CN107067139A - 用于确定机械挂起时间的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于确定工地上作业的机械的挂起时间的系统。该系统包括与机械相关联的感测模块。感测模块配置成跟踪与机械相关联的至少一个参数。至少一个参数包括机械前进方向、机械速率或机械位置。该系统还包括能够通信地联接到感测模块的控制模块。控制模块配置成从感测模块接收与至少一个参数相对应的跟踪信息。控制模块还配置成基于接收到的跟踪信息，分析与至少一个参数相对应的跟踪信息。控制模块进一步配置成基于分析来确定机械的挂起时间。

Description

用于确定机械挂起时间的系统和方法

技术领域

本发明涉及用于确定机械挂起时间的系统和方法，更具体地涉及用于确定在工地作业的多个机械的挂起时间的系统和方法。

背景技术

有必要确定与在工地上作业的机械相关联的挂起时间。目前的确定方法是基于从机械和料车发送的观察事件，以识别铲斗何时已经倾倒到料车内。这样无法提供确定挂起时间所需的相关信息。目前的解决方案明显高估了挂起时间，结果导致客户和工地负责人员无法准确地评估特定作业的效能。确定挂起时间的效率低下可能对工地的操作产生较大影响，并可能导致工地的效率和产出更低。

第7,941,158号美国专利中描述了一种含有中央计算机单元的系统，该中央计算机单元具有由第一逻辑单元控制的第一数据库。至少一个移动计算机单元与移动装置连接。每个移动计算机单元具有由第二逻辑单元控制的第二数据库。至少一个无线通信设备使得所述第一逻辑单元和所述第二逻辑单元之间进行通信，其中所述移动计算机单元独立于所述第一逻辑单元是可操作的。

发明内容

在本发明的一个方面中，提供了用于确定在工地作业的机械的挂起时间的系统。该系统包括与机械相关联的感测模块。感测模块配置成跟踪与机械相关联的至少一个参数。至少一个参数包括机械前进方向、机械速率、机械位置或机械速度。系统还包括能够通信地联接到感测模块的控制模块。控制模块配置成从感测模块接收与至少一个参数相对应的跟踪信息。控制模块还配置成基于所接收到的跟踪信息，分析与至少一个参数相对应的跟踪信息。控制模块进一步配置成基于分析来确定机械的挂起时间。

在本发明的另一个方面中，提供了用于确定在工地作业的机械的挂起时间的方法。该方法包括跟踪与机械相关联的至少一个参数，其中至少一个参数包括机械前进方向、机械速率、机械位置或机械速度。该方法还包括基于跟踪来分析与至少一个参数相对应的跟踪信息。该方法进一步包括基于分析来确定机械的挂起时间。

在本发明的又一个方面中，提供了一种计算机程序产品，其包括在其中实现了计算机可读程序代码的非暂时性计算机可用介质。计算机可读程序代码配置成实施用于确定机械挂起时间的方法。该方法包括跟踪与机械相关联的至少一个参数，其中至少一个参数包括机械前进方向、机械速率、机械位置或机械速度。该方法还包括基于跟踪来分析与至少一个参数相对应的跟踪信息。该方法进一步包括基于分析来确定机械的挂起时间。

通过以下的说明和附图，本发明的其它特征和方面清晰可见。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的一个示例性工地的透视图；

图2是根据本发明的一个实施例的用于确定在工地上作业的机械的挂起时间的系统的框图；以及

图3是用于确定在工地作业的机械的挂起时间的方法的流程图。

具体实施方式

在可能的情况下，在所有附图中将使用相同的参考标号来指示相同或类似的部件。图1是示例性工地100的示意图。在一个实例中，工地100可以实现为采矿工地。多个机械102、104可以在工地100上作业，以进行各种作业操作，比如钻土、凿石、采矿等。

在一个实例中，机械102、104可以实现为铲斗，比如电动采掘铲。尽管结合本发明描述的机械102、104实现为铲斗，但机械102、104可以包括比如用于钻孔、锤击、有效载荷的装载和卸载的任何类型的相同或不同的机械，没有任何限制。例如，机械102、104可以实现为装载机，比如载重装运卸机、反铲装载机、轮式装载机等。

进一步，机械102、104可以实现为挖掘机、挖沟机，或本领域已知的任何其它作业机械。出于简洁的目的，仅两个机械102、104被描述为部署在工地100。然而，在工地100上作业的机械的数目可以基于操作要求而变化。机械102、104还包括与其关联的作业机具106、108。作业机具106、108可以实现为斗、铲、镗孔刀具、掘进器等。作业机具106、108通过至少一个连接机构(比如悬臂和杆)附接到机械102、104。

工地100还包括部署在工地100的载重车辆110、112。在机械104、106进行完特定的作业操作之后，载重车辆110、112适于从机械104、106接收有效载荷，比如石块、沙土等。载重车辆110、112可以实现为自卸车或者能够运载和运输有效载荷的任何其它车辆或机械，没有任何限制。为了便于示例，仅两个载重车辆110、112被描述为部署在工地100。然而，在工地100作业的载重车辆110、112的数目可以基于作业要求和工地100上部署的机械102、104的数目而变化。

本发明涉及用于确定工地100上作业的机械102、104的挂起时间的系统200(见图2)。在一个实例中，系统200确定工地100上作业的每个机械102、104的挂起时间。在另一个实例中，系统200确定工地100上作业的所有机械102、104所产生的总挂起时间。为了便于示例和说明，本发明将就机械102的挂起时间的确定来进行解释。然而，应该注意到，以下提供的描述同样适用于工地100上作业的所有机械。

参照图2，示出了系统200的框图。系统200包括与机械102相关联的第一感测模块202。第一感测模块202跟踪与机械102相关联的参数相对应的信息。该参数可以包括机械前进方向、机械前进方向的变化率、机械速率、机械位置或机械速度。第一感测模块202生成与机械102相关联的一个或多个参数的跟踪信息相对应的信号。

在一个实例中，机械前进方向的跟踪信息对应于机械102的作业机具106的运动，或对应于机械102的作业机具106正在进行的作业操作，或二者兼有。作业机具106的运动可以包括作业机具106的摆动、竖直运动、水平运动，或转动，没有任何限制。第一感测模块202可以包括直接探测机械102的作业机具106的运动，或者探测作业机具106相对于机械102的运动的传感器。进一步，第一感测模块202可以包括探测机械102是否在进行作业操作的传感器。第一感测模块202可以包括运动传感器、接近传感器、回转仪传感器、倾斜仪、位移传感器、位置传感器、惯性传感器、激光传感器、超声波传感器、红外传感器等中的一个或其组合，并不限制本发明的范围。进一步，第一感测模块202还可以利用全球定位系统(GPS)来探测机械102的作业机具106的运动或者作业机具106正在进行的作业操作。

在另一个实例中，机械前进方向的跟踪信息对应于机械102正在移动的方向。因此，第一感测模块202可以包括用于探测和生成与机械102的前进方向相对应的信号的一个传感器或传感器组合。传感器可以包括雷达、射频识别(RFID)传感器、激光传感器、电容传感器、电磁传感器、基于全球定位系统的传感器、超声波传感器、红外传感器、图像捕获装置等中的一个或组合，并不限制本发明的范围。

第一感测模块202还跟踪与机械速率相对应的信息。机械速率的跟踪信息对应于机械102在工地100上的移动。例如，机械速率可以表明机械102在工地100上行进。为了测量机械速率，第一感测模块202可以包括任何已知类型的速率探测传感器，比如速率传感器、速度计、轮速传感器、霍耳效应传感器等。

第一感测模块202还跟踪与机械位置相对应的信息。第一感测模块202可以基于系统要求，利用能够探测机械位置的全球定位系统。在另一个实例中，第一感测模块202可以利用定位系统，比如激光定位、航迹推算等来探测机械位置。或者，第一感测模块可以包括本领域已知的用于探测机械位置的任何其它感测装置。进一步，为了探测机械速度，第一感测模块202可以包括探测机械102的机械速率和前进方向以计算机械速度的传感器的组合。

系统200还基于机械102的到达半径内存在的载重车辆110、112的可用性来确定机械102的挂起时间。在该实例中，载重车辆110接近机械102，因此本发明将针对载重车辆110的可用性进行描述。

为了确定载重车辆110的可用性，第二感测模块204与载重车辆110相关联。第二感测模块204跟踪与载重车辆110的速率相对应的信息。为了探测载重车辆110的速率，第二感测模块204可以包括任何已知类型的速率探测传感器中的一个或其组合，比如速率传感器、速度计、轮速传感器、霍耳效应传感器等。进一步，第二感测模块204还跟踪与载重车辆110的地点/位置相对应的信息。在该实例中，系统200确定机械102和载重车辆110之间的距离，以确定载重车辆110的可用性。为了探测载重车辆110的位置，第二感测模块204可以包括全球定位系统、激光定位、航迹测算，或能够探测载重车辆110的位置的任何其它感测装置。

系统200包括控制模块206。控制模块206可通信地联接到第一和第二感测模块202、204，并适于从它们处接收信号。更具体地，控制模块206从第一感测模块202和第二感测模块204接收与机械前进方向、机械前进方向变化率、机械速率、机械位置、机械速度，以及载重车辆110的可用性分别对应的跟踪信息。控制模块206分析从第一和第二感测模块202、204接收到的跟踪信息。为了分析跟踪信息，控制模块206将接收到载重车辆110的的机械前进方向、机械前进方向变化率、机械速率、机械位置、机械速度和可用性的跟踪信息与对应的预定阈值进行比较。对应于载重车辆110的机械前进方向、机械前进方向变化率、机械速率、机械位置、机械速度和可用性的预定阈值存储在数据库208中。控制模块206可以根据系统要求从数据库208检索预定阈值的数值。

基于分析，控制模块206确定机械102的挂起时间。例如，控制模块206从第一感测模块202接收与机械前进方向和机械前进方向变化率相对应的跟踪信息。一旦接收到与作业机具106的运动或机械102的作业机具106正在进行的作业操作相对应的跟踪信息，控制模块206就将跟踪信息与对应的预定阈值进行对比。基于该对比，控制模块206确定机械102是否处于作业或空闲/挂起状态。如果机械102处于挂起状态，则控制模块206确定并计时与机械102相关联的挂起时间。

在一个实例中，控制模块206还接收与机械速率相对应的跟踪信息。与机械速率相对应的跟踪信息可以与机械运行相关联或无关联。在该实例中，控制模块206采用与机械速率相对应的跟踪信息，并结合作业机具106的运动和/或作业机具106进行的作业操作相对应的跟踪信息来确定机械102是否处于运行或空闲/挂起状态。如果机械102处于挂起状态，则控制模块206确定并计时与机械102相关联的挂起时间。

在另一个实例中，控制模块206接收与机械位置相对应的跟踪信息。与机械位置相对应的跟踪信息可以与机械运行相关联或无关联。在该实例中，控制模块206采用与机械位置相对应的跟踪信息，并结合作业机具106的运动和/或作业机具106进行的作业操作相对应的跟踪信息来确定机械102是否处于运行或空闲/挂起状态。如果控制模块206确定机械102在作业场所被分配进行特定操作，且作业机具106正在运动或者作业机具106正在进行作业操作，则控制模块206确定机械102未处于挂起状态。然而，如果机械102处于挂起状态，则控制模块206确定并计时与机械102相关联的挂起时间。同样，控制模块206采用与机械速度相对应的跟踪信息，并结合作业机具106的运动和/或作业机具106进行的作业操作相对应的跟踪信息来确定机械102是否处于运行或空闲/挂起状态。如果机械102处于挂起状态，则控制模块206确定并计时与机械102相关联的挂起时间。

在又一个实例中，控制模块206从第二感测模块204接收与载重车辆110的速率和位置相对应的跟踪信息。在该实例中，控制模块206将载重车辆110的速率和位置与数据库208中存储的对应预定阈值进行对比。如果载重车辆110静止并在机械102的到达半径范围内存在，则载重车辆110被认为可用于装载。因此当载重车辆110可用于装载时，控制模块206确定机械102并未处于空闲或挂起状态。然而，如果没有载重车辆可以用于装载，则控制模块206确定机械102处于挂起状态。因此，控制模块206计时与机械102相关联的挂起时间。控制模块206对采用不同的参数而确定的挂起时间进行整理，并生成机械102的总挂起时间。而且，控制模块206还对采用不同的参数而确定的挂起时间进行整理，并生成工地100上作业的所有机械102的总挂起时间。

进一步，输出模块210可通信地联接到控制模块206。输出模块210从控制模块206接收关于所确定的挂起时间的信号。进一步，输出模块210向工地100的负责人员显示所确定的机械102的挂起时间。在一个实例中，输出模块210可以显示与工地100上作业的每个机械102、104相关联的挂起时间。在另一个实例中，输出模块210可以显示工地100上作业的机械102、104产生的总挂起时间。基于系统要求，输出模块210可以在机械102、104的范围之内，或者在机械102、104的外部位置处存在。

输出模块210可以实现为视频输出或音频输出。在一个实例中，其中输出模块210实现为视频输出，输出模块210可以包括数字显示装置、LCD装置、LED装置、CRT监控器、触摸屏装置中的任何一个，或者本领域已知的任何其它显示装置。在一个实例中，输出模块210可以通过文本消息将所确定的挂起时间告知相关人员。在输出模块210实现为音频输出的情况下，音频剪辑可以听到，从而将确定的挂起时间告知人员。应该注意，输出模块210可以包括除上述所列的那些以外的任何其它装置。

系统200的控制模块206可以将计算机程序产品存储在一个或多个非暂时性计算机可读介质中。计算机可读介质的普通形式例如包括软盘、软磁盘、硬盘、磁带，或任何其它磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质，或任何其它介质。进一步，计算机可读介质可以具有存储在其内的计算机可读程序代码。计算机可读程序代码可以存储并执行用于确定机械102、104的挂起时间的指令。

控制模块206可以在工地100处，或者在偏远位置，比如基站处存在，没有任何限制。控制模块206可以是微处理器或本领域已知的其它处理器。控制模块206可以实现为从系统200的部件处接收信号的单个微处理器或多个微处理器。多种商用的微处理器可以配置成执行控制模块206的功能。本领域的普通技术人员将认识到，控制模块206可以另外包括其它部件，并且还可以执行本文未描述的其它功能。

工业实用性

本文所公开的系统200可靠和精确地确定与机械102、104相关联的挂起时间。因此，工地100处的人员和第三方客户通过在工地100进行一次或多次操作，可以轻易地识别瓶颈和需要提高的区域，以增加工地的效率和产量。

系统200使得对机械102、104的挂起时间进行实时跟踪。由于第一和第二感测模块202、204的传感器已经可以用在机械102、104和载重车辆110、112上，因此第一和第二感测模块202、204并不会导致任何额外成本。系统200为确定机械102、104的挂起时间提供了便于实施和低成本的解决方案。系统200可以容易地被改装到现有机械上，并不影响相应机械的硬件。进一步，系统200并非工地专用或机械专用，因此可以用于不同的工地或机械。

图3是用于确定在工地100作业的机械102、104的挂起时间的方法300的流程图。机械102、104可以包括在工地100作业的铲斗。在步骤302，第一感测模块202跟踪机械102的参数。参数包括机械前进方向、机械前进方向的变化率、机械速率、机械位置或机械速度。机械前进方向的跟踪信息对应于机械102、104的作业机具106、108的运动和机械102、104所进行的作业操作中的至少一个。另外，机械速率的跟踪信息对应于工地100上的机械102、104的运动。

进一步，第二感测模块204跟踪分别从机械102、104接收有效载荷的载重车辆110、112的参数。第二感测模块204跟踪分别在机械102、104的到达半径范围内存在的载重车辆110、112的速率相对应的信息。第二感测模块204还跟踪与载重车辆110、112的位置相对应的信息。

在步骤304，控制模块206分析与来自第一感测模块202的机械102、104的参数相对应的跟踪信息。进一步，控制模块206将与机械102、104的参数相对应的跟踪信息与预定阈值进行对比。控制模块206还从第二感测模块204接收机械102、104的到达半径范围内存在的载重车辆110、112的速率相对应的信息。载重车辆110、112接收来自机械102、104的有效载荷。控制模块206还从第二感测模块204接收与载重车辆110、112的位置相对应的信息。基于所接收到的信息，控制模块206确定载重车辆110、112的可用性。进一步，基于载重车辆110、112的可用性，控制模块206确定机械102、104的挂起时间。

在步骤306，基于分析来确定每个机械102、104的挂起时间。在一个实例中，控制模块206可以确定工地100上作业的机械102、104产生的总挂起时间。进一步，控制模块206可通信地联接到将所确定的机械102、104的挂起时间显示给人员的输出模块210。

尽管已经特别参照以上实施例示出并描述了本发明的各个方面，但本领域的技术人员应当理解，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以通过修改所公开的机械、系统和方法来构想各种其它实施例。由于这样的实施例是基于权利要求书及其任何等价物而确定，因此应该被认为是落在本发明的范围之内。

Claims (20)

1.一种用于确定工地上作业的机械的挂起时间的系统，所述系统包括：

与所述机械相关联的感测模块，所述感测模块配置成跟踪与所述机械相关联的至少一个参数，其中所述至少一个参数包括机械前进方向、机械速率、机械位置或机械速度；以及

能够通信地联接到所述感测模块的控制模块，所述控制模块配置成：

从所述感测模块接收与所述至少一个参数相对应的跟踪信息；

基于所述接收到的跟踪信息，分析与所述至少一个参数相对应的所述跟踪信息；以及

基于所述分析，确定所述机械的所述挂起时间。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述机械是在所述工地作业的铲斗。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制模块进一步配置成：

确定所述工地上作业的多个机械所产生的总挂起时间。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制模块进一步配置成：

将与所述至少一个参数相对应的所述跟踪信息与预定阈值进行对比。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述机械前进方向的所述跟踪信息对应于所述机械的作业机具的运动和所述机械正在进行的作业操作中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述机械速率的所述跟踪信息对应于所述机械在所述工地上的移动。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制模块进一步配置成：

接收与所述机械的到达半径范围内存在的载重车辆的速率相对应的信息，其中所述载重车辆配置成从所述机械接收有效载荷；

接收与所述载重车辆的位置相对应的信息；

基于所述接收到的信息，确定所述载重车辆的可用性；以及

基于所述载重车辆的可用性，确定所述机械的挂起时间。

8.一种用于确定工地上作业的机械的挂起时间的方法，所述方法包括：

跟踪与所述机械相关联的至少一个参数，其中所述至少一个参数包括机械前进方向、机械速率、机械位置或机械速度；

基于所述跟踪，对与所述至少一个参数相对应的跟踪信息进行分析；以及

基于所述分析，确定所述机械的所述挂起时间。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述机械是在所述工地作业的铲斗。

10.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：

确定所述工地上作业的多个机械所产生的总挂起时间。

11.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：

将与所述至少一个参数相对应的所述跟踪信息与预定阈值进行对比。

12.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：

接收与所述机械的到达半径范围内存在的载重车辆的速率相对应的信息，其中所述载重车辆配置成从所述机械接收有效载荷；

接收与所述载重车辆的位置相对应的信息；

基于所述接收到的信息，确定所述载重车辆的可用性；以及

基于所述载重车辆的可用性，确定所述机械的挂起时间。

13.根据权利要求8所述的方法，其中所述机械前进方向的所述跟踪信息对应于所述机械的作业机具的运动和所述机械正在进行的作业操作中的至少一个。

14.根据权利要求8所述的方法，其中所述机械速率的所述跟踪信息对应于所述机械在所述工地上的移动。

15.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：

向人员显示所述机械的所述确定的挂起时间。

16.一种计算机程序产品，其包括非暂时性计算机可用介质，所述非暂时性计算机可用介质中实现了计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码配置成执行用于确定机械挂起时间的方法，所述方法包括：

跟踪与所述机械相关联的至少一个参数，其中所述至少一个参数包括机械前进方向、机械速率、机械位置或机械速度；

基于所述跟踪，对与所述至少一个参数相对应的跟踪信息进行分析；以及

基于所述分析，确定所述机械的所述挂起时间。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述机械是在所述工地作业的铲斗。

18.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括：

确定所述工地上作业的多个机械所产生的总挂起时间。

19.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括：

将与所述至少一个参数相对应的所述跟踪信息与预定阈值进行对比。

20.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括：

接收与所述机械的到达半径范围内存在的载重车辆的速率相对应的信息，其中所述载重车辆配置成从所述机械接收有效载荷；

接收与所述载重车辆的位置相对应的信息；

基于所述接收到的信息，确定所述载重车辆的可用性；以及

基于所述载重车辆的可用性，确定所述机械是否处于挂起状态。