数字化工厂中央控制室驾驶舱系统 API接口文档
数字化工厂中央控制室驾驶舱系统 API接口文档
本文档详细描述了数字化工厂中央控制室驾驶舱系统的API接口规范，包括中端服务提供的数据接口和算法接口。
1. 通用规范
1.1 基础URL
- 后端服务:
http://localhost:8000 - 中端服务数据API:
http://localhost:8001 - 中端服务算法API:
http://localhost:8002
1.2 响应格式
所有API返回标准JSON格式，包含以下字段：
成功响应：
{
"status": "success",
"data": { ... } // 响应数据，根据接口不同而不同
}
错误响应：
{
"status": "error",
"message": "错误信息描述"
}
1.3 认证方式
API使用Bearer Token认证：
Authorization: Bearer {token}
2. 中端数据API接口
2.1 获取指定类型的最新数据
获取特定类型数据的最新记录。
- URL:
/api/collector/data/{data_type} - 方法:
GET - URL参数:
data_type: 数据类型 (machine_data, agv_data, stamping_data等)
- 查询参数:
limit: 返回记录数量，默认10
请求示例:
GET /api/collector/data/machine_data?limit=5
成功响应:
[
{
"_id": "634f2a1b3e01a5c33e8b4567",
"device_id": "CNC-001",
"device_type": "cnc",
"status": "running",
"temperature": 65.2,
"timestamp": "2025-05-07T14:30:25.123Z"
},
...
]
2.2 获取历史数据
获取指定时间范围内的历史数据。
- URL:
/api/collector/data/{data_type}/history - 方法:
GET - URL参数:
data_type: 数据类型
- 查询参数:
start_time: 开始时间 (ISO格式)end_time: 结束时间 (ISO格式)limit: 返回记录数量，默认100
请求示例:
GET /api/collector/data/agv_data/history?start_time=2025-05-01T00:00:00&end_time=2025-05-07T23:59:59
成功响应:
[
{
"_id": "634f2a1b3e01a5c33e8b4568",
"device_id": "AGV-001",
"device_type": "agv",
"status": "busy",
"position": {
"x": 120.5,
"y": 85.3
},
"battery_level": 78.5,
"timestamp": "2025-05-07T10:15:33.456Z"
},
...
]
2.3 获取指定设备数据
获取特定设备的数据。
- URL:
/api/collector/device/{device_type}/{device_id} - 方法:
GET - URL参数:
device_type: 设备类型device_id: 设备ID
- 查询参数:
limit: 返回记录数量，默认10
请求示例:
GET /api/collector/device/agv/AGV-001
成功响应:
[
{
"_id": "634f2a1b3e01a5c33e8b4568",
"device_id": "AGV-001",
"device_type": "agv",
"status": "busy",
"position": {
"x": 120.5,
"y": 85.3
},
"battery_level": 78.5,
"timestamp": "2025-05-07T10:15:33.456Z"
},
...
]
2.4 获取所有AGV位置
获取所有AGV的最新位置数据。
- URL:
/api/collector/agv/positions - 方法:
GET
请求示例:
GET /api/collector/agv/positions
成功响应:
[
{
"_id": "634f2a1b3e01a5c33e8b4568",
"device_id": "AGV-001",
"device_type": "agv",
"position": {
"x": 120.5,
"y": 85.3
},
"timestamp": "2025-05-07T15:30:10.123Z"
},
...
]
3. 中端算法API接口
3.1 路径规划
为AGV规划从起点到终点的路径。
- URL:
/api/algorithm/path/plan - 方法:
POST - 请求体:
{
"agv_id": "AGV-001",
"start_point": {
"x": 100,
"y": 100
},
"end_point": {
"x": 500,
"y": 400
},
"obstacles": [
{
"x": 300,
"y": 300
},
{
"x": 350,
"y": 300
}
],
"priority": 2
}
成功响应:
{
"agv_id": "AGV-001",
"path": [
{
"x": 100,
"y": 100
},
{
"x": 150,
"y": 150
},
...
{
"x": 500,
"y": 400
}
],
"distance": 565.68,
"estimated_time": 565.68
}
3.2 任务调度
为多个AGV分配多个任务。
- URL:
/api/algorithm/task/schedule - 方法:
POST - 请求体:
{
"tasks": [
{
"id": "TASK-001",
"start": {
"x": 100,
"y": 100
},
"end": {
"x": 500,
"y": 400
},
"priority": 3
},
{
"id": "TASK-002",
"start": {
"x": 200,
"y": 200
},
"end": {
"x": 600,
"y": 500
},
"priority": 1
}
],
"available_agvs": ["AGV-001", "AGV-002", "AGV-003"]
}
成功响应:
{
"status": "success",
"assignments": [
{
"agv_id": "AGV-001",
"task_id": "TASK-001",
"path": [
{
"x": 100,
"y": 100
},
...
{
"x": 500,
"y": 400
}
],
"estimated_time": 565.68,
"start_time": "2025-05-07T16:45:20.123Z"
},
{
"agv_id": "AGV-002",
"task_id": "TASK-002",
"path": [
{
"x": 200,
"y": 200
},
...
{
"x": 600,
"y": 500
}
],
"estimated_time": 509.9,
"start_time": "2025-05-07T16:45:20.123Z"
}
],
"total_assigned": 2,
"total_pending": 0
}
3.3 获取AGV位置
获取特定AGV的当前位置。
- URL:
/api/algorithm/agv/{agv_id}/position - 方法:
GET - URL参数:
agv_id: AGV ID
请求示例:
GET /api/algorithm/agv/AGV-001/position
成功响应:
{
"x": 120.5,
"y": 85.3
}
3.4 更新AGV位置
更新特定AGV的位置。
- URL:
/api/algorithm/agv/{agv_id}/position - 方法:
PUT - URL参数:
agv_id: AGV ID
- 请求体:
{
"x": 150.0,
"y": 90.5
}
成功响应:
{
"status": "success",
"message": "AGV AGV-001 位置已更新"
}
4. WebSocket事件
系统使用WebSocket提供实时数据更新。
4.1 WebSocket连接
- URL:
ws://localhost:8000/ws
4.2 事件类型
4.2.1 设备状态更新
{
"event": "device_status",
"data": {
"device_id": "CNC-001",
"device_type": "cnc",
"status": "running",
"temperature": 67.8,
"timestamp": "2025-05-07T17:05:12.345Z"
}
}
4.2.2 AGV位置更新
{
"event": "agv_status",
"data": {
"device_id": "AGV-001",
"device_type": "agv",
"status": "busy",
"position": {
"x": 125.8,
"y": 87.2
},
"battery_level": 77.8,
"timestamp": "2025-05-07T17:05:15.678Z"
}
}
4.2.3 AGV路径更新
{
"event": "agv_path",
"data": {
"agv_id": "AGV-001",
"path": [
{
"x": 125.8,
"y": 87.2
},
...
{
"x": 500,
"y": 400
}
],
"timestamp": "2025-05-07T17:05:20.123Z"
}
}
5. 错误代码
| 状态码 | 错误类型 | 描述 |
|---|---|---|
| 400 | Bad Request | 请求参数错误 |
| 401 | Unauthorized | 未授权访问 |
| 403 | Forbidden | 权限不足 |
| 404 | Not Found | 资源不存在 |
| 500 | Internal Server Error | 服务器内部错误 |
6. 数据模型
6.1 设备数据模型
{
"device_id": "设备ID",
"device_type": "设备类型",
"status": "设备状态",
"timestamp": "时间戳",
// 其他属性根据设备类型不同而不同
}
6.2 AGV数据模型
{
"device_id": "AGV ID",
"device_type": "agv",
"status": "AGV状态",
"position": {
"x": "X坐标",
"y": "Y坐标"
},
"orientation": "方向角度",
"battery_level": "电量百分比",
"current_task": "当前任务ID",
"timestamp": "时间戳"
}
6.3 路径数据模型
{
"agv_id": "AGV ID",
"start_point": {
"x": "起点X坐标",
"y": "起点Y坐标"
},
"end_point": {
"x": "终点X坐标",
"y": "终点Y坐标"
},
"path": [
{
"x": "点X坐标",
"y": "点Y坐标"
},
// 更多路径点
],
"distance": "路径长度",
"estimated_time": "预计时间",
"timestamp": "时间戳"
}
6.4 任务数据模型
{
"id": "任务ID",
"start_point": {
"x": "起点X坐标",
"y": "起点Y坐标"
},
"end_point": {
"x": "终点X坐标",
"y": "终点Y坐标"
},
"priority": "优先级",
"assigned_agv": "分配的AGV ID",
"status": "任务状态",
"created_at": "创建时间",
"assigned_at": "分配时间",
"completed_at": "完成时间"
}
数字化工厂中央控制室驾驶舱系统
项目概述
本项目是一个数字化工厂中央控制室驾驶舱系统，提供实时、全面的工厂运行状态可视化监控。系统集成了生产线数据采集、设备状态监控、生产效率分析、质量控制、能耗监测和预测性维护功能，为工厂管理者提供决策支持。
系统特点
- 全面的数据采集：实时采集生产线、设备和环境数据
- 多维度可视化：大屏展示工厂运行状态、KPI指标和异常警报
- 实时监控预警：设备异常、质量波动和生产偏差实时告警
- 生产趋势分析：产能、质量、能耗等多维度数据分析
- 决策辅助功能：基于历史数据的生产优化建议
- 智能AGV调度：基于优化算法的AGV路径规划和任务分配
系统架构
DigitalFactoryDashboard/
├── backend/ # 后端服务
│ ├── api/ # API接口
│ ├── data_acquisition/ # 数据采集模块
│ ├── data_processing/ # 数据处理与分析
│ └── database/ # 数据存储管理
├── middleware/ # 中端服务
│ ├── collector/ # 数据采集中间件
│ ├── database/ # 数据分类存储
│ ├── algorithm/ # 算法模块
│ │ ├── path_planning/ # 路径规划算法
│ │ └── scheduling/ # 调度算法
│ └── api/ # 中端API接口
├── frontend/ # 前端大屏显示
│ ├── src/ # 源代码
│ │ ├── components/ # 组件
│ │ ├── pages/ # 页面
│ │ └── utils/ # 工具函数
│ └── public/ # 静态资源
└── config/ # 配置文件
主要功能
生产监控大屏
- 工厂总体运行状况和KPI指标
- 生产线实时状态和产能监控
- 设备运行状态和健康度
- 质量指标监控和异常点显示
- 能耗监控和优化建议
设备管理面板
- 设备实时状态和参数展示
- 历史运行数据查询和图表分析
- 设备异常原因追踪
- 预测性维护预警
- 设备效率分析
生产计划与执行
- 生产计划完成率监控
- 实时生产进度追踪
- 订单完成状态展示
- 生产瓶颈分析
- 产能优化建议
质量控制大屏
- 产品质量实时监控
- 质量问题分布可视化
- 质量趋势分析
- 异常原因快速定位
- SPC控制图表展示
能源管理面板
- 工厂能源消耗监控
- 不同工序能耗对比
- 能耗异常检测与分析
- 节能优化建议
- 能耗成本统计
AGV智能调度系统
- AGV实时状态监控
- 智能路径规划与可视化
- 任务自动分配与优化
- 多AGV协同调度
- 动态避障与路径重规划
技术栈
- 后端：Python, FastAPI, SQLite, Pandas, NumPy, Scikit-learn
- 中端：Python, MongoDB, Networkx, OSRM, PyTorch
- 前端：React, ECharts, Ant Design, WebSocket, Three.js
- 通信：RESTful API, WebSocket, MQTT
接口规范
1. 数据采集接口
数据采集中间件提供以下接口：
GET /api/collector/data/{data_type}
返回指定类型的最新采集数据
GET /api/collector/data/{data_type}/history
返回指定类型的历史数据
参数:
- data_type: 数据类型 (production, device, energy, agv等)
- start_time: 开始时间
- end_time: 结束时间
2. 算法接口
路径规划算法提供以下接口：
POST /api/algorithm/path/plan
输入参数:
{
"agv_id": "AGV-001",
"start_point": {"x": 10, "y": 20},
"end_point": {"x": 90, "y": 80},
"obstacles": [{...}],
"priority": 1
}
返回:
{
"path": [
{"x": 10, "y": 20},
{"x": 30, "y": 20},
...
],
"distance": 120,
"estimated_time": 60
}
任务调度算法接口:
POST /api/algorithm/task/schedule
输入参数:
{
"tasks": [
{"id": "TASK-001", "start": {"x":10, "y":20}, "end": {"x":90, "y":80}, "priority": 1},
...
],
"available_agvs": ["AGV-001", "AGV-002"]
}
返回:
{
"assignments": [
{"agv_id": "AGV-001", "task_id": "TASK-001", "path": [...], "start_time": "..."},
...
]
}
使用说明
详细的安装和使用说明将在项目开发完成后提供。
开发日志
2025-05-11 中端系统与算法模块集成
会话目的：为数字化工厂中央控制室驾驶舱系统添加中端数据采集系统和智能AGV路径规划算法模块
完成任务：
- 新增中端系统架构，包括数据采集中间件、MongoDB数据存储和算法模块
- 实现A*路径规划算法和基于成本函数的任务调度算法
- 创建中端API接口，提供路径规划和任务调度服务
- 修改前端FactoryMap组件，支持AGV路径可视化显示
- 修改AGVMonitor组件，实现AGV路径跟随功能
关键决策和解决方案：
- 采用三层架构设计：前端、中端、后端分离，中端专注于数据处理和算法支持
- A*算法实现路径平滑处理，减少不必要的拐点
- 任务调度算法基于多维度成本函数，综合考虑距离、电量和优先级
- MongoDB用于存储分类数据，提供灵活的数据查询能力
- WebSocket用于实时更新路径和AGV位置信息
使用的技术栈：
- 中端：Python、FastAPI、MongoDB、asyncio
- 算法：A*路径规划、基于成本函数的多任务调度
- 前端可视化：Canvas绘图、动画效果
修改的文件：
- 新增middleware目录及其子目录结构
- middleware/database/db_config.py：MongoDB数据库配置
- middleware/collector/data_collector.py：数据采集器
- middleware/algorithm/path_planning/a_star.py：A*路径规划算法
- middleware/algorithm/scheduling/task_scheduler.py：任务调度算法
- middleware/api/data_api.py、algorithm_api.py：中端API接口
- middleware/run.py：中端系统启动脚本
- middleware/requirements.txt：中端系统依赖
- frontend/src/pages/FactoryMap.js：修改支持路径显示
- frontend/src/pages/AGVMonitor.js：修改支持路径跟随
- README.md：更新系统架构和开发日志
2025-05-07 添加数据采集监控终端
会话目的：在系统中添加一个实时数据采集监控终端，用于可视化展示数据采集过程
完成任务：
- 添加数据采集监控终端功能，实时显示采集到的数据
- 实现同设备类型的彩色显示效果
- 每10条数据显示一次详细信息
关键决策和解决方案：
- 采用异步协程方式实现数据监控，不影响现有系统功能
- 利用回调机制将数据管理器采集的数据传递给监控终端
- 为不同设备类型设置不同颜色，提高数据可读性
使用的技术栈：
- Python、asyncio
- 终端彩色输出
修改的文件：
- backend/run.py（添加了数据监控终端功能）
- README.md（更新开发日志）
2025-05-10 系统浏览与熟悉
目的：数字化工厂中央控制室驾驶舱系统的整体架构和功能
完成：
- 浏览项目的基本结构与组织方式
- 查看系统的技术栈和主要功能模块
- 了解系统更新日志和新增的冲压车间监控功能
发现：
- 系统采用前后端分离架构，前端基于React，后端基于FastAPI
- 系统具有全面的工厂监控功能，最新版本新增冲压车间监控模块
- 系统包含丰富的数据可视化组件和实时监控能力
使用的技术栈：
- 前端：React, ECharts, Ant Design, WebSocket, Three.js
- 后端：Python, FastAPI, SQLite, Pandas, NumPy, Scikit-learn