CN109983183B - 重型机械上的掘地工具(get)的附接状态监测 - Google Patents

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Abstract

一种用于监测采矿机、土方机或岩石加工机处的掘地工具(GET)的附接状态的系统。所述系统包括向GET提供至少一个接近传感器，所述接近传感器被配置用以感测所述GET相对于重型机械的能够安装所述GET的安装区域的接近度。所述接近传感器被配置用以生成接近数据，所述接近数据经由无线通信路径从所述GET传输到远离所述GET定位的接收器，其中所述接收器被配置用以实时输出所述GET的附接状态。本系统有利于识别GET的局部分离或松动，以便防止不期望的GET丢失以及污染所提取的或加工的原料。

Description

重型机械上的掘地工具(GET)的附接状态监测
技术领域
本发明涉及被附接到重型机械的掘地(ground engaging)工具(GET)(诸如地下装载机的铲斗)的状态监测，并且特别地但不排它地是，本发明涉及用以在使用期间防止GET的不期望分离和丢失的电子监测和通信系统。
背景技术
地下采矿机在具有挑战性的环境中操作，并且通常承受很大的力和应力。因此，这种采矿机包括可更换的耐磨部分，可以针对耐久性对这些耐磨部分进行优化，并且这些耐磨部分在受警示或损坏时能够更换。例如，通常地下装载机的铲斗装配有多个GET，所述多个GET为固定到铲斗的前唇部或前边缘的可互换的齿的形式。最初，GET被焊接到铲斗唇部上，并且在GET使用寿命到期时，经由耗费时间且耗费体力的切割工艺实现GET从唇部的移除。
最近，已经提出机械连接系统，以促进警示GET的互换，如WO 2010/065990和WO2014/037780中所述的那样。然而，并不罕见的是，现有的机械连接由于高冲击载荷力而过早磨损或损坏，从而导致GET分离。在这种情况下，因为经常进行手动搜寻以尝试和定位丢失的GET，所以正常操作被停止。另外，在重型机械上重新附接或安装新的GET需要另外的时间和体力。
与丢失和未识别的GET相关的特别问题是污染所提取并随后加工(例如通过破碎机)的散装材料。如将被理解的那样，不可破碎的GET被引入破碎机中会导致严重损坏和机器停机。因此，已经提出了用于检测分离的GET的系统，以试图并且防止对下游材料加工的中断。特别地是，WO2012/116408描述了一种检测系统，该检测系统用于检测GET部件从采矿机或土方机的丢失。该系统包括能够固定到GET部件的射频识别(RFID)标签。在现场周围的出口门处设有一个或多个标签读取站，使得扫描穿过门的GET污染的散装材料，以允许在进行后续加工之前识别并移除GET。在US2013/0049935；US 2003/0112153；US 2015/0149049；WO2012/107848和CN204001039中描述了GET检测系统的另外示例。
然而，现有的GET检测系统局限于检测分离的GET。特别是，深深嵌入在所提取的散装材料内的GET可能不易于识别，并且可能传到下游而未被检测到。另外，这种系统没有解决修理和/或将丢失的GET重新附接在重型机械上所需要的人工和时间的问题。因此，需要一种解决上述问题的GET检测/监测系统。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于监测在采矿机、土方机或岩石加工机处的掘地工具(GET)的附接状态的监测系统，该监测系统被配置用以实时地(即，当机械在使用中时)输出重型机械处的GET的附接状态。进一步的具体目的是提供一种监测系统，该监测系统对GET的附接状态敏感，以便关于GET与重型机械的机械连接的松动或局部故障警告人员。因此，本发明的总的目的是提供一种系统，以避免对GET的附接机构的损坏以及在采矿机、土方机或岩石加工机处的不期望的GET分离。
通过提供一种GET附接状态监测系统来实现这些目的，在该GET附接状态监测系统中，在GET处设置接近传感器，并且该接近传感器被配置用以感测GET相对于采矿机、土方机或岩石加工机的安装有该GET的区域的接近度。这种传感器被配置用以将实时数据传输到合适的接收器，以便提供实时连接状态监测。针对预定和期望的连接状态，这种状态监测可以是定性的或定量的。本发明可以经由RFID类型技术实现，其中联接到GET的RFID标签能够将传感器数据传输到接收器，以用于直接输出到人员和/或后续传送到网络或中央集线器。
本系统可以被配置为专用于特定机器(诸如地下装载机)的本地网络或本地化的GET附接状态监测系统。特别地是，安装在装载机铲斗的唇部处的一组GET可以分别与能够安装在装载机的驾驶室中的单个接收器配对，其中每个GET都包括RFID标签，该RFID标签能够与驾驶室内安装的接收器进行单向或双向通信。所述接收器和所述标签的配对(例如通过口令或编码通信实现)是有利的，这是因为每个独立的装载机机器都包括“自含(self-contained)”GET连接状态监测系统，该“自含”GET连接状态监测系统独立于同一环境内的其它操作机器。该类型的机器专用本地网络配置有利于优化监测/检测系统的灵敏度，并有利于在工作部件、其功能和通信路径方面提供可靠而高效的系统。
经由机器/本地化GET监测系统的配置，本发明是进一步有利的，这是因为如果需要，每个系统都能够被配置成对其它机器的分离的GET敏感。也就是说，通过多个机器的机器专用接收器的配置，能够将多个机器配置成对相邻机器的分离的GET敏感，并增加恢复的可能性。本发明可以有利地通过使用RFID类型技术来实施，其中各个单个GET能够在与工作环境(诸如矿场)相匹配的期望和优化射频范围内，经由无线通信将状态传感器数据传输到电子接收器。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于监测采矿机、土方机或岩石加工机处的掘地工具(GET)的附接状态的监测系统，该系统包括：至少一个GET，所述至少一个GET能够以可分离的方式安装在采矿机、土方机或岩石加工机的安装区域处；至少一个接近传感器，所述至少一个接近传感器被设置在GET处并且被配置用以感测GET相对于采矿机、土方机或岩石加工机的能够安装GET的安装区域的接近度；以及设置在GET处的发射器，用以将接近数据无线地传输到远离GET定位的接收器。
可选地是，GET包括机械连接的第一部分，并且安装区域包括该机械连接的第二部分，经由所述第一部分和所述第二部分的配合，该GET能够以可拆卸的方式安装在安装区域处。该第一部分可以包括具有内部空腔区域的大致实心体，该内部空腔区域限定了能够至少部分地在该安装区域上延伸的“护罩”。该第二部分可以包括能够被接纳在所述空腔或护罩内的凸台、形体或凸起。所述第一部分和所述第二部分可以经由如WO2014/037780中所述的机械连接机构配合在一起，WO2014/037780的内容通过引用并入本文。这种机械连接有利于允许在安装区域处方便地安装和更换GET。
可选地是，接近传感器包括以下组中的任何一个或组合：电感器部件；电容器部件；接近传感器部件。优选地是，电感器部件包括电感传感器，该电感传感器可以包括电子部件，诸如至少一个电容器、至少一个电感器、至少一个接近传感器和/或配置用以测量GET处的应变的测力传感器或应变器。在传感器包括应变器的情况下，本发明能够输出基于应变监测计算出的应力。
优选地是，GET包括电子标签，其中在该标签处设置接近传感器。优选地是，该标签包括以下组中的任何一个或组合：PCB；处理器；数据存储设备(utility)；收发器；天线。可选地是，该收发器包括射频收发器和/或蓝牙收发器。优选地是，本系统利用RFID标签技术来提供一种系统，该系统适合于关于操作频率和频率传输范围方面适应不同的工作环境。
优选地是，该系统进一步包括具有PCB、处理器和收发器的激活器，该激活器被配置用于与电子标签进行无线通信。优选地是，该激活器是手持设备，其能够被定位得紧密接近电子标签，以便激活该标签，以供使用，并且特别是将标签从初始“制造模式”转换到全功能的“操作模式”。优选地是，所述激活器和所述电子标签被配置用于UHF(射频)通信和/或蓝牙通信。优选地是，该激活器被配置用于与辅助计算机实体(诸如计算机、个人数字助理(PDA)等)进行有线通信或无线通信。优选地是，该激活器被配置用以经由蓝牙通信接收数据，然后经由UHF通信将数据传输到标签。可选地是，电子标签可以被配置用于任何模式的有线通信或无线通信。这种无线通信可以包括任何类型的电磁无线技术，其涵盖射频和其它类型的通信，诸如长期演进(LTE)、高级LTE、Wi-Fi和蓝牙。所述标签也可以利用射频通信技术操作，该射频通信技术包括任何ITU无线电频带，例如VLF、LF、MF、HF、VHF、UHF、SHF、EHF或THF。因此，在本发明包括接收器并且可选地包括激活器的情况下，这些部件可以经由它们的电子部件、特别是经由它们的通信部件(诸如收发器)，以类似方式配置用于这些类型的无线通信。
可选地是，所述激活器可以是辅助计算机实体，诸如计算机、PDA、移动电话等。可选地是，所述激活器可以是能够在GET(标签)和辅助计算机实体(诸如PDA)中间的通信路径中定位的电子部件。
优选地是，电子标签被封装在外壳、壳体、封装材料或特别是基于聚合物材料内，以便保护标签免受与磨料磨损或冲击相关的损坏，并提供密封涂层，以防止湿气进入。可选地是，基于聚合物材料包括硅树脂材料或环氧树脂，其适于密封、容纳和保护电子部件免受湿气影响，此外还将标签粘接到GET。
优选地是，所述接收器包括PCB、处理器、收发器和数据存储设备。更优选地是，所述接收器进一步包括加速度计、显示屏和天线。所述接收器可以进一步包括附加的电子部件，以在所述接收器和更大网络的其它部件或计算机实体(诸如服务器、计算机、PDA等)之间提供有线通信或无线通信。优选地是，所述接收器进一步包括具有显示屏的用户界面，以输出接近数据(或基于该接近数据的信息)，并且可选地输出基于安装在机器处的传感器中的一个传感器的附加传感器数据或信息。这种传感器数据可以包括加速度计数据，特别是可以包括与机器的安装有GET的部分相关的加速度计数据，其包括附接有GET的机器部分的在高度上的移动、水平/竖直运动、角度旋转以及加速度或减速度。特别地是，所述用户界面(或显示屏)被配置用以输出GET的角度定向，该角度定向与附接有GET的机器部分的倾角或偏角相对应。
可选地是，所述安装区域是土方机的挖掘铲斗的前缘。可选地是，所述安装区域是形成采矿设备、采石设备、岩石加工设备或破碎设备的一部分的锤部件、钻部件、破碎部件的区域。可选地是，根据本发明的状态监测标签可以在被安装在掘地设备或岩石加工设备的任何区域或部件处，这包括例如安装在挖掘铲斗、车辆、马达、齿轮箱、料斗、输送机、保护衬料、耐磨板、破碎壳、钻杆、钻柄转接器、钻头、驱动接头、钻套或形成钻柱一部分的其它中间钻部件上。
可选地是，GET进一步包括以下组中的任何一个或组合：温度传感器；GET磨损状态传感器；加速度计；电压传感器。可选地是，所述磨损状态传感器包括电阻丝或薄膜，该电阻丝或薄膜能够完全或至少部分地嵌入GET内。可选地是，所述磨损状态传感器包括电阻丝或电阻箔，所述电阻丝或电阻箔从面向外的表面穿过GET的主体延伸到内部区域或面向内的表面(即，在GET的空腔区域处)。可选地是，所述磨损状态传感器可以包括超声传感器，该超声传感器被配置用以识别GET的相对厚度和/或形体轮廓，以允许确定磨损状态。这种超声波传感器可以根据独立于其它传感器的操作的时间段来进行操作，以便提供节电。可选地是，所述超声波传感器可以每天两次，每天一次或每两天或三天一次的周期进行操作。这种配置有利于当GET在正常使用期间磨损时，随着形成GET的材料的体积减小来提供磨损状态数据。
根据本发明的第二方面，提供了一种监测采矿机、土方机或岩石加工机处的掘地工具(GET)的附接状态的方法，该方法包括：在GET处设置接近传感器，该GET能够以可拆卸的方式安装在采矿机、土方机或岩石加工机上；感测GET相对于采矿机、土方机或岩石加工机的安装有GET的安装区域的接近度；将由传感器生成的接近数据无线地传输到远离该GET布置的接收器；并且在接收器处存储、输出和/或处理接近数据，以基于该接近数据监测所述GET的附接状态。
优选地是，该系统进一步包括在接收器处输出接近数据或基于该接近数据的信息。可选地是，可以根据每毫秒、每秒或每分钟大约一个事件而发生的单个或多个感测事件，将接近数据传输到接收器。可选地是，该系统被配置成使得传感器数据在每秒一到五次到每三十秒一到五次的范围内被传输到接收器。可选地是，该传感器被配置用以在每秒一个事件到每十秒一个事件的范围内生成接近传感器数据。
优选地是，电子标签被配置用以将标签ID数据传输到接收器，使得电子标签和接收器通信配对；其中，在正常使用模式中，该接收器仅仅(exclusively)接受来自与采矿机、土方机或岩石加工机相关联的电子标签的接近数据的传输，而不接受来自不同的采矿机、土方机或岩石加工机上的不相关联电子标签的接近数据的传输。说明书内提及的“通信配对”涵盖与密码或口令相关的数据传输，使得：只有在传感器数据随附有识别的标签ID，所述识别的标签ID确认该电子标签关联于在具有包括至少一个GET和通信配对接收器的这种网络的采矿机、土方机或岩石加工机的指定“本地网络”内的采矿机、土方机或岩石加工机处的GET，才会在接收器处接收并处理、存储或输出来自该传感器的数据。优选地是，并且在一个实施方式中，电子标签和接收器之间的通信配对是经由基于锁和密钥编码的系统实现的，在该系统中，从GET传输的每个数据包都包括由接收器识别的编码数据。
优选地是，该方法进一步包括在生成接近数据之前，使用激活器来激活电子标签，该激活器被配置用于与所述电子标签进行无线通信。优选地是，所述激活器和所述电子标签之间的无线通信是蓝牙通信或UHF通信。可选地是，与所述标签的无线通信利用自适应跳频(AFH)来提供低能量通信以及避免或最小化通信干扰的手段。
可选地是，激活电子标签的步骤包括将激活数据传输到电子标签，该激活数据包括以下组中的任何一个或组合：与GET、该GET的操作环境和/或能够安装有该GET的机器相关的ID数据；GET的在安装有该GET的机器处的位置；通信参数数据，以使得电子标签能够与接收器通信；配置数据，其用以设定电子标签的工作配置。这种数据交换可以包括电子标签、激活器和/或第三数据存储器或传输部件(诸如计算机、网络、云架构、集线器、PDA)之间的无线通信或有线通信。
优选地是，该方法进一步包括在GET处设置以下组中的任何一个或组合：温度传感器；GET磨损状态传感器；加速度计；电压传感器；并且该方法进一步包括在GET处感测并将以下组中的任何一个或组合传输到接收器：GET的温度；GET的磨损状态；GET的倾角/偏角；GET的加速度/减速度；GET的倾斜角度；GET在水平/竖直平面中的移动；GET处的应变或应力；GET的冲击状态；任一个传感器或传感器组合处的电压。
优选地是，该方法进一步包括：经由有线通信或无线通信，将接近数据或基于接近数据的信息输出到网络或数据存储设备，诸如云架构。优选地是，所述接近数据由接收器上的机载处理器进行处理，使得系统包括原始接近数据和处理过的接近数据，其中处理过的接近数据优选是在接收器处输出。输出的接近数据可以在视觉上、听觉上或触觉上表达出来。优选地是，所述数据以图形和/或数字方式输出，从而指示GET在机器处的附接状态。
优选地是，该方法进一步被配置用以使得：响应于GET从安装区域的机械分离，接收器被配置用以将信号传输到至少一个相邻的接收器(处在同一工作环境中的)，以使得所述相邻的接收器能够接收和处理从分离的GET传输的信号。优选地是，所述相邻的接收器被配置用以与GET已经从其分离的机器的接收器通信，并且在已经从分离的所述GET接收到信号时通知接收器。这种系统有利于通过利用相邻的机器从分离的GET接收数据来尽可能快地识别和定位所述分离的GET。这里参考SOS信号和过程的生成描述了这种系统。
根据本发明的另一方面，提供了一种监测系统，该监测系统用于监测能够安装在采矿机、土方机或岩石加工机处的一组掘地工具(GET)中的每个GET的状态特性，该系统包括：多个GET，其能够安装在采矿机、土方机或岩石加工机的相应的安装区域处；一组RFID标签，每个所述标签都具有用于感测每个相应的GET的状态特性的至少一个传感器；接收器，该接收器用以接收来自RFID标签的数据；每个RFID标签都包括ID数据，用以将该RFID标签与特定的采矿机、土方机或岩石加工机相关联；其中所述接收器和所述RFID标签被配置用以通信配对，使得在正常使用模式中，所述接收器仅仅接受来自与所述采矿机、土方机或岩石加工机相关联的所述RFID标签的数据传输，而不接受来自不相关联的RFID标签的数据传输。
根据本发明的另一方面，提供了一种监测能够安装在采矿机、土方机或岩石加工机处的一组掘地工具(GET)中的每个GET的状态特性的方法，该方法包括：提供多个GET，其能够安装在采矿机、土方机或岩石加工机的相应的安装区域处；为该组GET中的每个GET提供RFID标签，每个标签都具有至少一个传感器；经由每个相应的传感器感测每个GET的状态特性；每个RFID标签将GET状态数据传输到与该RFID标签通信配对的接收器，以便在正常使用模式下接收来自所述RFID标签的GET状态数据，并忽略来自非通信配对的RFID标签的数据。
根据本发明的另一方面，提供了一种监测系统，该监测系统用于监测采矿机、土方机或岩石加工机处的掘地工具(GET)的状态特性，该系统包括：GET，该GET能够机械地附接到采矿机、土方机或岩石加工机的安装区域；至少一个标签，所述至少一个标签被设置在所述GET处，该标签具有至少一个传感器、处理器和发射器，该发射器用以基于由该传感器生成的信号无线地传输GET状态数据；接收器，该接收器被配置用以无线地接收来自所述标签的GET状态数据；至少标签包括ID数据，用以将该标签与所述接收器相关联，使得所述接收器和所述标签通信配对，并且所述接收器被配置用以在正常使用中仅仅接收具有已识别的ID的标签的GET状态数据，而忽略来自其它标签的GET状态数据。
在该说明书内提及的GET的“状态特性”涵盖：GET的温度；GET的磨损状态；GET的移动；GET在水平/竖直平面上的移动；GET的倾角/偏角；GET的加速度/减速度；GET的倾斜角度；GET处的应变或应力；GET的冲击状态；通过设置在GET上的电子标签处的传感器的电压；和/或任何其它物理特性或机械特性。
根据本发明的另一方面，提供了一种掘地工具(GET)，该掘地工具(GET)能够安装在采矿机、土方机或岩石加工机处，该GET包括：主体，该主体具有用以与地面接合的掘地区域，和用以将GET附接在采矿机、土方机或岩石加工机处的附接区域；RFID标签，该RFID标签被附接到GET，所述标签包括：PCB；处理器；天线；电池；至少一个传感器，所述至少一个传感器包括接近传感器，以感测GET相对于采矿机、土方机或岩石加工机的能够安装该GET的区域的接近度。
附图说明
现在将仅通过示例并参考附图来描述本发明的具体实施方式，在所述附图中：
图1是采矿机地下装载机的侧视立面图，其包括安装有多个掘地齿(GETs)的挖掘铲斗。
图2是根据本发明的具体实施方式的将GET安装到图1的地下装载机的铲斗唇部的示意图，该GET具有配置用于与RFID激活器无线通信的电子RFID标签；
图3是根据本发明的具体实施方式的在图1和图2的多个安装在铲斗上的GET与RFID接收器之间的无线通信的示意图；
图4是根据本发明的具体实施方式的安装在图2的GET处的RFID标签的示意图。
图5是RFID标签架构的示意图；
图6是RFID标签数据的示意图；
图7是激活器架构的示意图；
图8是激活器数据的示意图；
图9是接收器架构的示意图；
图10是接收器数据的第一部分；
图11是接收器数据的第二部分；
图12是标签操作器和激活器操作器的示意图；
图13是接收器操作器的示意图；
图14是根据本发明的具体实施方式的初始传感器配置和操作的流程图；
图15是根据本发明的一个方面的GET状态监测系统的正常操作的流程图；
图16是本发明的一个方面的流程图，用以在如图1和3中所示的铲斗处的GET分离的情况下提供警报。
具体实施方式
本发明提供了一种系统，该系统使得能够主动监测耐磨部分与重型机械的机械连接，以便实时检测耐磨部分从其附接区域的任何松动、局部分离或完全分离。因此，本发明提供了致力于在诸如矿场或采石场的环境中防止耐磨部分的不期望的分离和丢失的设备和方法。本发明旨在避免与这种不期望的分离相关联的缺点，特别是包括对下游加工设备的损坏以及定位丢失的耐磨部分所需的时间和力气。本发明的一个实施方式可以通过地下采矿装载机的构造来例示，该地下采矿装载机通常被称为铲运机(LHD)10。装载机10包括主机架或底盘12、操作的驾驶室11和枢轴安装的挖掘机铲斗13，挖掘机铲斗13又安装有多个掘地齿(GET)14，所述多个掘地齿(GET)14被分别附接到铲斗13的前缘或唇部15。如将被理解的那样，装载机10由马达单元独立提供动力，以便成为在地下矿井环境中自主操作的移动单元。
参考图2，铲斗唇部15形成在铲斗13的大致板状基部的前缘处。相应地是，设计唇部15的尺寸，以便容纳一组GET，其中每个GET经由可松开的机械安装件而被可拆卸地安装在唇部15上。该安装件包括总体上由附图标记18指示的护罩，该护罩被构造用以至少部分地包络处在GET的安装区域处的唇部(前缘)15。凸台19(由焊接部件形成)在每个GET的安装区域处被牢固地附接到唇部15。根据WO2014/037780(其内容通过引用并入本文)中描述的部件和附接机构，锁销组件16能够以可释放的方式安装在护罩18处/内，用以提供一种机械锁，用于经由凸台19的协作接合来将GET 14附接到唇部15。特别是，护罩18包括内腔18a，锁销组件16安装在内腔18a中，用以抵靠在凸台19上。通过内部安装在护罩腔18a的前部区域内，RFID标签17被固定到GET 14。根据该具体实施方式，标签17包括电子部件(如参考图4和图5所述的那样)，并且标签17经由封装材料粘结到GET 14。特别地是，标签17优选是被封装在该材料内，该材料首先用作粘合剂，以将标签17附接到护罩腔18a的前部区域，并且其次为标签17提供防潮外壳。
本系统也包括便携式电子“激活器”20，其主要被配置用以根据本发明激活和配置该组RFID标签17，以进行操作。除了与便携式计算机或诸如个人数字助理(PDA)21的适合的电子设备的单独无线通信23之外，激活器20(进一步参考图7和图8进行描述)被配置用于与RFID标签17无线通信22。如下面将详细描述的那样，激活器20和PDA 21被配置用以初始地在工作环境内在原位激活标签17，并且特别是在第一次使用之前在将GET 14初始设置和安装在铲斗唇部15处时在原位激活标签17。
参考图3，本发明也可以被认为包括接收器29，接收器29也被配置用于与铲斗上安装的GET 14中的每个GET 14都独立地进行无线通信31。包括参考图9、图10和图11进一步描述的电子部件和功能的接收器29另外适合用于与集线器或网络30耦合通信，以便与集线器/网络30交换GET相关数据。然后，如将被理解的那样，任何这种上传数据都可以被配置用于后续传输33到一个或多个存储单元或者另外的数据处理设备(未示出)。
参考图4和5，每个RFID标签17都包括印刷电路板(PCB)24，印刷电路板(PCB)24安装有多个电路25a、b、c和d。PCB24进一步安装有：电池27；天线28；微芯片基处理器38；射频收发器42；以及适合的数据存储器39，数据存储器39分别包括RAM(随机存取器)40和闪存41。每个标签17都包括传感器单元26，传感器单元26包括多个不同类型的传感器，每个传感器都被配置用于对相应的GET 14并且特别是对GET 14位于其中并GET操作的环境进行实时状态监测。特别地是，根据具体实施方式，传感器单元26包括电感传感器44、温度计45、电阻丝/电阻膜46、加速度计47、电压传感器48和应变仪200。可选地是，标签架构35可以包括附加的通信收发器201。附加的通信收发器201可以被配置用于实施任何附加通信类型，所述附加通信类型包括任意类型的无线通信，其不限于射频，特别是UHF(超高频)、VHF(甚高频)、蓝牙等。类似的附加或辅助通信收发器201可以被实施为激活器架构64和接收器架构18的一部分。传感器单元26，并且特别是标签17的电子部件35全部被封装在适合的硅树脂聚合物基封装材料50(诸如环氧树脂)内，硅树脂聚合物基封装材料50既保护部件35又提供将标签17附接到GET 14的手段。
处理器38通常可以包括主处理器，以及用于初始激活主处理器的小功率高效处理器(未示出)。处理器38被配置用以运行适合的实时操作系统，以便提供如参考图12所述的标签操作器功能，其中标签操作器118被实施为软件。
参考图5，电压传感器48被配置用以监测标签17处的电压并且提供电池27的实时监测。加速度计47被配置用以监测铲斗13(以及可选地是还有装载器10)的各种不同特性，这通常包括铲斗移动，特别是铲斗13(尤其包括铲斗唇部15)的铲斗高度、水平/竖直运动、角度旋转和加速度/减速度。因此，温度计45在每个GET 14的区域处提供了温度监测。根据具体实施方式，电阻丝/电阻膜传感器46被形成为附接到主PCB板24的箔或刚性PCB。每个GET 14都包括延伸穿过GET形体并延伸到护罩腔18a中的铸造钻孔(未示出)。电阻箔延伸穿过该铸造孔，以便从GET 14的下侧伸出。可以用封装树脂(诸如环氧树脂密封剂)填充该孔，以便将电阻箔固定就位并形成复合GET。因此，当GET 14磨损时，电阻箔的长度逐渐减小，并且提供GET 14的磨损状态监测。
根据本发明的当前GET状态监测系统特别地被配置用以监测和输出各个GET 14在铲斗唇部15上的机械附接的状态。特别地是，经由传感器单元26并且特别是经由电感传感器44，能够监测GET到唇部的距离。特别地是，经由传感器44，实时持续地监测标签17和凸台19之间的分隔距离，以便将接近数据输出到接收器29。如将描述的那样，这种系统有利于在使用期间，特别是在GET 14的完全机械分离之前，识别GET 14在铲斗唇部15处的渐进局部分离或松动。根据具体实施方式，电感传感器44被形成为接近传感器，其是根据霍尔效应操作的换能器，其中输出电压响应于感应磁场而变化，以便提供标签17和金属凸台19(例如由焊接部件形成)之间的接近感测。如将被理解的那样，电感传感器44可以被实施为能够安装在PCB 24处的各种不同类型的传感器，并且电感传感器44被配置用以提供GET到铲斗唇部的接近数据，然后该接近数据能够经由标签上安装的射频收发器42而被无线传输31到接收器29。收发器42通常能够在范围从800到1000MHz的宽频率范围内操作。
在使用中，每个标签17经由电子部件35与多个不同数据组51相关联，所述多个不同数据组51能够由处理器38处理并存储在数据存储器39，40，41处。特别地是，传感器44至48被分别配置用以输出GET到唇部的分隔数据55、温度数据53、磨损数据56、铲斗角度(和加速度/减速度)数据54以及电池电压数据57，其中，这些数据53至57是铲斗传感器数据52。经由数据存储器39、40和/或41，每个标签17被配置了GET和/或装载机专用ID数据58。这种数据58包括：机器分配编号数据59(低装载机10的被分配的操作编号)；位置数据60(在唇部15处的专用GET 14相对于安装在相同装载机10处的GET组中的其它GET 14的位置)；以及铲斗编号数据61(与对安装在装载机10处的铲斗13分配的专用ID编号相对应)。标签数据51也包括通信数据62，通信数据62特别是包括操作频率设置63，操作频率设置63是装载器10可以在其中操作的矿场的指定工作频率。至少一些或所有的数据组51能够利用相应的激活器20和/或接收器29经由无线通信22、31传输到标签17和/或从标签17传输出来。
参考图7，便携式激活器20被实施为具有电子部件64的手持式设备，电子部件64特别地是包括：PCB 65；电池66；处理器67；天线68；射频收发器69；蓝牙收发器70，上电发射器71；以及通信收发器201。激活器20也可以包括用于向用户显示信息的适合的显示屏(未示出)。作为替代，激活器20可以除无线或有线通信部件之外不包括显示器(或输出部件)，以提供标签17和PDA 21之间的期望的通信路径22，23。因此，并且参考图8，激活器20被配置用于结合特别是包括标签ID数据77的多个激活器数据组72使用。标签ID数据77包括：机器分配编号数据73；GET安装位置数据74；设置数据的日期75，和装载机铲斗编号数据76。激活器数据72进一步包括通信数据78，其特别包括指定的操作频率数据79。
参考图9，接收器29被配置用于与每个GET 14以及适合的集线器/网络30进行无线通信31、32，并且被实施为能够安装在装载机驾驶室11内的固定安装单元或便携式单元，并且主要配置用于在正常使用中接收来自GETs 14的传感器数据52。接收器29经由电子部件80实施，电子部件80特别是包括：PCB 81，PCB 81安装有至少一个处理器82；数据存储设备83；UHF收发器84；蓝牙收发器85；以太网输出86；加速度计87；天线92以及通信收发器201。接收器部件80进一步包括：可视显示屏88；人机界面或输入部件89(诸如键盘)；音频输出90；以及上电状态指示灯91。经由电子部件80，接收器29适合于结合各种不同的数据组(这里被称为接收器数据93)操作。参考图10和11，这种接收器数据93通常包括：起作用传感器数据94；GET状态库数据99；标签配置数据104；通信数据110和识别数据37。特别地是，起作用传感器数据包括：温度数据95；铲斗加速度/减速度以及角度数据96；齿与唇部的分隔数据97；磨损状态数据98，其中，这些数据由传感器单元26生成，并且经由无线通信路径31在接收器29处进行接收。GET状态库数据组包括：温度范围数据100；铲斗范围数据101；分隔范围数据102；以及磨损范围数据103。这种库数据99可以经由通信路径32被加载到接收器29上，以便使得能够参考对应的库数据组对起作用传感器数据94进行机上处理。这种库数据99可以被用于基于历史或期望的性能参数(诸如期望的操作温度，铲斗加速度/减速度、GET与唇部的最大分隔阈值，以及预定义的磨损特性或阈值)来计算并且使得能够输出唇部15处的GET状态的报告，以在超过最大磨损极限之前，识别何时警告GET 14需要进行更换。
标签配置数据104包括：机器组件编号数据105；GET在唇部处的位置数据106；操作频率数据107；初始校准数据或设置数据108；以及分配的铲斗编号数据109。这些标签配置数据104能够与起作用传感器数据94的接收并行地从每个标签17(在每个相应的GET 14处)接收，以便将传感器数据94与特定的标签17相关联。特别地是，编码数据36使得能够在接收器29处发送和接收传感器数据94，使得接收器29仅仅从GET 14接收起作用传感器数据94，其中该GET 14被安装在适当的安装在装载器上的铲斗的唇部15处。即，接收器29有效地忽略来自安装在不同装载器10上的其它GET 14的信号，以便提供安装在所要求的“本地”铲斗13上的相关GET 14之间的通信31的“封闭网络”。
通信数据110特别是包括网络信息数据111，该网络信息数据关联于识别由在环境内操作的多个采矿机(装载机10)形成的多个独立本地网络的集线器/网络30内的接收器29。接收器ID数据37包括：接收器分配编号112；机器分配编号数据113；矿场相关数据114；国家相关数据115；公司相关数据116；以及操作器相关数据117。除了识别在较大网络内的GET 14正在或已经在其中操作的矿场、国家、公司和机器操作器之外，这种数据组37还被用于识别采矿环境内的相关接收器、机器等，诸如包含大量矿场中的重型机械的信息以及多个国家的操作环境的公司数据库。
如所指示的那样，标签上安装的处理器38被配置用以处理标签数据51。这种处理优选是由软件实施。这里所使用的术语“操作器”涵盖软件实施的程序和功能，其中这些操作器通过标签处理器38；激活器处理器67和接收器处理器82实施。
标签操作器118包括软件，该软件被实施用于：接收标签数据119；传输传感器数据和其它标签相关数据120；处理来自传感器的信号121；以及初始校准和激活122。这些操作器的功能是：紧接在矿场环境中使用之前，在标签17的初始设置期间，通过标签17来控制来自激活器20的数据流22、23，如参考图14所描述的那样。操作器118也被配置用于控制由传感器单元26生成的数据的处理以及数据包经由通信路径31到接收器29的后续传输。
类似的软件实施的操作器123与激活器20相关联，并且特别是包括：数据接收124；数据传输125；校准和激活126；标签通信127；以及接收器通信128。如结合标签操作器118所描述的那样，这些操作器除了管理激活器20处的各种数据组77和78之外，还控制激活器20与相应的标签17和PDA 21之间的数据传输。
对应的软件实施的操作器129包括接收器实施软件，该接收器实施软件用于控制和处理接收器数据93(数据组94、99、104、110和37)。这些接收器操作器129特别是包括：校准和激活处理130；数据接收131；数据传输132；传感器数据操作器133，其特别是包括操作器134、135、136、137、138，所述操作器用于处理分别与温度、铲斗状态、GET到唇部的分隔、GET磨损以及电池电压有关的数据。接收器操作器129进一步包括：诊断操作器139；网络通信操作器140；以及警报信号操作器141。警报信号操作器141特别是包括用于警报如下内容的操作器：标签已分离142；标签丢失143；标签包括信号错误144；接收器29发生故障145；激活器20发生故障146；以及标签17的校准状态147。
经由参考图1至13所描述的架构、数据和操作器，可以执行标签17的初始配置，并且参考图14描述了该初始配置。为了便于运输粘合到相应GET 14的标签17，标签14以“休眠”或“制造”模式运输。一旦GET 14在现场被安装到铲斗唇部15处，标签17就需要通过激活过程148、特别是在指定的采矿环境内的配置或操作并且特别是当被附接到重型机械10的专用件的特定铲斗13时进行处理。在步骤149下，标签17在其“制造”模式下被安装在唇部15处。标签17被配置用以在阶段150“休眠”一分钟并且“监听”来自激活器20的传输。标签17和激活器20被配置用于经由相应的收发器42和69进行UHF通信或蓝牙通信。相应地是，启动并维持通信路径22，以便允许将信息从激活器20下载到唇部15处的各个标签17。如果在阶段152没有接收到激活信号，则阶段150和151被循环进行。如果接收到信号，则标签17在阶段153以专有ID进行响应。然后，标签17在阶段154等待配置数据。在阶段155，如果在十秒之后没有接收到配置数据(阶段156)，则标签17继续等待并重复阶段154。如果在阶段155接收到配置数据，则启动对被交换的数据的处理(阶段157)，其特别是包括设定标签ID数据58，特别是包括在阶段158改变频率范围。一旦完成数据交换，激活器20就经由操作器123继续进行到阶段159，以确认标签17完全操作。一旦完全操作，标签17就在阶段160退出制造模式，并且能够在阶段161开始传感器数据传输。可以经由PDA 21处的用户输入来选择和定制标签初始配置数据，以用于经由路径23与激活器20通信。如将被理解的那样，可以调节激活器20的操作功率，并且特别是可以调节来自激活器20的传输强度，以便控制并且特别是限制从激活器20到铲斗唇部15处的目标标签17的数据的局部传输。
一旦根据阶段149到161完成每个标签17的初始校准，激活器20就作为实时GET状态监测的部分，通常是未起作用的。然而，激活器20随后可以被用于诊断调查，并且例如特别是用以：如果数据传输存在任何错误，则确认标签17的功能状态。
现在将参考图15描述根据本发明的正常操作处理。特别地是，正常操作过程162涉及RFID标签17在阶段163处传输传感器数据。这种数据包括传感器数据52，其特别是包括与如下内容相关的数据：标签17相对于焊接部件19的接近或线性分隔；标签17处的温度；GET的磨损状态(基于GET 14内存在的电阻丝/电阻膜的体积)；铲斗唇部15在使用中的加速度/减速度和角度；以及标签17处的电压。这种数据传输163实时发生，并在阶段164，在接收器29处被接收到。接收器29也与传感器数据52并行地接收标签ID数据58。然后，接收器上安装的处理器82被配置用以在阶段165处理所接收到的传感器数据52。然后，在阶段166，可以经由接收器上安装的显示屏88输出基于经处理的传感器数据的信息。另外，在阶段167，这种经处理的传感器数据也能够被存储在接收器存储设备83处。在阶段168，经处理的传感器数据也可以经由无线通信路径32被输出到集线器/网络30，用于随后的后续传输33或处理(参见图3)。如图15中所示，来自标签17的原始数据也可以被存储在接收器数据存储设备83处，而无需接收器处理。
因此，能够在标签17和接收器29之间传输和接收“实时”接近数据，其中在机器驾驶室11处显示该信息。相应地是，向操作员馈送实时GET状态信息。如果GET 14似乎变得松动，则可以在GET 14从铲斗13处的安装位置完全机械分离并且不期望地丢失之前采取行动。经由接收器保持的GET状态库99，能够在阶段169执行GET状态检查，以便确认GET 14还没有被警告超出阈值极限或者还没有变得松动得超出预定阈值。因此，在阶段170，评估GET的操作状态。如果由传感器单元26监测到的任何物理或机械特性在期望范围之外，则在阶段171，生成警报信号。这种警报信号可以经由显示屏88、音频输出90和/或状态指示灯91在接收器29处是本地的。作为替代和作为补充，可以将警报信号传输到集线器/网络30。如果传感器输出的数据在所需范围内，则在阶段172，继续进行感测操作。在阶段163到172中对数据和信息的传输、接收和处理主要是在铲斗上安装的标签17与位于装载机10处的接收器29之间本地进行的。经由ID数据、特别是编码数据190、36的传输，有效地忽略了来自安装在其它移动单元10上的标签17的数据。这样，仅仅特定装载机专用铲斗13处的那些GET 14的附接状态、磨损状态、温度等被通知给该特定装载机10的操作者。
然而，当前的本地网络GET状态监测能够扩展超出单独和独立的移动处理机器10。特别地是，并且参考图16，GET状态监测系统被配置用以在正常操作162期间生成警报173，如参考警报信号步骤171所描述的那样。特别地是，如果GET 14变得从其在唇部15处的安装位置分离，如图2中所示的那样，则由接收器29在阶段174启动警报序列。该警报信号173的过程涉及经由传感器和/或警报操作器133和141询问库数据99。如果经由在阶段178的状态检查，RFID标签状态处在各种不同的期望操作范围内，则经由与操作程序162(详见图15)相对应的阶段179进行正常操作。如果GET(经由其相应的标签17)被识别为具有在预定操作范围之外的传感器参数，则经由初始确认检查激活警报序列(阶段175)。在阶段176确认分离可以仅仅经由输出接近传感器数据55、97来实现，或者结合同一铲斗13的每个GET 14的加速计传感器数据54、96来实现，即，如果特定的分离GET 14被识别为固定不动的，而附接到同一铲斗13的一组GET中的其余GET被识别为移动的。这种情况将在阶段177处启动SOS信号的生成。根据具体实施方式，分离的GET 14被配置用以在阶段177(基于超过的接近阈值)生成SOS信号。所有的多个独立接收器29(安装于在相同工作环境中操作的相邻的装载器10内的接收器)被编程，以监听SOS信号。该标签生成的SOS信号或编码也将包括标签ID数据55的广播，特别是包括机器分配编号ID数据59，以便识别GET 14从其分离的装载机10。
可选地是，根据另一具体实施方式，接收器29可以被配置用以生成SOS信号。作为这个的一部分，接收器29使得多个独立的接收器29(安装在相邻的装载机10内的接收器)能够被配置用以接收来自分离的GET 14的数据。例如，阶段180包括将编码数据190和36传输到本地环境内的相邻的接收器29。然后，所有的驾驶室内安装的接收器29都能够持续地扫描和接收来自分离GET 14的标签17的数据，从而传输SOS信号。
可选地是，该SOS信号可以基于在预定范围之外(或超出阈值)的传感器数据52，如从“分离的”GET预期的那样。例如，这种SOS信号能够基于加速度计数据54，这是因为分离的GET将是固定不动的。这种数据传输可以通过对应的电感数据55来阐明，其中标签17和凸台19之间的分隔已经超过了指示分离的阈值。
一旦在阶段181(例如通过相邻的装载机10)已经识别出丢失的GET的位置，就在阶段182生成输出信号。响应于输出信号182，在阶段184停止标签生成的SOS信号。在一个实施方式中，这可以通过以下方式实现：一旦恢复，则将钢块或钢棒手动附连到GET 14的内表面，这进而将会改变电感传感器44的环境，且进而在阶段183有效地使SOS信号停止。根据进一步的变型，可以操作激活器20，以解除标签17的作用，并且终止SOS信号。
因此，参考图15和16所述的本发明能够对重型机械10上的GET进行主动状态监测。特别地是，本发明提供实时状态监测(大约每毫秒、每秒或每分钟多个感测事件)，以将GET的起作用附接状态输出到远程装置。本发明提供了一种用于多个GET(例如在铲斗处的GET)的状态的本地监测的系统，其中这种本地网络兼容在通常将包含多个本地操作网络的大操作环境内使用，其中所述本地操作网络关联于各个独立的移动采矿机(例如低装载机10)。本发明还提供了一种配置用于发出SOS警报信号的系统，使得该本地网络可以扩展，从而成为“开放式的(open)”，因为来自分离的GET的信号可以由采矿环境内的处在该特定的丢失的GET的初始本地网络配置之外的多个装置和接收器识别出来。本发明有利地是经由RFID标签技术来实现，其中这种信号传输能够调整以适应不同操作环境，特别是适应不同操作频率范围，并且适合根据GET在其中操作的国家和/或矿场的法规来配置内部寄存器设定和软件功能。

Claims (22)

1.一种监测系统，所述监测系统用于监测采矿机、土方机或岩石加工机处的掘地工具，即GET(14)的附接状态，所述系统包括：
至少一个GET(14)，所述至少一个GET(14)能够以可拆卸的方式安装在采矿机、土方机或岩石加工机的安装区域处，所述GET(14)包括电子标签(17)；
至少一个接近传感器(44)，所述至少一个接近传感器(44)被设置在所述标签(17)处，并且被配置用以感测所述GET(14)相对于所述采矿机、土方机或岩石加工机的能够安装所述GET(14)的安装区域的接近度；
发射器，所述发射器被设置在GET(14)处，用以将接近数据(55)无线地传输到远离所述GET(14)定位的接收器(29)；
激活器(20)，所述激活器(20)具有激活器PCB(64)、激活器处理器(67)和激活器收发器(69、70)，所述激活器(20)被配置用于与所述电子标签(17)无线通信；以及
所述电子标签(17)被配置用以将标签ID数据(58)传输到所述接收器(29)，使得所述电子标签(17)和所述接收器(29)通信配对；
其中，在正常使用模式中，所述接收器(29)仅仅接受来自与所述采矿机、土方机或岩石加工机相关联的所述电子标签(17)的接近数据(55)的传输，而不接受来自不同的采矿机、土方机或岩石加工机上的不相关联的电子标签的接近数据(55)的传输。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述GET(14)包括机械连接的第一部分，并且所述安装区域包括所述机械连接的第二部分，所述GET(14)能够经由所述第一部分和所述第二部分的配合以可拆卸的方式安装在所述安装区域处。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述接近传感器(44)包括以下组中的任何一个或组合：
·电感部件；
·电容器部件；
·接近传感器部件。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述标签(17)包括以下组中的任何一个或组合：
·标签PCB(24)；
·标签处理器(38)；
·数据存储设备(39)；
·标签收发器(42)；
·天线(28)。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述标签收发器(42)包括射频收发器和/或蓝牙收发器。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电子标签(17)被封装在外壳或封装材料内。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述接收器(29)包括接收器PCB(81)、接收器处理器(82)、接收器收发器(84、85)以及数据存设备(83)。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述接收器(29)进一步包括用户界面，所述用户界面包括显示屏(88)，以输出所述接近数据(55)或基于所述接近数据(55)的信息。
9.根据权利要求1-2中的任一项所述的系统，其中，所述安装区域是土方机的挖掘铲斗(13)的前缘(15)。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述GET(14)进一步包括以下组中的任何一个或组合：
·温度传感器(45)；
·GET磨损状态传感器(46)；
·加速度计(47)；
·电压传感器(48)。
11.一种监测采矿机、土方机或岩石加工机处的掘地工具，即GET(14)的附接状态的方法，所述方法包括：
在所述GET(14)处设置接近传感器(44)，所述GET(14)能够以可拆卸的方式安装在所述采矿机、土方机或岩石加工机处，所述接近传感器(44)被设置在安装到所述GET(14)的电子标签(17)上；
感测所述GET(14)相对于所述采矿机、土方机或岩石加工机的安装有所述GET(14)的安装区域的接近度；
将由所述接近传感器(44)生成的接近数据(55)无线地传输到远离所述GET(14)定位的接收器(29)；
在所述接收器(29)处存储、输出和/或处理所述接近数据(55)，以基于所述接近数据(55)监测所述GET(14)的附接状态；
使用激活器(20)来激活所述电子标签(17)，所述激活器(20)具有激活器PCB(64)、激活器处理器(67)和激活器收发器(69、70)，并被配置用于与所述电子标签(17)无线通信；以及
所述电子标签(17)被配置用以将标签ID数据(58)传输到所述接收器(29)，使得所述电子标签(17)和所述接收器(29)通信配对；
其中，在正常使用模式中，所述接收器(29)仅仅接受来自与所述采矿机、土方机或岩石加工机相关联的所述电子标签(17)的接近数据(55)的传输，而不接受来自不同的采矿机、土方机或岩石加工机上的不相关联的电子标签的接近数据(55)的传输。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在所述接收器(29)处输出所述接近数据(55)或基于所述接近数据(55)的信息。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述激活器(20)和所述电子标签(17)之间的无线通信是UHF通信或蓝牙通信。
14.根据权利要求11或13所述的方法，其中，激活所述电子标签(17)的步骤包括将激活数据(72)传输到所述电子标签(17)，所述激活数据(72)包括以下组中任何一个或组合：
·与所述GET(14)、所述GET(14)的操作环境和/或能够安装所述GET(14)的机器相关的GETID数据(77)；
·所述GET(14)在安装有所述GET(14)的机器处的位置；
·使得所述电子标签(17)能够与所述接收器(29)通信的通信参数数据(78)；
·用以设定所述电子标签(17)的工作配置的配置数据。
15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在所述GET(14)处设置以下组中的任何一个或组合：
·温度传感器(45)；
·GET磨损状态传感器(46)；
·加速度计(47)；
·电压传感器(48)；并且
在所述GET处进行感测并将以下组中的任何一个或组合传输到所述接收器：
·所述GET的温度；
·所述GET的磨损状态；
·所述GET的倾角/偏角；
·GET在水平/竖直平面中的移动；
·所述GET的加速度/减速度；
·所述GET的倾斜角度；
·所述GET处的应变或应力；
·GET的冲击状态；
·任一个传感器或传感器的组合处的电压。
16.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：经由有线通信或无线通信将所述接近数据(55)或基于所述接近数据(55)的信息输出到网络或数据存储设备(30)。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，响应于所述GET(14)从所述安装区域的机械分离，所述接收器(29)被配置用以将信号传输到在同一工作环境中的至少一个相邻的接收器，以使得所述相邻的接收器能够接收并处理从分离的所述GET传输的信号。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述相邻的接收器被配置用以与所述GET(14)已经从其分离的机器的所述接收器(29)通信，并且在已经从分离的所述GET(14)接收到信号时通知所述接收器(29)。
19.一种监测系统，所述监测系统用于监测能够安装在采矿机、土方机或岩石加工机上的一组掘地工具，即GET(14)中的每个GET(14)的状态特性，所述系统包括：
多个GET(14)，所述GET(14)能够安装在采矿机、土方机或岩石加工机的相应的安装区域处；
一组RFID标签(17)，每个标签(17)具有用于感测每个相应的GET(14)的状态特性的至少一个传感器(26)；
接收器(29)，所述接收器(29)用于接收来自所述RFID标签(17)的数据；
每个所述RFID标签(17)包括标签ID数据(77)，用以将所述RFID标签(17)与特定的采矿机、土方机或岩石加工机相关联；
其中，所述接收器(29)和所述RFID标签(17)被配置用以通信配对，使得在正常使用模式中，所述接收器仅仅接受来自与所述采矿机、土方机或岩石加工机相关联的所述RFID标签(17)的数据传输，而不接受来自不相关联的RFID标签的数据传输。
20.一种监测能够安装在采矿机、土方机或岩石加工机处的一组掘地工具，即一组GET(14)中的每个GET(14)的状态特性的方法，所述方法包括：
提供能够安装到采矿机、土方机或岩石加工机的相应的安装区域的多个GET(14)；
为所述一组GET(14)中的每个GET(14)提供RFID标签(17)，每个所述RFID标签(17)具有至少一个传感器(26)；
经由每个相应的传感器(26)感测每个所述GET(14)的状态特性；
每个RFID标签将GET状态数据(52)传输到与所述RFID标签(17)通信配对的接收器(29)，以便在正常使用模式下接收来自所述RFID标签(17)的GET状态数据(52)并忽略来自非通信配对的RFID标签的数据。
21.一种监测系统，所述监测系统用于监测采矿机、土方机或岩石加工机处的掘地工具，即GET(14)的状态特性，所述系统包括：
GET(14)，所述GET(14)能够机械地附接到所述采矿机、土方机或岩石加工机的安装区域；
设置在所述GET(14)处的至少一个标签(17)，所述标签(17)具有至少一个传感器(26)、标签处理器(38)和发射器，所述发射器用以基于由所述传感器(26)生成的信号无线地发送GET状态数据(52)；
接收器(29)，所述接收器(29)被配置用以无线地接收来自所述标签(17)的所述GET状态数据(52)；
至少所述标签(17)包括标签ID数据(58)，用以将所述标签(17)与所述接收器(29)相关联，使得所述接收器(29)和所述标签(17)通信配对，并且所述接收器(29)被配置用以在正常使用中仅仅接收具有识别的ID的所述标签(17)的GET状态数据(52)，并忽略来自其它标签的GET状态数据。
22.一种掘地工具，即GET(14)，所述GET(14)能够安装在采矿机、土方机或岩石加工机处，所述GET(14)包括：
主体，所述主体具有用以与地面接合的掘地区域，和用以将所述GET附接在采矿机、土方机或岩石加工机处的附接区域；
附接到所述GET(14)的RFID标签(17)，所述RFID标签(17)包括：
·标签PCB(24)；
·标签处理器(38)；
·天线(28)；
·电池(27)；
·至少一个传感器(26)，所述至少一个传感器(26)包括接近传感器(44)，用以感测所述GET(14)相对于所述采矿机、土方机或岩石加工机的能够安装所述GET(14)的区域的接近度；以及
所述RFID标签(17)被配置用以将标签ID数据(58)传输到接收器(29)，使得所述RFID标签(17)和所述接收器(29)通信配对；
其中，在正常使用模式中，所述接收器(29)仅仅接受来自与所述采矿机、土方机或岩石加工机相关联的所述RFID标签(17)的接近数据(55)的传输，而不接受来自不同的采矿机、土方机或岩石加工机上的不相关联的电子标签的接近数据(55)的传输。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2014262221C1 (en) 2013-11-25 2021-06-10 Esco Group Llc Wear part monitoring
PE20190877A1 (es) 2015-02-13 2019-06-18 Esco Group Llc Monitoreo de productos de acondicionamiento del terreno para equipos de trabajo de movimiento de tierra
WO2018070392A1 (ja) * 2016-10-12 2018-04-19 株式会社クボタ 作業装置、作業車両、作業機及び管理システム
US11144808B2 (en) * 2017-08-16 2021-10-12 Joy Global Underground Mining Llc Systems and methods for monitoring an attachment for a mining machine
US11851851B2 (en) * 2017-10-05 2023-12-26 Volvo Construction Equipment Ab Working machine having an attachment device and a system for monitoring attachment status of an attachment device
CL2018001433A1 (es) * 2018-05-29 2018-08-10 Carrasco Alejandro Denis Hidalgo Sistema de detección der inchancables por medio de ondas de alta frecuencia
EP3666983A1 (en) * 2018-12-12 2020-06-17 Metalogenia Research & Technologies S.L. Force measuring system for earth moving machinery
AR119029A1 (es) * 2019-05-31 2021-11-17 Esco Group Llc Monitoreo de productos de corte para equipos de movimiento de tierra
EP3770342A1 (en) * 2019-07-24 2021-01-27 Metalogenia Research & Technologies S.L. Method for monitoring a status of attachment of a ground engaging tool, corresponding system and machine
US20220275607A1 (en) * 2019-08-10 2022-09-01 Active Core Technology Pty Ltd Apparatus, methods, and systems of monitoring the condition of a wear component
AU2020340430A1 (en) * 2019-08-30 2022-04-07 Esco Group Llc Monitoring ground-engaging tool, system, and methods for earth working equipment
US20210131880A1 (en) * 2019-10-30 2021-05-06 Illinois Tool Works Inc. Methods and apparatus to control heating based on monitoring feedback of temperature sensors
US11788925B1 (en) * 2020-02-11 2023-10-17 Ironhawk Industrial Distribution LLC Monitoring system for a component in a cutting edge
US11668068B2 (en) 2020-03-05 2023-06-06 Caterpillar Underground Mining Pty. Ltd. Bucket for underground loading machine
US11421403B2 (en) 2020-04-15 2022-08-23 Caterpillar Inc. Bucket tooth monitoring system
PE20240007A1 (es) * 2021-02-12 2024-01-04 Esco Group Llc Monitoreo de los productos de contacto con el suelo para equipos de movimiento de tierra
CL2021000688A1 (es) * 2021-03-19 2021-07-30 Univ Santiago Chile Dispositivo, sistema y método de monitoreo autónomo de elemento de desgaste de máquina de movimiento de tierra que permite seguir y detectar instalación/re-instalación y desprendimiento/desinstalación en base a 4 estados principales de operación
RS65503B1 (sr) 2021-05-10 2024-06-28 Sandvik Mining And Construction Australia Production/Supply Pty Ltd Sklop senzora za upotrebu između alata za zahvatanje zemlje i kašike
EP4190980A1 (en) * 2021-12-01 2023-06-07 Sandvik Mining and Construction Australia (Production/Supply) Pty Ltd Aparatus and method for determining that equipment is attached to a work machine

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6061617A (en) * 1997-10-21 2000-05-09 Case Corporation Adaptable controller for work vehicle attachments
WO2012116408A1 (en) * 2011-03-01 2012-09-07 Encore Automation Pty Ltd Detection system
US8306705B2 (en) * 2008-04-11 2012-11-06 Caterpillar Trimble Control Technologies Llc Earthmoving machine sensor
CN103502537A (zh) * 2010-12-21 2014-01-08 米勒国际有限公司 联接器报警装置和指令引导装置
CN103975369A (zh) * 2011-08-29 2014-08-06 哈尼施费格尔技术公司 金属齿检测和定位
CN104040594A (zh) * 2011-09-30 2014-09-10 卡特彼勒公司 传感器系统和方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6870485B2 (en) 2001-01-24 2005-03-22 Kraig M. Lujan Electronic method and apparatus for detecting and reporting dislocation of heavy mining equipment
UA107453C2 (uk) 2008-12-08 2015-01-12 Sandvik Intellectual Property Фіксатор та система кріплення, яка включає такий фіксатор для з'єднання землерийного пристосування з ріжучою кромкою ковша
CL2011000274A1 (es) * 2011-02-08 2011-05-20 Sergio Monzon Osorio 90% Sistema de alarma para detectar el desprendimiento de dientes y/o adaptadores en cucharones de palas de retroexcavacion.
DE102012016004B4 (de) 2012-08-11 2017-12-28 Identec Solutions Ag Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der Anwesenheit von steinbrechenden Werkzeugen an Erdbewegungsmaschinen
AP2015008286A0 (en) * 2012-09-04 2015-02-28 Sandvik Intellectual Property Ground engaging tool mechanical attachment
US9243381B2 (en) * 2013-04-19 2016-01-26 Caterpillar Inc. Erosion monitoring system for ground engaging tool
AU2014262221C1 (en) 2013-11-25 2021-06-10 Esco Group Llc Wear part monitoring
CN204001039U (zh) 2014-07-16 2014-12-10 中铁九局集团有限公司 组合式防脱落电铲斗齿
PE20190877A1 (es) * 2015-02-13 2019-06-18 Esco Group Llc Monitoreo de productos de acondicionamiento del terreno para equipos de trabajo de movimiento de tierra
US9714923B2 (en) 2015-05-08 2017-07-25 Caterpillar Inc. Topographic wear monitoring system for ground engaging tool

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6061617A (en) * 1997-10-21 2000-05-09 Case Corporation Adaptable controller for work vehicle attachments
US8306705B2 (en) * 2008-04-11 2012-11-06 Caterpillar Trimble Control Technologies Llc Earthmoving machine sensor
CN103502537A (zh) * 2010-12-21 2014-01-08 米勒国际有限公司 联接器报警装置和指令引导装置
WO2012116408A1 (en) * 2011-03-01 2012-09-07 Encore Automation Pty Ltd Detection system
CN103975369A (zh) * 2011-08-29 2014-08-06 哈尼施费格尔技术公司 金属齿检测和定位
CN104040594A (zh) * 2011-09-30 2014-09-10 卡特彼勒公司 传感器系统和方法

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Publication number Publication date
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