DE102021120944A1 - System and method for transmitting information when monitoring processes performed by at least one machine and the process environment - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System (100) zur Übertragung von Informationen bei der Überwachung der von wenigstens einer Maschine (14, 16, 18, 20) ausgeführten Prozesse und der Prozessumgebung, wobei das System (100) umfasst:wenigstens eine erste Sensoreinheit (101), wobei die erste Sensoreinheit (101) ein erstes Kommunikationsmodul (221) aufweist, wobei die erste Sensoreinheit (101) dazu ausgebildet ist, Informationen bezüglich wenigstens einer ersten Maschine (14, 16, 18, 20) zu ermitteln, wobei die von der ersten Sensoreinheit (101) ermittelten Informationen zumindest eine Information aus der folgenden Gruppe umfassen:Positionsinformationen der ersten Maschine (14, 16, 18, 20), wenigstens einen Geschwindigkeitswert in wenigstens einer Richtung, wenigstens einen Beschleunigungswert in wenigstens einer Richtung,wenigstens eine zweite Sensoreinheit (102), wobei die zweite Sensoreinheit (102) ein zweites Kommunikationsmodul (222) aufweist, wobei die zweite Sensoreinheit (102) dazu ausgebildet ist, Informationen bezüglich der wenigstens einen zweiten Maschine (14, 16, 18, 20) zu ermitteln, wobei die von der zweiten Sensoreinheit (102) ermittelten Informationen zumindest eine Information aus der folgenden Gruppe umfassen: Positionsinformationen der zweiten Maschine (14, 16, 18, 20), wenigstens einen Geschwindigkeitswert in wenigstens einer Richtung, wenigstens einen Beschleunigungswert in wenigstens einer Richtung, wobei das erste Kommunikationsmodul (221) der ersten Sensoreinheit (101) und das zweite Kommunikationsmodul (222) der zweiten Sensoreinheit (102) dazu eingerichtet sind, ein lokales Netzwerk aufzubauen, um eine Übertragung von Informationen von der ersten Sensoreinheit (101) auf die zweite Sensoreinheit (102) oder umgekehrt zu veranlassen.The present invention relates to a system (100) for transmitting information when monitoring the processes executed by at least one machine (14, 16, 18, 20) and the process environment, the system (100) comprising: at least a first sensor unit (101 ), wherein the first sensor unit (101) has a first communication module (221), wherein the first sensor unit (101) is designed to determine information relating to at least one first machine (14, 16, 18, 20), wherein the from the The information determined from the first sensor unit (101) comprises at least one piece of information from the following group: position information of the first machine (14, 16, 18, 20), at least one speed value in at least one direction, at least one acceleration value in at least one direction, at least one second sensor unit (102), wherein the second sensor unit (102) has a second communication module (222), wherein the second sensor unit (102) is designed to determine information relating to the at least one second machine (14, 16, 18, 20), the information determined by the second sensor unit (102) comprising at least one piece of information from the following group: position information of the second machine (14, 16, 18, 20), at least one speed value in at least one direction, at least one acceleration value in at least one direction, with the first communication module (221) of the first sensor unit (101) and the second communication module (222) of the second sensor unit (102) also are set up to set up a local network in order to cause a transmission of information from the first sensor unit (101) to the second sensor unit (102) or vice versa.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Übertragung von Informationen bei der Überwachung der von wenigstens einer Maschine ausgeführten Prozesse und der Prozessumgebung. Die wenigstens eine Maschine kann auf Baustellen und/oder im Bergbau eingesetzt werden. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Sensoreinheit für ein derartiges System.The present invention relates to a system and a method for transmitting information when monitoring the processes executed by at least one machine and the process environment. The at least one machine can be used on construction sites and/or in mining. The present invention also relates to a sensor unit for such a system.
Auf Baustellen und/oder im Bergbau einsetzbare Maschinen können beispielsweise Maschinen wie Bagger, Radlader, LKWs und Kipper bzw. Dumper sein. Diese Maschinen können an verschiedenen Stellen der Baustelle oder dem Bergbaubetrieb verschiedene Prozesse ausführen. Baustellen und insbesondere Bergbaubetriebe können relativ groß sein und/oder sich an entlegenen Orten befinden. Baustellen und Bergbaubetriebe können auch Bereiche haben, die sich Untertage befinden. Baustellen und Bergbaubetriebe können dementsprechend Bereiche haben, in denen keine Verbindung zu einem höherrangigen Funknetzwerk, d.h. zu einem überregionalen Funknetzwerk, wie z.B. einem Mobilfunknetz oder einem Satelliten-Funknetz, hergestellt werden kann. Dadurch kann die Überwachung der von den Maschinen ausgeführten Prozesse und der Prozessumgebung erschwert und, wenn überhaupt, nur mit relativ großem Aufwand durchgeführt werden.Machines that can be used on construction sites and/or in mining can be, for example, machines such as excavators, wheel loaders, trucks and tippers or dumpers. These machines can perform different processes at different points on the construction site or mining operation. Construction sites, and particularly mining operations, may be relatively large and/or located in remote locations. Construction sites and mining operations may also have areas that are underground. Accordingly, construction sites and mining operations can have areas in which no connection to a higher-level radio network, i.e. to a supra-regional radio network, such as a mobile radio network or a satellite radio network, can be established. As a result, monitoring of the processes executed by the machines and the process environment can be difficult and, if at all, only carried out with relatively great effort.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Übertragung von Informationen bei der Überwachung der von wenigstens einer Maschine ausgeführten Prozesse und der Prozessumgebung bereitzustellen, das unabhängig von der Verfügbarkeit eines Funknetzwerks eine Überwachung der von der wenigstens einen Maschine ausgeführten Prozesse und der Prozessumgebung ermöglicht.It is an object of the present invention to provide a system for transmitting information when monitoring the processes executed by at least one machine and the process environment, which allows monitoring of the processes executed by the at least one machine and the process environment independently of the availability of a radio network .
Diese Aufgabe wird durch ein System zur Übertragung von Informationen bei der Überwachung der von wenigstens einer Maschine ausgeführten Prozesse und der Prozessumgebung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a system for transmitting information when monitoring the processes executed by at least one machine and the process environment, having the features of
Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further embodiments are specified in the dependent claims.
Das erfindungsgemäße System zur Übertragung von Informationen bei der Überwachung der von wenigstens einer Maschine ausgeführten Prozesse und der Prozessumgebung umfasst wenigstens eine erste Sensoreinheit und wenigstens eine zweite Sensoreinheit. Die erste Sensoreinheit umfasst ein erstes Kommunikationsmodul und ist dazu ausgebildet, Informationen bezüglich einer ersten Maschine zu ermitteln, wobei die von der ersten Sensoreinheit ermittelten Informationen zumindest eine Information aus der folgenden Gruppe umfassen: Positionsinformationen der ersten Maschine, wenigstens einen Geschwindigkeitswert in wenigstens einer Richtung, wenigstens einen Beschleunigungswert in wenigstens einer Richtung. Die zweite Sensoreinheit umfasst ein zweites Kommunikationsmodul und ist dazu ausgebildet, Informationen bezüglich einer zweiten Maschine zu ermitteln, wobei die von der zweiten Sensoreinheit ermittelten Informationen zumindest eine Information aus der folgenden Gruppe umfassen: Positionsinformationen der zweiten Maschine, wenigstens einen Geschwindigkeitswert in wenigstens einer Richtung, wenigstens einen Beschleunigungswert in wenigstens einer Richtung.The system according to the invention for transmitting information when monitoring the processes executed by at least one machine and the process environment comprises at least one first sensor unit and at least one second sensor unit. The first sensor unit comprises a first communication module and is designed to ascertain information relating to a first machine, the information ascertained by the first sensor unit comprising at least one piece of information from the following group: position information of the first machine, at least one speed value in at least one direction, at least one acceleration value in at least one direction. The second sensor unit comprises a second communication module and is designed to ascertain information relating to a second machine, the information ascertained by the second sensor unit comprising at least one piece of information from the following group: position information of the second machine, at least one speed value in at least one direction, at least one acceleration value in at least one direction.
Die erste Sensoreinheit und die zweite Sensoreinheit sind dazu eingerichtet, über das erste Kommunikationsmodul und das zweite Kommunikationsmodul ein lokales Netzwerk aufzubauen, um eine Übertragung von Informationen von der ersten Sensoreinheit auf die zweite Sensoreinheit oder umgekehrt zu veranlassen.The first sensor unit and the second sensor unit are set up to set up a local network via the first communication module and the second communication module in order to cause information to be transmitted from the first sensor unit to the second sensor unit or vice versa.
Die von den Sensoreinheiten über die Kommunikationsmodule ausgetauschten Informationen können die von ihnen ermittelten Informationen sein, die Positionsinformationen, wenigstens einen Beschleunigungswert oder wenigstens einen Geschwindigkeitswert umfassen. Die von den Sensoreinheiten über die Kommunikationsmodule ausgetauschten Informationen können auch Karteninformationen, Bilddaten, Textdateien und Konfigurationsdateien umfassen. Zumindest eine der Sensoreinheiten kann über das lokale Netzwerk auch mit einer Nutzerschnittstelle Informationen austauschen. Eine solche Nutzerschnittstelle kann beispielsweise ein sogenannter Smart-Device sein, mit dem ein Maschinenführer interagieren kann.The information exchanged by the sensor units via the communication modules can be the information determined by them, which includes position information, at least one acceleration value or at least one speed value. The information exchanged by the sensor units via the communication modules can also include map information, image data, text files and configuration files. At least one of the sensor units can also exchange information with a user interface via the local network. Such a user interface can be a so-called smart device, for example, with which a machine operator can interact.
Mit dem erfindungsgemäßen System können die von der wenigstens einen Maschine ausgeführten Prozesse und die Prozessumgebung selbst dann im Wesentlichen lückenlos überwacht werden, wenn ein höherrangiges Funknetzwerk auf der Baustelle oder in dem Bergbaubetrieb nicht oder nur bereichsweise verfügbar ist. Beispielsweise kann die erste Sensoreinheit die von ihr ermittelten Informationen und weitere Informationen auf die zweite Sensoreinheit übertragen, wenn in der Prozessumgebung der ersten und/oder der zweiten Maschine kein höherrangiges Funknetzwerk zur Verfügung steht. Beispielsweise kann die zweite Sensoreinheit die von der ersten Sensoreinheit ermittelten Informationen und weitere Informationen in einen Bereich der Prozessumgebung bringen, in dem eine Verbindung zu dem höherrangigen Funknetzwerk besteht oder zumindest herstellbar ist. Auf diese Weise können auch die von der ersten Sensoreinheit ermittelten Informationen über das höherrangige Funknetzwerk übertragen oder von dem höherrangigen Netzwerk abgerufen werden, obwohl sich die erste Sensoreinheit in einem Bereich der Baustelle oder des Bergbaubetriebs befindet, in dem das höherrangige Funknetzwerk nicht zur Verfügung steht. Die zweite Sensoreinheit kann die von der ersten Sensoreinheit „eingesammelten“ Informationen und ihre eigenen Informationen auf eine weitere Sensoreinheit übertragen. Dieser Informationsaustausch oder diese Informationsübertragung zwischen verschiedenen Sensoreinheiten kann fortgesetzt werden, bis die gesammelten Informationen über das höherrangige Funknetzwerk übertragen und Informationen über das höherrangige Netzwerk empfangen werden können.With the system according to the invention, the processes executed by the at least one machine and the process environment can be monitored essentially seamlessly even if a higher-level radio network is not available on the construction site or in the mining operation, or is only available in certain areas. For example, the first sensor unit can transmit the information it has determined and other information to the second sensor unit if no higher-level wireless network is available in the process environment of the first and/or the second machine. For example, the second sensor unit can bring the information determined by the first sensor unit and other information into an area of the process environment in which there is a connection to the higher-level wireless network or at least can be established. In this way, the data from the first sensor unit can also be determined ten information is transmitted over the higher tier wireless network or retrieved from the higher tier wireless network even though the first sensor unit is located in an area of the jobsite or mining operation where the higher tier wireless network is not available. The second sensor unit can transmit the information "collected" by the first sensor unit and its own information to a further sensor unit. This information exchange or information transmission between different sensor units can be continued until the collected information can be transmitted via the higher level radio network and information can be received via the higher level network.
Unter Prozessumgebung kann in diesem Zusammenhang die Umgebung oder zumindest ein Ausschnitt der Umgebung verstanden werden, in der die wenigstens eine Maschine die ihr zugeordneten Prozesse auf der Baustelle oder dem Bergbaubetrieb ausführt.In this context, the process environment can be understood to mean the environment or at least a section of the environment in which the at least one machine executes the processes assigned to it on the construction site or in the mining operation.
Die wenigstens eine Maschine kann eine auf einer Baustelle oder im Bergbau einsetzbare Maschine sein. Die wenigstens eine Maschine kann ihre Position verändern und/oder mit wenigstens einem Abschnitt Bewegungen ausführen. Es kann sich dementsprechend bei den Maschinen auch um Fahrzeuge handeln.The at least one machine can be a machine that can be used on a construction site or in a mine. The at least one machine can change its position and/or execute movements with at least one section. Accordingly, the machines can also be vehicles.
Das lokale Netzwerk kann ein lokales Funknetzwerk sein. Das lokale Funknetzwerk kann über das Wifi-Kommunikationsprotokoll oder ein ähnliches Kommunikationsprotokoll wie z.B. Bluetooth® aufgebaut werden. Der Aufbau eines lokalen Netzwerks zwischen dem ersten Kommunikationsmodul und dem zweiten Kommunikationsmodul kann von der Distanz zwischen der ersten Sensoreinheit und der zweiten Sensoreinheit abhängen.The local area network can be a wireless local area network. The local wireless network can be set up using the Wifi communication protocol or a similar communication protocol such as Bluetooth®. The structure of a local network between the first communication module and the second communication module can depend on the distance between the first sensor unit and the second sensor unit.
Das System kann dazu eingerichtet sein, die Verfügbarkeit des höherrangigen Funknetzwerks in der Prozessumgebung zu ermitteln und die Prozessumgebung in Bereiche mit Verfügbarkeit des höherrangigen Funknetzwerks und Bereiche ohne Verfügbarkeit des höherrangigen Funknetzwerks unterteilen.The system may be configured to determine the availability of the higher tier radio network in the process environment and to divide the process environment into areas with availability of the higher tier radio network and areas without availability of the higher tier radio network.
Zumindest eine von erster Sensoreinheit oder zweiter Sensoreinheit kann dazu eingerichtet sein, die Verfügbarkeit des höherrangigen Funknetzwerks in zumindest einem Bereich der Prozessumgebung zu ermitteln. In einem Bereich ohne Verfügbarkeit des höherrangigen Funknetzwerks können die Kommunikationsmodule der ersten Sensoreinheit und der zweiten Sensoreinheit dazu eingerichtet sein, ein lokales Funknetzwerk zwischen der ersten Sensoreinheit und der zweiten Sensoreinheit aufzubauen. Dementsprechend können die erste Sensoreinheit und die zweite Sensoreinheit in einem Bereich ohne Verfügbarkeit des höherrangigen Funknetzwerks eine Übertragung von Informationen zwischen sich über das lokale Netzwerk veranlassen. Die erste oder die zweite Sensoreinheit kann stationär an einem vorgegebenen Standort angeordnet sein. Die stationäre Sensoreinheit kann mit Sensoreinheiten, die sich an ihr vorbei bewegen, ein lokales Netzwerk aufbauen und Informationen austauschen.At least one of the first sensor unit or second sensor unit can be set up to determine the availability of the higher-level radio network in at least one area of the process environment. In an area where the higher-level wireless network is not available, the communication modules of the first sensor unit and the second sensor unit can be set up to set up a local wireless network between the first sensor unit and the second sensor unit. Accordingly, the first sensor unit and the second sensor unit can cause information to be transmitted between them via the local area network in an area without availability of the higher-level radio network. The first or the second sensor unit can be arranged stationary at a predetermined location. The stationary sensor unit can set up a local network and exchange information with sensor units that move past it.
Das System kann wenigstens eine Kommunikationseinrichtung aufweisen. Die wenigstens eine Kommunikationseinrichtung kann zum Aufbau eines lokalen Netzwerks mit dem ersten Kommunikationsmodul der ersten Sensoreinheit und/oder dem zweiten Kommunikationsmodul der zweiten Sensoreinheit eingerichtet sein, um Informationen mit der ersten Sensoreinheit und/oder der zweiten Sensoreinheit austauschen zu können. Die erste Sensoreinheit und/oder die zweite Sensoreinheit können Informationen mit der wenigstens einen Kommunikationseinrichtung austauschen, die über die von der ersten Sensoreinheit und/oder der zweiten Sensoreinheit ermittelten Informationen hinausgehen. Beispielsweise können die erste Sensoreinheit und/oder die zweite Sensoreinheit die von ihnen ermittelten Informationen und auch weitere, von anderen Sensoreinheiten eingesammelte Informationen auf die wenigstens eine Kommunikationseinrichtung übertragen. Von der Kommunikationseinrichtung können Karteninformationen, Bilddaten oder Konfigurationsdateien auf die erste und/oder die zweite Sensoreinheit übertragen werden.The system can have at least one communication device. The at least one communication device can be set up to set up a local network with the first communication module of the first sensor unit and/or the second communication module of the second sensor unit in order to be able to exchange information with the first sensor unit and/or the second sensor unit. The first sensor unit and/or the second sensor unit can exchange information with the at least one communication device that goes beyond the information determined by the first sensor unit and/or the second sensor unit. For example, the first sensor unit and/or the second sensor unit can transmit the information determined by them and also other information collected by other sensor units to the at least one communication device. Map information, image data or configuration files can be transmitted from the communication device to the first and/or the second sensor unit.
Die wenigstens eine Kommunikationseinrichtung kann eine zentrale Kommunikationseinrichtung des Systems bilden. Die wenigstens eine Kommunikationseinrichtung kann stationär an einem Standort in der Prozessumgebung angeordnet sein. Die wenigstens eine Kommunikationseinrichtung kann sich somit an einer vorgegebenen Stelle der Prozessumgebung, d.h. an einer fest vorgegebenen Stelle der Baustelle oder des Bergbaubetriebs befinden.The at least one communication device can form a central communication device of the system. The at least one communication device can be arranged in a stationary manner at a location in the process environment. The at least one communication device can thus be located at a predefined location in the process environment, i.e. at a permanently predefined location on the construction site or in the mining operation.
Die erste Sensoreinheit und/oder die zweite Sensoreinheit kann dazu eingerichtet sein, die Informationen an die wenigstens eine Kommunikationseinrichtung zu senden oder der wenigstens einen Kommunikationseinrichtung zum Abruf bereitzustellen, wenn ein lokales Netzwerk zwischen einer der Sensoreinheiten und der wenigstens einen Kommunikationseinrichtung aufbaubar ist. Es können auch weitere zum Austausch bereitstehende Informationen über das lokale Netzwerk ausgetauscht werden. Ob ein lokales Netzwerk zwischen der Kommunikationseinrichtung und dem ersten Kommunikationsmodul der ersten Sensoreinheit oder dem zweiten Kommunikationsmodul der zweiten Sensoreinheit aufbaubar ist, kann von der Distanz zwischen der entsprechenden Sensoreinheit und der Kommunikationseinrichtung und auch von der Prozessumgebung abhängen.The first sensor unit and/or the second sensor unit can be set up to send the information to the at least one communication device or to provide the at least one communication device for retrieval if a local network can be set up between one of the sensor units and the at least one communication device. Further information available for exchange can also be exchanged via the local network. Whether a local network between the communication device and the first communication module of the first sensor unit or the second Communication module of the second sensor unit can be built up, can depend on the distance between the corresponding sensor unit and the communication device and also on the process environment.
Die wenigstens eine Kommunikationseinrichtung kann unabhängig von der Verfügbarkeit des höherrangigen Funknetzwerks mit der ersten Sensoreinheit oder der zweiten Sensoreinheit über das lokale Netzwerk kommunizieren.The at least one communication device can communicate with the first sensor unit or the second sensor unit via the local network independently of the availability of the higher-level radio network.
Das System kann wenigstens eine Auswerteeinheit aufweisen. Die wenigstens eine Auswerteeinheit kann zur Kommunikation mit der wenigstens einen Kommunikationseinrichtung eingerichtet sein. Die wenigstens eine Auswerteeinheit kann zur Kommunikation mit dem ersten Kommunikationsmodul der ersten Sensoreinheit und dem zweiten Kommunikationsmodul der zweiten Sensoreinheit über das höherrangige Funknetzwerk eingerichtet sein.The system can have at least one evaluation unit. The at least one evaluation unit can be set up for communication with the at least one communication device. The at least one evaluation unit can be set up for communication with the first communication module of the first sensor unit and the second communication module of the second sensor unit via the higher-level radio network.
Die wenigstens eine Auswerteeinheit kann dazu ausgebildet sein, die von wenigstens einer der Sensoreinheiten ermittelten Informationen auszuwerten, um ein Prozessprofil wenigstens einer Maschine zu ermitteln. Es kann beispielsweise für das Prozessprofil ermittelt werden, an welcher Position die Maschine welchen Prozess ausgeführt hat und ob die Ausführung der Prozesse durch den Zustand der Prozessumgebung oder durch Begegnungen oder Interaktionen mit weiteren Maschinen beeinflusst wurde.The at least one evaluation unit can be designed to evaluate the information determined by at least one of the sensor units in order to determine a process profile of at least one machine. For example, it can be determined for the process profile at which position the machine executed which process and whether the execution of the processes was influenced by the state of the process environment or by encounters or interactions with other machines.
Die wenigstens eine Auswerteeinheit kann zur Kommunikation mit der wenigstens einen Kommunikationseinrichtung über das höherrangige Funknetzwerk eingerichtet sein. Dadurch kann eine Übertragung der von der ersten Sensoreinheit und/oder der zweiten Sensoreinheit erhaltenen Informationen von der wenigstens einen Kommunikationseinrichtung zu der wenigstens einen Auswerteinheit ermöglicht werden. Die wenigstens eine Kommunikationseinrichtung kann einen „Informationshub“ bilden, über den die Informationen von wenigstens einer Sensoreinheit der wenigstens einen Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt werden können.The at least one evaluation unit can be set up for communication with the at least one communication device via the higher-level radio network. This allows the information received from the first sensor unit and/or the second sensor unit to be transmitted from the at least one communication device to the at least one evaluation unit. The at least one communication device can form an “information hub” via which the information from at least one sensor unit can be made available to the at least one evaluation unit.
Die erste Sensoreinheit und/oder die zweite Sensoreinheit können dazu eingerichtet sein, bei Erreichen eines Bereichs der Prozessumgebung mit Verfügbarkeit des höherrangigen Funknetzwerks Informationen auf die wenigstens eine Auswerteeinheit zu übertragen und/oder Informationen von der wenigstens einen Auswerteinheit übertragen zu bekommen.The first sensor unit and/or the second sensor unit can be set up to transmit information to the at least one evaluation unit and/or to have information transmitted from the at least one evaluation unit upon reaching an area of the process environment with availability of the higher-level radio network.
Die erste Sensoreinheit und/oder die zweite Sensoreinheit können dazu eingerichtet sein, die Übertragung von Informationen über das höherrangige Netzwerk zu priorisieren. Die Übertragung von Information über ein lokales Netzwerk kann eine niedrigere Priorität aufweisen, als die Übertragung von Informationen über das höherrangige Netzwerk. Die Sensoreinheiten können zunächst versuchen, die Informationen über das höherrangige Funknetzwerk zu übertragen. Falls dies beispielsweise aufgrund der fehlenden Verfügbarkeit des höherrangigen Funknetzwerks nicht möglich sein sollte, können die Sensoreinheit zwischen sich ein lokales Netzwerk zur Übertragung von Informationen aufbauen.The first sensor unit and/or the second sensor unit can be set up to prioritize the transmission of information via the higher-level network. The transmission of information over a local area network can have a lower priority than the transmission of information over the higher-level network. The sensor units can first try to transmit the information via the higher-order radio network. If this should not be possible, for example due to the lack of availability of the higher-level radio network, the sensor units can set up a local network between them for the transmission of information.
Die erste Sensoreinheit und die zweite Sensoreinheit können dazu eingerichtet sein, den Informationssatz der jeweils anderen Sensoreinheit übertragen zu bekommen. Die Sensoreinheiten können neben ihrem eigenen Informationssatz den Informationssatz der jeweils anderen Sensoreinheit oder zumindest einer weiteren Sensoreinheit in ihrem Speicher haben.The first sensor unit and the second sensor unit can be set up to have the information record of the respective other sensor unit transmitted. In addition to their own information set, the sensor units can have the information set of the respective other sensor unit or at least one further sensor unit in their memory.
Das erste Kommunikationsmodul der ersten Sensoreinheit und/oder das zweite Kommunikationsmodul der zweiten Sensoreinheit kann dazu eingerichtet sein, über das lokale Netzwerk die Position der ersten Sensoreinheit und/oder der zweiten Sensoreinheit zu ermitteln. Gerade bei Tunnelbaustellen oder bei Untertagebetrieben ist die Ermittlung der Position der Sensoreinheiten über GNSS oder ähnliche Verfahren nicht oder nur eingeschränkt möglich. Die Ermittlung der Position der Sensoreinheit über ein lokales Netzwerk ist jedoch auch in Tunnelbaustellen oder in Untertagebetrieben möglich.The first communication module of the first sensor unit and/or the second communication module of the second sensor unit can be set up to determine the position of the first sensor unit and/or the second sensor unit via the local network. Especially in the case of tunnel construction sites or underground operations, it is not possible or only possible to a limited extent to determine the position of the sensor units via GNSS or similar methods. However, it is also possible to determine the position of the sensor unit via a local network in tunnel construction sites or in underground operations.
Die erste Sensoreinheit und die zweite Sensoreinheit können dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit des Maschinentyps und/oder in Abhängigkeit der von der Maschine ausgeführten Prozesse Informationen austauschen. Beispielsweise können die Informationen der Sensoreinheiten an Maschinen, die einen relativ geringen Bewegungsradius haben und damit beispielsweise in einem Bereich der Prozessumgebung verbleiben, in dem das höherrangige Funknetzwerk nicht verfügbar ist, von Sensoreinheiten an mobilen Maschinen eingesammelt werden, die einen relativ großen Bewegungsradius haben und sich häufig durch die Prozessumgebung bewegen. Solche Sensoreinheiten an mobilen Maschinen können beispielsweise als Informationsträger dienen. Solche Die als Informationsträger agierende Sensoreinheit kann die von einer anderen Sensoreinheit empfangenen Informationen zu der Kommunikationseinrichtung bringen und die Informationen auf die wenigstens eine Kommunikationseinrichtung übertragen. Mit anderen Worten kann die als Informationsträger agierende Sensoreinheit die Informationen von einer Sensoreinheit an einer Maschine mit geringem Bewegungsradius zu der Kommunikationseinrichtung „tragen“ und diese Informationen und auf ihre eigenen Informationen über ein lokales Netzwerk auf die wenigstens eine Kommunikationseinrichtung übertragen.The first sensor unit and the second sensor unit can be set up to exchange information depending on the machine type and/or depending on the processes executed by the machine. For example, the information from the sensor units on machines that have a relatively small radius of movement and thus remain, for example, in an area of the process environment where the higher-level radio network is not available, can be collected by sensor units on mobile machines that have a relatively large radius of movement and are themselves frequently move through the process environment. Such sensor units on mobile machines can serve as information carriers, for example. Such The sensor unit acting as an information carrier can bring the information received from another sensor unit to the communication device and transmit the information to the at least one communication device. In other words, the sensor unit acting as an information carrier can “carry” the information from a sensor unit on a machine with a small radius of movement to the communication device and this information and transmit information on its own to the at least one communication device via a local area network.
Die wenigstens eine Auswerteeinheit kann dazu ausgebildet sein, in den von der ersten oder der zweiten Sensoreinheit ermittelten Informationen Informationsmuster zu ermitteln. Die wenigstens eine Auswerteeinheit kann dazu ausgebildet sein, die von wenigstens einer Kamera erzeugten Bilddaten einem oder mehreren ermittelten Informationsmustern zuzuordnen. Die wenigstens eine Auswerteeinheit kann dazu ausgebildet sein, anhand der ermittelten Informationsmuster einen von der Maschine ausgeführten Prozess zu ermitteln. Eine Maschine kann bei einem bestimmten Prozess ein bestimmtes Verhalten aufweisen. Dieses Verhalten kann sich in den von der ersten und/oder der zweiten Sensoreinheit ermittelten Informationen widerspiegeln. Die wenigstens eine Auswerteeinheit kann die von der ersten oder der zweiten Sensoreinheit ermittelten Informationen auf bestimmte Informationsmuster hin analysieren.The at least one evaluation unit can be designed to determine information patterns in the information determined by the first or the second sensor unit. The at least one evaluation unit can be designed to assign the image data generated by at least one camera to one or more determined information patterns. The at least one evaluation unit can be designed to use the determined information pattern to determine a process executed by the machine. A machine can behave in a certain way in a certain process. This behavior can be reflected in the information determined by the first and/or the second sensor unit. The at least one evaluation unit can analyze the information ascertained by the first or the second sensor unit for specific information patterns.
Das System umfasst weiter wenigstens eine Kamera, die Bilddaten erzeugt. Die Bilddaten enthalten zumindest einen Abschnitt der wenigstens eine Maschine und/oder zumindest einen Teil der Prozessumgebung der wenigstens einen Maschine. Die wenigstens eine Auswerteeinheit ist dazu ausgebildet ist, die von der wenigstens einen Sensoreinheit ermittelten Informationen und die von der wenigstens einen Kamera erzeugten Bilddaten zur Überwachung der von der wenigstens einen Maschine ausgeführten Prozesse und der Prozessumgebung zusammenzuführen. Die wenigstens eine Kamera kann die von ihr erzeugten Bilddaten an die ihr zugeordnete erste oder zweite Sensoreinheit übermitteln. Die erste oder die zweite Sensoreinheit kann die von ihr ermittelten Informationen und die Bilddaten der Kamera in Abhängigkeit der Verfügbarkeit eines höherrangigen Funknetzwerks an die wenigstens eine Auswerteeinheit übermitteln oder der wenigstens einen Auswerteeinheit zum Abruf bereitstellen. Ist das höherrangige Funknetzwerk nicht verfügbar, kann die erste oder zweite Sensoreinheit die von ihr ermittelten Informationen und die Bilddaten der Kamera über ein lokales Funknetzwerk an die jeweils andere Sensoreinheit senden.The system further includes at least one camera that generates image data. The image data includes at least a portion of the at least one machine and/or at least a portion of the process environment of the at least one machine. The at least one evaluation unit is designed to combine the information determined by the at least one sensor unit and the image data generated by the at least one camera for monitoring the processes executed by the at least one machine and the process environment. The at least one camera can transmit the image data it generates to the first or second sensor unit assigned to it. The first or the second sensor unit can transmit the information determined by it and the image data of the camera depending on the availability of a higher-level radio network to the at least one evaluation unit or provide the at least one evaluation unit for retrieval. If the higher-level radio network is not available, the first or second sensor unit can send the information it has determined and the image data from the camera to the other sensor unit in each case via a local radio network.
Die Positionsinformationen einer Maschine können die Geo-Position der Maschine sein. Die Positionsinformationen können mit einem GNSS-Empfänger ermittelt werden. Die wenigstens eine Sensoreinheit kann ferner zur Ermittlung der Positionsinformationen mit Funkzellen kommunizieren. Die Positionsinformationen können auch über Wifi-Beacons, Wifi-Triangulation, Wifi-Trilateration, Bluetooth®-Beacons, Bluetooth®-Triangulation, Bluetooth®-Trilateration und über Ultra-Wide-Band (UWB) ermittelt werden. Ferner können die Positionsinformationen auch über weitere Funkstandards ermittelt werden.The position information of a machine can be the geo-position of the machine. The position information can be determined with a GNSS receiver. The at least one sensor unit can also communicate with radio cells to determine the position information. The position information can also be determined via Wifi beacons, Wifi triangulation, Wifi trilateration, Bluetooth® beacons, Bluetooth® triangulation, Bluetooth® trilateration and via Ultra Wide Band (UWB). Furthermore, the position information can also be determined using other radio standards.
Die erste Sensoreinheit und/oder die Sensoreinheit können dazu eingerichtet sein, die Position der ersten Sensoreinheit und/oder zweiten Sensoreinheit mittels wenigstens einer Kamera anhand wenigstens eines Markierungspunkts zu ermitteln., d.h. Positionsinformationen können auch über optische Positionierungs- oder Markierungsverfahren ermittelt werden. Bei derartigen Verfahren kann über eine Kamera bzw. in den von einer Kamera erfassten Bilddaten ein Markierungspunkt erkannt werden. Derartige Markierungspunkte können eine vorbestimmte optische Kodierung aufweisen und benötigen keine Energieversorgung. Anhand dieses Markierungspunkts kann die Position der Sensoreinheit ermittelt werden. Dies kann insbesondere im Untertagebereich oder im Bereich von Tunneln vorteilhaft sein, da dort andere Verfahren zur Positionsbestimmung nicht oder nur eingeschränkt zur Verfügung stehen.The first sensor unit and/or the sensor unit can be set up to determine the position of the first sensor unit and/or the second sensor unit using at least one camera based on at least one marking point, i.e. position information can also be determined using optical positioning or marking methods. In such methods, a marking point can be recognized via a camera or in the image data recorded by a camera. Such marking points can have a predetermined optical coding and do not require a power supply. The position of the sensor unit can be determined using this marking point. This can be advantageous in particular in the underground area or in the area of tunnels, since other methods for position determination are not available there or are only available to a limited extent.
Die wenigstens eine Sensoreinheit kann an einer Maschine angeordnet sein. Die wenigstens eine Kamera kann an einer Maschine angeordnet sein. Die wenigstens eine Sensoreinheit und die wenigstens eine Kamera können an der selben Maschine angebracht sein. Die wenigstens eine Kamera kann über Kabel oder kabellos mit der wenigstens einen Sensoreinheit kommunizieren.The at least one sensor unit can be arranged on a machine. The at least one camera can be arranged on a machine. The at least one sensor unit and the at least one camera can be attached to the same machine. The at least one camera can communicate with the at least one sensor unit via cable or wirelessly.
Die wenigstens eine Auswerteinheit kann eine Einheit mit künstlicher Intelligenz sein. Die Einheit mit künstlicher Intelligenz (KI) kann KI-Methoden in Form von maschinellem Lernen (Machine-Learning) oder neuronalen Netzen ausführen. Diese KI-Methoden werden basierend auf einer Datenbasis, d.h. basierend auf Trainingsdaten, trainiert, die Eingangsinformationen und das vorgegebene Ergebnis umfassen. Neuronale Netze und weitere KI-Methoden können abstrahierende oder verallgemeinernde Eigenschaften haben, d.h. sie können auch bis zu einem gewissen Grad für unbekannte Situationen ein plausibles Ergebnis ausgeben. Die von der wenigstens einen Sensoreinheit ermittelten Information und die von der wenigstens einen Kamera erzeugten Bilddaten können mit Hilfe von Sensorfusions-Algorithmen oder künstlicher Intelligenz zusammengeführt und ausgewertet werden.The at least one evaluation unit can be a unit with artificial intelligence. The artificial intelligence (AI) unit can execute AI methods in the form of machine learning (machine learning) or neural networks. These AI methods are trained based on a database, i.e. based on training data, which includes input information and the specified result. Neural networks and other AI methods can have abstracting or generalizing properties, i.e. to a certain extent they can also output a plausible result for unknown situations. The information determined by the at least one sensor unit and the image data generated by the at least one camera can be combined and evaluated using sensor fusion algorithms or artificial intelligence.
Der wenigstens eine Beschleunigungswert in wenigstens einer Richtung kann bei einer Bewegung der Maschine oder bei einer Bewegung wenigstens eines Abschnitts der Maschine ermittelt werden. Beispielsweise bei einem Hydraulikbagger wird der bewegbare Abschnitt vom Oberwagen des Hydraulikbaggers gebildet. Bei einem Bagger kann der wenigstens eine Beschleunigungswert beispielsweise bei einer Betätigung der Schaufel des Baggers ermittelt werden. Die wenigstens eine Sensoreinheit kann dazu ausgebildet sein, Beschleunigungswerte in zumindest drei Richtungen, d.h. in x-, y-, z-Richtung zu ermitteln. Die von der wenigstens einen Sensoreinheit ermittelbaren Informationen können zumindest wenigstens einen Geschwindigkeitswert umfassen. Die von der wenigstens einen Sensoreinheit ermittelbaren Informationen können die Orientierung und/oder Lage der Maschine oder die Orientierung und/oder Lage zumindest eines Abschnitts der Maschine umfassen. Bei einem Hydraulikbagger stellt beispielsweise der um 360° drehbare Oberwagen einen Abschnitt der Maschine dar, der seine Orientierung und/oder Lage unabhängig von den Rädern oder Ketten ändern kann. Ferner können die von der wenigstens einen Sensoreinheit ermittelbaren Informationen über die Prozessumgebung der Maschine umfassen. Diese Informationen über die Prozessumgebung können beispielsweise der Luftdruck und die Temperatur sein. Informationen über die Prozessumgebung können auch mit einem Magnetometer ermittelt werden. Dadurch kann die Kompassrichtung ermittelt werden. Insbesondere kann es sich um ein 3-Achs-Magnetometer handeln.The at least one acceleration value in at least one direction can be determined when the machine is moving or when at least one section of the machine is moving. For example, in the case of a hydraulic excavator, the movable section is formed by the superstructure of the hydraulic excavator. In the case of an excavator, the at least one acceleration value can be wise be determined when the bucket of the excavator is operated. The at least one sensor unit can be designed to determine acceleration values in at least three directions, ie in the x, y, z direction. The information that can be determined by the at least one sensor unit can include at least at least one speed value. The information that can be determined by the at least one sensor unit can include the orientation and/or position of the machine or the orientation and/or position of at least one section of the machine. For example, on a hydraulic excavator, the 360° rotatable upper structure is a portion of the machine that can change its orientation and/or location independently of the wheels or tracks. Furthermore, the information that can be determined by the at least one sensor unit can include information about the process environment of the machine. This information about the process environment can be, for example, the air pressure and the temperature. Information about the process environment can also be determined using a magnetometer. This allows the compass direction to be determined. In particular, it can be a 3-axis magnetometer.
Das System kann neben der ersten und der zweiten Sensoreinheit mehrere weitere Sensoreinheiten umfassen, die an mehreren Maschinen angeordnet sein können. Die Sensoreinheiten des Systems können im Wesentlichen identisch aufgebaut sein.In addition to the first and the second sensor unit, the system can comprise a number of further sensor units which can be arranged on a number of machines. The sensor units of the system can be constructed essentially identically.
Das System kann die wenigstens eine Maschine unabhängig von internen Maschinenparametern der wenigstens einen Maschine zu überwachen. Mit anderen Worten kann das System die wenigstens eine Maschine ohne interne Maschinenparameter, wie zum Beispiel Motorkennwerte oder Hydraulikdruckwerte überwachen. Dementsprechend kann das System die wenigstens eine Maschine ohne Zugriff auf die internen Maschinenparameter oder internen Maschinendaten überwachen, die von einem CAN-Bus oder einer ähnlichen Einrichtung der Maschine übertragen werden. Das System kann dadurch mit verschiedensten Maschinen und auch mit Maschinen verschiedener Hersteller verwendet werden, da das System unabhängig von den internen Maschinenparametern und dem jeweiligen Hersteller der Maschine die von der Maschine ausgeführten Prozesse und die Prozessumgebung überwachen kann. Eine Verbindung der wenigstens einen an der Maschine anbringbaren Sensoreinheit mit der Steuerung der Maschine ist in diesem Fall für die Funktion des Systems nicht notwendig.The system can monitor the at least one machine independently of internal machine parameters of the at least one machine. In other words, the system can monitor the at least one machine without internal machine parameters such as engine parameters or hydraulic pressure values. Accordingly, the system can monitor the at least one machine without accessing the internal machine parameters or internal machine data transmitted by a CAN bus or similar device of the machine. The system can thus be used with a wide variety of machines and also with machines from different manufacturers, since the system can monitor the processes carried out by the machine and the process environment independently of the internal machine parameters and the respective manufacturer of the machine. In this case, a connection of the at least one sensor unit that can be attached to the machine to the control of the machine is not necessary for the functioning of the system.
Alternativ kann die Sensoreinheit auch eine Schnittstelle aufweisen, die zur Kommunikation mit der Steuerung einer Maschine ausgebildet sein kann. Dadurch kann das System auf interne Maschinenparameter oder interne Maschinendaten als zusätzliche Informationsquelle zurückgreifen. Beispielsweise kann die wenigstens eine Sensoreinheit dazu ausgebildet sein, Informationen von dem CAN-Bus oder einer ähnlichen Einrichtung einer Maschine zu erhalten.Alternatively, the sensor unit can also have an interface that can be designed for communication with the controller of a machine. This allows the system to access internal machine parameters or internal machine data as an additional source of information. For example, the at least one sensor unit can be designed to receive information from the CAN bus or a similar device of a machine.
Die wenigstens eine Auswerteeinheit kann eine räumlich von der wenigstens einen Sensoreinheit getrennte Einheit sein. Die wenigstens eine Auswerteeinheit kann beispielsweise ein Server sein, der sich an einem anderen Ort als die wenigstens eine Sensoreinheit befindet. Die Sensoreinheit kann die von ihr ermittelten Informationen an die wenigstens eine Auswerteeinheit übermitteln oder für die wenigstens eine Auswerteeinheit zum Abruf bereitstellen.The at least one evaluation unit can be a spatially separate unit from the at least one sensor unit. The at least one evaluation unit can be a server, for example, which is located at a different location than the at least one sensor unit. The sensor unit can transmit the information determined by it to the at least one evaluation unit or make it available for the at least one evaluation unit to be retrieved.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Sensoreinheit für ein System zur Überwachung wenigstens einer Maschine und deren Prozessumgebung. Die wenigstens eine Sensoreinheit weist wenigstens eine Einrichtung zur Erfassung von Positionsinformationen, wenigstens einen weiteren Sensor zur Erfassung von Informationen bezüglich der Maschine und wenigstens ein Kommunikationsmodul auf, das zum Aufbau eines lokalen Netzwerk ausgebildet ist. Die Sensoreinheit umfasst ferner ein Steuerungsmodul zur Steuerung der Komponenten der Sensoreinheit.The present invention also relates to a sensor unit for a system for monitoring at least one machine and its process environment. The at least one sensor unit has at least one device for acquiring position information, at least one further sensor for acquiring information relating to the machine and at least one communication module which is designed to set up a local network. The sensor unit also includes a control module for controlling the components of the sensor unit.
Das wenigstens eine Kommunikationsmodul kann zur kabellosen Kommunikation über das höherrangige Funknetzwerk ausgebildet sein. Das wenigstens eine Kommunikationsmodul kann zur kabellosen Kommunikation über Mobilfunknetze als höherrangiges Funknetzwerk eingerichtet sein. Das höherrangige Funknetzwerk kann beispielsweise von einem Mobilfunknetz gemäß dem GPRS-, 3G-, 4G- oder dem 5G-Standard gebildet werden. Zudem kann das höherrangige Funknetzwerk beispielsweise von einem Satellitenkommunikationsnetz oder einem anderen Funknetzwerk wie Richtfunk oder LORA gebildet werden. Das Kommunikationsmodul kann zur Kommunikation über ein lokales Netzwerk eingerichtet sein.The at least one communication module can be designed for wireless communication via the higher-level radio network. The at least one communication module can be set up for wireless communication via mobile radio networks as a higher-level radio network. The higher-level radio network can be formed, for example, by a mobile radio network based on the GPRS, 3G, 4G or 5G standard. In addition, the higher-level radio network can be formed, for example, by a satellite communication network or another radio network such as radio link or LORA. The communication module can be set up for communication via a local network.
Das lokale Netzwerk kann beispielsweise ein Funknetzwerk nach dem Wifi-Kommunikationsprotokoll sein. Es sind jedoch auch andere Kommunikationsprotokolle oder Kommunikationsverfahren denkbar, die zum Aufbau eines lokalen Netzwerks geeignet sind wie z.B. Bluetooth®.The local network can be a wireless network based on the Wifi communication protocol, for example. However, other communication protocols or communication methods that are suitable for setting up a local network are also conceivable, such as Bluetooth® .
Die Einrichtung zur Positionserfassung der Sensoreinheit kann dazu ausgebildet sein, Positionsinformationen über GNSS, Wifi, Bluetooth®, Ultra-Wide-Band (UWB), (Mobil-)Funkzellen oder über weitere Funkstandards zu ermitteln. Das Steuerungsmodul kann wenigstens einen Prozessor (CPU) aufweisen.The device for detecting the position of the sensor unit can be designed to determine position information via GNSS, Wifi, Bluetooth® , Ultra-Wide-Band (UWB), (mobile) radio cells or other radio standards. The steering ungsmodul can have at least one processor (CPU).
Die wenigstens eine Sensoreinheit kann wenigstens einen der nachfolgend aufgeführten Sensoren umfassen: Gyroskop, Beschleunigungssensor, Magnetometer, Barometer, Feuchtigkeitssensor, Temperatursensor, Mikrofon, Umgebungslichtsensoren, Annäherungssensor, Ultraschallsensoren, Time-of-Flight-Sensoren, Schwarzweiß-Kameras, Farbbild-Kameras, Infrarot- und Thermalkameras, Stereokameras . Mit diesen Sensoren können Informationen bezüglich der wenigstens einen Maschine und/oder ihres Umfelds von der wenigstens einen Sensoreinheit ermittelt werden.The at least one sensor unit can include at least one of the sensors listed below: gyroscope, acceleration sensor, magnetometer, barometer, humidity sensor, temperature sensor, microphone, ambient light sensors, proximity sensor, ultrasonic sensors, time-of-flight sensors, black and white cameras, color image cameras, infrared and thermal cameras, stereo cameras . With these sensors, information regarding the at least one machine and/or its environment can be determined by the at least one sensor unit.
Die wenigstens eine Sensoreinheit kann dazu ausgebildet sein, bei gewissen Ereignissen, die Maschine betreffend oder unabhängig von der Maschine, beispielsweise beim Starten der Maschine, an der sie angeordnet ist, „aufzuwachen“ und bei weiteren Ereignissen, beispielsweise beim Ausschalten der Maschine, in den Ruhezustand überzugehen. Die Sensoreinheit kann dazu ausgebildet sein, zeitgesteuert in den Ruhezustand versetzt oder „aufgeweckt“ zu werden. Darüber hinaus kann die Sensoreinheit auf Basis einer künstlichen Intelligenz gesteuert werden, die Ereignisse erkennt. Derartige Ereignisse können sein, wenn keine Aktivität mehr erkannt wird oder die Mittagspause der Nutzer/Maschinenführer ansteht. Die Sensoreinheit kann dazu ausgebildet sein, durch ein Kommando vom Server in den Ruhezustand versetzt oder aufgeweckt zu werden.The at least one sensor unit can be designed to "wake up" in the event of certain events relating to the machine or independently of the machine, for example when starting the machine on which it is arranged, and in the event of other events, for example when the machine is switched off to go into hibernation. The sensor unit can be designed to be put into the idle state or “woken up” in a time-controlled manner. In addition, the sensor unit can be controlled based on artificial intelligence that recognizes events. Such events can occur when no more activity is detected or when the user/machine operator is about to take their lunch break. The sensor unit can be designed to be put into the idle state or woken up by a command from the server.
Die wenigstens eine Sensoreinheit kann eine Kapselung aufweisen. Die wenigstens eine Kamera kann eine Kapselung aufweisen. Die wenigstens eine Kapselung kann in Form wenigstens eines Gehäuses ausgebildet sein, in dem die Kamera aufgenommen werden kann. Die Kamera kann durch die Kapselung beispielsweise vor Steinschlägen, Schutz und Flüssigkeiten geschützt werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Kamera außen an der Maschine angebracht ist. Die Sensoreinheit und die Kamera kann mit der Kapselung wasserdicht und/oder staubdicht ausgebildet sein.The at least one sensor unit can have an encapsulation. The at least one camera can have an encapsulation. The at least one encapsulation can be designed in the form of at least one housing in which the camera can be accommodated. The encapsulation can protect the camera from stone chips, debris and liquids, for example. This is especially true when the camera is mounted on the outside of the machine. The sensor unit and the camera can be watertight and/or dustproof with the encapsulation.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Übertragung von Informationen bei Überwachung der von wenigstens einer Maschine ausgeführten Prozesse und der Prozessumgebung gemäß Patentanspruch 17. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- Ermitteln von Informationen bezüglich wenigstens einer ersten Maschine mittels einer ersten Sensoreinheit, wobei die ermittelten Informationen zumindest eine Information aus der folgenden Gruppe umfassen: Positionsinformationen der ersten Maschine, wenigstens einen Geschwindigkeitswert in wenigstens einer Richtung, wenigstens einen Beschleunigungswert in wenigstens einer Richtung,
- Ermitteln von Informationen bezüglich wenigstens einer zweiten Maschine mittels einer zweiten Sensoreinheit, wobei die ermittelten Informationen zumindest eine Information aus der folgenden Gruppe umfassen: Positionsinformationen der zweiten Maschine, wenigstens einen Geschwindigkeitswert in wenigstens einer Richtung, wenigstens einen Beschleunigungswert in wenigstens einer Richtung, und
- Aufbau eines lokalen Netzwerks zum Austausch von Informationen zwischen dem ersten Kommunikationsmodul der ersten Sensoreinheit und dem zweiten Kommunikationsmodul der zweiten Sensoreinheit, um eine Übertragung von ermittelten Informationen von der ersten Sensoreinheit auf die zweite Sensoreinheit oder umgekehrt zu veranlassen.
- Determination of information regarding at least one first machine by means of a first sensor unit, the determined information comprising at least one piece of information from the following group: position information of the first machine, at least one speed value in at least one direction, at least one acceleration value in at least one direction,
- Determination of information regarding at least one second machine by means of a second sensor unit, the determined information comprising at least one piece of information from the following group: position information of the second machine, at least one speed value in at least one direction, at least one acceleration value in at least one direction, and
- Establishment of a local network for the exchange of information between the first communication module of the first sensor unit and the second communication module of the second sensor unit in order to initiate a transmission of determined information from the first sensor unit to the second sensor unit or vice versa.
Das Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen:
- Ermitteln der Verfügbarkeit des höherrangigen Funknetzwerks in der Prozessumgebung und
- Unterteilen der Prozessumgebung in Bereiche mit Verfügbarkeit des höherrangigen Funknetzwerks und Bereiche ohne Verfügbarkeit des höherrangigen Funknetzwerks.
- Determining the availability of the higher-level wireless network in the process environment and
- Divide the process environment into areas with availability of the higher tier wireless network and areas without availability of the higher tier wireless network.
Das Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen:
- Ermitteln der Verfügbarkeit des höherrangigen Funknetzwerks in zumindest einem Bereich der Prozessumgebung mittels der ersten Sensoreinheit und/oder der zweiten Sensoreinheit, und
- Veranlassen einer Übertragung von Informationen zwischen der ersten Sensoreinheit und der zweiten Sensoreinheit.
- Determining the availability of the higher-level radio network in at least one area of the process environment using the first sensor unit and/or the second sensor unit, and
- causing a transfer of information between the first sensor unit and the second sensor unit.
Das Verfahren kann den folgenden Schritt umfassen:
- Übertragen von Informationen von der ersten Sensoreinheit und/oder der zweiten Sensoreinheit auf wenigstens eine Kommunikationseinrichtung.
- Transmission of information from the first sensor unit and/or the second sensor unit to at least one communication device.
Das Verfahren kann den folgenden Schritt umfassen:
- Übertragen der von der ersten Sensoreinheit und/oder der zweiten Sensoreinheit erhaltenen Informationen von der wenigstens einen Kommunikationseinrichtung über das höherrangige Funknetzwerk zu wenigstens einer Auswerteinheit.
- Transmission of the information received from the first sensor unit and/or the second sensor unit from the at least one communication device via the higher-level radio network to at least one evaluation unit.
Das Verfahren kann den folgenden Schritt umfassen:
- Senden und/oder zum Abruf bereitstellen der Informationen der ersten Sensoreinheit und/oder der Informationen der zweiten Sensoreinheit über das höherrangige Funknetzwerk bei Erreichen eines Bereichs der Prozessumgebung mit Verfügbarkeit des höherrangigen Funknetzwerks.
- Sending and/or providing the information from the first sensor unit and/or the information from the second sensor unit for retrieval via the higher-level radio network when an area of the process environment with availability of the higher-level radio network is reached.
Das Verfahren kann den folgenden Schritt umfassen:
- Ermitteln welche von erster Sensoreinheit oder zweiter Sensoreinheit als Sender von Informationen und welche von erster Sensoreinheit oder zweiter Sensoreinheit als Informationsträger agiert oder agieren kann.
- Determine which of the first sensor unit or second sensor unit acts or can act as a transmitter of information and which of the first sensor unit or second sensor unit acts as an information carrier.
Das Verfahren kann den folgenden Schritt umfassen:
- Ermitteln durch die Kommunikation zwischen dem ersten Kommunikationsmodul und dem zweiten Kommunikationsmodul, welche von erster oder zweiter Sensoreinheit als Informationsträger agiert oder agieren kann.
- Determine through the communication between the first communication module and the second communication module, which of the first or second sensor unit acts or can act as an information carrier.
Das Verfahren kann den folgenden Schritt umfassen:
- Ermitteln in Abhängigkeit des Maschinentyps und/oder in Abhängigkeit der von der Maschine ausgeführten Prozesse, welche von erster oder zweiter Sensoreinheit als Informationsträger agiert oder agieren kann.
- Determining, depending on the machine type and/or depending on the processes performed by the machine, which of the first or second sensor unit acts or can act as an information carrier.
Das Verfahren kann den folgenden Schritt umfassen:
- Priorisieren eines Austauschs von Informationen zwischen der ersten Sensoreinheit und/oder der zweiten Sensoreinheit mit der wenigstens einen Auswerteeinheit über das höherrangige Funknetzwerk, wobei der Austausch von Informationen über ein lokales Netzwerk eine niedrigere Priorität als der Austausch von Information über das höherrangige Funknetzwerk hat.
- Prioritizing an exchange of information between the first sensor unit and/or the second sensor unit with the at least one evaluation unit via the higher-level radio network, the exchange of information via a local network having a lower priority than the exchange of information via the higher-level radio network.
Das Verfahren kann den folgenden Schritt umfassen:
- Empfangen des Informationssatzes der jeweils anderen Sensoreinheit.
- Receiving the information set of the respective other sensor unit.
Das Verfahren kann den folgenden Schritt umfassen:
- Ermitteln der Position der ersten Sensoreinheit und/oder zweiten Sensoreinheit über das lokale Netzwerk.
- Determining the position of the first sensor unit and/or second sensor unit via the local network.
Das Verfahren kann den folgenden Schritt umfassen:
- Ermitteln der Position der ersten Sensoreinheit und/oder zweiten Sensoreinheit mittels wenigstens einer Kamera anhand wenigstens eines Markierungspunkts.
- Determining the position of the first sensor unit and/or second sensor unit using at least one camera based on at least one marking point.
Das Verfahren kann den folgenden Schritt umfassen:
- Empfangen von Informationen durch die erste Sensoreinheit und/oder die zweiten Sensoreinheit von der wenigstens einen Auswerteeinheit. Die erste Sensoreinheit und die zweite Sensoreinheit können diese Informationen direkt von der wenigstens einen Auswerteinheit empfangen. Die erste Sensoreinheit und/oder die zweite Sensoreinheit können die Informationen der wenigstens einen Auswerteinheit über die wenigstens eine Kommunikationseinrichtung empfangen.
- Receiving information by the first sensor unit and/or the second sensor unit from the at least one evaluation unit. The first sensor unit and the second sensor unit can receive this information directly from the at least one evaluation unit. The first sensor unit and/or the second sensor unit can receive the information from the at least one evaluation unit via the at least one communication device.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es stellen dar:
-
1 eine schematische Ansicht eines Systems zur Überwachung der von wenigstens einer Maschine ausgeführten Prozesse und der Prozessumgebung; und -
2 eine weitere schematische Ansicht des Systems gemäß1 ; und -
3 eine schematische Ansicht einer Sensoreinheit.
-
1 a schematic view of a system for monitoring the processes executed by at least one machine and the process environment; and -
2 another schematic view of the system according to FIG1 ; and -
3 a schematic view of a sensor unit.
Die Auswerteeinheit 12 kann beispielsweise ein Server sein. Die Auswerteeinheit 12 kann im näheren Umfeld der Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 angeordnet sein. Die Auswerteeinheit 12 kann sich jedoch auch an einem anderen Ort als die Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 befinden. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit 12 in einem zentralen Rechenzentrum bzw. Serverzentrum positioniert sein. Die Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 können die von ihnen ermittelten Informationen an die Auswerteeinheit 12 senden. Alternativ können die Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 die von ihnen ermittelten Informationen auch zum Abruf durch die Auswerteeinheit 12 bereitstellen. Die Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 können Informationen von der Auswerteeinheit 12 empfangen. Diese Informationen können Text- und Bildinformationen aber auch „Over the Air Updates“ umfassen.The
Die Maschine 14 kann beispielsweise ein Kippfahrzeug sein. Die Maschine 16 kann ein Hydraulikbagger und die Maschine 18 ein weiteres Kippfahrzeug sein. Die Maschine 20 kann ein Radlader sein. Dadurch wird deutlich, dass die Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 an verschiedenen Maschinentypen angebracht werden und unabhängig vom Typ und Hersteller der Maschine Informationen über die Maschine 14, 16, 18, 20 ermitteln können, an der sie angebracht sind. Die Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 können identisch aufgebaut sein.For example, the
Die Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 weisen jeweils ein Kommunikationsmodul 221, 222, 223, 224 auf. Das Kommunikationsmodul 221, 222, 223, 224 ist zur Kommunikation mit einem höherrangigen Funknetzwerk eingerichtet. Die Kommunikationsmodule 221, 222, 223, 224 der Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 sind so eingerichtet, dass sie miteinander kabellos kommunizieren und ein lokales Netzwerk aufbauen können.The
Jede der Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 ermittelt Informationen über die Maschine 14, 16, 18, 20, an der die jeweilige Sensoreinheit 101, 102, 103, 104 angebracht ist. Die Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 können beispielsweise Informationen über die Position, Beschleunigung, Geschwindigkeit und die Orientierung oder Lage der Maschine oder Teile der Maschinen 14, 16, 18, 20 ermitteln. Anhand der von den Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 ermittelten Informationen kann die Auswerteeinheit 12 die von Maschinen 14, 16, 18, 20 ausgeführten Aktivitäten ermitteln. Die Auswerteeinheit 12 kann bestimmte Informationsmuster in den von den Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 ermittelten Informationen erkennen und diese Informationsmuster bestimmten Aktivitäten der jeweiligen Maschine 14, 16, 18, 20 zuordnen. Diese Informationsmuster können beispielsweise auf den Positionsinformationen basierende Bewegungsmuster einer Maschine 14, 16, 18, 20 oder bestimmte Muster in den von der Sensoreinheit ermittelten Beschleunigungswerten für eine der Maschinen 14, 16, 18, 20 sein.Each of the
Neben den Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 können Kameras an den Maschinen 14, 16, 18 und 20 angeordnet sein. An jeder Maschine 14, 16, 18, 20 können jeweils eine Sensoreinheit 101, 102, 103, 104 und eine Kamera angeordnet. Die Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 und die Kameras können miteinander kommunizieren. Jede der Kameras erzeugt Bilddaten, die zumindest einen Abschnitt der Maschine 14, 16, 18, 20 und/oder einen Teil die Prozessumgebung der wenigstens einen Maschine 14, 16, 18, 20 enthalten. Die von den Kameras erzeugten Bilddaten können an die der jeweiligen Kamera zugeordnete Sensoreinheit 101, 102, 103, 104 übertragen werden. Jede der Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 kann die ihr zugeordnete Kamera steuern.In addition to the
Das Kippfahrzeug 14 und der Hydraulikbagger 16 befinden sich an einer Beladestelle BS, an dem Erdreich oder Gestein von dem Hydraulikbagger 16 abgetragen und auf die Ladefläche des Kippfahrzeugs 14 geschaufelt wird. Die Beladestelle BS kann beispielsweise Teil einer Tunnelbaustelle oder eines Untertagebetriebs sein. Die Baustelle oder der Bergbaubetrieb hat ferner eine Entladestelle ES. An der Entladestelle ES kann das Material abgeladen werden. Zwischen der Beladestelle BS und der Entladestelle ES erstreckt sich ein Transportweg 22. Von der Beladestelle BS hat sich das Kippfahrzeug 18 entlang des Transportwegs 22 bewegt. Dies ist in
Die Auswerteeinheit 12 ist in ein höherrangiges Funknetzwerk eingebunden. Über dieses höherrangige Funknetzwerk können die Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 kabellos mit der Auswerteeinheit 12 kommunizieren. In der in
Das System 100 weist eine zentrale Kommunikationseinrichtung 30 auf. Die Kommunikation ist ebenfalls in das höherrangige Funknetzwerk eingebunden. Die Kommunikationseinrichtung 30 kann über das höherrangige Funknetzwerk mit der Auswerteeinheit 12 kabellos kommunizieren, wie durch den Pfeil P3 dargestellt ist. Die Kommunikationseinrichtung 30 kann zudem mit den Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 kabellos kommunizieren. Bei der Kommunikationseinrichtung 30 handelt es sich um eine stationäre Einrichtung. Die Kommunikationseinrichtung 30 ist somit an einer vorgegebenen Position der Baustelle oder des Bergbaubetriebs fest installiert. Die Kommunikationseinrichtung 30 kann unabhängig von dem höherrangigen Funknetzwerk mit den Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 kabellos kommunizieren. Die kabellose Kommunikation zwischen der Kommunikationseinrichtung 30 den Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 kann beispielsweise über ein lokales Funknetzwerk erfolgen, das dem Wifi-Kommunikationsprotokoll aufgebaut entspricht. Es sind jedoch auch andere Kommunikationsprotokolle für die von dem höherrangigen Funknetzwerk unabhängige Kommunikation zwischen der Kommunikationseinrichtung 30 und den Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 denkbar.The
Die Prozessumgebung bzw. die Baustelle oder die Bergbaumine kann Bereiche haben, in denen das höherrangige Funknetzwerk nicht verfügbar ist. Diese Bereiche können sich beispielsweise Untertage befinden. Diese Bereiche können als „Offline-Bereiche“ bezeichnet werden. In den Offline-Bereichen ist eine Kommunikation zwischen den Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104, die sich in einem Offline-Bereich befinden, und der Auswerteeinheit 12 über das höherrangige Funknetzwerk nicht möglich. In einem Offline-Bereich können die Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 die von ihnen ermittelten nicht über das höherrangige Funknetzwerk an die Auswerteeinheit 12 senden. Neben den „Offline-Bereichen“ hat die Prozessumgebung Bereiche, in denen das höherrangige Funknetzwerk verfügbar ist. Diese Bereiche können als „Online-Bereiche“ bezeichnet werden. In den Online-Bereichen ist eine Kommunikation zwischen den Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 und der Auswerteeinheit 12 über das höherrangige Funknetzwerk möglich.The process environment or construction site or mine may have areas where the higher tier wireless network is unavailable. These areas can be located underground, for example. These areas may be referred to as "offline areas". In the offline areas, communication between the
Die Beladestelle BS befindet sich in einem Bereich der Baustelle oder der Bergbaumine ohne Verfügbarkeit des höherrangigen Funknetzwerks, d. h. die Beladestelle BS befindet sich in einem Offline-Bereich. An der Beladestelle BS können die Sensoreinheiten 101 und 102 an den Maschinen 14 und 16 nicht über das höherrangige Funknetzwerk mit der Auswerteeinheit 12 kommunizieren.The loading point BS is in an area of the construction site or the mine without the availability of the higher-level radio network, ie the loading point BS is in an offline area. At the loading point BS, the
Die Sensoreinheiten 101 und 102 können ermitteln, dass das höherrangige Funknetzwerk zur Informationsübertragung an die Auswerteeinheit 12 nicht verfügbar ist. Die Sensoreinheiten 101 und 102 können kabellos über ihre Kommunikationsmodule 221 und 222 miteinander kommunizieren, wie durch den Pfeil P4 dargestellt ist. Die Kommunikation zwischen den Sensoreinheiten 101 und 102 erfolgt unabhängig von dem höherrangigen Funknetzwerk. Die Sensoreinheiten 101 und 102 können über ihre Kommunikationsmodule 221 und 222 ein lokales Netzwerk aufbauen, über das Informationen zwischen den Sensoreinheiten 221 und 222 übertragen werden können. Die Kommunikation zwischen den Sensoreinheiten 101 und 102 kann beispielsweise auf Basis des Wifi-Kommunikationsprotokolls erfolgen. Es sind jedoch auch andere Kommunikationsprotokolle oder Kommunikationsverfahren denkbar, die den Aufbau eines lokalen Netzwerks und eine kabellose Kommunikation unterstützen.The
Die Sensoreinheiten 101 und 102 können die jeweils von ihnen ermittelten Informationen und weitere Informationen austauschen. Die weiteren Informationen können beispielsweise die Informationen einer weiteren Sensoreinheit sein, von der die Sensoreinheit 101 oder die Sensoreinheit 102 Informationen eingesammelt hat. Es ist auch möglich, dass die Sensoreinheiten 101 und 102 ihren jeweiligen vollständigen Informationssatz übertragen, so dass neben dem eigenen Informationssatz auch der Informationssatz der jeweils anderen Sensoreinheit 101 und 102 im Speicher der jeweiligen Sensoreinheit 101, 102 vorhanden ist. Im vorliegenden Fall kann die Sensoreinheit 102 die von ihre Informationen auf die Sensoreinheit 101 übertragen, d. h. die Sensoreinheit 101 ist der Informationsträger. Dies liegt darin begründet, dass der Hydraulikbagger 16 an der Beladestelle BS und damit in einem Offlinebereich verbleibt. Im Gegensatz dazu ist das Kippfahrzeug 14 mobil und bewegt sich von der Beladestelle BS beispielsweise entlang des Transportwegs 24 zu der Entladestelle ES. Das Kippfahrzeug 14 und die daran angeordnete Sensoreinheit 101 können die von der Sensoreinheit 102 ermittelten Informationen aus dem Offline-Bereich tragen und so eine Übermittlung der von der Sensoreinheit 102 ermittelten Informationen an die Auswerteeinheit 12 ermöglichen.The
Die Entladestelle ES befindet sich in einem Bereich der Prozessumgebung bzw. der Baustelle oder des Bergbaubetriebs, in der das höherrangige Funknetzwerk verfügbar ist. Die Entladestelle ES befindet sich somit in einem Online-Bereich. Die Sensoreinheit 103 an der Maschine 18 kann mit der Auswerteeinheit 12 über das höherrangige Funknetzwerk kommunizieren und die von ihr ermittelten Informationen an die Auswerteeinheit 12 senden, wie durch den Pfeil P1 dargestellt ist. Der Radlader 20 bzw. der Transportweg 26 befinden sich ebenfalls in einem Online-Bereich, in dem die Sensoreinheit 103 mit der Auswerteeinheit 12 kommunizieren kann. Dies wird durch den Pfeil P2 dargestellt.The unloading point ES is located in an area of the process environment or the construction site or mining operation in which the higher-level radio network is available. The unloading point ES is thus located in an online area. The
Die in
Die Kommunikationseinrichtung 30 kann über das höherrangige Funknetzwerk mit der Auswerteeinheit 12 kommunizieren. Die Kommunikationseinrichtung 30 kann die von der Sensoreinheit 101 empfangenen Informationen, die von der Sensoreinheit 101 und der Sensoreinheit 102 ermittelt wurden, an die Auswerteeinheit 12 senden. Die zentrale Kommunikationseinrichtung 30 kann somit einen zentralen Informationshub für die von den Sensoreinheiten 101, 102, 103, 104 ermittelten Informationen bilden und diese an die Auswerteeinheit 12 übermitteln.The
Das Kommunikationsmodul 22 kann zur Kommunikation mit der Auswerteeinheit 12 über ein höherrangiges Funknetzwerk und zur Kommunikation mit einem Kommunikationsmodul einer anderen Sensoreinheit über ein lokales Netzwerk ausgebildet sein. Zur Kommunikation mit einer anderen Sensoreinheit kann das Kommunikationsmodul 22 ein Wifi-Modul aufweisen, d. h. über das Wifi- Kommunikationsprotokoll mit einem Kommunikationsmodul einer anderen Sensoreinheit kommunizieren. Das Kommunikationsmodul 22 kann dazu eingerichtet sein, über Mobilfunknetze als höherrangiges Funknetzwerk zu kommunizieren und Informationen auszutauschen. Solche höherrangigen Funknetzwerke können Mobilfunknetze nach dem GPRS-, 3G-, 4G- oder 5G-Standard seinThe
In dem Speichermodul 40 können die von der Sensoreinheit 10 ermittelten Informationen bezüglich der Maschine gespeichert werden, an der die Sensoreinheit 10 angeordnet ist. Die Sensoreinheit 10 kann ferner ein Energiespeichermodul haben, sodass die Sensoreinheit 10 eine von der jeweiligen Maschine unabhängige und damit autarke Einheit darstellt. Alternativ kann die Sensoreinheit 10 jedoch auch zur Verbindung mit einem Stromkreis einer Maschine ausgebildet sein, sodass die Energieversorgung der Sensoreinheit 10 über die Maschine erfolgt. Die Sensoreinheit 10 kann auch eine Schnittstelle aufweisen, die zur Kommunikation mit der Steuerung einer Maschine ausgebildet sein kann.The information determined by the
Mit dem erfindungsgemäßen System 100 und der Sensoreinheit 10 können die von einer Maschine 14, 16, 18, 20 ausgeführten Prozesse und die Prozessumgebung selbst dann im Wesentlichen lückenlos überwacht, wenn kein höherrangiges Funknetzwerk verfügbar ist.With the
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DE102021120944.7A DE102021120944A1 (en) | 2021-08-11 | 2021-08-11 | System and method for transmitting information when monitoring processes performed by at least one machine and the process environment |
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US20170017238A1 (en) | 2013-12-27 | 2017-01-19 | Komatsu Ltd. | Mining machine management system and management method |
US20180206175A1 (en) | 2015-07-06 | 2018-07-19 | Newtrax Holdings Inc. | System for transmitting data from an underground vehicle |
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Patent Citations (2)
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