CN107735689A - 使用加速度计评估地下道路状况的系统和方法 - Google Patents

使用加速度计评估地下道路状况的系统和方法 Download PDF

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CN107735689A CN201680034429.XA CN201680034429A CN107735689A CN 107735689 A CN107735689 A CN 107735689A CN 201680034429 A CN201680034429 A CN 201680034429A CN 107735689 A CN107735689 A CN 107735689A
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Abstract

用加速度计来评估地下道路状况的方法和系统。某一系统包括电子处理器，该电子处理器接收来自加速度计的传感器数据和在采矿环境内操作的采矿机械的位置数据。根据传感器数据，当在第一方向上的加速度超过预定的第一阈值时，所述电子处理器确定第一数据点，当在与第一方向相反的第二方向上的加速度超过预定的第二阈值时，所述电子处理器确定第二数据点。所述电子处理器还根据位置数据确定与第一数据点和第二数据点相关联的道路状况的位置，以及采取至少一个自动动作来校正道路状况。

Description

使用加速度计评估地下道路状况的系统和方法
相关申请
本申请要求于2015年5月4日提交的、申请号为62/156,495的美国临时专利申请的优先权，其全部内容以参考的方式并入本申请。
技术领域
本发明的实施例涉及用于评估在地下采矿环境中的道路状况的系统和方法。
背景技术
地下车辆和移动采矿机械(即，“设备”)行进进入和离开矿井，以及在采矿区域中行进。在某些实施例中，差的道路状况可能被水、泥浆、碎片(例如，煤或其它物料)等等覆盖，和/或缺乏照明。因此，不一定总能容易地检测到差的道路状况，因此负责道路维护的矿井人员可能不知道或没有被告知差的道路状况。
差的或恶化的道路状况对于使用道路的设备可能造成有害的影响。这些影响可能包括降低部件的使用寿命，更频繁的故障和停机时间，以及增加的维护成本。例如，使用状况差的道路的设备被暴露至更严重的冲击和振动载荷之中，因此，与在更好道路上使用的设备相比，其会遭受降低的部件寿命和更频繁的故障。因此，这又增加了维护成本，降低部件和机械的寿命，以及降低产量和生产效率。
另外，为了管理恶化的道路状况或解决差的状况，采矿人员通常需要检查道路和发现差的状况(例如，坑槽、台阶等等)，或依赖于其它人员报告坏的道路状况。另外，采矿人员常常需要定期维护道路，以期预防差的状况发生。然而，让工作人员完成这些任务会增加采矿成本。
通常不知道有在与差的道路状况相关联的成本和与好的道路状况相关联的(降低的)成本之间进行的比较分析，因为没有用于对道路状况进行基准测试或评估的精确的、便宜的和可重复的机制。所以，由于没有支持数据来证明花钱改善道路状况是合算的，所以一些采矿运营并不会对道路维护或修复工作进行投资。
发明内容
因此，本发明的实施例提供用于评估地下采矿环境中道路状况的方法和系统。在某一系统中，在地下采矿环境中使用的移动设备配备有一个或多个微型机电系统(“MEMS”)加速度计，它们可被使用来确定道路的状况。例如，由加速度计报告的垂直加速度(即，向上和向下)可以指示设备在道路上遭受的垂直冲击或撞击。这个冲击可以基于设备的速度、道路状况和设备的悬架系统的状态。因此，该冲击数据可被用来确定道路的状况和检测差的道路状况，除了其它之外，其可以包括道路上的坑槽、台阶以及其它起伏。
例如，某一实施例提供一种系统，该系统包括被耦接到采矿机械的加速度计和电子处理器。所述电子处理器被配置成：接收来自所述加速度计的传感器数据，并且接收与所述采矿机械相关联的位置数据。所述电子处理器还被配置成：根据所述传感器数据，当在第一方向上的加速度超过预定的第一阈值时确定第一数据点；根据所述传感器数据，当在与所述第一方向相反的第二方向上的加速度超过预定的第二阈值时确定第二数据点；根据所述位置数据确定由所述第一数据点和第二数据点代表的道路状况的位置。此外，所述电子处理器还被配置成：自动生成电子通知并且通过至少一个通信网络发送所述电子通知，其中所述电子通知指示所述位置。
另一实施例提供一种检测地下采矿环境的道路状况的方法。所述方法包括：用电子处理器接收来自于加速度计的传感器数据，所述加速度计耦接至在地下采矿环境内操作的采矿机械；以及用所述电子处理器接收由与所述采矿机械相关联的位置检测装置生成的、与所述采矿机械相关联的位置数据。所述方法还包括：根据所述传感器数据，当在第一方向上的加速度超过预定的第一阈值时用所述电子处理器确定第一数据点；根据所述传感器数据，当在与所述第一方向相反的第二方向上的加速度超过预定的第二阈值时，用所述电子处理器确定在所述第一数据点之后时间出现的第二数据点；根据所述位置数据，用所述电子处理器确定与所述第一数据点和第二数据点相关联的道路状况的位置。此外，所述方法还包括：用所述电子处理器自动更新所述采矿机械的图形化地图，所述图形化地图带有与所述道路状况的位置相关联的指示符。
再一实施例提供一种检测在地下采矿环境内的道路状况的方法。所述方法包括：用电子处理器接收来自加速度计的传感器数据，所述加速度计耦接到在地下采矿环境内工作的采矿机械；以及用所述电子处理器接收由与所述采矿机械相关联的位置检测装置所生成的、与所述采矿机械相关联的位置数据。所述方法还包括：根据所述传感器数据，用所述电子处理器确定度量值，其中所述度量值包括基于所述传感器数据的、在一段时间间隔期间的最大加速度，在一段时间间隔期间的加速度的平均值，或在一段时间间隔期间的、超过预定阈值的加速度的数目；根据所述度量值或所述度量值的推导值(derivation)，用所述电子处理器确定评分。此外，所述方法还包括：根据所述位置数据，用所述电子处理器为在所述地下采矿环境内的至少一部分道路指定所述评分；以及用所述电子处理器输出为所述一部分道路指定的评分。
通过考虑详细说明和附图，将明白本发明的其它方面。
附图说明
图1示意性地示出了根据某一实施例的用于确定道路状况的系统。
图2示意性地示出了根据某一实施例的包括在图1所示系统中的控制器。
图3是根据某一实施例的由图2所示控制器执行的、用于检测道路状况的方法的流程图。
图4示意性地示出了固定于在道路上行进的采矿机械上的加速度计。
具体实施方式
在详细解释本发明的任何实施例之前，应当理解，本发明的应用不限于在下文描述中阐述的、或在附图中显示的部件的构造和安排的细节。本发明能够有其它实施例，并且能够以各种不同的方式被实践或实行。
另外，应当看到，这里使用的措辞和术语是为了说明目的，而不应当被看作为限制。本申请中“包括”、“包含”或“具有”及其变体的使用意在包括此后列出的项目及其等同物以及附加的项目。术语“安装”、“连接”和“耦接”被广义地使用，并且包括直接和间接的安装、连接和耦接。而且，“连接”和“耦接”不限于物理的或机械的连接或耦接，并且可包括电连接或电耦接，不管其是直接的还是间接的。另外，使用包括直接连接、无线连接等等任何已知的手段可以执行电子通信和通知。
还应当注意，基于多个硬件和软件的装置以及多个不同的结构部件可被用来实施本发明。还应当注意，基于多个硬件和软件的装置以及多个不同的结构部件可被使用来实施本发明。另外，应当理解，本发明的实施例可包括硬件、软件和电子部件或模块，为了方便讨论，它们被展示和描述成如同大多数部件仅仅以硬件实施。然而，本领域技术人员通过阅读本具体实施方式将会认识到，在至少一个实施例中，本发明的基于电子的方面可以由一个或多个可由处理器执行的软件(例如，存储在非瞬态计算机可读介质上的软件)实施。据此，应当理解的是，多个基于硬件和软件的装置以及多个不同的结构部件可被利用来实施本发明。例如，在说明书中描述的“控制器”和“控制单元”可包括一个或多个处理器、包括非瞬态计算机可读介质的一个或多个存储器模块、一个或多个输入/输出接口、以及连接部件的各种连接(例如，系统总线)。
如上所述，本发明的实施例提供使用被固定到移动地下采矿设备的加速度计，诸如微型机电系统(“MEMS”)加速度计，来检测地下采矿环境内的道路状况的方法和系统。具体地，本发明的实施例使用由加速度计生成的数据(即，“加速度计传感器数据”或“传感器数据”)来分析设备所经受的冲击和撞击的大小、持续时间和重现性，并且将该信息与道路状况等同起来。
图1示意性地示出了根据某一实施例的用于检测道路状况的系统100。系统100包括采矿机械105。采矿机械105可以是连续采矿机、钻机、装载机、卡车等等。采矿机械105包括存储器110、加速度计115、电子处理器117和输出接口120，它们通过一条或多条通信线路(未示出)互相连接和通信。采矿机械105可包括比图1所示更少的、附加的、或不同的部件。例如，在某些实施例中，采矿机械105包括多个加速度计、多个存储器、多个输出接口、或者它们的组合。另外，在某些实施例中，输出接口120、存储器110、电子处理器117，或它们的组合可以包括在加速度计115中。
加速度计115生成指示在一个或多个方向或轴线上的加速度的量(例如，加速度的大小和方向)的传感器数据。例如，在某些实施例中，加速度计115生成表示在两个方向或轴线(例如，上和下)上的加速度的传感器数据。在其它的实施例中，加速度计115报告在三个或多个方向或轴线(例如，上和下，左和右，前和后，或它们的组合)上的加速度。在特定方向上的加速度可以与标准值或“静态(at rest)”值相关联。因此，与该值的偏差表示采矿机械105正在沿特定的方向加速。例如，与垂直方向上的标准值或“静态”值的偏差表示采矿机械105在垂直地加速(例如，向上或向下加速)。正如下面描述的，检测到的加速度的大小、持续时间和频率可以指示对采矿机械105的撞击或冲击的严重程度。在某些实施例中，加速度计115是MEMS加速度计，它可包括悬臂梁，以及检测或激震质量(proof or seismic mass)。在某些实施例中，一个或多个加速度计115被耦接到采矿机械105的底面。
在某些实施例中，加速度计115可包括安装在采矿机械105的轮子或轮子单元上的多个加速度计。例如，如图1所示，加速度计115可以安装到采矿机械105的一个或多个轮子单元。在一些实施例中，加速度计可以被安装到采矿机械105的每个轮子单元。然而，在其它实施例中，加速度计115可以安装到采矿机械105的两个轮子单元(即，在采矿机械105的相对两侧，诸如左前或左后轮，以及右前或右后轮)。通过把加速度计115安装到轮子或轮子单元，加速度计115测量道路的直接作用，这意味着道路状况是被直接测量的，其包括轮子的阻尼效应。另外，将加速度计115放置在采矿机械105的每一侧(例如，左侧和右侧)允许加速度计115独立地测量在道路的每一侧的道路状况。加速度计115的该配置也可以用在悬架车辆和无悬架车辆上，因为把加速度计115安装在轮子或轮子单元上能够消除悬架的效果，并且允许直接测量道路对轮子的影响。
加速度计115还可以安装在采矿机械105上的其它位置处。例如，一个或多个加速度计115可安装在采矿机械105的底盘上。与将加速度计115安装在轮子或轮子单元上相比，将加速度计115安装在底盘上可以简化加速度计的配线。该安装配置也可以用于悬架车辆和无悬架车辆。例如，对于悬架车辆，加速度计115可安装在任何无悬架的车轴上，并且远离任何悬架车轴且更远离左右方向。另外，在悬架车辆上，车辆的簧下质量没有增加，因此对悬架也没有负面影响。而且，在这种安装配置中，加速度计可被安装得更靠近采矿机械105的边缘(例如，前、后、左或右)，以便增强道路对加速度计115的影响(例如，抵消传感器灵敏度的不足)。类似地，加速度计可被安装成更靠近采矿机械105的中心，以便限制道路对加速度计115的影响(例如，防止传感器饱和，或达到传感器的极限)。然而，将加速度计115安装在轮子或轮子单元之外可以测量将轮子和悬架系统的阻尼效应包括在内的道路状况，这可能不像在轮子或轮子单元处测量的加速度那样精确。在某些实施例中，可以开发数学模型来抵消悬架的影响。
另外，在某些实施例中，单个加速度计115可被用来报告在采矿机械105的一侧的道路状况，或如果加速度计115被安装在采矿机械105的中心(例如，如果采矿机械是无悬架车辆)，则报告两侧的平均值。例如，如果加速度计115是双轴加速度计(即，它检测在两个轴上的加速度)，则加速度计115可被用来确定采矿机械105从左到右的倾斜度，这可被用来确定道路状况是否从左到右变化。
存储器110包括非瞬态计算机可读介质(例如，只读存储器(“ROM”)，随机存取存储器(“RAM”)等等)。正如下面描述的，在某些实施例中，存储器110存储由加速度计115生成的传感器数据。在某些实施例中，存储器110还存储关于采矿机械105的数据，诸如速度、位置等等。
输出接口120将数据输出到采矿机械105之外的装置和网络。例如，如图1所示，输出接口120可以通过通信网络125输出数据。通信网络125可包括诸如互联网等的广域网、局域网等等，利用各种通信协议中的任何一种，诸如Wi-Fi、ZigBee等等。在某些实施例中，输出接口120包括用于通过通信网络125无线发送数据的发送器。替换地或附加地，输出接口120包括用于接纳连接到无线网125的有线连接(例如，电缆，诸如以太网电缆)的端口。
在某些实施例中，输出接口120输出被存储在存储器110中的数据。例如，在某些实施例中，存储器110存储由加速度计115生成的传感器数据、关于采矿机械105的数据，或它们的组合。这些数据可存储在存储器110中，直至通信网络125可供使用。当通信网络125可供使用时，输出接口120通过通信网络125输出存储在存储器110中的数据。因此，存储器110可以用作用于由输出接口120输出的数据的缓存器，用于数据的长期存储，或二者兼有。另外，在某些实施例中，输出接口120可以输出之前没有存储在存储器110中的数据。
通过输出接口120输出的数据可以以未加工的形式、已加工的形式、或两者组合的形式输出。例如，数据可被加密、压缩、过滤、平均化等等。另外，在某些实施例中，可以从多个源(诸如多个存储器或多个装置)接收通过输出接口120输出的数据。例如，在某些实施例中，通过输出接口120输出的数据包括：由加速度计115生成的传感器数据、由与采矿机械105相关联的(例如，包括在采矿机械中的)位置检测装置(例如，全球定位系统(“GPS”)接收机(如果这样的信号在采矿环境中是可用的话)、射频收发器、雷达收发器、航位推算设备等等)生成的位置数据、以及由包括在采矿机械105中的速度传感器生成的速度数据。在某些实施例中，通过输出接口120输出的数据也可以包括指示采矿机械105的速度方向的方向数据(例如，指示采矿机械的速度)。在某些实施例中，包括在采矿机械105中的速度传感器可以提供速度数据和方向数据。
电子处理器117可包括微处理器、专用集成电路、或执行指令(例如被存储在存储器110中)的其它电子设备。具体地，电子处理器117执行指令，以便从加速度计115读取数据并将数据存储到存储器110。在某些实施例中，电子处理器117还执行指令，以便从存储器110读取数据并通过如上所述的输出接口120输出所述数据。
在某些实施例中，电子处理器117执行指令，以存储从加速度计115读取的各数据。可选地，电子处理器117可以执行指令，以从加速度计读取数据并在存储到存储器110(或通过输出接口120传输)之前处理所读取的数据。例如，电子处理器117可以执行指令(即数据记录器)，其以采样速率从加速度计115读出数据，该采样速率表示在从加速度计115读取的连续数值之间的时间。数据记录器以控制回路速率处理和总结样本，控制回路速率表示读取样本被读出、处理、总结和记录到存储器110的时间。在某些实施例中，控制回路速率小于采样速率。例如，在某些实施例中，第一采样速率约为1到10毫秒，而第二采样速率约为50毫秒。处理和总结的样本可包括用于一个或多个轴的最大加速度值、用于一个或多个轴的最小加速度值、用于一个或多个轴的在一个轴上的正加速度值的平均值、用于一个或多个轴的在一个轴上的负加速度值的平均值、用于一个或多个轴的对一个轴的平均加速度值、以及最大向量。
在某些实施例中，最大向量是通过使用以下公式(1)计算的：
为了消除某些不必要的计算，平方根的运算可以省略，并且可以使用以下公式(2)：
在公式(2)中，Xa代表在x轴上的加速度数据的样本a，Ya代表在y轴上的加速度数据的样本a，以及Za代表在z轴上的加速度数据的样本a。因此，可以使用公式(2)为每个样本计算向量，并且一旦所有的向量都已经计算，具有最大值的样本的向量被记录为最大向量。替换地或附加地，与最大向量相关联的样本(Xa、Ya和Za)可以被记录。
如上所述的记录数据可以限制被记录(即，被存储到存储器110)的数据量。而且，如上所述的记录数据可以限制需要传送到如下所述的控制器130并且被控制器130处理的数据量。采样速率和控制回路速率可以被调节来适应现场条件、硬件、以及传感器与控制器限制。另外，如下面参照图3更详细地描述的，处理的采样数据仍然提供在一个或多个轴上的最大加速度值、在一个或多个轴上的最小加速度值、用于一个或多个轴的正加速度值和负加速度值的平均值、以及最大向量。根据该数据，可以计算在一个轴上的最大差值(例如，最大加速度值减去最小加速度值)。另外，根据该数据，可以计算用于一个轴的与平均加速度值的最大差值(例如，最大加速度值减去平均加速度值，以及平均加速度值减去最小加速度值)。此外，根据该数据，可以在样本之间评估和比较最大向量。因此，正如以下参照图3描述的，由控制器130接收的传感器数据可包括从加速度计读取的采样数据，如以上描述的被处理和总结的数据，或它们的组合。换句话说，以下描述的多个数据点可包括从加速度计读取的样本、由电子处理器117生成的处理样本和总结样本、或它们的组合。
如图1所示，控制器130还与通信网络125进行通信，并且接收由输出接口120输出的数据。如图1所示，在某些实施例中，控制器130位于采矿机械150之外。然而，在其它实施例中，控制器130可以包括在采矿机械105内。此外，在一些实施例中，由在此描述的控制器130执行的所有的或一部分的功能可以用电子处理器117执行。图2示意性地示出了根据某一实施例的控制器130。控制器130可包括电子处理器210、存储器220和输入/输出接口215。电子处理器210、存储器220和输入/输出接口215由一条或多条通信线路连接并且通过这些通讯线进行通信。控制器130可以包括另外的、更少的或不同的部件。另外，应当理解的是，在本申请中描述的控制器130可以执行与这里描述的功能不同的其他功能。此外，如在本申请中描述的控制器130的功能可以在多于一个的控制器之间分配以及在多于一个的电子处理器之间分配。因此，由电子处理器210执行的、本申请中描述的功能可以包括在处理器130中的或者处于处理器130之外的一个或多个电子处理器执行。
电子处理器210可包括专用集成电路、微处理器或其它适用的电子器件。存储器220包括非瞬态计算机可读介质(例如，只读存储器(“ROM”)，随机存取存储器
(“RAM”)，或它们的组合)。存储器220存储可由电子处理器210执行的指令，以执行在此描述的方法。在某些实施例中，存储器220还存储通过通信网络125接收的数据，包括由输出接口120输出的数据。
输入/输出接口215与控制器130之外的设备和网络进行通信。例如，如图2所示，输入/输出接口215与通信网络125通信。具体地，输入/输出接口215可包括用于通过通信网络125发送数据的发送器，或以用于接纳连接到通信网络125的有线连接件(例如，电缆，诸如以太网电缆)的端口。由输入/输出接口215接收的数据可被存储到存储器220。在某些实施例中，输入/输出接口215接收来自通信网络125的数据，输出数据到通信网络215，或二者兼有。另外，在某些实施例中，输入/输出接口215可以与控制器130之外的其它设备或网络进行通信。例如，在某些实施例中，输入/输出接口215与不同于通信网125的另一个通信网通信。替换地或附加地，输入/输出接口215可以通过通信网络或专用连接与诸如显示器、键盘、鼠标、打印机等一个或多个外部设备进行通信。
在某些实施例中，除了通过通信网络125接收数据或作为通过通信网络125接收数据的替代，控制器130通过输入/输出接口215的端口接收数据。例如，在某些实施例中，输入/输出接口215包括用于接纳可拆卸的存储设备的端口，诸如通用串行总线(“USB”)可拆卸存储设备。在这个实施例中，采矿机械105可以类似地具有用于接纳可拆卸的存储设备和将数据(例如，来自存储器110)存储到可拆卸的存储设备的端口。因此，可拆卸的存储设备可用于在不使用通信网络125的情况下将来自采矿机械的数据(包括由一个或多个加速度计115生成的数据)传送到控制器130。
如上所述，包括在控制器130中的电子处理器210被配置成执行指令(例如，存储在存储器220中)，以执行一组功能。这组功能可包括如图3所示的检测道路状况的方法300。除非明确指出，方法300的次序和顺序可以不同于所示出的次序和顺序。而且，如上所述，方法300的某些部分可以由包括在控制器130中的或在控制器130之外的多个电子处理器执行。例如，在某些实施例中，方法300或它的某些部分可以由包括在采矿机械105中的电子处理器117、电子处理器210、或它们的组合执行。
如图3所示，方法300包括用电子处理器210接收来自一个或多个加速度计115的传感器数据(框图302)。如上所述，传感器数据可存储在存储器110中，并且可以由输出接口120通过通信网络125发送。替换地或附加地，传感器数据可被存储在可拆卸的存储设备(例如，USB设备)中，可拆卸的存储设备可通过端口连接到控制器130。如上所述，传感器数据可包括数据点，其指示在一个或多个方向或轴线上的加速度的量(例如，加速度的大小和方向)。在某些实施例中，传感器数据可以是基于时间的，从而使得由包括在传感器数据中的数据点表示的加速度可以与特定的时间(例如，日期、钟表上的时刻等等)相关联。相关联的时间信息可以由一个或多个加速度计115提供，或由采矿机械105中的单独的装置提供。还如上所述，传感器数据可包括从加速度计115读取的数据、从加速度计读取的处理过的数据，或它们的组合。
如图3所示，方法300还包括接收用于采矿机械105的位置数据(框图304)。在某些实施例中，如上所述，位置数据由与采矿机械150相关联的位置检测装置生成。位置检测装置可以使用卫星信号、RF信号、雷达信号、声纳信号、推测导航、用于识别采矿机械105在采矿环境内的地理位置的其它机制。
任选地，在某些实施例中，方法300还包括用电子处理器210接收与采矿机械210相关联的速度数据和方向数据。如上所述，可以由包括在采矿机械105中的速度传感器生成速度数据、方向数据、或二者兼有。
如上所述，可以由输出接口120输出并且由控制器130通过通信网络125接收速度数据、方向数据、位置数据、或它们的组合。替换地或附加地，速度数据、方向数据、位置数据、或它们的组合可以被存储到可连接到控制器130的可拆卸的存储设备。另外，在某些实施例中，可以从与采矿机械105分开的装置接收速度数据、方向数据、位置数据、或它们的组合。例如，在某些实施例中，与采矿机械105分开的定位系统可以跟踪采矿机械105的位置，并且可以通过通信网络125、单独的通信网络、专用连接(例如，可拆卸的存储设备)或它们的组合而将位置数据提供给控制器130。
方法300还包括：当在第一方向上(在特定的轴线上，例如垂直轴)的加速度超过预定的第一阈值时，用电子处理器210根据传感器数据确定第一数据点(框图306)。如上所述，传感器数据可包括代表在一段时期内的加速度的多个数据点。因此，电子处理器210可被配置成将由每个数据点(或数据点集合，诸如平均加速度)代表的加速度与第一预定阈值进行比较，以识别与超过第一预定阈值的加速度相关联的数据点。第一预定阈值可以根据采矿机械105正在其中运行的环境以及其它可配置的设置而变化。
在某些实施例中，电子处理器210可以将第一阈值与各个加速度值进行比较。然而，如上所述，在某些实施例中，电子处理器117处理各个加速度值，以提供合成的加速度值(例如，最小加速度值、最大加速度值、平均加速度值等等)。因此，在某些实施例中，电子处理器210可以将第一阈值与该合成值进行比较。例如，电子处理器210可以将最大加速度值与第一阈值进行比较，可以将最大加速度值和最小加速度值之间的差值与第一阈值进行比较，可以将最大加速度值和平均加速度值之间的差值与第一阈值进行比较，可以将最小加速度值和第一阈值之间的差值与第一阈值进行比较，以识别第一数据点。类似地，电子处理器210可以将最大向量与第一阈值进行比较，以识别第一数据点。
另外，方法300包括：当在与第一方向相反的第二方向上的加速度超过预定的第二阈值时，用电子处理器210根据传感器数据确定第二数据点(框图308)。例如，在识别第一数据点后，电子处理器210可以查找与超过第二阈值且在与第一方向大致相反的方向上的加速度相关联的随后的数据点(即，在第一数据点以后的时间出现的数据点)。具体地，如图4所示，当采矿机械105经过或穿过差的道路状况时，诸如坑槽415，加速度计115将首先记录在向下方向上的加速度(由于采矿机械105跌落到坑槽415内)，然后记录在向上方向上的加速度(由于采矿机械105退出坑槽415并返回到道路表面417)。类似地，当采矿机械105经过向上的台阶420时，加速度计115将首先记录在向上方向上的加速度(由于采矿机械走上台阶420)，然后，取决于采矿机械105的速度，记录在向下方向上的加速度(由于采矿机械105从台阶420回到道路表面417)。因此，电子处理器201被配置成通过将检测的加速度与特定的阈值、时间序列、或二者进行比较，从而识别这些状况。另外，应当理解的是，采矿机械105可以配备有多个加速度计115，这些加速度计115可被用于跟踪道路状况(例如，通过将放置在采矿机械前方的第一加速度计进入坑槽的时刻与位于设备后面的第二加速度计进入相同坑槽的时刻进行比较)。因此，识别极端加速度的特定序列可以识别坑槽、台阶或其它道路状况。如以上对于第一预定阈值的描述，第二预定阈值可以根据采矿机械105的运行环境以及其它可配置的设置而变化。另外，在某些实施例中，第二预定阈值可以大致等于、大于、或小于第一预定阈值。
方法300还包括：用电子处理器210根据位置数据确定与所述确定的距离相关联的位置(框图310)。例如，电子处理器210可以使用位置数据来识别当采矿机械105经历由第一数据点和第二数据点表示的道路状况时其所在的地点。在某些实施例中，电子处理器210可以识别采矿机械105的在与第一数据点相关联的时刻所处的第一位置和采矿机械105的在与第二数据点相关联的时刻所处的第二位置。连接第一位置与第二位置的线(根据方向数据进行调节)代表与检测的道路状况相关联的位置。
方法300还包括：用电子处理器210采取至少一个自动动作，以校正检测的道路状况(在框图312)。在某些实施例中，自动动作包括：生成包括所确定的位置的电子通知(例如，电子邮件消息、文本消息、自动语音消息等等)。电子处理器210可以将电子通知发送到用于采矿机械105的采矿环境的、由维护人员操作的一个或多个装置，诸如移动电话、移动无线电、平板计算机等等(例如，通过一个或多个通信网络)。电子通知将检测的道路状况的位置告知维护人员。电子通知还将检测的道路状况的其它细节(例如，道路状况的类型(坑槽、台阶等等)、距离、深度、或道路状况的其它测量结果)告知维护人员。
替换地或附加地，自动动作可包括在采矿环境内或采矿环境之外生成警报(例如，可视警报、可听见的警报、触觉警报、或它们的组合)。例如，在某些实施例中，可以根据所确定的位置激活贯穿采矿环境放置的不同输出设备(例如，扬声器、照明灯等等)。维护人员然后可以响应于警报而维修被检测到的道路状况。
替换地或附加地，自动动作可包括将位置加到采矿机械105的采矿环境的图形化地图。例如，图形化地图(二维或三维)可显示在用于采矿环境的显示装置上。地图可以显示采矿环境内的道路，并且还可以包括用于检测的道路状况的一个或多个图形或文本指示符。例如，电子处理器210可以将数据发送到生成和显示图形化地图的另一装置。由电子处理器210发送的数据可以指示检测的道路状况的位置，可选地，指示检测到的道路状况的其它细节。因此，由另外的装置生成和显示的图形化地图可以用检测到的道路状况自动更新。例如，图形或文本指示符可被自动加到图形化地图上的、代表检测到的道路状况地点的一个位置。图形或文本指示符还可以基于道路状况的细节。例如，检测到的道路状况跨越的距离可以影响被添加到图形化地图的指示符的标签、颜色、形状、尺寸、动画或它们的组合。类似地，检测到的道路状况的深度可以影响被添加到图形化地图的指示符的标签、颜色、形状、尺寸或动画。在某些实施例中，电子处理器210可被配置成生成地图、显示地图，或二者兼有，这意味着电子处理器210不需要将关于检测的道路状况的数据发送到另外的装置以更新地图。
替换地或附加地，自动动作可包括将数据(例如，所确定的位置，以及可选地，关于与位置相关联的道路状况的细节)存储到可由一个或多个设备接入的存储器。例如，数据可被存储在应用服务器上，应用服务器允许设备(例如，移动设备、移动无线电、平板电脑等等)访问数据(例如，使用可由设备执行的浏览器应用程序或专门的应用程序)。类似地，在某些实施例中，存储的数据可被用来生成一个或多个报告，诸如随时间而跟踪变化的道路状况。另外，在某些实施例中，存储的数据可以同与采矿机械相关联的其它信息相结合，以使道路状况与采矿成本数据、生产数据或二者相关联(例如，产生关联)。
在某些实施例中，电子处理器210可被配置成，诸如根据检测到的道路状况的位置、距离、深度和类型来对检测到的道路状况进行排名。例如，排名可以指示修理的顺序，从而使得具有较高排名的道路状况在具有较低排名的道路状况之前被维护人员处理。该排名信息可包括在由电子处理器210生成的电子通知中，由电子处理器210生成的警报中，或被包括作为用于更新采矿机械的图形化地图的数据(例如，用于排名超过阈值的道路状况的指示符可以闪烁，改变颜色，或以其它方式与其它指示符相区分)。
在某些实施例中，电子处理器210可以确定检测到的道路状况的细节，并且使用所述细节来确定是否采取自动动作，或如上所述，采取什么自动动作。例如，在某些实施例中，电子处理器210被配置成确定检测到的道路状况的距离(例如，宽度)。电子处理器210可以使用位置数据来确定所述距离。在其它实施例中，电子处理器210可以使用接收的速度数据和方向数据来确定所述距离。电子处理器210可以根据以下参数来确定所述距离：与各个数据点相关联的时间、采矿机械105在这些时间或在这些时间之间的速度(例如，在这些时间之间的平均速度)，以及采矿机械105在这些时间或在这些时间之间行进的方向。
电子处理器210可以将确定的距离与预定的距离进行比较。例如，在某些实施例中，可以根据第一数据点和第二数据点检测出坑槽。然而，由采矿机械105在数据点之间行进的距离可能很小，以致于修理或校正所述坑槽是不值得的。另一方面，在某些实施例中，在第一数据点与第二数据点之间的距离可能很大，以致于第一数据点与第二数据点不指示坑槽，只是在不需要修理的不同位置处有点颠簸。因此，电子处理器210可以将确定的距离与最小距离、最大距离、或二者进行比较，以便过滤检测到的道路状况和排除不批准修理的道路状况。另外，在某些实施例中，电子处理器210使用确定的距离来对于检测的道路状况进行排名(例如，道路状况越宽，排名越高)。用于与确定的距离进行比较的预定距离可以基于采矿机械105的操作环境和其它可配置的设置值而变化。
另外，在某些实施例中，除了根据第一数据点和第二数据点检测批准修理的道路状况的位置以外，或作为替换例，电子处理器210可被配置成根据传感器数据将采矿环境或它的一部分内的道路进行分类。例如，电子处理器210可被配置成独立地分析在预定的或可调节的时间间隔期间在垂直向上方向上和在垂直向下方向上的传感器数据，以确定度量值，诸如(i)最大加速度，(ii)最大的N个加速度值的平均值(其中N是可调节的参数)，(iii)超过预定的阈值的一些加速度，或它们的组合。具体地，电子处理器210可被配置成确定包括在预定的或可调节的时间间隔内加速度的最大改变量(例如，上到下或下到上)的度量值。控制器130使用所述度量值(或度量值的推导值，诸如度量值的平均值、中值等等，或度量值的归一化版本)来限定表示道路状况的评分。因此，在该实施例中，道路或道路的各个部分可被指定指示道路状况多好或多差的一个评分。这些评分可包括在如上所述的电子通知、警报、图形化地图、报告或排名中。类似地，以上描述的第一数据点和第二数据点可被用来检测差的道路状况，为特定道路或道路的特定部分检测的差的道路状况的数目可被用来生成用于该道路的评分或该道路部分的评分。例如，电子处理器210可被配置成确定多个第一数据点和多个第二数据点，确定多个位置的数目，以及根据所述多个位置的数目生成对道路状况的评分。
另外，在某些实施例中，传感器数据可以与关于采矿机械105的、诸如采矿机械195的速度和采矿机械105的悬架等的其它数据(例如，采矿机械105的转弯半径)相组合，以便检测道路状况。例如，关于采矿机械105的速度、悬架或其它数据可以与传感器数据相结合，以便使与采矿机械专有的参数(诸如速度和悬架状态等)有关的传感器数据归一化。
在某些实施例中，从耦接到采矿机械105的加速度计115接收的传感器数据可以与从耦接到在采矿环境内操作的其它采矿机械的加速度计接收的传感器数据相结合。例如，与多个采矿机械相关联的传感器数据可以被结合，以便生成更精确和更可靠的检测道路状况。例如，来自多个采矿机械的传感器数据可以被结合，以便生成如上所述的平均评分或排名。
因此，本发明的实施例使用来自一个或多个加速度计的传感器数据来识别沿地下道路的、在其中高的加速度计读数被记录下来的位置。这些位置代表由于差的道路状况而使采矿机械受到高冲击的区域。如上所述，这些区域可以在报告中被标记出来，报告可以被维护人员使用来修理道路，或替换地，可被用来识别需要再培训的、在采矿环境内操作采矿机械的人员(例如，在不适当的采矿操作造成差的道路状况的情形下)。例如，传感器数据可用于设置用于对好的道路与坏的道路进行分类的准则(例如，用于维护时间表，路线计划等等)，以便为采矿客户提供关于采矿环境的全面信息和相关联的成本和风险，在应当采取校正动作来解决差的道路状况时提醒工作人员，为道路修理安排先后次序(例如，根据道路状况的严重程度和走过差的道路状况的频繁程度)，评估道路维护方法，加强好的道路维修行为，评估差的道路状况相对于好的道路状况的、可比较的采矿机械维护成本，防止过早损坏和提高部件寿命，减少维护成本，提高生产和生产效率(例如，由于好的道路状况，减少故障，允许更快的设备速度)，以及减少道路巡视和包括劳动力在内的关联成本。
本发明的各种特征和优点在权利要求中阐述。

Claims (19)

1.一种系统，其特征在于，所述系统包括：
被耦接到采矿机械的加速度计；以及
电子处理器，所述电子处理器被配置成：
接收来自所述加速度计的传感器数据，
接收与所述采矿机械相关联的位置数据，
根据所述传感器数据，当在第一方向上的加速度超过预定的第一阈值时确定第一数据点，
根据所述传感器数据，当在与所述第一方向相反的第二方向上的加速度超过预定的第二阈值时确定第二数据点，
根据所述位置数据，确定由所述第一数据点和第二数据点所代表的道路状况的位置，以及
自动生成电子通知并且通过至少一个通信网络发送所述电子通知，所述电子通知指示所述位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电子处理器还被配置成接收与所述采矿机械相关联的速度数据和方向数据，以及根据所述速度数据和方向数据确定在所述第一数据点与第二数据点之间的、所述采矿机械行进的距离。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电子处理器还被配置成比较所述距离与预定距离，当所述距离满足所述预定距离时，自动生成并发送所述电子通知。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电子处理器被配置成接收由与所述采矿机械相关联的位置检测装置生成的位置数据。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电子处理器还被配置成根据所述道路状况的位置、距离、深度或类型来对所述道路状况进行排名。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电子通知包括所述道路状况的排名。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加速度计被耦接到所述采矿机械的底面。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加速度计包括微型机电加速度计。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电子处理器被配置成通过所述至少一个通信网络接收所述传感器数据，或者从可拆卸的存储设备接收所述传感器数据。
10.一种检测地下采矿环境的道路状况的方法，其特征在于，所述方法包括：
用电子处理器接收来自加速度计的传感器数据，所述加速度计耦接至在地下采矿环境内操作的采矿机械；
用所述电子处理器接收由与所述采矿机械相关联的位置检测装置生成的、与所述采矿机械相关联的位置数据；
根据所述传感器数据，当在第一方向上的加速度超过预定的第一阈值时用所述电子处理器确定第一数据点；
根据所述传感器数据，当在与所述第一方向相反的第二方向上的加速度超过预定的第二阈值时，用所述电子处理器确定在所述第一数据点之后时刻出现的第二数据点；
根据所述位置数据，用所述电子处理器确定与所述第一数据点和第二数据点相关联的道路状况的位置；以及
用所述电子处理器自动更新所述采矿机械的图形化地图，所述图形化地图带有与所述道路状况的位置相关联的指示符。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，自动更新带有指示符的图形化地图包括：根据道路状况的排名生成所述指示符，以及将所述指示符加到所述图形化地图上的、在所述图形化地图内与所述位置对应的位置。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，自动更新带有指示符的图形化地图包括：根据道路状况的排名修正所述指示符的标签、颜色、形状、颜色或动画。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括根据所述道路状况的位置、距离、深度或类型来确定所述道路状况的排名。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过确定多个第一数据点和多个第二数据点来识别多个位置，确定所述多个位置的数目，以及根据所述多个位置的数目生成所述道路状况的评分。
15.一种检测在地下采矿环境内的道路状况的方法，其特征在于，所述方法包括：
用电子处理器接收来自加速度计的传感器数据，所述加速度计耦接到在地下采矿环境内操作的采矿机械；
用所述电子处理器接收由与所述采矿机械相关联的位置检测装置所生成的、与所述采矿机械相关联的位置数据；
根据所述传感器数据，用所述电子处理器确定度量值，其中所述度量值包括：基于所述传感器数据的、在一段时间期间的最大加速度，在一段时间期间的加速度的平均值，或在一段时间期间超过预定阈值的加速度的数目；
根据所述度量值或所述度量值的推导值，用所述电子处理器确定评分；
根据所述位置数据，用所述电子处理器为在所述地下采矿环境内的至少一部分道路指定评分；以及
用所述电子处理器输出为所述一部分道路指定的评分。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，输出评分包括将评分添加到所述地下采矿环境的图形化地图上。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括根据所述采矿机械的速度数据或所述采矿机械的悬架状态来归一化所述度量值。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，输出评分包括识别需要再训练的、在所述地下采矿环境内操作一台或多台采矿机械的人员。
19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，输出评分包括将评分与用于所述地下采矿环境的生产数据或成本数据相结合，以便在所述评分与所述生产数据或成本数据之间建立联系。
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