CN106401583B - 用于监测采矿机械的开采高度和开采物料量的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采矿机械，所述采矿机械包括：包括切割滚筒的动臂；安装在所述动臂上的动臂高度传感器；功率传感器；存储器；电子控制器，所述电子控制器被联接至所述动臂高度传感器、功率传感器和存储器。本发明还涉及一种用于监测包括电子控制器的采矿机械的方法。

Description

用于监测采矿机械的开采高度和开采物料量的系统和方法

相关申请

本申请要求在2015年7月31日提交的美国临时专利申请第62/199550号的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明的实施例涉及用于在地下连续采矿环境中监测开采高度和开采物料量的系统和方法。

背景技术

采矿机械，如连续采矿机械，可用于从地下矿井(例如房柱式矿井)采掘物料(例如，煤炭)。连续采矿机械利用安装在动臂上的旋转切割滚筒从矿井壁移除煤炭，所述切割滚筒在采矿机械前进进入矿井壁的同时做竖向(即，向上和向下)的剪切运动。随着剪切运动移除煤炭，连续采矿机械上的输送机可将煤炭移动到机械的后部并进入煤车。连续采矿机械可在煤层中做一系列切割。

发明内容

监测开采高度和一次切割所开采的物料量可提供数据，该数据可被用于改变采矿目标、识别操作人员培训时机、改变采矿操作以减少对生产设备的磨损、减少过度开采成本等。因此，本发明的实施例提供了多种方法和系统，以用于在地下连续采矿环境中自动检测开采高度和开采物料量。

一个实施例提供了一种用于监测包括电子控制器的采矿机械的方法。该方法包括：通过在多个切割位置的剪切运动，操作采矿机械切入矿面。该方法包括使用电子控制器从动臂高度传感器接收动臂高度数据。该方法包括接收切割滚筒马达的功耗数据。该方法包括根据输送机马达启动时间确定切割开始时间。所述方法包括确定输送机马达停止时间。所述方法包括确定是否发生重定位。所述方法包括根据输送机马达停止时间确定切割终止之间，并且在重定位发生时确定重定位。所述方法包括当重定位发生时，将所述切割开始时间、切割终止时间、动臂高度数据和功耗数据存储在联接至电子控制器的存储器中。所述方法包括根据有关多个切割位置中的至少一个的切割开始时间、切割终止时间、动臂高度数据和功耗数据来调整采矿机械的操作。

在另一个实施例中，所述方法包括将动臂高度数据和功耗数据归入多个档(bin)。所述方法包括确定多个开采高度，所述多个开采高度中的每一个均基于所述多个档中的一个。所述方法包括基于所述多个开采高度和开采高度阈值而确定开采高度子集。所述方法包括基于所述开采高度子集确定所述开采位置的平均开采高度，并且将所述平均开采高度存储在所述存储器中。

另一个实施例提供了一种采矿机械。该采矿机械包括：包括切割滚筒马达的切割滚筒；动臂高度传感器；存储器；以及联接至所述动臂高度传感器、切割滚筒马达和存储器的电子控制器。所述电子控制器配置成适于通过在多个切割位置做剪切运动的切割滚筒而操作采矿机械切入矿面。所述电子控制器配置成适于接收所述切割滚筒马达的功耗数据。所述电子控制器配置成适于根据输送机马达启动时间来确定切割开始时间和输送机马达停止时间。所述电子控制器配置成适于确定是否已经发生重定位。所述电子控制器配置成适于在已经发生重定位时，根据输送机马达停止时间和重定位来确定切割终止时间；在联接至所述电子控制器的存储器中，存储所述切割开始时间、切割终止时间、动臂高度数据和功耗数据。所述电子控制器配置成适于针对所述多个切割位置中的至少一个，根据所述切割开始时间、切割终止时间、动臂高度数据和功耗数据来调整所述采矿机械的操作。

本发明的其他方面将通过考虑具体实施方式和附图而变得清楚。

附图说明

图1A和图1B示出了根据一些实施例的连续采矿机械。

图2示意出了用于图1中的根据一些实施例的连续采矿机械的控制系统。

图3A、3B和3C示出了根据一些实施例的、在房柱式矿井中作业的连续采矿机械。

图4是流程图，其示出了用于找出图1的根据一些实施例的连续采矿机械的切割位置开始和终止时间的方法。

图5是流程图，其示出了用于确定根据一些实施例的图1所示连续采矿机械的每个切割位置的平均开采高度的方法。

图6为根据一些实施例的图表，其示出了在一段时间里的切割动臂高度。

图7A为根据一些实施例的图表，其示出了由连续采矿机械所实施的一系列切割的平均开采高度。

图7B为根据一些实施例的图表，其示出了图7A的图表的基础数据。

图8为根据一些实施例的图表，其示出了连续采矿机械每小时的平均开采高度。

具体实施方式

在详细说明本发明的任何实施例之前，需要明白的是，本发明的应用并不局限于在以下说明中阐述的或者在以下附图中示出的构造细节及部件布置。本发明能够具有其他实施例，并且能够以各种方式来实践或实施。同时，应当明白，本文使用的措辞或者术语是为了说明的目的，不应被视作是限定性的。本文使用的“包括”、“具有”和“包含”及其变形意在包含其后面所列举的项目及其等同以及额外的项目。术语“安装”、“连接”和“联接”在广泛意义上使用，且涵盖直接或间接的安装、连接和联接。此外，“连接”和“联接”并不局限于物理或机械的连接或联接，还可包括电气连接或联接，无论是直接或是间接形式。而且，电子通信和通知可使用任何已知的方式来实施，包括直接连接、无线连接等。

还应当注意，众多基于硬件和软件的设备以及众多结构不同的部件可被用于实施本发明。此外，应当明白，本发明的实施例可以包括硬件、软件以及电子元件或模块，这些硬件、软件和电子部件或模块为了描述的目的而被示出或描述成好像这些零部件的大部分仅仅是以硬件的形式来实施。然而，本领域技术人员基于对本文的详细描述的理解将明白，在至少一个实施例中，本发明的以电子为基础的方面可通过以一个或多个电子处理器来执行的软件(比如存储在非易失的计算机可读介质中)来实施。此外，如在随后的段落中所描述，在附图中示出的具体机械构造是为了举例说明本发明的实施例，并且其他替代机械构造也是可能的。另外，在说明书中描述的“控制器”可以包括处理组件，如一个或多个电子处理器(例如，微处理器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等)、非暂时性计算机可读存储器模块、输入/输出接口、以及用于连接多个组件的各种连接装置(例如，系统总线)。

图1A和图1B示出了示例性的连续采矿机械100。作为示例，连续采矿机械100在本文中被描述为用于挖煤。在替代实施例中，连续采矿机械100可以被用于开采其它的物质。该连续采矿机械包括切割动臂102、切割滚筒104、输送机106和电车系统(tram system)108。所述切割滚筒包括合适的切割截齿110，以在连续采矿机械100进入矿面并且切割滚筒同时由切割滚筒马达112(在图2中示意性地示出)转动时，从矿面(未示出)刮下或挖出煤炭。输送机106由输送机马达114(示意性地在图2中示出)驱动，以在开采期间将煤炭从切割滚筒104移动煤到连续采矿机械100的后部。

电车系统108包括在连续采矿机械100的每一侧的履链，履链可分别独立地被控制，以在相同或不同的速度下操作。当履链被设置在相同的速度和方向，电车系统108朝一个方向笔直移动连续采矿机械100。电车系统108可以根据履链的速度是增加或减少而使连续采矿机械100向左侧或右侧移动。例如，如果右履链的速度降低到小于左履链的速度，左履链移动得更快，这将导致连续采矿机械100向右转。因此，电车系统108可在采矿环境中拖运(即，移动)连续采矿机械100。

图2示意出了连续采矿机械100的示例性控制系统200以及一些元件。控制系统200包括电子控制器202、动臂高度传感器204、功率传感器205、显示计算机206、服务器208和数据库210。控制系统200的多个组件通过一条或多条控制或数据总线或其组合可通信地连接。控制系统200的部件可以通过有线连接、无线连接或其组合进行通信。图2中示出的实施例仅作为举例；控制系统200可以包括比所示出的那些组件更多、更少或其他的组件。

电子控制器202包括电子处理器212(例如，微处理器或其他电子控制器)、存储器214以及输入/输出接口216。电子处理器212配置用于检索来自存储器214的指令和数据，并且除其他事项外，执行指令以执行本文中所描述的方法，包括方法400和500或其中的多个部分。存储器214可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、其他的非暂时性计算机可读介质或者它们的组合。输入/输出接口216接收来自电子控制器202外部的组件和装置的信息并且向其发送信息。例如，输入/输出接口216可以向位于电子控制器202外部的机械和电气设备传送信号、数据、指令和查询，而电子控制器202操作和控制连续采矿机械100。

在一个实施例中，动臂高度传感器204是传感器，其向电子控制器202传送与切割动臂102的高度相关的数据。动臂高度传感器204被定位和校准，以提供切割动臂102的位置信息。动臂高度传感器204被联接到电子控制器202，该电子控制器202在切割滚筒104上下剪切的同时根据通过悬臂高度传感器204获得的数据确定动臂位置(例如，高度)。在一些实施例中，使用来自连续采矿机械100上的其他传感器的数据器来校准动臂高度数据，所述传感器例如包括底盘角度传感器。

功率传感器205是联接到电子控制器202的传感器(例如，换能器)。功率传感器205被定位和校准，以便提供用于连续采矿机械100的组件的功率消耗数据，该数据可被用于确定连续采矿机械100在何时正在开采物料。例如，电子控制器202可以使用电源传感器205(例如，电流传感器或电压传感器)生成切割滚筒马达112的功耗数据。如下所述，功耗水平高于阈值表示该切割滚筒马达112正转动切割滚筒104以从切割位置开采物料，而不是在切割滚筒105与矿面不接触时使其旋转。

显示计算机206为控制系统200提供人机界面(HMI)。在一个实例中，显示计算机206是具有从操作人员处接收输入的设备(例如，计算机、键盘、鼠标或触摸屏)和提供输出给操作人员的设备(例如，一个或多个显示屏幕)的计算机。在其它实施例中，显示计算机206可以是移动计算设备(例如，智能电话或平板电脑)，或能够如本文所述那样操作的其它电子设备。显示计算机206和电子控制器202电连接并使用一个或多个网络协议进行电子通信，所述协议例如包括TCP/IP、UDP、监督控制和数据采集(SCADA)和用于过程控制的OLE(OPC)。电子控制器202向显示计算机206传送有关连续采矿机械100的事件、警报和传感器数据。显示计算机206将所述信息存储在一个或多个存储器结构中。

控制系统200或其部分可以被包括在连续采矿机械100中，或者远离连续采矿机械100。例如，控制系统200的一些部件可以位于地面，而有些部件则位于地下。在所示实施例中，控制系统200的地面部分包括服务器208，其与显示计算机206通信连接。服务器208和显示计算机206使用一个或多个网络协议进行电子通信，所述协议例如包括TCP/IP、UDP、监督控制和数据采集(SCADA)和用于过程控制的OLE(OPC)。服务器208也可以连接到网络218(例如，公司网，多个网络或因特网)。显示计算机206将来自采矿机械的事件、警报和传感器数据发送给服务器208。例如，显示计算机206可以将数据直接发送到连接至地面上的服务器208的数据库210(例如，MySQL数据库)。在另一实例中，由电子控制器202接收的UDP数据包被显示计算机206转换成OPC数据并合并成平面文件，显示计算机206发送该平面文件到服务器208。所述平面文件可以被存储在本地(例如，在数据库210)，或者发送到远程数据库。

如图所示，电子控制器202联接至切割滚筒马达112、输送机马达114和电车系统108。电子控制器202发送控制和状态数据至切割滚筒马达112、输送机马达114和电车系统108并接收来自切割滚筒马达112、输送机马达114和电车系统108的控制和状态数据。例如，电子控制器202可从电车系统108接收表示履链速度和方向的数据。在另一示例中，电子控制器202接收表示切割滚筒马达112或输送机马达114是否正在运行的数据。

图3A、图3B和图3C示出了在房柱式矿井300中作业的连续采矿机械100的一个例子。在图3B中，连续采矿机械100运行，以通过在剪切同时移动进入矿面而从矿井开采煤炭。剪切是切割动臂102从图1A所示的下部位置向图1B所示的上部位置的重复运动，或与此相反方向的运动。在剪切期间，所述最低高度和最高高度之间的竖向距离被称为开采高度，物料从所述距离处被切割滚筒104采下。切割滚筒104由切割滚筒马达112转动并且从矿面采下煤炭。输送机106被输送机马达114驱动，以将煤炭从切割滚筒104移动到连续采矿机械100的后部并进入煤车302。切割滚筒马达112和输送机马达114被称为生产马达。当生产马达工作时，连续采矿机械100处于生产状态(即采煤)。在替代实施方案中，其他马达配置可以表示生产。

如图3A所示，连续采矿机械100通过在切割位置1-18处实施切割而开采煤炭。切割是连续采矿机械100从切割位置采下煤炭的操作。一个切割在两个行程中实现。图3B示出了连续采矿机械100在切割位置进行前半部分切割。在实施前半部分切割时，连续采矿机械100利用电车系统108退出切割位置，并“重新设定”(set over)。重新设定将调整连续采矿机械100以实施后半部分切割(即纵切)。图3C示出了连续采矿机械100准备做纵切。当连续采矿机械100已经完成了一个切割，它执行重定位(即，它移动到下一个切割位置)。返回到图3A，通过一系列的切割、重新设定和重定位，连续采矿机械100已经在切割位置1至18实施多次切割，从煤层移除煤炭，并在矿井内留下多个矿柱，以形成房柱式矿井300。由于多个因素(例如，矿层构成的不同、采矿操作人员所使用的不同技术、机械维护等)，对于每个切割位置，为实施切割所花费的时间可能不一样。可以使用开采高度和切割时间来确定一次切割所开采的煤炭数量(例如，根据用于该切割操作的开始和终止时间来确定)，这反过来可以用于改变连续采矿机械100的运行。

图4示出了用于电子控制器202确定切割位置开始和终止时间的示例性方法400。应当指出的是，方法400可以利用与电子控制器202不同的控制器来实施。方法400开始于连续采矿机械100位于待切割矿面的前面(即，切割位置)之时。在方框401处，生产马达被启动。例如，输送马达114的启动标志着第一煤车已停止在连续采矿机械100的后面并准备好装载煤炭。因此，切割开始时间根据连续采矿机械100位于切割面之后输送机马达114被开启的时间(即输送机马达开始的时刻)来确定。在方框402，输送机马达114开启的时间被记录(例如被记录在存储器214中)为切割开始时间。

在方框403中，连续采矿机械100开始或继续操作，以在前进进入煤层的同时通过剪切运动操作来实施切割。在连续采矿机械100正在被操作实施切割的同时，电子控制器202使用来自动臂高度传感器204的信号产生动臂高度数据。所述动臂高度数据表示剪切操作沿煤层(即矿面)上下移动切割滚筒时的动臂102高度。例如，图6示出了图表600，其中包括的趋势线602描绘了在一段时间内的动臂高度。在一些实施方案中，可以通过使用另外的传感器(例如，底盘角度传感器)来产生动臂高度数据。

在连续采矿机械100正在操作以实施切割的同时，电子控制器202还形成功耗数据。在一些实施例中，功耗数据用于切割滚筒马达112(例如，由切割滚筒马达112导致的安培数)。在这样的实施方案中，可以使用从功率传感器205接收到的信号来产生功耗数据，所述数据可以直接从切割滚筒马达112(例如，从集成到马达的传感器)获得，或者可以由电子控制器202确定(例如，基于发送给马达的控制信号)。在其他实施方案中，电子控制器202产生用于连续采矿机械100的其他类型的推动力(例如，液压)的功耗数据。

返回到图4，在方框404处，电子控制器202确定生产马达是否关闭。当生产马达没有关闭，重定位计数器(在后文将予以解释)被复位，并且连续采矿机械100在方框403处继续运行。如上所述，当连续采矿机械100在切割位置处开始切割时，记录切割开始时间。当切割完成时(即，在一个切割位置的两个行程均已完成)，连续采矿机械100执行重定位(即，移动到另一切割位置)。根据在重定位发生前输送机马达114操作的最后时间(即，输送机马达停止时间)确定切割终止时间。为了确定切割终止时间，方法400确定是否已经发生重定位。在重定位的过程中，生产马达关闭，连续采矿机械100行驶(即移动)到另一个切割位置。因此，在方框408处，确定连续采矿机械100是否正在行驶。当连续采矿机械100不在行驶，方法400在方框403处继续。

当连续采矿机械100行驶时(例如，当电车系统108运行时)，重定位计数器被启动或增值，见方框410。因为生产马达在重定位期间是关闭的，生产马达关闭可指示正发生重定位。然而，在切割过程中，生产马达可关闭一次或多次(例如，当连续采矿机械100“重新设定”以开始第二行程、更换煤车、进行简单维护等)。因此，方法400的一个实施例使用重定位计数器来确定是否发生了重定位。每个重定位计数器表示出机械的调整或操作可能存在或正在发生的期间。为每个重定位计数器确定阈值。当重定位计数器的阈值已达到时，则表示发生了可能的重定位。重定位计数器包括，例如，重定位阈值时间(例如，连续采矿机械100一直处于重定位状态的时间量)、重定位检查行驶时间(例如，运动被认定为实际上的重定位而必须累积的行驶时间量)以及重定位等待检查时间(在检测是否实际发生重定位之前，启动重定位计数器后连续采矿机械100可能处于空载状态(例如，即不行驶)时间量)。

在方框412中，重定位计数器被检查，以确定是否有任何计数器达到其相应的阈值。当重定位计数器达到阈值时，可能的重定位在方框414被记录。当没有达到阈值时，电子控制器202在方框416处确定连续采矿机械100是否正在转向。为确定连续采矿机械100在给定时刻是否正在转向，下面的等式可用于确定机械在该时刻转向了多少：

％度/秒＝(RHTramSpeed/TrackDist-LHTramSpeed/TrackDist)×360/2

其中，RHTramSpeed是电车系统108的右履链速度，LHTramSpeed是电车系统108的左履链的速度，TrackDist是从连续采矿机械100的中心到相应履链的距离。将所述％度/秒与设定值(单位为度)相比较，如果满足，则表明连续采矿机械100在该秒正在转向。

当连续采矿机械100不在转向，连续采矿机械100在方框403继续操作。当连续采矿机械100正在转向时，轨道计数器在方框418被启动或增量。在方框420处，电子控制器202确定是否已达到重定位旋转时间阈值(例如，机械必定被认为在旋转以指示可能的重定位的时间量)。所述重定位转向时间阈值被设置成可检测连续采矿机械100的短移动(例如，从一个切割位置退出并转向90°以开始切入的矿面)。所述短移动表示重定位，而可能因为切割位置之间距离太短而没达到重定位计数器阈值。因此，当重定位时间阈值已达到，可能的重定位在方框414被记录。当重定位转向时间阈值没有达到时，连续采矿机械100在方框403继续操作。

当可能的重定位在方框414处被记录时，表明重定位可能已经发生。利用重定位计数器有助于确保已经发生了重定位，而不是例如连续采矿机械100在同一次切割时实施重新设定。在方框422中，电子控制器202确定输送机的时间阈值是否已被满足。输送机马达在所计算的切割开始和结束之间开启的总时间与输送机必须开启的阈值时间进行比较，以示出已发生切割。当输送时间阈值没有得到满足时，可能的重定位在方框424被确定为不是重定位，并且连续采矿机械100在方框403继续操作。

当输送机的时间阈值被满足时，表明已经发生重定位，而不是重新设定或其他事件。相应地，重定位在方框426被记录；重定位计数器在方框428复位；并且切割终止时间在方框430处被记录。根据在方框426处记录的重定位发生前输送机马达114运行的最后时间，确定切割终止时间。当生产马达在一个新的切割位置开始采矿时，方法400在方框401继续。

从多次切割开采的煤炭数量，其中可以利用开采高度和通过方法400所确定的切割开始和终止时间来确定。图5示出了用于确定每个切割位置的平均开采高度的示例性法500。作为举例，方法500被描述为使用电子控制器202来实施。这不应被认为是限制。方法500可以由电子控制器202、服务器208、另一控制器(未示出)或前述组件的组合来执行。

方法500开始于检索和调整在一段时间内的数据(例如，一天或一个班次等)。该数据包括切割开始和终止时间、动臂高度数据和功耗数据，如上所述。该数据可以从存储器214、数据库210、或从与连续采矿机械100为一体或相独立的另一个计算机可读存储介质处获得。替代实施例可以包括可用于确定开采高度的更多或不同的数据源。因为所述数据可能来自连续采矿机械100上的独立来源，在相同的时间周期内，对于给定的变量，可能具有不同数量的数据点。调整数据涉及调整所述数据点以匹配被分析的时间周期。例如，对于每一秒，电子控制器202可确定代表动臂高度的数据点和代表在该秒期间的功率消耗的数据点(例如，由切割滚筒马达112导致的安培数)。

在方框504中，针对所述调整后的数据，基于例如使用方法400确定的切割开始时间和切割终止时间来确定切割位置。在方框506中，如果对于所分析的时间周期，没有发现切割位置，电子控制器202在方框508报告没有切割被发现。例如，电子控制器202可在显示计算机206上向连续采矿机械100的操作人员显示消息。在方框510中，电子控制器202确定在方框506所发现的所有切割位置是否均已被处理。

当还有至少一个切割位置时，在方框512，通过检索该位置的处在切割开始时间和切割终止时间之间的数据，电子控制器202确定动臂高度数据和功耗数据。在方框514中，在方框512中确定的数据被归类入档(例如，多个档)。在一个实例中，使用三十秒的档。在其它实例中，可使用更小或更大的数据档。在方框516，对于每个数据档，最大动臂高度和最小动臂高度根据所述数据档中的动臂高度数据来确定。在一些实施方案中，为帮助确保在动臂移动之时机械正在生产(而不是动臂移动以用于维护或其他目的)，与最小高度值和最大高度值中每一个对应的功耗数据值必须达到阈值。例如，可以基于连续采矿机械100移除物料时用于驱动切割滚筒104所消耗的功率来确定阈值。在一个实施方案中，当通过切割滚筒马达112所导致的安培数达到阈值(例如，64安培)，则表示该连续采矿机械100正在产煤。同样，当所导致的安培数低于阈值时，则表明，虽然切割动臂102可能正在剪切，连续采矿机械100却不在产煤。阈值可以根据连续采矿机械100的特征(例如，切割滚筒马达112的尺寸)和驱动切割滚筒104的推动类型(例如，电动、液压等)而不同。

在方框518中，电子控制器202确定多个开采高度(即，每个档有一个开采高度)。对于每个档，下面的公式可以用于确定开采高度：

开采高度＝(BHmax-BHmin)+CDdia

其中，BHmax是所述档的最大动臂高度，BHmin是所述档的最小动臂高度，CDdia是切割滚筒的直径。

在方框520中，切割位置的平均开采高度通过用于该切割位置的档的各开采高度值来确定。在一些实施方案中，电子控制器202基于开采高度阈值确定针对切割位置的开采高度子集。对于每个档，所确定的开采高度与预先确定的最小开采高度相比较。如果所确定的值没有达到预先确定的最小值，那么将该预定值替换为NaN(即，非数字)。计算其余所述确定值的子集的平均值，以确定该切割位置的平均开采高度。

在方框522处，所述平均开采高度和用于确定它的数据被存储在存储器中(例如，存储器214或数据库210)。在方框510中，针对每个切割位置，重复所述方法，以针对数据包含的所有切割位置确定平均开采高度。在方框524处，当所有的切割位置已被处理，然后基于所述切割位置的平均开采高度，电子处理器输出图形(例如，一系列切割位置的平均开采高度的视觉表示)和数据表格。例如，图7A示出了图表702，其描绘了多个平行柱，其表示九个切割位置的平均开采高度。图7B示出了表704，它描绘了图7A所示的数据，该数据是使用方法400和500确定的。在一些实施方案中，切割位置时间、平均开采高度可以用于确定在一次切割过程中所开采的物料(例如，煤炭)的体积。

在一些实施方案中，对于给定的时间单位(例如，小时、班次和天)的平均开采高度可以被确定并以可视的方式来表示。例如，动臂高度和功耗的数据可以被提取并针对特定时间段(比如一天)的开始和终止时间进行调节。如上所述，该数据可以被归类入档，开采高度可如上所述那样被确定。上述数据可以被重新塑造成例如小时档(即，每个小时由120个30秒档组成)。对于每个小时档，在一天过程中的每个小时的平均开采高度可以被确定。例如，图8示出的图800描绘了在数天过程中每个小时的平均开采高度。

现在返回到图5，当数据已经被处理、存储和报告，它可在方框526被用来调整采矿机械的操作。例如，剪切运动可被调节以提高连续采矿机械100的生产率。在一些实施方案中，采矿位置设定点(mining location set point)被确定，并且基于该设定点调节剪切操作。设定点是根据所需要的物料(例如，煤炭)的层高和至少一个开采条件来确定的。采矿条件可以是一个矿区可能要开采的其他物料(例如岩石或粘土)的量。例如，矿层杂料可通过基于所确定的设定点调整开采高度而减少，以产生更少的杂料。更少的杂料要求对所开采的物料做更少的处理。在另一实例中，因为煤层上方和下方的岩石和粘土比煤更重且更粗糙，设定点可被确定来减少对生产设备的磨损。

可以根据其他采矿条件来确定设定点或调整操作。例如，地面沉降常常要根据开采进行补偿。减少过度开采可以节省这笔补偿费用。此外，带到地面上的不可利用的矿内废石被认为是有害物质。长期或永久的存储是昂贵的。此外，根据所处理的总吨数来标定矿山机械的生命周期。更少地处理不可销售的物料可增加设备的总价值。因此，一些实施例通过调节连续采矿机械100的操作来减少过度开采。

在另一示例中，平均开采高度可以在单个操作人员之间进行比较，以确定操作人员的培训时机。开采数据也可以与其他生产数据进行比较，以确定趋势或相关性。可以通过比较操作人员、班次或者切割位置的开采数据来确定多种模式。这可以识别操作人员培训时机、展示班次之间的差异，或者对采矿生产提供之前不可能有的其他认识。监测开采允许发现最佳行为。最佳的切割周期和操作人员技术可被奖励，从而导致更加优先考虑矿层杂料。

本发明的各种特征以及优点将在权利要求中予以阐述。

Claims (20)

1.一种用于监测包括电子控制器的采矿机械的方法，该方法包括：

操作所述采矿机械通过在多个切割位置的剪切运动而切入矿面；

针对所述多个切割位置中的每一个,

使用安装在所述采矿机械的动臂上的动臂高度传感器生成动臂高度数据；

使用功率传感器生成功耗数据；

基于输送机马达开始时间，使用所述电子控制器确定切割开始时间；

确定输送机马达停止时间；

确定是否已经发生重定位；并且

当已经发生重定位时，

根据所述输送机马达停止时间和重定位，确定切割终止时间；

将所述切割开始时间、切割终止时间、动臂高度数据和功耗数据存储在联接至所述电子控制器的存储器中；并且

根据针对所述多个切割位置中的至少一个切割位置的切割开始时间、切割终止时间、动臂高度数据和功耗数据，调整所述采矿机械的操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，确定是否已经发生重定位的步骤包括确定输送机马达是否停止；并且

当所述输送机马达停止时，

确定重定位阈值是否已满足；并且

如果所述重定位阈值已经满足，

确定输送机时间阈值是否已经满足；

如果所述重定位尚未满足；

确定所述采矿机械是否转向了预定的时间；并且

如果所述采矿机械已经转向了预定的时间，

确定输送机时间阈值是否已经满足。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，所述重定位阈值是重定位阈值时间或重定位电车检查时间。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

对于所述多个切割位置中的每一个，

将所述动臂高度数据和功耗数据归入多个档；

确定多个开采高度，所述多个开采高度中的每一个基于所述多个档中的一个；

根据所述多个开采高度和开采高度阈值确定采掘高度子集；

根据所述采掘高度子集确定用于切割位置的平均开采高度；并且

将所述平均开采高度存入存储器。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

确定采矿位置设定点；

基于关于所述多个切割位置中的至少一个的平均开采高度和所述采矿位置设定点，调节所述采矿机械的操作。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中，确定采矿位置设定点包括确定矿层高度和至少一种采矿条件。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中，调节所述采矿机械的操作包括调节所述剪切运动。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

基于针对所述多个切割位置中的每一个切割位置的平均开采高度生成图表，该图表包括多根平行的柱，每根柱表示所述多个切割位置中的每一个的平均开采高度；

在图形用户界面上显示所述图表。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

基于所述平均开采高度和切割位置，确定物料量。

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其中，确定所述多个开采高度包括：

针对所述多个档中的每一个，

当所述功耗数据达到阈值时，

确定最大动臂高度值；

确定最小动臂高度值；并且

从所述最大动臂高度值减去所述最小动臂高度值；并且

加上切割滚筒直径。

11.一种采矿机械，其特征在于，所述采矿机械包括：

包括切割滚筒的动臂；

安装在所述动臂上的动臂高度传感器；

功率传感器；

存储器；

电子控制器，所述电子控制器被联接至所述动臂高度传感器、功率传感器和存储器，并被配置成适于：

操作所述采矿机械切入矿面，而所述切割滚筒在多个切割位置做剪切运动；

针对所述多个切割位置的每一个：

使用所述动臂高度传感器生成动臂高度数据；

使用所述功率传感器生成功耗数据；

基于输送机马达启动时间确定切割开始时间；

确定输送机马达停止时间；

确定是否已经发生重定位；并且

当已经发生重定位时，

根据输送机马达停止时间和所述重定位，确定切割终止时间；

将所述切割开始时间、切割终止时间、动臂高度数据和功耗数据存储在联接至所述电子控制器的存储器中；并且

根据针对所述多个切割位置中的至少一个切割位置的切割开始时间、切割终止时间、动臂高度数据和功耗数据，调整所述采矿机械的操作。

12.根据权利要求11所述的采矿机械，其特征在于，所述采矿机械进一步包括：联接至所述电子控制器的输送机马达；

其中，所述电子控制器配置成适于

确定所述输送机马达是否停止；并且

当所述输送机马达停止时，

确定重定位阈值是否已满足；并且

如果所述重定位阈值已经满足，

确定输送机时间阈值是否已经满足；

如果所述重定位阈值尚未满足，

确定所述采矿机械是否已转向了预定的时间；并且

如果所述采矿机械已经转向了预定的时间，

确定输送机时间阈值是否已经满足。

13.根据权利要求12所述的采矿机械，其特征在于，其中，所述重定位阈值是重定位阈值时间或重定位电车检查时间。

14.根据权利要求11所述的采矿机械，其特征在于，其中，所述电子控制器配置成适于：

对于所述多个切割位置中的每一个，

将所述动臂高度数据和功耗数据归入多个档；

确定多个开采高度，所述多个开采高度中的每一个基于所述多个档中的一个；

根据所述多个开采高度和开采高度阈值确定采掘高度子集；

根据所述采掘高度子集确定用于切割位置的平均开采高度；并且

将所述平均开采高度存入所述存储器中。

15.根据权利要求14所述的采矿机械，其特征在于，其中，所述电子控制器配置成适于：

确定采矿位置设定点；

基于针对所述多个切割位置中的至少一个切割位置的平均开采高度和所述采矿位置设定点，调节所述采矿机械的操作。

16.根据权利要求15所述的采矿机械，其特征在于，其中，所述电子控制器配置成适于：

确定矿层高度；

确定至少一种采矿条件；

基于所述矿层高度和至少一种采矿条件，确定所述采矿位置设定点。

17.根据权利要求15所述的采矿机械，其特征在于，其中，调节所述采矿机械的操作包括调节剪切操作。

18.根据权利要求14所述的采矿机械，其特征在于，进一步包括：

包括图形用户界面的显示计算机；

其中，所述电子控制器配置成用于：

基于针对所述多个切割位置中的每一个切割位置的平均开采高度生成图表，该图表包括多根平行的柱，每根柱表示出所述多个切割位置中的每一个切割位置的平均开采高度；

在所述图形用户界面上显示所述图表。

19.根据权利要求14所述的采矿机械，其特征在于，其中，所述电子控制器配置成适于：

基于所述平均开采高度和切割位置，确定物料量。

20.根据权利要求14所述的采矿机械，其特征在于，其中，所述电子控制器配置成用于：

针对所述多个档中的每一个，

当所述功耗数据达到阈值时，

确定最大动臂高度值；

确定最小动臂高度值；并且

从所述最大动臂高度值减去所述最小动臂高度值；并且

加上切割滚筒直径。