JP2013105278A - 鉱山機械の管理システム及び鉱山機械の管理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鉱山機械の管理システム1において、管理装置10は、管理側無線通信装置18を介してダンプトラック20の稼働情報を収集する。ダンプトラック20の稼働情報に含まれる、ダンプトラック20が排土した場所から積荷を積み込む場所に移動し再び排土する場所に移動するまでの経路に含まれる少なくとも4箇所の位置情報に基づき、ダンプトラック20が走行した経路Rg、Rrを特定する。
【選択図】図1
Description
鉱山機械の管理システム(以下、必要に応じて管理システムという)1は、管理装置10が、無線通信によって鉱山機械としてのダンプトラック20の稼働情報を、ダンプトラック20から収集するものである。管理装置10は、移動体であるダンプトラック20とは異なり、例えば、鉱山の管理施設に設置されている。このように、管理装置10は、原則として移動を考慮していないものである。管理装置10が収集したダンプトラック20の稼働情報は、ダンプトラック20の稼働状態に関する情報であり、例えば、ダンプトラック20の位置情報(緯度、経度及び高度の座標)、走行時間、走行距離、エンジン水温、異常の有無、異常の箇所、燃料消費率又は積載量等である。稼働情報は、主としてダンプトラック20の予防保全及び異常診断等に用いられる。したがって、稼働情報は、鉱山の生産性向上又は鉱山のオペレーションの改善といったニーズに応えるために有用である。
図2は、実施形態1に係る鉱山機械の管理システムが有する管理装置の機能ブロック図である。管理装置10は、管理側処理装置12と、管理側記憶装置13と、入出力部(I/O)15とを含む。さらに、管理装置10は、入出力部15に、表示装置16と、入力装置17と、管理側無線通信装置18と、出力装置19とを接続している。管理装置10は、例えば、コンピュータである。管理側処理装置12は、例えば、CPU(Central Processing Unit)である。管理側記憶装置13は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ若しくはハードディスクドライブ等又はこれらを組み合わせて構成されている。入出力部15は、管理側処理装置12と、管理側処理装置12の外部に接続する表示装置16、入力装置17、管理側無線通信装置18及び出力装置19との情報の入出力(インターフェース)に用いられる。
図3は、ダンプトラックの構成を示す図である。ダンプトラック20は、積荷を積載して走行し、所望の場所でその積荷を排出する。ダンプトラック20は、車両本体21と、ベッセル22と、車輪23と、サスペンションシリンダー24と、回転センサ25と、サスペンション圧力センサ(圧力センサ)26と、アンテナ28Aが接続された車載無線通信装置27と、GPS用アンテナ28Bが接続された位置情報検出装置(本実施形態ではGPS受信機)29と、車載情報収集装置30と、を有する。なお、ダンプトラック20は、上記構成以外にも一般的な運搬機が備えている各種の機構及び機能を備えている。なお、本実施形態1では、前輪(車輪23)で操舵するタイプのダンプトラック20を例として説明するが、車体を前部と後部に分割しそれらを自由関節で結合したアーティキュレート式ダンプトラックにも適用可能である。
図4は、車載情報収集装置及びその周辺機器を示す機能ブロック図である。ダンプトラック20が有する車載情報収集装置30は、車載記憶装置31と、車載無線通信装置27と、位置情報検出装置29とが接続されている。車載情報収集装置30には、さらに、状態取得装置が接続されている。車載情報収集装置30は、例えば、CPU(Central Processing Unit)とメモリとを組み合わせたコンピュータである。
図5は、経路の模式図である。図6は、本実施形態に係る経路特定処理の手順を示すフローチャートである。図7から図9は、経路特定処理においてデータ数を圧縮する手順を示す図である。次の説明においては、管理装置10が無線通信によってダンプトラック20から取得した稼働情報を用いて、稼働情報が取得されたダンプトラック20が走行した経路を特定する例を説明する。
図10は、位置情報と走行距離等との関係を示す図表である。図11は、比較対象位置を特定する処理の手順を示すフローチャートである。図12は、比較対象位置を特定する処理を示す模式図である。車載情報収集装置30は、所定の時間間隔(サンプリングタイム)毎に、図4に示す位置情報検出装置29からダンプトラック20の位置を取得し、車載記憶装置31に位置情報として記憶させる。図10の時間は、車載情報収集装置30が位置情報を収集した時刻を示し、時間間隔は等しい。すなわち、時間間隔をΔtとすると、t2=t1+Δt、t3=t2+Δt、ti+1=ti+Δt(iは1以上n以下の整数)となる。
図14は、経路特定処理の後処理の手順を示すフローチャートである。ステップS201において、管理装置10の走行経路特定部12aは上述した経路の特定処理を実行する。次に、ステップS202において、登録されている既存の経路の中から経路が特定できないと判断される場合は、その経路はまだ経路リスト14Rに登録されていない、すなわち未登録である(ステップS202、Yes)。この場合、ステップS203に進み、図2に示す管理側処理装置12の勾配解析部12bは、経路解析を実行する。経路解析は、経路の勾配毎に複数のセクションに分割して、勾配の情報を経路の情報に付与する処理である。経路解析については後述する。経路解析が終了したら、ステップS204に進み、勾配解析部12bは、その結果を経路情報として経路リスト14Rに登録(保存)する。ステップS202において、登録されている既存の経路の中から経路が特定できたと判断される場合、その経路は既に経路リスト14Rに登録済なので、ステップS203及びステップS204は実行せず、後処理を終了する。次に、経路解析について説明する。
図15、図16は、経路解析の手順を示すフローチャートである。図17から図19は、経路解析の説明図である。特定された経路を、勾配に応じて区分けしておくことは、ダンプトラック20から収集した稼働情報を解析する際に重要な情報になる。例えば、特定された経路の登りの区間における平均車速を求めることがある。経路解析は、一定距離の区間の平均傾斜角を求めてテンポラリセクションとし、このテンポラリセクションを元に、特定された経路を勾配に応じて複数のセクションに区分けするものである。
上述した例では、車載情報収集装置30が収集したダンプトラック20の運搬作業の1サイクルにおける稼働情報(主として位置情報)を用いて、管理装置10が運搬作業の1サイクルにおける経路を特定した。第1変形例においては、図4に示す車載情報収集装置30が運搬作業の1サイクルにおける経路を特定する。この場合、車載情報収集装置30は、車載無線通信装置27を介して、図2に示す管理装置10の管理側記憶装置13の経路リスト14Rから登録済の経路を取得する。そして、車載情報収集装置30は、取得した登録済の経路及び運搬作業の1サイクルにおける稼働情報を用いて、上述した経路を特定する処理(経路特定処理)を実行することにより、運搬作業の1サイクルにおける経路を特定する。このように、管理装置10のみならず、車載情報収集装置30もダンプトラック20が運搬作業の1サイクルにおいて走行した経路を特定することができる。
図20は、経路特定処理の第2変形例を説明するための図である。図21は、領域IDと位置情報等との関係を示す図表である。本変形例は、ダンプトラック20が走行する経路Rg、Rrに、経路の所定領域を識別するための識別体50a〜50gを設け、これをダンプトラック20が有する読み取り装置51で読み取ることにより、経路を特定するものである。
図22は、稼働情報を解析して路面整備提案を作成する例を示すフローチャートである。図23は、稼働情報の解析の説明に用いる図である。この例は、上述のような経路特定処理によって特定された経路のうち、同じ経路を走行したダンプトラック20の稼働情報から、ダンプトラック20が走行する経路の路面の状態を解析し、必要に応じて路面を整備する提案を作成するものである。鉱山の管理者又は運用者は、路面整備の提案を受けて鉱山の経路等の路面の整備の手配及び実行を行うことができる。鉱山は、ダンプトラック20の走行又は降雨等によって路面が荒れて凹凸が発生する。路面の凹凸がひどくなると、ダンプトラック20の運転者にとっては疲労の原因になる。また、ダンプトラック20にとっても凹凸を走行する際に発生する衝撃等が車体等への負荷となり、損傷の原因となる。さらに、路面凹凸がある場所では、車輪23のタイヤのスリップを引き起こし、タイヤの早期摩耗を引き起こす要因にもなる。また、路面凹凸のある場所で、スリップ発生又は減速走行を強いられたりするから、燃費の悪化にもつながる。したがって、路面凹凸が発生したならば、速やかに検知し整備することで、鉱山の生産性の維持向上を図ることができる。例えば、ダンプトラック20の1台あたりにおける路面凹凸イベント(路面の凹凸に関する路面情報に相当する)の発生頻度Q(回/1サイクル)を所定の期間(例えば1日)毎に集計し、特定の閾値Qt以上に増加した場合には、路面の整備に関する指標として、路面の整備を提案する路面整備提案が作成される。
図24は、稼働情報を解析して燃費改善提案又は渋滞改善提案を作成する例を示すフローチャートである。この例は、特定された経路のうち、同じ経路を走行したダンプトラック20の稼働情報から、ダンプトラック20の燃料消費及び経路の渋滞を解析し、必要に応じて燃費を改善する提案又は渋滞発生箇所におけるダンプトラックの走行速度を改善する提案を作成するものである。鉱山の管理者、運用者又は運転者は、燃費を改善する提案又は渋滞発生箇所におけるダンプトラック20の走行速度を改善する提案を受けて鉱山の経路等の設計変更や運行規則の改善、運転者の運転指導等を行うことができる。渋滞の発生は、ダンプトラック20の燃費を悪化し、ブレーキの消耗やタイヤの摩耗を促進させるとともに衝突等の安全面でも避けるべきであり、鉱山の生産性を低下させる要因となる。この例において、燃費とは、所定の距離を走行するのに必要な燃料の量をいう。
図25は、稼働情報を解析して経路変更提案、運転者疲労確認提案又は点検提案を作成する例を示すフローチャートである。この例は、上述した解析例2において渋滞発生改善提案及び走行速度改善提案を作成した経路のうち、同じ経路を走行したダンプトラック20の稼働情報から、必要に応じて経路変更指標としての経路変更提案、疲労確認指標としての運転者疲労確認提案又はダンプトラック20の点検に関する指標としての点検提案を作成するものである。次に、稼働情報の解析例3の手順を説明する。
図26は、稼働情報を解析して運転指導指標又は積載改善要求指標を作成する例を示すフローチャートである。図27は、鉱山で稼働する複数のダンプトラック20(20A、20B、20C)を示す図である。図28は、図27に示すダンプトラック20(20A、20B、20C)の運転者と経路とを示す図表である。この例は、同じ経路を走行したダンプトラック20の稼働情報から、必要に応じて運転者の技能を改善するための運転指導指標、過積載又は過小積載の改善を要求する積載改善要求指標を作成する。次に、稼働情報の解析例4の手順を説明する。
2 給油所
3 中継器
4 油圧ショベル
5A、5B、5C GPS衛星
6 中間中継器
7 通信可能範囲
10 管理装置
12 管理側処理装置
12a 走行経路特定部
12b 勾配解析部
12c 路面状態解析部
12d 燃費解析部
12e 渋滞解析部
12f 走行経路解析部
12g 運転者状態解析部
12h 異常解析部
12i 運転解析部
12j 積載量解析部
13 管理側記憶装置
15 入出力部
16 表示装置
17 入力装置
18 管理側無線通信装置
18A アンテナ
19 出力装置
20、20A、20B、20C ダンプトラック
21 車両本体
22 ベッセル
23 車輪
24 サスペンションシリンダー
25 回転センサ
26 圧力センサ
27 車載無線通信装置
29 位置情報検出装置
30 車載情報収集装置
31 車載記憶装置
32A エンジン制御装置
32B 走行制御装置
32C 油圧制御装置
33A アクセル
33B シフトレバー
33C ダンプレバー
35 作動油コントロールバルブ
36 ホイストシリンダー
37 走行装置
38 取得装置
39 傾斜計(傾斜センサ)
50a〜50g 識別体
51 読み取り装置
Claims (25)
- 鉱山で作業する鉱山機械に搭載されて、前記鉱山機械の稼働状態に関する稼働情報を収集する車載情報収集装置と、
前記鉱山機械に搭載されて通信を行う車載無線通信装置と、
前記車載無線通信装置と通信する管理側無線通信装置と、
前記車載無線通信装置と前記管理側無線通信装置とを介して前記稼働情報を収集する管理装置と、を含み、
前記管理装置は、
前記稼働情報に含まれる、前記鉱山機械が排土した場所から積荷を積み込む場所に移動し再び排土する場所に移動するまでの経路に含まれる少なくとも4箇所の位置情報に基づき、前記鉱山機械が走行した経路を特定する、ことを特徴とする鉱山機械の管理システム。 - 鉱山で作業する鉱山機械に搭載されて、前記鉱山機械の稼働状態に関する稼働情報を収集する車載情報収集装置と、
前記鉱山機械に搭載されて通信を行う車載無線通信装置と、
を含み、
前車載情報収集装置は、
前記稼働情報に含まれる、前記鉱山機械が排土した場所から積荷を積み込む場所に移動し再び排土する場所に移動するまでの経路に含まれる少なくとも4箇所の位置情報と、予め設定された指定経路の位置情報とに基づき、前記鉱山機械が走行した経路を特定し、
前記車載無線通信装置は、
特定された前記鉱山機械が走行した経路を管理装置に送信する、ことを特徴とする鉱山機械の管理システム。 - 前記鉱山機械が走行した経路は、
排土場における位置情報と、積込場における位置情報と、前記排土場と前記積込場との間における2箇所の位置情報と、に基づいて特定される、請求項1又は2に記載の鉱山機械の管理システム。 - 前記鉱山機械が走行した経路が特定される際に、前記経路に含まれる複数箇所の位置情報の数値が丸められる、請求項1から3のいずれか1項に記載の鉱山機械の管理システム。
- 前記稼働情報が収集された鉱山機械が走行したとして特定された経路と、収集された前記稼働情報とを対応付けて記憶する管理側記憶装置を有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の鉱山機械の管理システム。
- 前記管理装置は、前記稼働情報を解析するにあたって、
同一の前記特定された経路を走行した複数の鉱山機械の稼働情報から路面の凹凸に関する路面情報を抽出し、
抽出した前記路面情報に基づいて路面の整備に関する指標を作成する、請求項1から5のいずれか1項に記載の鉱山機械の管理システム。 - 前記管理装置は、前記稼働情報を解析するにあたって、
同一の前記特定された経路を走行した複数の鉱山機械の稼働情報から走行中の燃料消費に関する燃費情報を抽出し、
抽出した前記燃費情報に基づいて燃料消費に関する指標を作成する、請求項1から5のいずれか1項に記載の鉱山機械の管理システム。 - 前記管理装置は、前記稼働情報を解析するにあたって、
同一の前記特定された経路を走行した複数の鉱山機械の稼働情報から走行時間と停止時間とを抽出し、
抽出した前記走行中時間と前記停止時間とに基づいて鉱山機械の走行速度の改善に関する指標を作成する、請求項1から5のいずれか1項に記載の鉱山機械の管理システム。 - 前記管理装置は、前記稼働情報を解析するにあたって、
前記走行速度の改善に関する指標に対応する経路を走行した複数の鉱山機械の稼働情報から、所定時間以上の停止に関する長時間停止情報と、前記複数の鉱山機械の異常に関する異常情報とを抽出し、
抽出した前記長時間停止情報と前記異常情報とに基づいて、鉱山機械の点検に関する指標を作成する、請求項8に記載の鉱山機械の管理システム。 - 前記管理装置は、前記稼働情報を解析するにあたって、
前記走行速度の改善に関する指標に対応する経路を走行した鉱山機械の稼働情報から、さらに前記所定時間以上の停止が発生した位置に関する長時間停止位置情報を抽出し、
抽出した前記長時間停止情報及び長時間停止位置情報に基づいて、鉱山機械の運転者の勤怠状態に関する疲労確認指標又は前記鉱山機械の経路の変更に関する経路変更指標を作成する、請求項8又は9に記載の鉱山機械の管理システム。 - 前記管理装置は、前記稼働情報を解析するにあたって、
同一の前記特定された経路を走行した複数の鉱山機械の稼働情報から、前記複数の鉱山機械が積載した積荷の積載量に関する積載量情報を抽出し、
抽出した前記積載量情報に基づいて、過積載の改善又は過小積載の改善を要求する積載改善要求指標を作成する、請求項1から5のいずれか1項に記載の鉱山機械の管理システム。 - 前記管理装置は、前記稼働情報を解析するにあたって、
同一の前記特定された経路を走行した複数の鉱山機械の稼働情報から、前記複数の鉱山機械が積載した積荷の積載量に関する積載量情報と、走行中の燃料消費に関する燃費情報と、排土終了から積荷を積載して排土するまでに要した時間に関するサイクル時間情報とを抽出し、
抽出した前記積載量情報と、前記燃費情報と、前記サイクル時間情報とに基づいて、鉱山機械を運転する運転者の運転の改善を要求する、運転指導指標を作成する請求項1から5のいずれか1項に記載の鉱山機械の管理システム。 - 前記管理装置は、
前記特定された経路の勾配に応じて複数のセクションに分割し、分割された前記セクション毎に、同一の前記特定された経路を走行した複数の鉱山機械の稼働情報を解析する、請求項6から12のいずれか1項に記載の鉱山機械の管理システム。 - 鉱山で作業する鉱山機械の稼働情報を取得する手順と、
前記稼働情報に含まれる、前記鉱山機械が排土した場所から積荷を積み込む場所に移動し再び排土する場所に移動するまでの経路に含まれる少なくとも4箇所の位置情報に基づき、前記鉱山機械が走行した経路を特定する手順と、
を含むことを特徴とする鉱山機械の管理方法。 - 前記鉱山機械が走行した経路は、
排土場における位置情報と、積込場における位置情報と、前記排土場と前記積込場との間における2箇所の位置情報と、に基づいて特定される、請求項14に記載の鉱山機械の管理方法。 - 前記鉱山機械が走行した経路が特定される際に、前記経路に含まれる複数箇所の位置情報の数値が丸められる、請求項14又は15に記載の鉱山機械の管理方法。
- 前記稼働情報が収集された鉱山機械が走行したとして特定された経路と、収集された前記稼働情報とを対応付けて記憶する管理側記憶装置を有する、請求項14から16のいずれか1項に記載の鉱山機械の管理方法。
- 前記経路が特定された後に、
同一の前記特定された経路を走行した複数の鉱山機械の稼働情報から路面の凹凸に関する路面情報を抽出する手順と、
抽出した前記路面情報に基づいて路面の整備に関する指標を作成する手順と、
を含む請求項14から17のいずれか1項に記載の鉱山機械の管理方法。 - 前記経路が特定された後に、
同一の前記特定された経路を走行した複数の鉱山機械の稼働情報から走行中の燃料消費に関する燃費情報を抽出する手順と、
抽出した前記燃費情報に基づいて燃料消費に関する指標を作成する手順と、
を含む請求項14から17のいずれか1項に記載の鉱山機械の管理方法。 - 前記経路が特定された後に、
同一の前記特定された経路を走行した複数の鉱山機械の稼働情報から走行時間と停止時間とを抽出する手順と、
抽出した前記走行中時間と前記停止時間とに基づいて鉱山機械の走行速度の改善に関する指標を作成する手順と、
を含む請求項14から17のいずれか1項に記載の鉱山機械の管理方法。 - 前記経路が特定された後に、
前記走行速度の改善に関する指標に対応する経路を走行した複数の鉱山機械の稼働情報から、所定時間以上の停止に関する長時間停止情報と、前記複数の鉱山機械の異常に関する異常情報とを抽出する手順と、
抽出した前記長時間停止情報と前記異常情報とに基づいて、鉱山機械の点検に関する指標を作成する手順と、
を含む請求項20に記載の鉱山機械の管理方法。 - 前記経路が特定された後に、
前記走行速度の改善に関する指標に対応する経路を走行した鉱山機械の稼働情報から、さらに前記所定時間以上の停止が発生した位置に関する長時間停止位置情報を抽出する手順と、
抽出した前記長時間停止情報及び長時間停止位置情報に基づいて、鉱山機械の運転者の勤怠状態に関する疲労確認指標又は前記鉱山機械の経路の変更に関する経路変更指標を作成する手順と、
を含む請求項20又は21に記載の鉱山機械の管理方法。 - 前記経路が特定された後に、
同一の前記特定された経路を走行した複数の鉱山機械の稼働情報から、前記複数の鉱山機械が積載した積荷の積載量に関する積載量情報を抽出する手順と、
抽出した前記積載量情報に基づいて、過積載の改善又は過小積載の改善を要求する積載改善要求指標を作成する手順と、
を含む請求項14から17のいずれか1項に記載の鉱山機械の管理方法。 - 前記経路が特定された後に、
同一の前記特定された経路を走行した複数の鉱山機械の稼働情報から、前記複数の鉱山機械が積載した積荷の積載量に関する積載量情報と、走行中の燃料消費に関する燃費情報と、排土終了から積荷を積載して排土するまでに要した時間に関するサイクル時間情報とを抽出する手順と、
抽出した前記積載量情報と、前記燃費情報と、前記サイクル時間情報とに基づいて、鉱山機械を運転する運転者の運転の改善を要求する運転指導指標を作成する手順と、
を含む請求項14から17のいずれか1項に記載の鉱山機械の管理方法。 - 前記経路が特定された後に、
前記特定された経路の勾配に応じて複数のセクションに分割し、分割された前記セクション毎に、同一の前記特定された経路を走行した複数の鉱山機械の稼働情報を解析する、請求項18から24のいずれか1項に記載の鉱山機械の管理方法。
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