CN102725776A - 与林业机械相关的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种设备，包括：用于收集从林业机械的操作和/或状态测量到的数据和/或描述林业机械的环境的数据的装置，所述数据可包括一个或多个参数；用于对所收集的数据进行处理的装置；用于基于所处理的数据来影响对所述林业机械的操作进行控制的一个或多个参数、或者用于向驾驶员发送反馈或指令或提醒以改变他的或她的控制的装置。

Description

与林业机械相关的方法和设备

技术领域

本发明涉及与林业机械相关的方法和设备。特别地，本发明涉及对驾驶员和/或林业机械的操作进行监测和/或控制、和/或涉及在林业机械的使用方面对驾驶员进行指导。

背景技术

在林业机械的操作期间，能够获得关于多个不同部件的操作的描述操作状态的测量数据和/或信息。特别地，现代林业机械的基于CAN(控制器区域网络)或者另外的数据传输总线的控制系统使得实际上通过仅仅对软件和/或软件产品进行调试也能够执行包含整个机械的数据收集系统。另外，当认为有必要时，林业机械可特别为此设置有特殊的附加传感器。

常规地，描述操作状态的该测量数据和/或信息已经被用于判定对于调节或者保养维护的需要，如专利申请FI20055266中描述的那样。

然而，现有技术有这样的缺点和缺陷，即：在使用这种数据和信息时忽略了影响生产率的重要因素。这可能主要是因为现有技术显然集中在对机械的状况进行监测上以及集中在用于对机械的纯技术性能进行监测的方案上。

特别的问题在于虽然已经能够向驾驶员提供更详尽的报告和用于处理的材料，但是解译却至少大部分或者完全留给驾驶员来进行。然而，公知的事实是林业机械的驾驶员在很长的不间断的时期内经受沉重的信息负荷和其他精神压力因素、并且实际上很少能够完成对材料的足够准确的分析。

发明内容

本发明的目的因而在于提供一种方法和设备、执行所述方法的软件和软件产品，以使前述问题能够得到解决。通过以在独立权利要求中所声明的内容为特征的方法和系统来实现本发明的目的。本发明的优选实施方式在从属权利要求中公开。

相比于现有技术所提供的生产率，根据本发明的方法和系统的优点在于显著较高的生产率，这是因为还考虑到了对生产率具有影响的人的因素。另外，根据本发明的方法能够指导驾驶员改变他的或者她的操作方式和/或工作程序，从而获得较好的最终结果，例如较低的燃料消耗量和/或较高的生产率。另外，根据本发明的方案使林业机械及其驾驶员的组合操作能够被更好地监测。机械还可以学习以及识别用户的需要并且能够适应于例如驾驶员的警觉状态。在必要时，机械能够识别用户的操作中的明显的错误或者不利的动作，并且机械可以甚至对一个或多个操作进行强制控制——如果就机械的总体使用而言这被认为是有利的。

本发明使得能够实现机械及其控制系统的先进的操作，其中，描述驾驶员的操作或者驾驶员和机械的相互配合的数据用作背景资料，以便机械对一个或多个控制参数进行自动调节，从而使得例如能够在林业机械工作中实现更有利的燃料经济性或者更高的生产率。

附图说明

现在结合优选实施方式并且参照附图对本发明进行更详细的描述，在附图中：

图1示出了方法的实施方式；

图2示出了液压表的执行方案；

图3示出了方法的另一实施方式；

图4示出了燃料消耗量指示器的实施方式；

图5示出了燃料消耗量指示器的另一实施方式；

图6示出了控制器的使用的执行方式的实施方式；

图7示出了方法的又一实施方式；

图8示出了设备布置的实施方式；以及

图9指定了设备布置的实施方式。

具体实施方式

下面阐述的实施方式涉及林业机械。在该上下文中，林业机械指的是例如收获机、传送机、森林采运机、伐木-集材机、加工装置或者它们的组合。特别地，根据本发明的方案适用于抓斗式收获机的场合，在抓斗式收获机中，抓斗式收获机的驾驶员的工作涉及在设法满足高速要求的同时执行许多准确的运动、以及同时监测正在被加工的木材的质量。例如，对林业机械的吊杆、起重机或者装载机进行控制需要来自驾驶员的严格的准确性，另一方面，就森林所有人和森林公司来说，在收获期间对木材质量进行监测严重影响收获的经济效益。因而已经发现林业机械驾驶员的工作在心理上和生理上都可能是相当紧张和有压力的，特别是在工作条件不适宜的情况下。

林业机械的控制系统包括中央控制单元和经由某种类型的数据传输连接而与其相连接的控制单元。在林业机械中，可以使用例如CAN、Arcnet(增强资源计算机网络)或者另外的相应总线在控制单元之间传输实时信息或者基本上最新的信息。这种总线使各种类型的测量数据能够被传输至林业机械的中央控制单元。还可能的是，包括在林业机械的控制系统中、且通常还物理地分配到机械的不同侧的控制单元可以构造成在可收集的数据被发送为由总线传送之前已经在本地对这种数据进行处理。通常这是适当的，以便实现尽可能好的实时性以及将总线的负荷保持为尽可能地小。在硬件和软件方面，控制单元也可以特别装备成尽可能好地适合其上述任务。

当要对驾驶员的操作进行监测时，特别引起注意的一组参数包括从驾驶员的控制面板和/或操纵杆获得的数据以及通常经由人机界面传送的控制指令。借助他的或者她的控制操作，驾驶员可以对例如吊杆的转向、折叠、提升、伸/缩或者旋转机的转动以及抓斗的打开/闭合进行控制。在收获机的情况下，当涉及对收获机头部的许多操作进行控制以及例如通常经由键盘输入木材类型和预选时，由驾驶员输入的指令的数量会进一步显著增加。关于这些控制操作的信息可以记录在机械的控制单元上。

在地面上移动/驾驶林业机械涉及各种数据，这些数据中的一些是由驾驶员引起的，而一些还由其他因素(如地形)至少间接地引起。与驾驶相关并且由驾驶员产生的控制数据包括例如从前踏板和后踏板获得的数据、机械的行进方向和速度范围、工作制动数据和机架锁定数据、机架连接控制、以及马达转速。一些机械还设置有传感器，由此，从传感器获得的数据使例如一个或多个机架的运动区域和位置、机械的控制室和/或轴能够被监测。这种类型的传感器如陀螺仪传感器和倾斜仪传感器以及各种加速度传感器和位置传感器通常用于例如林业机械的控制室或者整个机架的主动调平以及稳定应用中。

从马达获得的数据可以包括例如扭矩、暂时的燃料消耗量、长期燃料消耗量、单位动力产生的燃料消耗量、在使用的速度下的负荷百分比、要求的运行速度。另外，根据所设置的装备，可以从林业机械获得其他有用并且与工作相关的测量数据，如要由吊杆在给定时间支承或位于机械的载货空间中的负荷的重量或者各种加速度传感器数据。特别地，如果要对机械或者吊杆的若干个不同的部分的运动区域进行进一步详细的监测，则可以甚至在这些部分中容易地布置现有的小加速度传感器。还能够借助例如线性或增量型位置传感器来提供若干个不同的操作，例如起重机或者装载机的所有程度的释放。这些操作的示例可以包括起重机的转向操作、提升操作、折叠操作和伸缩操作。

在实施方式中，可以对于保养维护工作对机械的一个或多个操作进行建模或者自动执行机械的一个或多个操作。可建模的操作的示例可以是例如收获机头部的进给功能、或者替代地，是例如在一定的驾驶速度下以及在已知的负荷下的牵引传动的使用。于是能够例如在林业机械的保养维护或者另外的支持功能期间，通过执行由液压操作确定的运动以及通过同时测量例如来自收获机的压力传感器的压力和来自CAN总线上的柴油马达的扭矩作为参数，来测量机械的状况或者相对性能。例如，流量传感器可以在测量期间内设置在液压系统中为其保留的位置中，并且流量传感器在正在执行的操作期间内连接至林业机械的控制系统和数据系统。新的机械还可以被教导特性曲线，例如作为适合的基准量的函数的所涉及的操作中的压力、Nm、Q或者mA。在工作期间，可以将实际获得的测量结果与建模的测量结果进行比较并且得出机械和/或驾驶员的操作是否需要校正的结论。

图1示出方法的实施方式。

在步骤100中，从林业机械测量要在控制系统中传递(relay)的一个或多个参数。参数可以为装置参数，其值可以例如从对机械的技术操作进行分析的仪表或者传感器获得。参数可以例如表示液压系统的压力、机械的驾驶速度、子系统中的温度、子系统中的燃料消耗量或者电压。可以将参数的值传送至设备的控制系统以进行收集。

测量参数还可以为驾驶员参数，例如控制指令，其描述由驾驶员执行的控制操作。这种控制操作可以是例如通过使用操纵杆、键盘或者踏板所执行的控制操作。驾驶员参数还可以为通过使用传感器而单独获得的测量参数，以便确定驾驶员的身体状况，例如心率、脉搏变化或者另外的相应参数。

另外，要测量的参数可以为描述林业机械的操作环境的环境参数，例如加速度或位置数据、例如通过陀螺仪传感器所获得的地面数据，或者是足够准确的GPS位置数据。优选地，环境参数还可以为地面中的相对于机械的驾驶方向在纵向方向上的斜率，可以例如通过利用现有传感器来测量该斜率以对起重机或者控制室进行调平。环境参数还可以为从收获机测量装置和/或驾驶员所接收到的测量值或者木材类型信息。在实施方式中，环境参数为例如通过激光扫描技术或者其他非触觉技术所感测的参数，例如木材的位置、尺寸或者数量以及机械周围的地面障碍物。另外，对于机械来说，由装载机刻度表提供的表示由装载机承载的负荷例如一捆木材的重量的负荷数据也可视为环境参数。

在步骤102中，对在步骤100中所收集的参数进行分析和处理。本文中，处理指的是例如将测量值与预定阈值进行比较、计算/生成导出量、生成要提供的信息、得出结论以及提供必要的控制操作。

在步骤104中，向驾驶员提供适当的信息。可以例如在视觉上、听觉上或者以驾驶员可感测地察觉到的另外的相应方式向用户提供信息。要提供的信息可以包括在步骤100中测量到的数据和/或在步骤102中进一步处理的信息。

在根据实施方式的方法中，可行的是在步骤100中已测量到了液压系统的压力(bar(巴))和/或机械的体积流量(l/min(升/分钟))。可以例如由电气控制来执行该测量以通过评估被传送至液压泵、压力控制阀或压力控制系统，或者可以从例如与液压泵相关地设置或者设置于液压系统中的另一适当的位置处的压力传感器中获取测量结果。

在步骤102中，可以对上述液压参数进行分析并且可以由此生成一些被进一步处理的信息。在实施方式中，由泵产生的压力与液压系统的体积流量的乘积可以形成为计算参数，该乘积大体上描述由所涉及的液压系统供给的动力。

在步骤104中，向驾驶员显示液压装置的使用。可以例如通过林业机械的控制系统的用户界面——通常为显示设备以及结合显示设备使用的应用——在视觉上执行这种显示。图2示出了一种这样的视觉显示方式。该图在P-Q坐标系上示出了三种不同的使用情形。该坐标系的水平轴线表示液压流体的体积流量Q(例如，l/min)，而相应地竖直轴线表示液压流体的压力P(例如，bar)。描述系统中操作点的给定体积流量与压力的乘积与液压系统的在给定时间的操作所必需的动力相对应。另一方面，在示出的坐标系中，由压力水平和体积流量水平形成的矩形的表面面积表示液压系统的负荷水平。

在左手边的坐标系中，压力和体积流量处于相对较低的水平，在该情况下，矩形的表面面积也小。除了小矩形外，还可以通过例如绿色向用户指示和图示。在中间的坐标系中，压力比左手边的坐标系高很多，在该情况下，液压系统动力需求已经比左手边的图形高。除了增大的矩形表面面积之外，这还可以通过例如橙色或者黄色向用户图示。在右手边的坐标系中，压力和体积流量处于高水平并且矩形的表面面积稍大，这可以进一步通过将矩形着色成例如红色来图示。

如上所述，除了与图2中示出的图形显示相似的图形显示外，在必要时，还可以向用户说明液压装置为什么处于高水平的原因。这是可行的，特别是在如下情况下：机械的控制系统能够通过对由其进行的测量以及描述机械操作的数据进行分析而推断出液压装置的重负荷可能是由于由用户执行的不正确或者不必要的控制操作造成的。

步骤104的显示可以以若干个不同的关系来进行。在实施方式中，连续地向驾驶员显示信息。在另一实施方式中，该显示是在一个或多个参数超过预定阈值时被执行的。在图2的示例中，这种阈值可以包括为P设定的阈值、为Q设定的阈值，或者为矩形的表面面积设定的阈值。在实施方式中，向驾驶员的显示仅当相关的工作阶段启动了时才执行。通常，在使用林业机械的吊杆时，对例如液压系统的负荷进行描述的PQ视觉显示适于被显示，因为吊杆的液压系统通常通过所谓的负荷感测(LS)系统来实现。LS系统的特征在于：如果同时使用的操作需要彼此非常不同的压力水平，则LS系统的相对能量效率(用于有效工作例如木材的装载的动力与由液压系统从林业机械的动力源得到的动力之比)显著下降。在这种情况下，驾驶员通过PQ视觉显示能够发现例如仅需要不显著的体积流量的单个操作的启动可能使LS系统的压力(P)突然增大到比其他操作所要求的水平更高的水平，这导致不必要高的动力需求。在现有技术方案中，实际上驾驶员还没有其他可能的方法来检测负荷的这种变化而只能对由林业机械的动力源(通常为柴油马达)制造的噪音的变化以及转速值的减小进行监测。这种情形的示例为，出于某种原因，即使抓斗在相应的按钮没有被连续致动的情况下保持闭合，驾驶员都将装载机的抓斗的闭合功能不必要地保持为启动。然而，即使所涉及的功能仅使用非常小的体积流量或者根本不使用体积流量，所涉及的功能也使LS压力保持在高压力水平。

所要显示的信息还可以包含以特别控制的方式显示的这种信息。作为示出的液压装置的使用的示例，可以设想向驾驶员显示液压系统的使用，使得能够看到由驾驶员执行的每个控制操作在总使用中的比例。还能够向用户指示某种控制操作是否造成液压装置的不必要的大量使用。

在图1的方法步骤106中，在必要时，从用户处接收已被改变的控制，已被改变的控制使机械的子系统的负荷最优化，例如，已被改变的控制降低对液压系统造成的负荷。这种系统还可以构造成确保没有一个功非常容易如现有技术方案中的情况那样以其他功能为代价而占用液压系统的容量。例如吊杆或者起重机的不同程度的松开的使用是对此很好的示例。换句话说，期望的是，以较低压力起动但需要很多体积流量的功能不使用不合理量的体积流量，这种不合理量的体积流量的使用会导致其他功能显著地变得较慢或者甚至完全停止而不管驾驶员的控制如何。所要优化的其他目标可以是例如燃料消耗量(暂时的/长期的)、机械上的机械应力、对驾驶员或者机械的环境产生影响的噪声污染、由影响驾驶员的振动引起的污染、马达的废气排放、机械需要的保养维护工作、与驾驶员的体验或警觉状态相关的驾驶员工作的优化、或者相应的量。

因而，图1的方法分支104至106在机械与用户之间是交互的，以便机械向驾驶员显示信息并且等待驾驶员基于信息而调适他的或者她的操作。

图1还示出另一方法分支108，方法分支108可以独立地应用或者方法分支108可以与上面公开的方法步骤104关联。

如果在步骤102中的参数分析表示需要改善机械的操作或者控制，则可以根据步骤108对不正确的控制进行校正而与用户无关并且不向用户做出任何通知。替代性地，可以在步骤104中识别出不利的情形并向驾驶员显示该不利的情形，驾驶员可在给定的时间段内用一些时间来对不利的操作进行校正。关于是否自动地允许机械执行校正操作，还可以向驾驶员征求同意。例如，较用力地按压控制装置或按钮或者使控制装置或按钮从静止位置较远偏离可以被解释为由驾驶员做出的否决/忽略机械的自动/自适应操作的决定。实际上，可通过控制系统的用户界面将控制系统的自适应性配置成例如通过选择低的系统适应性/主动性水平、中等的系统适应性/主动性水平或者高的系统适应性/主动性水平而根据需要起作用，在该情况下，机械和通过其控制系统的机械操作中的干预频率/启动是根据需要的。这种设置可以与其他设置(例如装载机调节、延迟和控制缓冲(ramps)等)一起集成在控制系统的驾驶员专用设置中，在该情况下，这些设置与驾驶员的技术水平和操作水平相对应。类似地，控制系统可适于在例如在工作班次过程期间识别出驾驶员的警觉状态的非常普通的下降时增强其适应性或者主动性。

当适于上述液压装置示例时，如果在步骤102中机械的控制系统已经基于步骤100中的参数的测量值而检测到机械的液压系统被加载，则控制系统可以对林业机械的当前操作进行分析并且定位以及指示造成液压装置需求的增大的硬件部分或者操作。这种增大的需求可能是例如由于由用户执行的不正确的或者不必要的操作造成的。不必要地使用液压装置的一种这样的不必要的操作可以是例如驾驶员使抓斗闭合功能保持开启，即使在抓斗已锁定至木材的情况下也如此；将功能保持为启动无论怎样都是无益的。

在步骤108中，设备可以直接适应于该情况，并且在检测到抓斗闭合是不必要的之后，解除该功能。自然地，也可以通过传感器来实施抓斗打开/闭合功能，在该情况下，还可监测抓斗在例如大负荷的情况下是如何保持闭合的。在这点上，还可以确保用户是否接受机械的自动适应性。机械也可以例如在视觉上或者通过声音信息向用户表示正在使用适应性功能。

相应地，还可识别出使用的其他不利的方式或者情形，其中，由于驾驶员的操作，例如机械的燃料经济性成为不利的操作点。通常，例如在起重机或者装载机的使用中，在高速下某些操作的同时使用可导致林业机械的液压系统以及因此导致其动力源(通常为柴油马达)承受突发的大负荷。

另外，通过装载机刻度表获得的重量信息例如在对传送机或者收获机的装载机或起重机进行控制中的使用实现了具有较好效率的更准确的装载机。换句话说，在轻载的装载机或者起重机的运动控制中，能够使用较少的控制操作来实现相同的运动速度。类似地，从装载机刻度表获得的重量信息还可以用于例如通过在给定时间对叶片和辊的刚好足够的挤压压力进行调节来对收获机抓斗的压力进行控制，以便实现正在被加工的木材与收获机头部之间的尽可能小的摩擦，同时确保木材稳固地保持在抓斗中并且确保测量是准确的。根据倾斜弓的位置(其描述由进给动力导致的动力反应)和正在被加工的木材的重量，能够推断出叶片和辊的最优挤压动力。

图3示出方法的另一实施方式。在该实施方式中，任务是使林业机械的使用期间的林业机械的燃料消耗量最优化。

在步骤300中，对机械的暂时燃料消耗量进行测量。同时，对设备的其他控制参数和描述机械的操作状态进行的其他量进行测量。通过利用已提前形成并且存储在控制系统中的可能的建模信息，可估计由机械执行的每个操作对给定的暂时燃料消耗量的影响有多大。

在步骤302中，向用户显示燃料消耗量。可以例如通过根据图4的条形图在视觉上执行该显示。该图用三种不同的颜色(例如，绿色、橙色和红色)来图示消耗量。如果消耗量是绿色的，则可以认为消耗量水平是正常的。当消耗量为橙色时，消耗量比正常的高并且驾驶员的操作或者机械可能需要某种校正。当测量仪为红色时，消耗量高并且驾驶员确实应当查找校正操作，以便例如通过改变他或她自己的操作或者通过对机械的适当的工作状况进行检查来降低消耗量。高消耗量可能是例如由于林业机械的一个或多个功能的失效或降低的性能造成的，或者另一方面是由于由经验不足的驾驶员以他的或者她的工作方式引起的液压系统上的不必要高的负荷所造成的。甚至，根据本发明的方案可使要在给定时间显示的燃料消耗量与在所涉及的时间被执行的工作性能成比例。特别地，在收获机的情况下，这可以例如通过将描述工作性能且基于被通过收获机头部进给的木材的直径数据和进给速率所估计的量与暂时燃料消耗量进行比较来执行。自然地，可以通过使用暂时值来执行相应的比较和/或检查；然而，通常，给出更可靠结果的为输出与燃料消耗量之间的长期比较。然而，在一些情况和情形下，向驾驶员提供关于暂时值的信息可以是有用的，基于该信息，他或她可以例如通过由此监测例如针对打枝刀(delimber knife)或者进给辊对收获机头部进行的挤压压力调节对燃料消耗量的影响来调整他的或者她的操作方式。

如果在步骤304中检测到消耗量高，则可以向驾驶员给出什么可能导致这种高消耗量的更准确的指示，如步骤306中示出的那样。这使驾驶员能够根据步骤308来逐渐形成他的或者她的控制。

作为与驾驶员的这种交互式调节的替代方案，在步骤310中机械可独立地检测到：与所完成的工作性能相比较，机械的燃料消耗量高。在控制系统在步骤312中识别出这种高消耗量的原因之后，在没有来自驾驶员的影响的情况下可以在步骤314中独立地进行一个或多个控制操作。

图5示出了要向驾驶员示出的燃料消耗量的显示方式，其中，x轴线表示马达的运转速度，而y轴线表示马达的扭矩。在具体的燃料消耗方面，该图示出了被编号的不同区域，使得区域1表示最低的消耗量，而相应地，区域6表示最高的消耗量。通常，这种图总是马达专用的，并且在现代柴油马达的情况下，这种图主要能够通过对专门的燃料喷射映射进行修改而修改为适合每个应用。实际上，在当前有效的排放法规和马达的技术所允许的限制范围内，马达制造者可以对喷射映射进行修改。

该图示出了与给定的工作阶段的消耗量历史相关的两组点。与不同工作阶段相关的多组点可以用不同的颜色来表示。

该图可以将当前工作阶段的消耗量表示为与一组点中的其余的点不同的点，例如表示为较大或者不同颜色的点，以使驾驶员能够容易地区别当前操作点与历史数据。因而就所关心的燃料消耗量而言，驾驶员容易观察林业机械的马达是否在有利的区域和/或操作点中运行。换句话说，如果基于燃料消耗历史，机械的暂时消耗量相对于工作性能而言是不必要地高的，则驾驶员可以例如改变马达的工作循环。如果必要的话，机械还可以指导用户查找这种高消耗量的原因。另一方面，还可行的是，林业机械的动力源设置有特别适于某些工作情形的若干个不同的喷射映射，或者，当满足某些条件时，所使用的一种喷射映射可以根据使用情形而调适。换句话说，例如，在锯切或者进给期间，可以使用这样的喷射映射：该喷射映射比平常更好地响应于大的、阶梯式负荷或者表示马达控制的特性的另一组相应的参数。

图6示出了驾驶员同时使用机械的若干种功能(例如起重机或者装载机的松开程度)的能力。基本上可以假定，驾驶员在工作时同时使用的功能越多，工作的生产率就越高。换句话说，经验较少的驾驶员可能仅能够同时使用例如起重机或者装载机的许多功能中的一个或两个。在这种情况下，吊杆的工作过程和运动看起来粗糙并且稍显笨拙。另一方面，高级且经验丰富的驾驶员能够高效地使用起重机或者吊杆，甚至在高速下在同时执行若干个同时运动。并且工作过程看起来流畅且稳定，并且通常还是节省能量的。

图6中的上部分示出了来自不同控制器的作为时间的函数的测量信号数据。该图的下部分限定了在哪个时刻使用哪个控制器。如在该图的示例中能够看到的那样，在该情况下，驾驶员一次最多使用五个功能。

可以在机械中自动地利用图6的信息，以判定驾驶员的经验水平，并由此调适机械的操作使得机械的操作相对于经验水平是最优的。例如，如果检测到驾驶员一次仅使用一个控制器或者两个控制器，则可以推断该特定的驾驶员经验相对不足。在这种情况下，可对控制器添加一些延迟或者缓冲，由此使机械的使用即使在这种经验不足的用户手中也变得平稳和柔顺。再者，如果检测到驾驶员是经验丰富的驾驶员，则在必要时可以甚至完全去除控制的延迟；这通常能够实现高生产率和最大运动速度，但另一方面对机械的驾驶员设定了较高的要求。

图7示出了方法的实施方式。在方法的步骤700中，对测量参数进行测量。在步骤702中，对测量参数进行分析，并且例如基于机械和吊杆的功能(例如转向、提升、伸缩和锯切)，控制单元可以推断出所涉及的功能为锯切功能。锯切功能可以确定为例如在进给树干结束与锯结束时刻之间的时段。

在实施方式中，基于描述林业机械或林业机械的驾驶员的操作和/或状态和/或环境的数据，识别出当前进行的工作阶段或者工作性能。在识别出工作阶段或者工作性能之后，可以在要向驾驶人员显示信息、反馈、指导或者特别是关于进行中的工作阶段或工作性能的其他数据时利用该数据。工作阶段的识别可以例如通过将测量结果与描述工作阶段的标准进行比较来执行。

在步骤704中，收集来自工作阶段期间的时间的控制参数以进行分析。可以从存储器中读取控制参数，其中，这些控制参数是在工作阶段期间收集的。

在步骤706中，基于在工作阶段期间所收集的数据对驾驶员的特性进行评估。在实施方式中，驾驶员的特性是通过计时器来评估的。例如，可以计算花费在整个工作阶段上的时间，或者可以将工作阶段分成若干个子阶段(例如使吊杆转向或者锯切)，并且估计花费在执行这些子阶段上的时间。

在步骤706中，还可以相对于存储在控制系统中的特定的模型特性来评估驾驶员的特性。模型特性可以确定例如关于什么时候最优地执行锯切功能阶段中的每个子工作阶段的一定时间限制。模型特性还可以就如何提升长的伐倒木材以及在给定的情况下是否使用吊杆系统的伸缩功能进行确定。

在步骤708中，将驾驶员的特性与由驾驶员之前已经执行过的相应的工作阶段进行比较。可以利用与驾驶员的当前工作班次相关联的工作阶段或者从较长时段获得的工作历史执行所述比较。类似地，也可以将驾驶员的特性与其他驾驶员或者特别地与已知为经验特别丰富并且技术高超的模型特性进行比较。

在步骤710中，判断驾驶员的工作特性相对于驾驶员的普通或者期望的特性是否有一些偏差。如果有偏差，则该过程移动至步骤712，其中，改变机械的性能以与驾驶员的当前特性相对应。如果在步骤710中检测到尽管超过了给定的阈值条件，但驾驶员的工作仍进行得比正常慢，则延迟机械的控制操作以与驾驶员的特性水平相对应。

在又一实施方式中，机械的燃料消耗量是通过马达的转速和扭矩来估计的。例如，可以在x轴线表示转速而y轴线表示扭矩的坐标系中提供图形。该坐标系可以用取决于消耗量的水平的颜色来表示燃料消耗量。

该图形可以向驾驶员示出例如历史消耗量和暂时消耗量。驾驶员因而可以在该图中看到在当前转速和扭矩下的当前消耗量是如何与历史数据比例地相关的。例如，如果驾驶员看到暂时消耗量比先前在相应的马达功能参数的情况下高，则驾驶员可以设法朝向较低的消耗量对他的或者她的操作进行校正。替代性地，林业机械可以推断出高消耗量的原因并向用户表示该原因。另外，替代性地，机械可以推断出所述原因并且至少在一定程度上施加强制控制，忽略驾驶员的控制。

在实施方式中，例如根据驾驶员的控制数据和/或马达和收获机头部测量数据来推断地点的类型。例如，可以推断所涉及的地点是皆伐还是疏伐地点。基于地点类型，可使机械的操作参数和/或对驾驶员的控制产生影响的参数最优化。例如，在疏伐地点中，可根据驾驶员的操纵杆运动来测量地点的密集程度。获得的数据使收获机头部的进给速率能够被调节，以便在密集的疏伐中可以使进给速率例如被降低，由此避免对直立的木材的不必要的损害，因此该功能显著减轻了驾驶员的工作。

在又一实施方式中，对装载机或者起重机的不同功能的使用进行测量。可以检查联接部的相互使用时间并将联接部的相互使用时间彼此进行比较，并且利用所获得的数据来逐渐形成驾驶员的驾驶方式。例如，就能量经济性而言，可能合理的是即使能够通过使用两个或多个不同的途径来实现同一工作性能，也都要优先考虑使用给定的功能。通常，例如在所谓的路径起重机的情况下，可能有利的是设法通过使用所谓的传送缸(transfer cylinder)而不是伸缩缸来执行吊杆末端的背离机械以及朝向机械的运动。另一方面，在所谓的滑动吊杆型起重机的情况下，伸缩缸的使用是实现上述使吊杆末端背离机械以及朝向机械移动的途径的主要方式。

尽管上面在不同的附图中示出了实施方式，但清楚的是还可以组合使用这些实施方式。例如，描述液压装置的使用的PQ测量可以与描述燃料消耗量的测量仪一起使用。描述燃料消耗量的测量仪也可以彼此组合在一起使用，或者燃料消耗量可以例如与图6的对驾驶员的经验进行评估的测量相组合。图8示出林业机械的控制布置的实施方式。就所述控制布置而言，中央部分是中央单元810，其协调林业机械的操作，以及接收信息并将信息传递至控制系统的其他子系统800至808。

吊杆系统800、致动器系统802、驾驶员系统804、马达系统806和显示器808可以识别为子系统。不同的子系统可以例如通过CAN数据传输总线连接至中央单元810，并且在必要时彼此连接。根据本发明的功能性可以由通用计算机通过软件和/或硬件在控制布置中执行。功能性可以通过软件和/或通过各种测量装置在子系统中执行。

吊杆系统800负责对吊杆进行控制以及收集关于吊杆操作的数据。相应地，致动器系统802负责就所涉及的致动器例如收获机和/或抓斗而言所涉及的任务。驾驶员系统804接收来自驾驶员的控制操作。这些控制操作可包括由驾驶员通过踏板、操纵杆、键盘或类似物所给出的控制操作。马达系统806基于由驾驶员给出的控制操作来对机械的动力源(通常为柴油马达)进行控制以及接收来自马达的测量信息。该测量信息可以例如包括燃料消耗量信息。显示器808使从不同部件接收的测量信息和/或在中央单元中进一步处理的信息能够被显示给驾驶员。

图9示出根据一些实施方式的在图8中示出的中央单元808的子系统。

中央单元810可以包括液压子系统912。该液压子系统将例如来自已经选定为适当的点的液压系统的当前压力以及来自体积流量的所需点的液压油作为输入。基于这些，可产生这样的图，其中：矩形的边由压力和体积流量形成。另外，子系统912可以基于矩形的表面面积有多大来选择矩形的颜色。如果表面面积未超过第一阈值，则要选择的颜色为绿色。如果表面面积介于第一阈值与第二阈值之间，则要选择的颜色为橙色，以及如果表面面积比第二阈值大，则要选择的颜色为红色。所形成的矩形可以在显示器808上向机械的驾驶员显示。在另一实施方式中，在检测到高的液压水平之后以及在找到液压水平高的原因之后，子系统可影响设备的控制。例如，如果检测到机械的抓斗被不必要地挤压在一起，因而对液压系统进行加载，则子系统912向致动器系统802产生用于松开抓斗的挤压的控制信号。

中央单元810还可以包括燃料子系统914。该子系统可以接收暂时燃料消耗量并且根据接收的暂时燃料消耗量产生例如条形图以向用户示出。除了视觉显示之外，在消耗水平过高的情况下，显示信息还可以包括例如警报声信号。子系统914还可以判定这种高燃料消耗量的原因，例如液压装置上的不必要的高负荷。在必要时，可以产生控制信号以向控制系统800、802、806中的一个传递该控制信号，用于在没有驾驶员的控制的情况下计算燃料消耗量。

子系统916可以对从用户接收的控制信号进行监测，并且对作为时间的函数的控制信号的并行数量进行计算。该数量可以在控制中使用，使得：如果一些可检测的工作阶段中的控制信号的并行数量不超过预定的阈值，则可以认为驾驶员经验不足，在这种情况下，可以将控制操作中的延迟调节成与驾驶员的经验水平相对应。

警觉状态子系统918可以通过工作阶段特定的方式判定驾驶员的特性。在所识别的工作阶段中，例如可确定使吊杆转向所花费的时间，可以对于相同的操作将该时间值与驾驶员之前的特性进行比较。另一方面，如下情形可以用作警觉状态的间接指示：在该情形中，可以检测到清醒反应时间和该时间的增加，例如当驾驶员的工作班次提前时。这个的示例可以是从收获机的测量装置给出指示进给在切断窗部处已经停止的声音信号到驾驶员对信息作出反应以及启动控制切断锯的控制按钮的时刻所经历的时间。如果操作所占用的时间比通常长，则可以评估驾驶员的警觉状态已变差。在这种情况下，可以产生控制信号以传递至驾驶员子系统804，以使例如装载机或者起重机的控制延迟增加。

下面，通过概要的方式来描述另外的实施方式。

所述方法和所述设备涉及林业机械，例如收获机或者传送机。所述方法包括对描述林业机械的操作和/或状态和/或环境的参数进行测量。参数可以通过致动器例如吊杆和收获机来测量，或者在马达中或者从机械的环境或者从驾驶员执行的控制操作来测量，并且参数可例如被收集在控制单元中。参数值还可以由致动器本身来收集。

所述方法包括对所收集的测量数据进行处理以及使得得出的量、图形或者警报的生成能够被显示给用户或控制操作，以忽略驾驶员的控制或者用于使设备适应驾驶员的操作。

所述方法使得对机械的操作进行控制的一个或多个控制参数能够受到影响和/或使驾驶员能够获得反馈、指令或者提醒以便改变他的或者她的控制。控制参数可以为例如由驾驶员给出的控制信息，或者要传递至马达或致动器的控制信号。

在不同的情形下，林业机械的控制系统可以例如经由和通过用户界面向驾驶员显示或发送信息，所述信息的形式为下列形式中的一个或多个：反馈、指令或者提醒。

通常，反馈可以为例如由控制系统形成的关于驾驶员在给定的工作阶段中是否已成功或者驾驶员成功的程度如何的评估或者关于由林业机械执行的工作性能的评估。最通常地，反馈的形成包括至少如下阶段：将所执行的工作阶段或者性能与例如预定的模型性能或者描述例如所需的、成功的性能的标准进行比较。

通常，指令可以为与驾驶员在使用机械的同时如何能够仅以较低的燃料消耗量来达到例如较好的生产率或者维持相同的生产率的信息或者显示，并且该信息或者显示通过林业机械的控制系统传送至驾驶员。该指令还可以为关于机械例如液压系统的操作中的任何规则(regularity)的一般信息；考虑这种规则可以在尽可能成功的工作性能的执行中起到非常重要的作用。

提醒可意味着通过林业机械的控制系统特别向驾驶员给出的更加详细的指令或者一段信息，基于所述提醒向驾驶员建议操作，通过执行该操作，驾驶员可以例如对正在执行的工作阶段或者性能带来正面影响。因而，提醒是这样的一种建议：其已经得到进一步发展并且指向给定的任务，并且在紧张忙碌和需要专心的工作时间段期间容易被驾驶员接受或者不接受，从而使驾驶员的工作基本上保持不中断。

在实施方式中，在短时段或者长时段内对感兴趣的参数进行测量和/或进行平均化和/或过滤。短期测量可以旨在确定例如暂时燃料消耗量或者暂时液压动力。长期测量可以旨在在整个工作阶段的持续时间内确定控制数据。可能地，可以对由驾驶员执行的整个工作班次进行测量，并且可以将班次内的工作阶段彼此进行比较。平均化意味着例如在工作班次的持续时间或者例如一周内对驾驶员的控制操作进行平均化，以及产生用于例如在给定的工作阶段中的驾驶员的工作特性的平均模型。过滤意味着从测量到的数据中可过滤出当前控制操作之外的任何元素，以便能够将控制操作彼此进行比较。例如，如果目的是知道加载任务的液压消耗量，则可以过滤出地面中的坡度对动力消耗的任何影响。

在实施方式中，所要测量的参数包括显示由驾驶员执行的控制操作的控制参数。这些控制操作可以是例如通过使用操纵杆或者键盘执行的手动控制操作或者语音控制操作或者通过使用踏板执行的控制操作。

在实施方式中，对控制操作的质量进行测量。

控制操作的质量可以例如通过将控制性能(暂时的或者工作阶段特定的)与预定的模型性能进行比较来评估。预定模型性能可以优选地存储在林业机械的控制系统的存储器/数据库中。

控制操作的质量也可以通过对驾驶员的控制操作的柔顺性或者平稳度进行评估来评估。还可对控制操作进行监测并且识别由驾驶员产生的在例如与一些吊杆控制运动(例如转向运动)相关的方向上的突然变化。所述质量还可以设置有例如专门的标准，例如使得如果能够被认为是不正确的控制操作的操作数量在五分钟内为三个，则可以确定驾驶员的工作的质量已变差。

如果确定控制的质量已经改变，例如变差，则通过调适机械的一个或多个控制操作以与由驾驶员执行的控制操作的质量相对应来影响林业机械的控制。这可意味着例如使控制操作的延迟增加。

在实施方式中，如果质量不满足预定标准，则通过关于与由驾驶员执行的控制操作相反的一个或多个控制操作对机械进行强制控制来影响林业机械的控制。可能地，例如如果机械检测到不利的操作，则机械通知用户该不利的操作，用户可以接受机械的强制控制或者忽略机械的强制控制。替代性地，机械不通知驾驶员其对操作进行强制控制的意图。

在实施方式中，驾驶员的警觉状态是通过将测量到的一个或多个控制参数的值与之前由驾驶员执行的控制操作进行比较来评估的，并且通过调适机械的一个或多个控制操作以与驾驶员的警觉状态相对应来影响林业机械的控制。可以对警觉状态分析较长的时间段，例如，在工作班次的持续时间内进行分析。在工作班次期间，可以识别工作阶段，并且如果在相互对应的工作阶段中的驾驶员的操作开始彼此不同，则可以确定驾驶员的警觉状态的改变。

在实施方式中，驾驶员的警觉状态是通过采用要从驾驶员直接进行的生理测量来评估的。例如，可以在必要时例如通过出于与林业机械的用户界面例如臂扶手和操纵杆相关联的目的而特别设置的传感器对脉搏频率、脉搏变化、皮肤的导电性或者其他生理参数进行测量。

在实施方式中，一个或多个测量参数的值和/或由此产生的导出量在视觉上和/或作为语音信息或者以其他方式向驾驶员显示。视觉显示可以例如通过使用条形图或者扇形图在驾驶员的计算机的显示器上执行。显示可以示出与例如驾驶员自己的历史数据、从多个驾驶员收集到的历史数据或者模型特性相关的驾驶员的暂时特性。操作的有利性可以通过例如颜色来表示，使得当操作最优时，图形为绿色或者橙色，而在不利的情形下为红色。

在实施方式中，基于测量到的一个或多个参数来判定由林业机械执行的工作阶段，并且以工作阶段特定的方式对驾驶员的特性进行评估。

在实施方式中，所要测量的一个或多个参数包括描述林业机械的液压装置的使用的一个或多个液压参数。描述液压装置的使用的参数可以为液压装置压力和/或体积流量。这使得能够通过将测量量彼此相乘来生成描述液压动力的导出量。视觉上，这可以通过要生成的图形的表面面积来图示。

如果液压装置的使用处于高水平，则这可以通过例如颜色来表示。还可以向驾驶员示出动力要求高的原因，即，是因为哪个控制操作导致动力要求高。控制系统可以向用户建议校正操作或者可以采用强制控制，忽略驾驶员的控制。

在实施方式中，所要测量的一个或多个参数包括林业机械的暂时燃料消耗量。据此，可以确定林业机械在工作阶段中的燃料消耗量并向驾驶员显示燃料消耗量，与在之前的由驾驶员执行的相应工作阶段中和/或用于工作阶段的模型性能中的燃料消耗量成比例。

在实施方式中，例如基于用刻度表指示的质量或者由驾驶员输入的负荷信息来监测林业机械的给定负荷的大小，并且以此为基础来影响林业机械的一个或多个控制参数。这可以例如被利用而使得如果机械检测到装载机中的或者机械的载货空间中的重负荷，则可以将机械的转速和扭矩调适成比平时更高。在小负荷时，可降低转速以节省燃料。

在实施方式中，对林业机械的环境进行测量。例如，对地面中的坡度(即，上山或者下山)进行测量，并且改变牵引传递参数以满足由上山或者下山坡度设定的要求。与地面形状信息组合的GPS数据(三维GPS数据)使得机械调节(例如动力)能够基于GPS信号而被直接调节。可以进一步观察环境，使得如果在向后时间窗(例如15分钟)中，已经通过起重机和收获机头部收集了大量的小木材，则可以推断所涉及的动作是疏伐。在这种情况下，机械的操作可以例如通过降低进给速率而适于环境，由此使通常由于过高的进给速率而对正在进行疏伐的浓密森林中的直立木材所造成的破坏和毁损减轻。

在实施方式中，仅当工作阶段启动时才向驾驶员显示信息。例如，仅当收获机头部正在进给或者锯切正在被加工的树干时才显示描述收获机头部的功能的动力要求的信息。

在实施方式中，仅当所要测量的值超过预定阈值时才向驾驶员显示信息。例如，如果燃料消耗量或者液压装置的使用超过阈值，则向驾驶员显示该信息。在实施方式中，系统为驾驶员提供选择被给出所涉及的问题的更详细的显示的机会。例如，可以为驾驶员提供表示每个控制操作占用多少暂时液压装置需求的显示。可以以某种视觉方式来突出显示不合理消耗操作。

在实施方式中，基于驾驶员的控制操作来估计林业机械的液压系统占用的动力的大小。这意味着以与控制被传递至致动器相同的方式从控制系统获得测量信息。根据另一实施方式，基于驾驶员的控制操作以及基于特别适用于该目的的测量来估计由林业机械的液压系统占用的动力的大小。

在实施方式中，识别由驾驶员执行的不必要的控制，例如连续驱动一些运动到结束，这例如通过将液压系统的压力保持为相对于剩余操作不必要地高而导致不必要的动力需求。可以向驾驶员通知不利的操作方式、或者系统可以将机械的操作调适成更优化，忽略驾驶员。

在不同实施方式中描述的功能可以实施为计算机程序产品，其对计算机程序进行编码，该计算机程序包含用于根据方法的前述实施方式来执行计算机过程。计算机程序产品可以在计算机可读取存储介质上执行。存储介质可以为任何已知的软件存储介质、计算机可读取的单独的存储器介质、计算机可读取的软件分配包或者计算机可读取的打包软件包。

对于本领域的技术人员来说明显的是，随着技术的进步，可以以许多不同的方式来实施本发明的基本思想。本发明及其实施方式因而不局限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内变化。

Claims (19)

1.一种与林业机械的工作相关的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

收集描述所述林业机械的操作和/或状态和/或环境的数据，所述数据可以包括一个或多个参数；

对所收集的数据进行处理；

基于所处理的数据，影响对所述林业机械的操作进行控制的一个或多个参数，或者向驾驶员发送反馈或指令或提醒以改变他的或她的控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

基于所收集的数据，对由所述林业机械的驾驶员执行的控制操作的质量进行评估；

影响对所述林业机械的操作进行控制的所述一个或多个参数以与由驾驶员执行的控制操作的质量相对应。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

基于所收集的数据，对由所述林业机械的驾驶员执行的控制操作的质量进行评估；

向驾驶员提供所述控制操作的自动调适以提高所述质量；

如果驾驶员接受对控制的所述自动调适，则对驾驶员的控制操作进行调适。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

基于所收集的数据，对由所述林业机械的驾驶员执行的控制操作的质量进行评估；

如果所述质量不满足预定标准，则通过就与由驾驶员执行的控制操作相反的一个或多个控制操作对所述机械进行强制控制来影响所述林业机械的控制。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

通过将一个或多个参数的值与参数的先前的值进行比较来对驾驶员的警觉状态进行评估；

影响对所述林业机械的操作进行控制的所述一个或多个控制参数以与驾驶员的警觉状态相对应。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

通过将一个或多个参数的值与参数的先前的值进行比较来对驾驶员的警觉状态进行评估；

影响对所述林业机械的操作进行控制的所述一个或多个控制参数以与驾驶员的警觉状态相对应。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，

基于所收集的描述所述林业机械或者其驾驶员的操作和/或状态和/或环境的数据，识别当前执行的工作阶段或工作性能；以及

向驾驶员显示或者发送与上述工作阶段或者工作性能特别相关的信息、反馈或指导和/或其他数据。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

向驾驶员显示一个或多个参数的值和/或由此产生的导出量。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

向驾驶员显示所述林业机械的操作和/或由驾驶员执行的控制的最优性的估计。

10.一种计算机程序，其特征在于，所述计算机程序包括计算机程序代码装置，所述计算机程序代码装置配置成当所述程序在计算机上运行时执行在权利要求1至9中限定的方法中的任一种的所有步骤。

11.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序代码装置，所述代码装置配置成当所述程序在计算机上运行时执行在权利要求1至9中限定的方法中的任一种的所有步骤。

12.一种设备，其特征在于，所述设备包括：

用于收集从林业机械的操作和/或状态测量到的数据和/或描述所述林业机械的环境的数据的装置，所述数据可包括一个或多个参数；

用于对所收集的数据进行处理的装置；以及

用于基于所处理的数据来影响对所述林业机械的操作进行控制的一个或多个参数、或者用于向驾驶员发送反馈或指令或提醒以改变他的或她的控制的装置。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述设备包括：

用于基于所测量的参数对由所述林业机械的驾驶员执行的控制操作的质量进行评估的装置；以及

用于影响对所述林业机械的操作进行控制的所述一个或多个参数以与由驾驶员执行的控制操作的质量相对应的装置。

14.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述设备包括：

用于基于所测量的参数对由所述林业机械的驾驶员执行的控制操作的质量进行评估的装置；

用于向驾驶员提供所述控制操作的自动调适以提高所述质量的装置；

用于在驾驶员接受对控制的所述自动调适的情况下对驾驶员的控制操作进行调适的装置。

15.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述设备包括：

用于基于所测量的控制参数对由所述林业机械的驾驶员执行的控制操作的质量进行评估的装置；以及

用于在所述质量不满足预定标准的情况下通过就与由驾驶员执行的控制操作相反的一个或多个控制操作对所述机械进行强制控制来影响所述林业机械的控制的装置。

16.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述设备包括：

用于通过将一个或多个参数的值与参数的先前的值进行比较来对驾驶员的警觉状态进行评估的装置；以及

用于影响对所述林业机械的操作进行控制的所述一个或多个控制参数以与驾驶员的警觉状态相对应的装置。

17.根据前述权利要求12至16中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括：

用于基于所收集的描述所述林业机械或者其驾驶员的操作和/或状态和/或环境的数据来识别当前执行的工作阶段或工作性能的装置；以及

用于向驾驶员显示或者发送与上述工作阶段或者工作性能特别相关的信息、反馈或指导和/或其他数据的装置。

18.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述设备包括：

用于向驾驶员显示一个或多个测量参数的值和/或由此产生的导出量的装置；以及

用于向所述驾驶员显示所述林业机械的操作和/或由驾驶员执行的控制的最优性的估计的装置。

19.一种林业机械，其特征在于，所述林业机械包括根据权利要求12至18中任一项所述的设备。

Images