本文結合例項分析了AGV實現跨樓層物料配送的具體應用，提出了AGV和智慧電梯基於以太區域網的報文安全互動系統，並對AGV基於5G工業網際網路實現萬物互聯的全面智慧製造場景進行了展望。
隨著電梯智慧化的發展和物聯網技術的進步，與電梯互動的物件已不僅僅侷限在人，還包括各式各樣的AGV，電梯除了輸送乘客之外，運送藥物、食品、檔案等也逐漸開始普及。
圖1為上海某生物製藥廠電梯與AGV之間的聯動互動，AGV將藥物箱運輸到電梯口，並透過和電梯進行報文指令互動，然後進入電梯，再透過電梯將AGV運輸到指定樓層。由於電梯屬於特種裝置，與電梯互動的裝置需符合特種裝置安全法的相關要求，其互動系統的安全性、穩定性及可靠性需符合電梯安全使用的要求。因此，設計一種安全可靠的互動機制至關重要。
AGV與電梯互動系統需首先建立AGV與電梯之間的資料通訊鏈路，由於AGV的移動性特點， AGV與AGV管理伺服器之間的通訊可採用區域網無線通訊，本案例採用Wi-Fi接入，也可採用廣域網無線通訊，如NB-IOT及5G等。AGV伺服器和電梯之間可以採用有線網路實現互聯。
AGV進入電梯系統的總體結構包含AGV管理伺服器、電梯、AGV、通訊模組MOXA和無線區域網AP等。
AGV管理伺服器需要和多臺電梯實現通訊，透過Ethernet介面接入區域網和電梯進行通訊，電梯透過RS485串列埠和AGV伺服器進行通訊。在AGV伺服器端和電梯資料傳輸單元端之間新增一個MOXA通訊模組，實現Ethernet介面和RS485串列埠之間的相互轉換，建立兩者之間的通訊鏈路，從而實現一臺AGV管理伺服器和多臺電梯之間的報文互動。
AGV管理伺服器和AGV之間透過無線區域網AP實現通訊。
AGV 管理伺服器獲取到電梯的狀態後，透過無線AP給AGV傳送相關的動作指令，AGV收到指令後，執行進入和駛出電梯的動作。
AGV和智慧電梯系統總體結構，如圖2。
二、AGV和電梯資訊互動設計
為了減少AGV和電梯直接互動過程產生的報文數量，本系統由AGV伺服器和電梯進行資訊互動，並對結果進行分析，將執行指令傳送給AGV，AGV執行相應指令。
AGV系統和電梯互動流程為：AGV申請電梯登記→電梯反饋登記成功→AGV查詢電梯所在樓層→電梯反饋所在樓層→AGV請求電梯開門→電梯開門保持→AGV進入/駛出電梯→AGV停止傳送開門請求→電梯關門→電梯釋放成功。AGV在申請電梯登記後，如果得到電梯反饋登記成功，才可以進行下一步動作，該互動流程中每個環節都是不可或缺且環環相扣；通訊協議資料段中，充分利用資料段中的每一位資料，並進行資料位校驗，避免傳輸和解析錯誤，通訊資料量也能大大降低。
1.AGV駛入電梯資訊互動設計
AGV進入電梯時，AGV系統和電梯訊息互動設計，如圖3。
AGV進入電梯訊息互動過程為：
①AGV到達電梯門口後，傳送A轎內指令登記；
②電梯回應轎內登記指令；
③AGV轎內指令登記成功，傳送查詢電梯狀態指令；
④電梯回應當前狀態；
⑤電梯所在樓層資訊和AGV請求樓層一致，AGV傳送開門請求指令；
⑥電梯開門到位後，傳送電梯就緒訊號；
⑦AGV開始駛入電梯，過程中不斷髮送開門請求指令；
⑧AGV到達電梯內部後，停止傳送開門請求指令；
⑨電梯關門，本次AGV進入電梯訊息互動完成，電梯釋放。
2.AGV駛出電梯訊息互動設計
AGV駛出電梯時，AGV和電梯訊息互動設計，如圖4。
AGV駛出電梯訊息互動過程為：
①AGV進入電梯後，傳送A轎內指令登記；
②電梯回應轎內登記指令；
③AGV轎內指令登記成功，傳送查詢電梯狀態指令；
④電梯回應當前狀態；
⑤電梯所在樓層資訊和AGV請求樓層一致，AGV傳送開門請求指令；
⑥電梯開門到位後，傳送電梯就緒訊號；
⑦AGV開始駛出電梯，過程中不斷髮送開門請求指令；
⑧AGV到達電梯外部後，停止傳送開門請求指令；
⑨電梯關門，本次AGV進入電梯訊息互動完成，電梯釋放。
3.AGV和電梯心跳流程設計
AGV每隔3秒鐘給電梯傳送一次心跳報文，檢測AGV和電梯之間鏈路的連通性，AGV和電梯之間心跳流程設計，如圖5。
三、AGV和電梯互動報文設計
AGV和電梯互動報文設計，如圖6。
互動報文具體內容，如表1。
DATA資料內容中包含AGV的請求指令和電梯的反饋資訊，本案例中定義的指令，如表2。
四、AGV和電梯互動可靠性設計
AGV與電梯需要進行頻繁的資料互動。實際使用過程中發現，由於乙太網提供的服務是不可靠的交付，即盡最大努力的交付，傳輸會存在丟包、錯包、資料不均勻等情況，特別是出現數據堵塞情況，若仍一直按堵塞之前的資料傳送頻率傳送的話，只會進一步嚴重加劇資料異常的發生。
軟體實現上，透過在收發兩端建立資料佇列，將收到的資料統一儲存在接收佇列中，防止因斷包導致校驗失敗而丟棄，防止因堵塞造成資料同時到達時處理不當導致資料丟失等問題，實際接收處理時，透過在接收佇列中提取合法資料包進行處理；在傳送時，將資料統一放置傳送佇列，由傳送單元週期性從傳送佇列中提取合法資料包執行傳送，AGV和電梯緩衝區流程圖，如圖7。
另外，還可以透過調整發送單元合法資料包傳送頻率，避免堵塞時緩衝區資料內容過快填
五、結論
隨著工業自動化的發展，AGV與電梯的互動應用場景將會越來越多，大到商場，小到住宅，凡是有電梯的場合就可能有AGV的應用。5G網路與工業網際網路的融合，也逐步會使AGV應用的行業越來越多，跨度越來越大。AGV已經成為了工廠物流配送系統的有機組成部分。為了讓配送系統實現更高的自動化程度，以及實現更高的效率，必須要實現AGV自動上下電梯，而要實現AGV自動上下電梯，就必須要實現AGV跟電梯系統之間的通訊。如何設計穩定可靠的互動機制至關重要，是智慧製造技術重點研究的課題。
本文提出基於以太區域網的安全互動系統，透過設計報文緩衝和重發互機制確保報文互動的成功率，最大程度上保證AGV與電梯互動的安全性和可靠性，具有一定的參考價值。
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