CN102493522A - 矿用挖掘机产量统计方法 - Google Patents

Abstract

一种矿用挖掘机产量统计方法，包括如下步骤：采集挖掘机铲斗开斗逻辑量信号，根据挖掘机铲斗开斗逻辑量信号判断是否开斗的步骤；以及采集挖掘机回转角度参数信息，根据挖掘机回转角度参数判断挖掘机回转是否超过规定阈值的步骤；以及采集挖掘机铲斗高度参数，根据该高度参数判断铲斗高度是否超过卡车高度的步骤，根据上述判断结果，判断挖掘机是否进行装车作业，如果上述判断结果皆为是，则判定挖掘机进行了一次装车作业，随着每次判断装车作业的结束，产量统计数值增加1，如果上述判断结果中有一项为否，则判定挖掘机没有进行装车作业。

Description

矿用挖掘机产量统计方法

技术领域

本发明涉及一种能自动对大型露天矿用挖掘机进行实时产量统计的方法。

背景技术

挖掘机的产量统计对于用户至关重要，是计算经济效益与生产人员工作量的基础数据。国、内外矿用挖掘机均没有与设备的挖掘工作直接相关的结构，也未附带此项功能。目前，矿用挖掘机产量计数还在利用人工计数法来统计产量，也有的额外引进昂贵的卡车调度系统来替代人工。其中卡调系统统计法是需要在挖掘机以及相配套的矿石运输卡车上分别安装GPS，通过判断卡车的运行线路即在挖掘地点(即挖掘机所在地)及矿石堆卸地点间的往返次数来统计挖掘产量。该方法的实现并非基于挖掘机本身的功能，而是矿山用户额外使用的卡调系统，对于挖掘机生产商来说价值不大。而且卡调系统本身的高成本也限制了其使用范围，众多露天矿山用户至今还在使用人工产量计数。

需说明一下，个别国外挖掘机本身也有产量计数的功能，但是由于其统计模型过于简单粗糙，计数不准确，故实际中很少使用。

发明内容

为了丰富矿用挖掘机的产品性能，进一步提升其附加值，本发明的目的在于提供了一种对挖掘机进行实时产量统计的方法方法，在不增加任何额外装置的基础上，通过对挖掘机的PLC控制数据等电气信号采样以及综合智能分析，可以使其具有自动进行实时产量统计的新功能。

为实现上述目的，本发明提供一种能自动对大型露天矿用挖掘机进行实时产量统计的方法，包括如下步骤：采集挖掘机铲斗开斗逻辑量信号，根据挖掘机铲斗开斗逻辑量信号判断是否开斗的步骤，如果判断结果为是，则进行下一步判断，如果判断结果为否，则采集下一个挖掘机铲斗开斗逻辑量信号；采集挖掘机回转角度参数信息，根据挖掘机回转角度参数判断挖掘机回转是否超过规定阈值的步骤，如果判断结果为是，则进行下一步判断，如果判断结果为否，则返回步骤(1)采集下一个挖掘机铲斗开斗逻辑量信号；采集挖掘机铲斗高度参数，根据该高度参数判断铲斗高度是否超过卡车高度的步骤，如果判定结果为是，则进行下一步判断，如果判断结果为否，则返回步骤(1)采集下一个挖掘机铲斗开斗逻辑量信号；如果最后的步骤判断为是，则判定挖掘机进行了一次装车作业，随着每次判断装车作业的结束，产量统计数值增加1。

根据上述构思，其中的判断步骤还可以包括采集挖掘机的回转方向参数，判断该回转方向是否与固定方向一致的步骤，如果判定结果为是，则进行下一步判断，如果判断结果为否，则返回步骤(1)采集下一个挖掘机铲斗开斗逻辑量信号。

根据上述构思，其中的判断步骤还可以包括采集装车时间是否大于固定阈值的步骤，如果判定结果为是，则进行下一步判断，如果判断结果为否，则返回步骤(1)采集下一个挖掘机铲斗开斗逻辑量信号。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1是本发明的实时产量统计方法流程图。

具体实施方式

下面具体说明本发明的挖掘机的实时产量统计的原理。

现有挖掘机工作过程中，对于挖掘机的各种动作，均是有其相对应的控制动作，这些控制动作在电气控制核心PLC的特定地址均有相应的状态参数与之对应，本发明通过对挖掘机的几种现有状态参数进行实时综合分析，来判断某一时刻其是否在装车，若是装车则产量统计值增1，这些参数可从电气控制核心PLC的特定地址中直接或间接获得，并不需要引入额外的硬件装置。

首先，挖掘机在开斗时才可能在装车，故该法以开斗逻辑量为基础判断变量，其状态为真时，才启动后续的判断，因此判断挖掘机是否开斗是该方法的判断条件1。实际中，好多开斗是在清理挖掘现场，属于伪装车信号，故还需进一步结合回转角度参数，铲斗高度参数等进行后续的判断，以实现准确的实时产量统计功能。

挖掘机的挖掘工艺过程决定了挖掘机从挖掘工作面回转至待装载卡车上方需要经过一定角度，否则无法卸入车中，故回转角度参数一定得大于某个阈值，此为判断条件2。又因为挖掘机装载的卡车一般十分高大，而挖掘机又是从其正上方卸载，故铲斗高度一定要高于卡车高度，此为判断条件3。

在挖掘机工作过程中通过上述条件的判断，就可以确定挖掘机在进行装车作业，随着每次判断装车作业的结束，产量统计数值增加1。由于挖掘机正常工作过程中每一次作业的挖掘量为基本固定值，因此，由最后的产量统计数值即可获得实时产量统计结果。

作为本发明的另一实施方式，为了提高实时产量统计的准确性，除了上一实施例中的三个判断条件之外，可以增加其他的采样信号，作为判断挖掘机此次作业是否属于装车的判断条件。

作为本发明的另外实施例，该统计方法中还可以增加装车回转方向的判断条件。正常工作时，卡车都从某个方向驶来，都在挖掘机固定一侧等待装车，因此挖掘机装车时回转方向是一定的，此条件可以作为判断条件4。

作为本发明的另外实施例，该统计方法中还可以增加时间阈值判断条件。挖掘机完成一次装车后，必须经过反向回转至初始工作面，继续下一次的挖矿动作，然后再回转至卡车上方才能完成下次装车，该回转、装车过程需要一定时间，故两次装车时间间隔必须大于某个阈值，此条件可以作为判断条件5。

在该实施例中，将上述五个判断条件全部作为判断挖掘机作业是否属于装车作业的判断条件，从而实现更为准确的统计结果。如果上述条件判断全部为是，才能断定挖掘机在装车，产量统计数值增1。

在实际的挖掘机工作工程中，上一实施例中的判断条件4和判断条件5可同时作为判断挖掘机是否属于装车作业的判断条件，也可以单独采集判断条件4或判断条件5中的一个作为判断条件，还可以根据实际情况，增加其他的判断参数，例如开口时间间隔参数等本领域所熟知的技术来提高判断结果。

本领域技术人员可以根据实际工作需要，对上述判断条件作随意的选择与组合。下面结合一较佳实施例，参照附图1具体说明本发明的挖掘机产量计算方法。

先获取本次采样的系统时间，再依次从PLC中采集开斗信号O，回转速度rv以及提升电机编码器信号h。

根据开斗信号是否为高电平，判断是否是开斗。在实际作业过程中，还经常会出现多个开斗信号为高电平的情况，此时也可增加开斗信号判断步骤，若是判断本次开斗信号发生时间与上次开斗发生时间的间隔值是否超过门限间隔，该门限间隔可以设定为一次装车作业所需要的时间，若未超过，则忽略本次开斗高电平信号。找到开始装车作业的开斗信号后，判断是否属于前10次独立开斗信号，若是(附图1中开斗次数是否超10次判断结果为“N”)，则通过统计开斗瞬间两个回转方向次数来判断装车回转方向，然后再判断是否是第10次，若是则将多数方向作为该方向，并分析这10次开斗中装车次数，加入计数器中，结束本次循环。若不是前10次开斗信号(附图1中开斗次数是否超10次判断结果为“Y”)，则说明装车回转方向已经明确，判断要素都已经具备，进一步判断此刻提升编码器高度信号是否超过门限高度，该门限高度可以设置为装车作业时挖掘机铲斗的提升高度。若超过，则继续判断此刻回转速度方向是否与装车回转方向一致，若一致则从先前一段高度信号序列中寻找挖掘起点，找到后再通过对该时刻点到开斗瞬间的回转速度的积分得到回转角度。然后再判断回转角度是否超过门限回转角度，该门限回转角度可以设置为装车作业是挖掘机铲斗的回转角度。若超过则说明满足所有限制条件，此次开斗为装车，计数器增1，若以上的任何一个限制条件为不满足(除开斗次数是否超过10次的步骤)，则说明此次开斗不是装车，计数器不做变化结束本次循环。

上述计算方法是本发明最佳实施例的计算方法，本发明并非必须完全按照所有限制条件必须满足才可进行挖掘机实施产量计算，如本发明具体实施方式部分所介绍的，本领域技术人员可根据实际工作需要，选取相应的限制条件作为挖掘机实时产量计算的判断条件，本发明的第一实施例中只选取了3个判断条件，第二个实施例中选取了5个判断条件，第二实施例中也可以单独采集判断条件4或判断条件5中的一个作为判断条件，还可以根据实际情况，增加其他的判断参数，例如开斗时间间隔参数等本领域所熟知的技术来提高判断结果。

根据本发明的最佳是实施例的计算方法，本领域技术人员可根据实际判断条件的选择组合，从而制定相应的计算方法步骤，在本发明较佳实施例的基础上增加或者删减相应的判断条件的判断步骤即可。本发明在此不在赘述。

本发明技术方案中的各参数通过访问挖掘机电气控制核心PLC来获取。其中开斗逻辑量与铲斗高度参数分别通过访问输入寄存器中的开斗信号与DB块中的提升电机编码器直接获得；装车时间间隔通过获取上位机系统时间并做差获得；装车时回转方向通过统计前10次卸载时两个回转方向的次数获得，为次数较多的方向；回转角度在PLC中没有直接对应信号，故利用DB块中的回转速度信号积分间接得到，积分上限选在铲斗处于最低点时刻——原因是电铲在本次挖掘前，必然要将铲斗放至最低，即地面上且靠近电铲内侧的地方，以便利用自重将前次卸载时打开的铲底合上，积分下限为卸载开斗瞬间。

本发明可以利用计算机编程的形式对该统计方法予以实现，编程平台为VC++6.0。最后将该算法在VC++中封装成一个类，留一个接口函数，并打包成一个dll文件供WinCC等上位机软件调用。

本发明的有益效果是：在不增加任何额外装置的基础上，通过对电气控制信号的智能处理，使矿用挖掘机具有实时自动产量统计的新功能，附加值获得提升。

Claims (7)

1.一种矿用挖掘机产量统计方法，适用于实时统计挖掘机产量，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、采集挖掘机铲斗开斗逻辑量信号，根据挖掘机铲斗开斗逻辑量信号判断是否开斗的步骤，如果判断结果为是，则进行下一步判断，如果判断结果为否，则采集下一个挖掘机铲斗开斗逻辑量信号；

(2)、采集挖掘机回转角度参数信息，根据挖掘机回转角度参数判断挖掘机回转是否超过规定阈值的步骤，如果判断结果为是，则进行下一步判断，如果判断结果为否，则返回步骤(1)采集下一个挖掘机铲斗开斗逻辑量信号；

(3)、采集挖掘机铲斗高度参数，根据该高度参数判断铲斗高度是否超过卡车高度的步骤，如果判定结果为是，则进行下一步判断，如果判断结果为否，则返回步骤(1)采集下一个挖掘机铲斗开斗逻辑量信号；

如果最后的步骤判断为是，则判定挖掘机进行了一次装车作业，随着每次判断装车作业的结束，产量统计数值增加1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括步骤：(4)采集挖掘机的回转方向参数，判断该回转方向是否与固定方向一致的步骤，如果判定结果为是，则进行下一步判断，如果判断结果为否，则返回步骤(1)采集下一个挖掘机铲斗开斗逻辑量信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于还包括步骤：(5)采集装车时间是否大于固定阈值的步骤，如果判定结果为是，则进行下一步判断，如果判断结果为否，则返回步骤(1)采集下一个挖掘机铲斗开斗逻辑量信号。

4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，在所述步骤(1)之后，还包括以下步骤(1a)：找到独立的所述开斗信号后，判断是否属于前10次独立开斗信号，若是，则通过统计开斗瞬间两个回转方向次数来判断装车回转方向，然后再判断是否是第10次，若是，则将多数方向作为该方向，并分析这10次开斗中装车次数，加入计数器中，结束本次循环，若不是前10次开斗信号，则说明装车回转方向已经明确，进行下一步骤。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：判断所述开斗信号是否为高电平，若是，则再判断本次开斗信号发生时间与上次开斗信号发生时间的间隔值是否超过门限间隔，若未超过，则忽略本次开斗高电平信号。

6.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于：所述的步骤中所要采集的信息是通过访问挖掘机电气控制核心PLC来采集。

7.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于：所述方法中的步骤皆为单循环，若所包含步骤有一个判断结果为不满足，则产量统计数值不变化，结束本次循环，返回步骤(1)，重新采集下一个挖掘机铲斗开斗逻辑量信号，进行下一轮循环。

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