1   术语和定义与缩略词

2   系统架构

2.1管理层

2.2调度层

2.3设备层

3   调度层系统模块功能

3.1调度管理

3.2接口管理

3.3监控管理

3.4系统管理

4   调度层系统接口消息交互实现方式

4.1管理层与调度层接口消息交互实现方式

4.2调度层与设备层接口消息交互实现方式

5   管理层与调度层接口数据要求

5.1管理层向调度层下发的数据

5.2调度层向管理层反馈的数据

6   调度层与数据层接口数据要求

6.1调度层向设备层下发的数据

6.2设备层向调度层反馈的数据

1   术语和定义与缩略词

消息message

应用系统间单向传送的结构化数据包，一般由消息头、消息体（数据块）组成。

消息交互messageinteraction 

应用系统间传输数据的过程，包括数据传输和对数据的处理。

WMS: 仓储管理系统(Warehouse Management System) 

MES: 制造执行系统(Manufacturing Execution System)

ERP: 企业资源计划(Enterprise Resource Planning) 

PLC: 可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)

OPC: 应用于过程控制的OLE(OLE for Process Control) 

REST: 表述状态转移(Representational State Transfer) 

2   系统架构

工业应用移动机器人（以下简称移动机器人）系统由调度层与设备层两部分组成， 管理层为移动机器人系统的上位系统， 构架见图1。

2.1管理层

管理层为移动机器人系统的上位系统，主要指WMS、MES、ERP等系统，向调度层下发任务，接收调度层的任务反馈信息。

2.2调度层

调度层为移动机器人系统的指挥中枢，接收上位系统下发的任务数据，并反馈任务执行的状态数据；

向移动机器人下发任务数据及接收任务状态与运行状态数据，完成对移动机器人的管理与调度，包括调度管理、接口管理、监控管理、系统管理功能

2.3设备层

为移动机器人， 接收调度系统的任务指令并反馈任务指令状态与运行状态数据。

3   调度层系统模块功能

3. 1 调度管理

对系统中运行的任务和移动机器人进行统筹管理、调度，一般包含以下功能：

a) 任务管理： 处理系统运行过程中的各种任务包括任务接收、任务规划、任务执行、任务查询、任务干预等；

b)车辆管理：对移动机器人进行统筹调度， 包括车辆状态数据采集、车辆指派、任务控制、休息 （或休眠）与充电控制、故障处理等；

c)交通管理：对移动机器人进行交通管制， 包括路径规划， 交通资源管理， 死锁检测与解除等；

d)仿真管理：模拟移动机器人，完成调度仿真功能。

3. 2 接口管理

能够实现与相关系统之间的数据交互，一般包括以下功能：

a) 调度层与管理层之间的数据通信接口管理；

b) 调度层与设备层之间的数据通信接口管理；

c) 与其它相关系统数据接口管理。

3.3监控管理

能够显示移动机器人系统的运行状态，一般包括以下功能：

a)任务监控：对任务的执行状态进行实时监控；

b)车辆监控：对移动机器人的运行状态进行实时监控；

c)图形监控：对移动机器人的行状态进行图形化监视与控制；

d)故障报警：对系统内的异常状态进行提示及报警；

e)数据统计：对任务的历史数据进行统计、查询

f)事件查询：事件日志进行查询。

3.4系统管理

提供调度层系统通用配置管理，一般括以下功能：

a)用户管理：对用户进行添加、编辑、删除及密码设置等管理；

b)权限管理：基于角色和资源的用户权限管理。不同的用户有不同角色，不同的角色有不同的资源，不同资源有不同的被操作权限

c)配置管理：调度层系统的配置项进行管理，可包括通用配置，调度规划配置等；

d)事件管理：用于记录系统运行时的关键信息及故障信息，可包含任务、车辆及系统信息。

4   调度层系统接口消息交互实现方式

4.1管理层与调度层接口消息交互实现方式

管理层与调度层之间的接口消息交互实现方式，一般有以下几种：

a)报文通信接口(TCP/IP、UDP协议等）；

b) Web API服务接口(REST等）；

c) Web Service服务接口；

d) 数据库中间表接口；

e) 动态链接库接口(SDK等）；

f) 基千PLC的通信接口(MODBUS等）。

4. 2 调度层与设备层接口消息交互实现方式

调度层与设备层之间的接口消息交互实现方式，一般有以下几种：a)报文通信接口(TCP/IP、UDP协议等）；

b) Web API服务接口(REST等）；

c) W eh Service服务接口；

d) 动态链接库接口(SOK等）；

e) 基于PLC的通信接口(MODBUS等）。

5   管理层与调度层接口数据要求

5. 1 管理层向调度层下发的数据

管理层向调度层下发的数据须包括：

a)任务编号：上位系统给任务指定的唯一标识；

b)任务类型：上位系统给任指定的类型；

c)任务优先级：上位系统给任务指定的优先等级，决定任务执行的优先次序。

d)任务参数：上位系统给任指定的参数，用于满足不同应用的参数差异化需求，可包括起始位置，目标位置，操作类型等。

e)任务指令：上位系统给任务的指令，可包括创建、暂停、恢复、取消、等。

f)系统心跳：表示管理层系统是否在正常运行。

依据应用场景，管理层向调度层下发的数据还可包括：

a)任务描述：上位系统给任务指定的描述；

b任务截止时间：上位系统给任务指定的最终截止时间

c)移动机器人选择策略：上位系统期望执行任务的移动机器人编号、分组等。

5.2调度层向管理层反馈的数据

调度层向管理层反馈的数据须包括：

a)任务编号：上位系统给任务指定的唯一标识；

b)任务状态：前任务执行状态，可包括任务等待、任务启动、任务完成、任务取消等；

c)车辆编号：执行任务的移动机器人编号；

e)位姿数据：移动机器人在系统中的当前位姿，可包含路径编号或实际坐标等数据；

f)目标位姿：移动机器人的目标位姿；

g)运行模式：移动机器人当前的运行模式，可包括手动、自动、半自动等；

h)运行状态：移动机器人的实时运行状态，可包括电池电量、充电状态、行走中、操作中、停止状态、故障状态等；

i)系统心跳：表示调度层系统是否在正常运行。

6   调度层与数据层接口数据要求

6.1 调度层向设备层下发的数据

调度层向设备层下发的数据须包括：

a) 目标位姿：移动机器人的目标位姿；

b) 操作类型：移动机器人当前所要执行的操作类型， 用于区分装货、 卸货等不同的操作；

c) 扩展参数：移动机器人当前任务的扩展参数， 用千满足不同应用的参数差异化需求；

d) 操作指令：调度层给设备层的操作指令， 可包括创建、 暂停、 恢复、 取消等；

e) 系统心跳：表示调度系统工作正常。

依据应用场景，调度层向设备层下发的数据还可包括：

a) 路径信息：移动机器人的将要行驶的点、段信息。

b) 行驶参数：移动机器人的行驶参数，可包含行驶距离、行驶速度等。

6.2设备层向调度层反馈的数据

设备层向调度层反馈的数据须包括：

a)车辆编号：移动机器人在系统中的唯一标识

b) 当前速度：移动机器人当前的行驶速度。

c) 位姿数据：移动机器人在系统中的当前位姿，可包含路径编号或实际坐标等数据。

d) 目标位姿：移动机器人的目标位姿。

e) 操作类型：移动机器人当前所要执行的操作类型，用于区分装货、卸货等不同的操作。

f)任务状态：移动机器人当前任务的执行状态，可包括开始完成、取消等。

g)运行模式：移动机器人当前的运行模式可包括手动、自动、半自动等。

h)系统心跳：表示设备层工作正常。

i)运行状态：移动机器人的实时运行状态，可包括电池电量、充电状态、行走中、操作中、停止状态、故障状态、安全防护状态等。

j)事件数据：移动机器人运行时的关键信息及故障信息，可包含行驶状态、导航状态、操作状态、通讯态等数据。

移动机器人管理层与调度层交互的主要是任务数据，数据格式如下表