工、部装生产、总装生产等，每个生产工序都是一个生产单元，由多种设备或系统构成，对各个环节进行加工与测试。一站式组装车间为几十米宽、几百米长的长方形状，每个生产单元占用一部分区域，生产单元间形成一条直线，生产单元间的物流运转可采用agv的传送方式，即agv在车间内直线往复运转，分别与各个生产单元间的设备进行通信，类似于巷道类的无线通信场景。
26.目前，工业中主流的无线通信解决方案包括wifi、wia-fa、4g/5g等高速无线网络方案，或zigbee、wirelesshart、wia-pa等传感器网络类无线网络方案。上述agv通信场景可能具有音视频或文件的传输，通常要求一定的网络带宽，zigbee、wirelesshart、wia-pa等传感器网络技术无法带宽满足要求，不适合应用于此场景。4g/5g通信网络要求架设基站，终端要求具备sim卡，成本较高，也不适合应用于此场景。wifi技术与wia-fa技术以其高带宽、低延时、低成本等技术优势，更适用于此类通信场景中。
27.根据上述得出，目前面向巷道类场景应用的无线网络包括wifi网络与wia-fa网络，两种网络的架构类似。但是这两种网络的架构均存在不可避免的技术问题，为此本发明
实施例中提供了一种面向巷道类场景的无线网络系统。
28.本发明实施例中提供了一种面向巷道类场景的无线网络系统，包括：为目标路径上的每个工位配置的无线接入点以及行进路线为目标路径的智能移动装置内集成的无线节点。
29.所述无线节点包括两个无线射频模块，所述两个无线射频模块的工作频段不同；所述两个无线射频模块用于与不同的无线接入点进行无线通信；
30.所述无线节点用于接收所述智能移动装置的控制器发送的第一类数据，并将所述第一类数据复制为两份，将两份第一类数据分别通过所述两个无线射频模块发送至不同的无线接入点。
31.具体地，本发明实施例中提供的面向巷道类场景的无线网络系统，巷道类场景是指其中的智能移动装置的行进路线固定，基本为长距离的往返运行。智能移动装置无中央调度系统，其在移动到其中一个工位后与为该工位配置的无线接入点进行信息交互，完成交互后即前往下一个工位，以此类推。
32.图1为本发明实施例中提供的一种面向巷道类场景的无线网络系统的结构示意图之一。如图1所示，巷道类场景中可以包括多个工位，图1中仅以包括工位11和工位12这2个工位为例进行说明。巷道类场景中具有目标路径，各工位均间隔一定距离地设置于目标路径上。每个工位上均配置有若干应用服务器，每个工位上配置的应用服务器的数量可以根据需要进行设置，此处不作具体限定。
33.无线网络系统包括为每个工位配置的无线接入点，例如为工位11配置无线接入点111，为工位12配置无线接入点112，每个工位上的所有应用服务器均通过为该工位配置的无线接入点与智能移动装置进行通信连接。无线网络系统还包括智能移动装置13内集成的无线节点131，该智能移动装置的行进路径为目标路径，即该智能移动装置在巷道类场景内进行移动。可以理解的是，本发明实施例中，该智能移动装置可以是自动导引车(automatic guided vehicle，agv)。
34.智能移动装置13内集成的无线节点131包括两个无线射频模块，分别为第一无线射频模块1311和第二无线射频模块1312，这两个无线射频模块的工作频段不同。这两个无线射频模块用于与巷道类场景内为不同工位配置的无线接入点进行无线通信。
35.该无线节点131可以接收来自于智能移动装置的控制器的第一类数据，该第一类数据中可以包括业务数据以及该业务数据对应的目标ip地址。该无线节点131还可以将第一类数据复制为两份，并将这两份第一类数据分别通过第一无线射频模块1311和第二无线射频模块1312这两个无线射频模块发送至不同的无线接入点。
36.此后，无线接入点在接收到第一类数据之后，对第一类数据进行解析，判断该无线接入点对应的工位上的各应用服务器中是否存在ip地址与该第一类数据中的目标ip地址一致的目标应用服务器，如果存在则将该第一类数据或该第一类数据中的业务数据发送至目标应用服务器。
37.本发明实施例中提供的面向巷道类场景的无线网络系统，在该无线网络系统中，并不存在中心控制器与交换机，可以节约成本。面向巷道类应用场景在每个工位部署一台无线接入点，智能移动装置移动到无线接入点的覆盖范围内时即可实现与无线接入点所在工位的应用服务器的实时通信，能够大幅提升数据传输效率，提高网络通信实时性。而且，
无线节点与各个无线接入点间的通信无切换动作，而是同步实时通信，进而实现了无缝漫游通信，保证巷道类场景中智能移动装置的工作效率。此外，通过无线节点中的两个无线射频模块，采用不同的工作频段与不同的无线接入点进行无线通信，使不同的无线接入点可以同时接收到相同的数据，可以使无线网络系统中同时存在两个信道并行工作，空间上分集复用无线信道资源，无线节点同时利用两个信道进行数据传输，既能够保证无缝漫游通信又能够充分最大化利用两个信道的无线通信资源，提高网络整体的吞吐量。
38.在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的面向巷道类场景的无线网络系统，所述目标路径上不同工位的应用服务器配置的无线接入点之间无有线连接。
39.具体地，本发明实施例中，目标路径上不同工位的应用服务器配置的无线接入点之间无有线连接，可以是相互独立的，如此可以大幅减少布线工作、重新做地下管线改造等基础设施改造工作，因此可大幅降低成本。同时，由于减少了布线工作，本发明实施例中提供的面向巷道类场景的无线网络系统，具有快速部署应用的优势。
40.在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的面向巷道类场景的无线网络系统，所述无线节点还包括以太网接口以及处理器，所述以太网接口与所述处理器连接，所述处理器与所述两个无线射频模块均连接；
41.所述以太网接口用于与所述控制器通信连接，并接收所述第一类数据；所述处理器用于将所述第一类数据复制为两份，并将两份第一类数据分别发送至所述两个无线射频模块。
42.具体地，如图2所示，为本发明实施例中提供的面向巷道类场景的无线网络系统中集成于智能移动装置内的无线节点的结构示意图，无线节点131除包括第一无线射频模块1311和第二无线射频模块1312之外，还可以包括以太网接口1314和处理器1313，以太网接口1314与处理器1313连接，处理器1313分别与第一无线射频模块1311和第二无线射频模块1312连接。
43.以太网接口1314可以与智能移动装置的控制器通信连接，并接收来着与智能移动装置的控制器的第一类数据。处理器可以将第一类数据复制为两份，并将两份第一类数据分别发送至两个无线射频模块。此后，两个无线射频模块可以将两份第一类数据分别通过所述两个无线射频模块发送至不同的无线接入点。
44.本发明实施例中，无线节点通过以太网接口实现与智能移动装置的控制器通信连接，可以保证第一类数据的顺利接收及转发。
45.在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的面向巷道类场景的无线网络系统，所述目标路径上两个相邻工位配置的无线接入点使用不同信道进行数据传输，所述智能移动装置处于所述两个相邻工位对应的无线接入点的重叠覆盖区域内时，所述两个无线射频模块同时与所述两个相邻工位对应的无线接入点进行无线通信。
46.具体地，本发明实施例中，由于无线节点中的两个无线射频模块用于与不同的无线接入点进行无线通信，因此在无线网络系统内可以采用两个信道进行数据传输。进一步地，目标路径上两个相邻工位配置的无线接入点可以使用不同信道进行数据传输，如此可以防止无线数据的碰撞。
47.在此基础上，当智能移动装置处于两个相邻工位对应的无线接入点的重叠覆盖区域内时，智能移动装置内置的无线节点中的两个无线射频模块将同时与这两个相邻工位对
应的无线接入点进行无线通信，如此不存在漫游切换问题，实现无缝漫游。
48.在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的面向巷道类场景的无线网络系统，所述目标路径上的任意两个工位之间的距离大于等于距离阈值，所述目标路径上的各工位配置的无线接入点交替使用第一信道和第二信道进行无线通信。
49.具体地，本发明实施例中，若目标路径上每两个工位之间的距离均大于等于距离阈值，则目标路径上的各工位配置的无线接入点交替使用第一信道和第二信道进行无线通信。该距离阈值可以根据需要进行设定，此处不作具体限定，可以是两个工位配置的无线接入点同时进行数据传输刚好不会产生数据碰撞时两个工位的距离。
50.交替使用是指相邻工位配置的无线接入点分别使用不同的第一信道以及第二信道进行无线通信，非相邻工位配置的无线接入点则使用相同的信道，即均使用第一信道或第二信道进行无线通信。
51.图3为本发明实施例中提供的一种面向巷道类场景的无线网络系统的结构示意图之二。如图3所示，目标路径上包括4个工位，分别为工位31、工位32、工位33以及工位34，为每个工位配置一个无线接入点，分别为无线接入点311、无线接入点321、无线接入点331以及无线接入点341。4个工位两两工位之间的距离均大于等于距离阈值，则无线接入点311与无线接入点331均采用第一信道进行无线通信，无线接入点321与无线接入点341均采用第二信道进行无线通信。智能移动装置35在目标路径上移动。
52.由于无线通信距离有限，即使工位31配置的无线接入点311与工位33配置的无线接入点331在同一时刻发送数据，但是由于空间距离的限制，也不会产生无线数据碰撞导致丢包，进而可以实现无线网络系统的空间分集。
53.在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的面向巷道类场景的无线网络系统，所述目标路径上使用相同信道进行无线通信的无线接入点包括第一接入点和第二接入点，且所述第一接入点对应的第一工位与所述第二接入点对应的第二工位之间的距离小于距离阈值，所述目标路径上各工位配置的无线接入点与所述两个无线射频模块均采用时分多址的通信技术进行通信连接。
54.具体地，本发明实施例中，若目标路径上使用相同信道进行无线通信的无线接入点包括第一接入点和第二接入点，以第一接入点是无线接入点311，第二接入点是无线接入点331为例，此时第一工位为工位31，第二工位为工位33，则当工位31与工位33之间的距离小于距离阈值时，则说明无线接入点311与无线接入点331不能同时与两个无线射频模块进行数据传输，因为容易出现数据碰撞。因此，引入时分多址(time division multiple access，tdma)的通信技术，在整个无线网络系统内，通信双方采用时分多址的通信技术进行通信连接。即目标路径上各工位配置的无线接入点与两个无线射频模块均采用时分多址的通信技术进行通信连接。如此可以使不同工位配置的无线接入点与两个无线射频模块在时域上错开发送时间，解决无线数据碰撞问题。
55.在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的面向巷道类场景的无线网络系统，所述两个无线射频模块还用于接收不同的无线接入点发送的第二类数据；所述处理器还用于将所述第二类数据通过所述以太网接口发送至所述控制器。
56.具体地，本发明实施例中，两个无线射频模块不仅具有发送两份相同的第一类数据的功能，还具有接收两个不同的无线接入点发送的第二类数据，进而可以通过处理器将
第二类数据通过以太网接口发送至智能移动装置的控制器，以使智能移动装置的控制可以及时接收到该第二类数据。
57.可以理解的是，第二类数据中也包含有业务数据以及发送该业务数据的应用服务器的ip地址。
58.以上所描述的装置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。
59.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。
60.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。