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数字化工厂中央控制室驾驶舱系统 API接口文档

news 2025/5/14 8:14:21

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": "..."},...]
}