PL246437B1 - System i sposób sterowania kursem maszyny górniczej - Google Patents

Abstract

Sposoby i systemy do sterowania kursem maszyny górniczej (150), gdy maszyna górnicza realizuje operację wrębiania. Jeden z systemów obejmuje układ wrębiania oraz zestaw lewej (212) i prawej gąsienicy (213) maszyny górniczej. System obejmuje również czujnik lidarowy (205) zamontowany na maszynie górniczej. System obejmuje również procesor elektroniczny przystosowany do odbierania danych z czujnika lidarowego. Procesor elektroniczny jest ponadto przystosowany do ustalania bieżącego kursu maszyny górniczej w oparciu o dane odebrane z czujnika lidarowego i porównywania bieżącego kursu z zaplanowanym kursem maszyny górniczej. W odpowiedzi na bieżący kurs, który nie różni się od zaplanowanego kursu maszyny górniczej o określoną wcześniej wielkość, procesor elektroniczny jest przystosowany do sterowania maszyną górniczą w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej.

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy do sterowania kursem maszyny górniczej oraz sposobu sterowania kursem maszyny górniczej, gdy maszyna górnicza realizuje operację wrębiania.

Stosowano różne techniki do sterowania kursem sprzętu górniczego. Sterowanie kursem w środowisku naziemnym opiera się głównie na satelitarnych systemach globalnego pozycjonowania (GPS), ustalających położenie ze wspomaganiem czujnikami bezwładnościowymi, takimi jak żyroskopy. W środowiskach podziemnych do sterowania sprzętem ruchomym przemieszczającym się w obrębie istniejących kopalni w ograniczonych przypadkach stosowano czujniki lidarowe, ale nie do sterowania kursem podczas wrębiania. Zamiast tego sterowanie kursem podczas wrębiania było realizowane przez operatora sterującego maszyną górniczą z zastosowaniem inspekcji wizualnej maszyny i calizn kopalnianych (na przykład ścian), czasami przy użyciu źródła promieniowania laserowego generującego pojedynczy punkt lub linię, zamontowanego poza maszyną i stosowanego jako odniesienie wizualne.

Sterowanie kursem maszyny do ciągłego wydobycia podczas wrębiania do złoża mineralnego stanowi poważny problem, ponieważ ani czujniki, ani punkty odniesienia nie mogą być umieszczone przed maszyną, ponieważ materiał nie został jeszcze usunięty. Ponadto środowisko podziemne uniemożliwia stosowanie systemu GPS, a żyroskopy są nieskuteczne ze względu na połączenie wolnego przemieszczania się maszyny i dużych wibracji.

Sterowanie kursem jest cechą pożądaną w przemyśle górniczym w celu zapewnienia jednolitego wrębiania i zachowania zgodności z planem kopalni. Jak wspomniano, sterowanie kursem podczas wrębiania jest obecnie realizowane ręcznie przez operatorów w oparciu o ich obserwację wzrokową. Brak dokładności i trudność w obserwacji odchyleń często skutkuje znaczącymi korektami i zauważalnymi uskokami w caliźnie lub wrębianiem korekcyjnym w celu usunięcia uskoków, co z kolei przekłada się na spadek wydajności.

W jednym z aspektów, wynalazek zapewnia system do sterowania kursem maszyny górniczej, gdy maszyna górnicza realizuje operację wrębiania, przy czym system zawiera układ wrębiający maszyny górniczej, zestaw gąsienic maszyny górniczej, zawierający lewą gąsienicę oraz prawą gąsienicę, procesor elektroniczny. System do sterowania kursem maszyny górniczej charakteryzuje się tym, że zawiera pierwszy czujnik lidarowy zamontowany na maszynie górniczej, przy czym pierwszy czujnik lidarowy jest przystosowany do emitowania impulsu świetlnego w kierunku poddanego wcześniej wrębianiu obszaru górniczego i odbierania impulsu świetlnego odbitego od poddanego wcześniej wrębianiu obszaru górniczego, oraz procesor elektroniczny jest przystosowany do odbierania danych z pierwszego czujnika lidarowego w oparciu o impuls świetlny odebrany przez pierwszy czujnik lidarowy, określania bieżącego kursu maszyny górniczej w oparciu o dane odebrane z pierwszego czujnika lidarowego, porównywania bieżącego kursu z zaplanowanym kursem maszyny górniczej, oraz w odpowiedzi na bieżący kurs, który różni się od zaplanowanego kursu maszyny górniczej o określoną wcześniej wielkość, sterowania maszyną górniczą w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej, przy czym procesor elektroniczny jest przystosowany do sterowania maszyną górniczą w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej przez sterowanie co najmniej jedną wybraną z grupy obejmującej lewą gąsienicę i prawa gąsienicę.

4 I 4 4 4

Korzystnie pierwszy czujnik lidarowy jest zamontowany na części tylnej maszyny górniczej.

Korzystnie system zawiera ponadto drugi czujnik lidarowy zamontowany na części tylnej maszyny górniczej, przy czym pierwszy czujnik lidarowy ma pierwszy zakres wykrywania, a drugi czujnik lidarowy ma drugi zakres wykrywania, inny niż pierwszy zakres wykrywania.

Korzystnie procesor elektroniczny jest przystosowany do ustalania bieżącego kursu maszyny górniczej w oparciu o dane odebrane z pierwszego czujnika lidarowego oraz dane odebrane z drugiego czujnika lidarowego.

Korzystnie system zawiera ponadto drugi czujnik lidarowy, przy czym pierwszy czujnik lidarowy jest zamontowany na pierwszej części bocznej maszyny górniczej, a drugi czujnik lidarowy jest zamontowany na drugiej części bocznej maszyny górniczej, innej niż pierwsza część boczna maszyny górniczej.

Korzystnie procesor elektroniczny jest przystosowany do ustalania bieżącego kursu maszyny górniczej w oparciu o dane odebrane z pierwszego czujnika lidarowego oraz dane odebrane z drugiego czujnika lidarowego.

Korzystnie pierwszy czujnik lidarowy jest zamontowany na części przedniej maszyny górniczej.

Korzystnie system zawiera ponadto drugi czujnik lidarowy zamontowany na części przedniej maszyny górniczej, przy czym pierwszy czujnik lidarowy jest przystosowany do emitowania pierwszego impulsu świetlnego w kierunku pierwszego poddanego wcześniej wrębianiu obszaru górniczego, a drugi czujnik lidarowy jest przystosowany do emitowania drugiego impulsu świetlnego w kierunku drugiego poddanego wcześniej wrębianiu obszaru górniczego, przy czym pierwszy poddany wcześniej wrębianiu obszar górniczy ma inny poziom wysokości niż drugi poddany wcześniej wrębianiu obszar górniczy.

Korzystnie procesor elektroniczny jest przystosowany do sterowania maszyną górniczą w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej przez sterowanie zarówno lewą gąsienicą i prawą gąsienicą z odchyleniem różnicowym gąsienicy w celu utrzymania różnych prędkości dla lewej gąsienicy i prawej gąsienicy w celu utrzymania stałego kierunku wrębiania.

Korzystnie procesor elektroniczny jest ponadto przystosowany do sterowania maszyną górniczą w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej za pomocą sterowania układem wrębiającym maszyny górniczej w celu zmiany położenia wrębiarki maszyny górniczej w celu wrębiania wzdłuż zaplanowanego kursu.

W innym aspekcie, wynalazek zapewnia sposób sterowania kursem maszyny górniczej, gdy maszyna górnicza realizuje operację wrębiania, charakteryzujący się tym, że w sposobie odbiera się dane z pierwszego czujnika lidarowego zamontowanego na maszynie górniczej, przy czym pierwszy czujnik lidarowy jest przystosowany do emitowania impulsu świetlnego w kierunku poddanego wcześniej wrębianiu obszaru górniczego i odbierania impulsu świetlnego odbitego od poddanego wcześniej wrębianiu obszaru górniczego, ustala się, przy użyciu procesora elektronicznego, bieżący kurs maszyny górniczej w oparciu o dane odebrane z pierwszego czujnika lidarowego, przy czym dane wygenerowane przez pierwszy czujnik lidarowy są oparte na impulsie świetlnym odebranym przez pierwszy czujnik lidarowy, porównuje się, przy użyciu procesora elektronicznego, bieżącego kursu z zaplanowanym kursem maszyny górniczej, oraz w odpowiedzi na bieżący kurs, który różni się od zaplanowanego kursu maszyny górniczej o określoną wcześniej wielkość, steruje się, przy użyciu procesora elektronicznego, maszyną górniczą w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej przez sterowanie co najmniej jedną gąsienicą spośród zestawu gąsienic maszyny górniczej.

Korzystnie sposób obejmuje ponadto: generowanie cyfrowej trójwymiarowej reprezentacji poddanego wcześniej wrębianiu obszaru górniczego, i dostarczanie cyfrowej trójwymiarowej reprezentacji poddanego wcześniej wrębianiu obszaru górniczego do operatora maszyny górniczej w zdalnej lokalizacji.

Korzystnie sposób obejmuje ponadto odbieranie dodatkowych danych od jednego albo więcej innych czujników powiązanych z maszyną górniczą, przy czym ustalenie bieżącego kursu maszyny górniczej opiera się na danych odebranych z pierwszego czujnika lidarowego oraz dodatkowych danych od jednego albo więcej innych czujników.

Korzystnie ustalenie bieżącego kursu maszyny górniczej obejmuje identyfikowanie jednego albo więcej obiektów w obrębie otoczenia maszyny górniczej, oraz mierzenie kąta i odległości do jednego albo więcej obiektów względem maszyny górniczej, oraz ustalanie bieżącego kursu maszyny górniczej na podstawie kąta i odległości do jednego albo więcej obiektów względem maszyny górniczej.

Korzystnie ustalenie bieżącego kursu maszyny górniczej obejmuje ustalenie, że bieżący kurs maszyny górniczej, jest kursem prostym, gdy odległość jednego albo więcej obiektów względem maszyny górniczej jest stała.

Korzystnie sterowanie maszyną górniczą w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej obejmuje sterowanie zarówno lewą gąsienicą i prawą gąsienicą maszyny górniczej z odchyleniem różnicowym gąsienicy w celu utrzymania różnych prędkości dla lewej gąsienicy i prawej gąsienicy w celu utrzymania stałego kierunku wrębiania.

Korzystnie sterowanie maszyną górniczą w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej obejmuje ponadto sterowanie układem wrębiającym maszyny górniczej w celu zmiany położenia wrębiarki maszyny górniczej w celu wrębiania wzdłuż zaplanowanego kursu.

Korzystnie sposób obejmuje ponadto odbieranie zaktualizowanych danych z pierwszego czujnika lidarowego, ustalanie zaktualizowanego bieżącego kursu maszyny górniczej w oparciu o zaktualizowane dane odebrane z pierwszego czujnika lidarowego, porównywanie zaktualizowanego bieżącego kursu z zaplanowanym kursem maszyny górniczej, oraz w odpowiedzi na zaktualizowany bieżący kurs, który różni się od zaplanowanego kursu maszyny górniczej o określoną wcześniej wielkość, sterowanie maszyną górniczą w celu dostosowania zaktualizowanego bieżącego kursu maszyny górniczej.

Korzystnie sposób obejmuje ponadto odbieranie danych z drugiego czujnika lidarowego zamontowanego na maszynie górniczej, przy czym ustalenie bieżącego kursu maszyny górniczej obejmuje ustalenie bieżącego kursu maszyny górniczej w oparciu o dane odebrane z pierwszego czujnika lidarowego oraz dane odebrane z drugiego czujnika lidarowego.

Korzystnie odbieranie danych z pierwszego czujnika lidarowego obejmuje odbieranie danych z pierwszego czujnika lidarowego zamontowanego na części tylnej maszyny górniczej, a odbieranie danych z drugiego czujnika lidarowego obejmuje odbieranie danych z drugiego czujnika lidarowego zamontowanego na części bocznej maszyny górniczej.

Postaci wykonania tutaj opisane zapewniają sposoby i systemy do sterowania kursem maszyny górniczej. Celem niektórych spośród opisanych tutaj sposobów i systemów jest pomiar i sterowanie względnym kursem maszyny, gdy maszyna wykonuje wrąb w nowy materiał, stosując zamontowane na maszynie czujniki lidarowe do pomiaru urobionych wcześniej elementów kopalni za i z boku maszyny bez konieczności stosowania czujników lub źródeł promieniowania zamontowanych poza maszyną. Informacje zbierane przez jeden albo więcej czujników lidarowych są stosowane do sterowania kursem, gdy maszyna wrębiająca wykonuje wrębianie w kierunku do przodu. W niektórych postaciach wykonania dane zbierane przez czujnik lidarowy (czujniki lidarowe) mogą być zintegrowane z danymi z innych czujników zamontowanych na maszynie, takich jak kamery lub ultraszerokopasmowe urządzenia pomiarowe. Alternatywnie albo dodatkowo w niektórych postaciach wykonania, ponieważ poddane wcześniej wrębianiu elementy będą mierzone i zastosowane jako podstawa do sterowania kursem dla przyszłych wrębów, w pierwszej kolejności badane są poddane wcześniejszemu wrębowi elementów kopalni, zanim zostaną zmierzone przez maszynę górniczą i zastosowane dla potrzeb przyszłych wrębów, aby zweryfikować, czy poddane wcześniejszemu wrębowi elementy są zgodne z planem kopalni.

Postaci wykonania zapewniają sposoby i systemy do sterowania kursem maszyny górniczej, gdy maszyna górnicza przeprowadza operację wrębiania. Na przykład jedna z postaci wykonania zapewnia system do sterowania kursem maszyny górniczej, gdy maszyna górnicza realizuje operację wrębiania. System zawiera układ wrębiający maszyny górniczej oraz zestaw gąsienic maszyny górniczej, zawierający lewą gąsienicę oraz prawą gąsienicę. System zawiera również czujnik lidarowy zamontowany na maszynie górniczej, przy czym czujnik lidarowy jest przystosowany do emitowania impulsu świetlnego w kierunku poddanego wcześniej wrębianiu obszaru górniczego i odbierania impulsu świetlnego odbitego od poddanego wcześniej wrębianiu obszaru górniczego. System zawiera również procesor elektroniczny. Procesor elektroniczny jest przystosowany do odbierania danych z czujnika lidarowego w oparciu o impuls świetlny odebrany przez czujnik lidarowy. Procesor elektroniczny jest ponadto przystosowany do ustalania bieżącego kursu maszyny górniczej w oparciu o dane odebrane z czujnika lidarowego i porównywania bieżącego kursu z zaplanowanym kursem maszyny górniczej. W odpowiedzi na fakt, że bieżący kurs nie różni się od zaplanowanego kursu maszyny górniczej o określoną wcześniej wielkość, procesor elektroniczny może sterować maszyną górniczą w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej.

W niektórych postaciach wykonania czujnik lidarowy jest zamontowany na części tylnej maszyny górniczej. W innych postaciach wykonania pierwszy czujnik lidarowy jest zamontowany na pierwszej części bocznej maszyny górniczej, a drugi czujnik lidarowy jest zamontowany na drugiej części bocznej maszyny górniczej.

Inna postać wykonania dotyczy sposobu sterowania kursem maszyny górniczej, gdy maszyna górnicza realizuje operację wrębiania. Sposób obejmuje odbieranie, przy użyciu procesora elektronicznego, danych z czujnika lidarowego zamontowanego na maszynie górniczej. Sposób obejmuje również określenie, przy użyciu procesora elektronicznego, bieżącego kursu maszyny górniczej w oparciu o dane odebrane z czujnika lidarowego, przy czym dane wygenerowane przez czujnik lidarowy są oparte na impulsie świetlnym odebranym przez czujnik lidarowy. Sposób obejmuje również porównanie, przy użyciu procesora elektronicznego, bieżącego kursu z zaplanowanym kursem maszyny górniczej. Sposób obejmuje również, w odpowiedzi na fakt, że bieżący kurs nie różni się od zaplanowanego kursu maszyny górniczej o określoną wcześniej wielkość, sterowanie, przy użyciu procesora elektronicznego, maszyną górniczą w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej.

Inne aspekty niniejszego wynalazku staną się wiadome po zapoznaniu się z poniższym szczegółowym opisem i załączonymi figurami rysunku, na którym: fig. 1A-1C przedstawiają maszynę górniczą, fig. 2 przedstawia system do sterowania kursem maszyny górniczej zgodnie z niektórymi postaciami wykonania, fig. 3 przedstawia sterownik systemu przedstawionego na fig. 2 zgodnie z niektórymi postaciami wykonania, fig. 4 przedstawia wiele czujników lidarowych zamontowanych na maszynie górniczej zgodnie z niektórymi postaciami wykonania, fig. 5A przedstawia widok z boku maszyny górniczej z czujnikiem lidarowym zamontowanym na części tylnej maszyny górniczej zgodnie z niektórymi postaciami wykonania, fig. 5B przedstawia widok od góry maszyny górniczej z dwoma czujnikami lidarowymi zamontowanym na części tylnej maszyny górniczej zgodnie z niektórymi postaciami wykonania, fig. 6A przedstawia widok z boku maszyny górniczej z czujnikiem lidarowym zamontowanym na części bocznej maszyny górniczej zgodnie z niektórymi postaciami wykonania, fig. 6B przedstawia widok od góry maszyny górniczej z dwoma czujnikami lidarowymi zamontowanym na dwóch częściach bocznych maszyny górniczej zgodnie z niektórymi postaciami wykonania, fig. 7 przedstawia schemat blokowy, pokazujący sposób sterowania kursem maszyny górniczej przy użyciu systemu z fig. 2 zgodnie z niektórymi postaciami wykonania, fig. 8 przedstawia dwuwymiarową mapę współrzędnych kopalni wygenerowaną przy użyciu danych wykrytych przez jeden albo więcej czujników lidarowych zgodnie z niektórymi postaciami wykonania.

Zanim postaci wykonania zostaną objaśnione szczegółowo, należy rozumieć, że postaci wykonania tutaj opisane nie ograniczają się w swoim zastosowaniu do szczegółów konstrukcji oraz rozmieszczenia elementów składowych przedstawionych w poniższym opisie lub zilustrowanych na poniższych figurach rysunku. Wynalazek pozwala na inne postaci wykonania oraz może być realizowany na wiele sposobów.

Należy również rozumieć, że stosowana tu frazeologia i terminologia służą jedynie opisowi i nie należy ich traktować jako ograniczające zakres wynalazku. Użycie określeń „zawierający”, „obejmujący” lub „mający” i ich form gramatycznych ma na celu uwzględnić elementy wymienione dalej oraz ich odpowiedniki, jak również elementy dodatkowe. Określenia „zamontowany”, „połączony” i „sprzężony” są używane w szerokim zakresie znaczeniowym i obejmują zarówno bezpośrednie, jak i pośrednie montowanie, połączenie i sprzężenie. Ponadto określenia „połączony” i „sprzężony” nie ograniczają się do połączeń lub sprzężeń fizycznych lub mechanicznych i mogą obejmować połączenia lub sprzęgi elektryczne, bezpośrednie lub pośrednie. Ponadto komunikację elektroniczną i powiadomienia można realizować przy użyciu wszelkich znanych środków, w tym połączeń bezpośrednich, połączeń bezprzewodowych i innych.

Należy również zauważyć, że do realizacji niniejszego wynalazku stosować można wiele urządzeń sprzętowych i programowych, jak również wiele różnych konstrukcyjnych elementów składowych. Ponadto należy rozumieć, że postaci wykonania wynalazku mogą zawierać sprzęt, oprogramowanie oraz elektroniczne elementy składowe lub moduły, które, dla celów omówienia, mogą być przedstawione i opisane, jak gdyby większość elementów składowych została zrealizowana jedynie sprzętowo. Jednak znawca w dziedzinie, na podstawie lektury niniejszego szczegółowego opisu, zorientuje się, że w co najmniej jednej z postaci wykonania elektroniczne elementy wynalazku można zrealizować w postaci oprogramowania (na przykład elementów przechowywanych na trwałym nośniku odczytywanym przez komputer), wykonywalnego przez jeden lub większą liczbę procesorów elektronicznych. Należy zauważyć, że do realizacji niniejszego wynalazku stosować można wiele urządzeń sprzętowych i pr ogramowych, jak również wiele różnych konstrukcyjnych elementów składowych jako takich. Na przykład opisane w specyfikacji „jednostki sterujące” i „sterowniki” mogą obejmować jeden lub więcej procesorów elektronicznych, jeden lub więcej modułów pamięci, zawierających trwały nośnik odczytywany przez komputer, jeden lub więcej interfejsów wejścia/wyjścia oraz różne połączenia (na przykład magistralę systemową), łączące elementy składowe.

Jak wspomniano powyżej, sterowanie kursem maszyny do ciągłego wydobycia podczas wrębiania do złoża mineralnego stanowi niełatwy problem, ponieważ ani czujniki, ani punkty odniesienia nie mogą być umieszczone przed maszyną, co najmniej na tym samym poziomie, ponieważ materiał nie został jeszcze usunięty. Alternatywnie lub dodatkowo, niektóre rodzaje czujników, takie jak inercyjna jednostka pomiarowa, nie zapewniają pomiarów kursu z precyzją wystarczającą do zastosowań górniczych. Postaci wykonania tutaj opisane rozwiązują te problemy i zapewniają sposoby i systemy do sterowania kursem maszyny górniczej, gdy maszyna górnicza przeprowadza operację wrębiania.

Fig. 1A-1C przedstawiają maszynę 150 do ciągłego wydobycia (na przykład maszynę górniczą). Maszyna 150 do ciągłego wydobycia zawiera układ 155 wrębiarki, który zawiera wrębiarki obrotowe 160 z zębami 165, które zasadniczo urabiają rudę (na przykład węgiel) ze ściany lub stropu w szybie kopalni.

Układ 155 wrębiarki jest napędzany obrotowo przez parę silników za pośrednictwem skrzyni przekładniowej. To oznacza, że skrzynia przekładniowa otrzymuje obrotową moc wyjściową z pary silników i napędza wrębiarki 160. Spadająca ruda jest zbierana na zasobnik gromadzący 170 i przekazywana przez głowice gromadzące 175 w kierunku przenośnika 180. Każda głowica gromadząca 175 jest obracana przez oddzielny silnik, a ramiona 185 popychają rudę wewnątrz zasobnika gromadzącego 170 na przenośnik 180. Maszyna 150 do ciągłego wydobycia zawiera ponadto lewe gąsienice 190a i prawe gąsienice 190b, aby zapewniać przemieszczanie się całej maszyny.

Każda z gąsienic 190a-b jest napędzana przez oddzielny silnik. Jak przedstawiono na fig. 1B, układ 155 wrębiarki i przenośnik 180 mogą być unoszone i opuszczane i, jak przedstawiono na fig. 1C, przenośnik 180 może być obracany wokół punktu obrotu 193.

Fig. 2 przedstawia układ 195 do sterowania kursem maszyny górniczej 150, gdy maszyna górnicza 150 przeprowadza operację wrębiania zgodnie z niektórymi postaciami wykonania. Jak przedstawiono na fig. 2, układ 195 zawiera sterownik 200, wiele czujników lidarowych 205, a także inne czujniki 210 powiązane z maszyną górniczą 150. W niektórych postaciach wykonania układ 195 zawiera mniej, dodatkowe lub inne elementy składowe niż przedstawione na fig. 2 w różnych konfiguracjach i może realizować dodatkową funkcję względem funkcji tutaj opisanej. Na przykład w niektórych postaciach wykonania układ 195 zawiera pojedynczy czujnik lidarowy 205 lub więcej niż dwa czujniki lidarowe 205. Układ 195 zawiera ponadto silniki 211 układu wrębiającego, silnik 212 lewej gąsienicy oraz silnik 213 prawej gąsienicy. W innych postaciach wykonania układ 195 zawiera inne elementy składowe powiązane z maszyną górniczą 150, takie jak jeden albo więcej siłowników, silników, pomp i tym podobnych.

W przykładzie przedstawionym na fig. 3 sterownik 200 zawiera procesor elektroniczny 215 (na przykład mikroprocesor, wyspecjalizowany układ scalony lub inne odpowiednie urządzenie elektroniczne), pamięć 220 (na przykład jeden albo więcej trwałych nośników pamięciowych odczytywanych przez komputer) oraz interfejs 225 wejścia/wyjścia. Procesor elektroniczny 215, pamięć 220 oraz interfejs 225 wejścia/wyjścia komunikują się za pośrednictwem jednego albo więcej połączeń danych lub magistral lub wykorzystując połączenie powyższych. Sterownik 200 przedstawiony na fig. 3 przedstawia jeden z przykładów, a w niektórych postaciach wykonania sterownik 200 zawiera mniej, dodatkowe lub inne elementy składowe w różnych konfiguracjach w porównaniu z przedstawionymi na fig. 3. Ponadto w niektórych postaciach wykonania oprócz funkcji tutaj opisanej sterownik 200 realizuje dodatkową funkcję.

Procesor elektroniczny 215 jest skonfigurowany do pobierania instrukcji z pamięci 220 i wykonywania instrukcji w celu realizacji zestawu funkcji, w tym opisanych w niniejszym dokumencie sposobów. Na przykład w niektórych postaciach wykonania procesor elektroniczny 215 wykonuje instrukcje do sterowania kursem maszyny górniczej 150, gdy maszyna górnicza 150 realizuje operację wrębiania. Pamięć 220 może zawierać różne rodzaje pamięci, na przykład pamięć tylko do odczytu („ROM”), pamięć o dostępie swobodnym („RAM”) lub inny trwały nośnik odczytywany przez komputer. Jak wspomniano powyżej, pamięć 220 przechowuje instrukcje wykonywane przez procesor elektroniczny 215. Pamięć 220 może również przechowywać dane, na przykład dane zbierane przez czujniki lidarowe 205, inne czujniki 210 lub połączenie powyższych. Pamięć 220 może również przechowywać oprogramowanie układowe, jedną albo więcej aplikacji, dane programu, filtry, reguły, jeden albo więcej modułów programowych i inne instrukcje wykonywalne lub dane.

Interfejs 225 wejścia/wyjścia umożliwia sterownikowi 200 komunikowanie się z urządzeniami zewnętrznymi względem sterownika 200 (na przykład odbieranie danych wejściowych z i dostarczanie danych wyjściowych do urządzeń zewnętrznych względem sterownika 200 w sposób bezpośredni lub pośredni). W jednym z przykładów sterownik 200 komunikuje się z jednym albo więcej czujnikami lidarowymi 205, innymi czujnikami 210, silnikami 211 układu wrębiającego, silnikiem 212 lewej gąsienicy oraz z silnikiem 213 prawej gąsienicy lub połączeniem powyższych przez interfejs 225 wejścia/wyjścia. W niektórych postaciach wykonania interfejs 225 wejścia/wyjścia zawiera port do odbierania połączenia przewodowego z czujnikami lidarowymi 205, innymi czujnikami 210 lub z zastosowaniem połączenia powyższych. Alternatywnie lub dodatkowo interfejs 225 wejścia/wyjścia zawiera nadajnik-odbiornik do ustanawiania połączenia bezprzewodowego z czujnikami lidarowymi 205, innymi czujnikami 210 lub z zastosowaniem połączenia powyższych. Alternatywnie lub dodatkowo interfejs 225 wejścia/wyjścia komunikuje się z magistralą komunikacyjną (na przykład lokalną siecią sterującą („CAN”)) w celu pośredniego komunikowania się na przykład z czujnikami lidarowymi 205, innymi czujnikami 210 lub z zastosowaniem połączenia powyższych.

Powracając do fig. 2, układ 195 zawiera również silniki 211 układu wrębiającego, silnik 212 lewej gąsienicy oraz silnik 213 prawej gąsienicy. Silniki 211 układu wrębiającego zawierają silniki, które napędzają wrębiarki 160, głowice gromadzące 175 oraz przenośnik 180. Silnik 212 lewej gąsienicy napędza lewą gąsienicę 190a, a silnik 213 prawej gąsienicy napędza prawą gąsienicę 190b. Sterownik 200 jest skonfigurowany do sterowania każdym z tych silników.

Układ 195 zawiera ponadto jeden albo więcej czujników lidarowych 205. Czujniki lidarowe 205 emitują impulsy świetlne w kierunku powierzchni i odbierają impulsy świetlne odbite od powierzchni. W oparciu o wyemitowane i odebrane impulsy świetlne czujnik lidarowy (czujniki lidarowe) 205 może (mogą) określić odległość między czujnikiem lidarowym 205 a powierzchnią. Na przykład czujnik lidarowy (czujniki lidarowe) 205 może (mogą) zawierać obwód układu czasowego do obliczania czasu przelotu impulsu świetlnego (od momentu wyemitowania do odebrania), a następnie dzielenia czasu przelotu przez prędkość przelotu w celu określenia odległości od powierzchni. W innych postaciach wykonania długości fal odebranego impulsu świetlnego są porównywane z impulsem świetlnym odniesienia w celu określenia odległości między czujnikiem lidarowym 205 a powierzchnią. W niektórych postaciach wykonania, dzięki czujnikom 205 przyjmującym i dostarczającym do procesora elektronicznego 215 wiele pomiarów odległości różnych punktów docelowych (na przykład przez skanowanie obszaru), procesor elektroniczny 215 jest przystosowany do generowania cyfrowej dwuwymiarowej lub trójwymiarowej reprezentacji celu (na przykład powierzchni).

Innymi słowy, czujniki lidarowe 205 są skonfigurowane do wykrywania danych (informacji) powiązanych z otoczeniem maszyny górniczej 150. W szczególności czujniki lidarowe (na przykład czujniki lidarowe 205) są skonfigurowane do pomiaru elementów kopalni, które zostały wcześniej poddane wrębianiu, za maszyną górniczą 150, z jednej lub więcej stron maszyny górniczej 150 lub przy połączeniu powyższych. W niektórych postaciach wykonania czujniki lidarowe 205 są skonfigurowane do pomiaru elementów kopalni, które zostały wcześniej poddane wrębianiu z przodu maszyny górniczej 150 na innym poziomie. Na przykład w przypadku wielopoziomowych planów kopalni, gdzie złoże jest wydobywane przy użyciu wielu przejść na coraz niższych poziomach, czujniki lidarowe 205 są przystosowane do pomiaru elementów kopalni, które zostały wcześniej poddane wrębianiu przed bieżącym położeniem maszyny górniczej 150, ale na wyższym poziomie niż bieżące położenie. Innymi słowy, czujniki lidarowe 205 są przystosowane do wykrywania lub zbierania danych powiązanych z jednym albo więcej poddanymi wcześniej wrębianiu obszarami górniczymi. Czujniki lidarowe 205 zapewniają wykryte dane dla procesora elektronicznego 215. W związku z tym, korzystając z czujników lidarowych 205, procesor elektroniczny 215 jest przystosowany do określania i pomiaru elementów kopalni powiązanych z poddanymi wcześniej wrębianiu obszarami górniczymi.

Jak przedstawiono na fig. 4, jeden albo więcej czujników lidarowych 205 jest zamontowanych na maszynie górniczej 150. W przykładzie przedstawionym na fig. 4 cztery czujniki lidarowe 205 (pokazane jako 205a, 205b, 205c i 205d) są zamontowane na maszynie górniczej 150. Maszyna górnicza 150 jest umieszczona w szybie górniczym 250 między pierwszą calizną 255a a drugą calizną 255b.

Jak można zauważyć na fig. 4, pierwszy czujnik lidarowy 205a oraz drugi czujnik lidarowy 205b są zamontowane na części tylnej maszyny górniczej 150. Pierwszy czujnik lidarowy 205a oraz drugi czujnik lidarowy 205b wykrywają dane powiązane z otoczeniem tylnym maszyny górniczej 150 (poddane wcześniej wrębianiu elementy za maszyną górniczą 150). Na przykład fig. 5A-5B przedstawiają pierwszy czujnik lidarowy 205a oraz drugi czujnik lidarowy 205b, wykrywające dane powiązane z otoczeniem tylnym maszyny górniczej 150. Fig. 5A przedstawia widok z boku maszyny górniczej 150, a fig. 5B przedstawia widok z góry maszyny górniczej 150. Jak można zauważyć na fig. 5A-5B, pierwszy czujnik lidarowy 205a ma pierwszy zakres wykrywania 206a, a drugi czujnik lidarowy 205b ma drugi zakres wykrywania 206b. W związku z tym pierwszy czujnik lidarowy 205a wykrywa dane powiązane z poddanymi wcześniej wrębianiu elementami w obrębie pierwszego zakresu wykrywania 206a, a drugi czujnik lidarowy 205b wykrywa dane powiązane z poddanymi wcześniej wrębianiu elementami w obrębie drugiego zakresu wykrywania 206b. W niektórych postaciach wykonania, jak przedstawiono na fig. 5B, pierwszy czujnik lidarowy 205a oraz drugi czujnik lidarowy 205b są nakierowane na różne obszary i w związku z tym pierwszy zakres wykrywania 206a i drugi zakres wykrywania 206b są różne. W niektórych postaciach wykonania pierwszy zakres wykrywania 206a i drugi zakres wykrywania 205b, chociaż są różne, mają część zachodzącą na siebie, jak przedstawiono na fig. 5B. W niektórych postaciach wykonania część tylna maszyny górniczej 150 zawiera część maszyny górniczej 150 w tył od punktu środkowego maszyny górniczej 150 (czyli tylną połowę maszyny górniczej 150 wzdłuż osi wzdłużnej maszyny górniczej 150). W niektórych postaciach wykonania część tylna maszyny górniczej 150 zawiera tylną jedną trzecią część, tylną jedną czwartą część lub tylną jedną piątą część maszyny górniczej 150. W niektórych postaciach wykonania jeden albo więcej spośród pierwszego i drugiego czujnika lidarowego 205a, 205b są umieszczone na skierowanej do tyłu powierzchni części tylnej maszyny górniczej 150.

Ponadto, jak można zauważyć na fig. 4, trzeci czujnik lidarowy 205c jest zamontowany na pierwszej części bocznej maszyny górniczej 150, a czwarty czujnik lidarowy 205d jest zamontowany na drugiej części bocznej maszyny górniczej 150. Trzeci czujnik lidarowy 205c wykrywa dane powiązane z otoczeniem pierwszej części bocznej maszyny górniczej 150, a czwarty czujnik lidarowy 205d wykrywa dane powiązane z otoczeniem drugiej części bocznej maszyny górniczej 150. Na przykład fig. 6A-6B przedstawiają trzeci czujnik lidarowy 205c oraz czwarty czujnik lidarowy 205d, wykrywające dane powiązane odpowiednio z otoczeniem pierwszej części bocznej i otoczeniem drugiej części bocznej maszyny górniczej 150. Fig. 6A przedstawia widok z boku maszyny górniczej 150, a fig. 6B przedstawia widok z góry maszyny górniczej 150. Jak można zauważyć na fig. 6A-6B, trzeci czujnik lidarowy 205c ma trzeci zakres wykrywania 206c, a czwarty czujnik lidarowy 205d ma czwarty zakres wykrywania 206d. W związku z tym trzeci czujnik lidarowy 205c wykrywa dane powiązane z poddanymi wcześniej wrębianiu elementami w obrębie trzeciego zakresu wykrywania 206a, a czwarty czujnik lidarowy 205d wykrywa dane powiązane z poddanymi wcześniej wrębianiu elementami w obrębie czwartego zakresu wykrywania 206d. Na przykład trzeci czujnik lidarowy 205c jest przystosowany do dostarczania do procesora elektronicznego 215 pomiarów odległości między trzecim czujnikiem lidarowym 205c a różnymi punktami pierwszej calizny 255a, a czwarty czujnik lidarowy 205d jest przystosowany do dostarczania do procesora elektronicznego 215 pomiarów odległości między czwartym czujnikiem lidarowym 205d a różnymi punktami drugiej calizny 255b. W niektórych postaciach wykonania, jak przedstawiono na fig. 6B, trzeci czujnik lidarowy 205c oraz czwarty czujnik lidarowy 205d są nakierowane na różne obszary i w związku z tym trzeci zakres wykrywania 206c i czwarty zakres wykrywania 206d są różne. W niektórych postaciach wykonania trzeci zakres wykrywania 206c i czwarty zakres wykrywania 205d stanowią niezachodzące na siebie zakresy, jak przedstawiono na fig. 6B. W niektórych postaciach wykonania każda część boczna maszyny górniczej 150 (na przykład lewa część boczna) zawiera część maszyny górniczej 150 z odpowiadającej strony punktu środkowego maszyny górniczej 150 (na przykład lewą połowę maszyny górniczej 150). W niektórych postaciach wykonania część boczna maszyny górniczej 150 zawiera boczną jedną trzecią część, boczną jedną czwartą część lub boczną jedną piątą część maszyny górniczej 150. W niektórych postaciach wykonania jeden albo więcej spośród czujników lidarowych 205 są umieszczone na skierowanej w bok powierzchni części bocznej maszyny górniczej 150.

Alternatywnie albo dodatkowo w niektórych postaciach wykonania dodatkowa lub mniejsza liczba czujników lidarowych 205 jest zamontowana na maszynie górniczej w porównaniu z sytuacją przedstawioną na fig. 4, 5A-5B i 6A-6B. Na przykład w niektórych postaciach wykonania tylko jeden albo więcej czujników lidarowych 205 jest zamontowanych na części tylnej maszyny górniczej 150. Jednak w innych postaciach wykonania tylko jeden albo więcej czujników lidarowych 205 jest zamontowanych na jednej albo więcej spośród części bocznych maszyny górniczej 150. Alternatywnie albo dodatkowo w niektórych postaciach wykonania jeden albo więcej czujników lidarowych 205 może być zamontowanych na części przedniej maszyny górniczej 150. Jeden albo więcej czujników lidarowych 205 zamontowanych na części przedniej maszyny górniczej 150 mogą być skonfigurowane do pomiaru elementów kopalni, które zostały wcześniej poddawane wrębianiu przed bieżącym położeniem maszyny górniczej 150, ale na wyższym poziomie względem bieżących położeń (na przykład w przypadku wielopoziomowego planu kopalni). W niektórych postaciach wykonania część przednia maszyny górniczej 150 zawiera część maszyny górniczej 150 naprzód od punktu środkowego maszyny górniczej 150 (czyli przednią połowę maszyny górniczej 150 wzdłuż osi wzdłużnej maszyny górniczej 150). W niektórych postaciach wykonania część przednia maszyny górniczej 150 zawiera przednią jedną trzecią część, przednią jedną czwartą część albo przednią jedną piątą część maszyny górniczej 150. W niektórych postaciach wykonania jeden albo więcej spośród czujników lidarowych 205 jest umieszczonych na skierowanej do przodu powierzchni części przedniej maszyny górniczej 150.

Jak wspomniano powyżej, procesor elektroniczny 215 sterownika 200 wykonuje instrukcje do sterowania kursem maszyny górniczej 150, gdy maszyna górnicza 150 realizuje operację wrębiania. W szczególności procesor elektroniczny 215 wykonuje instrukcje w celu realizacji sposobu 300 przedstawionego na fig. 7 do sterowania kursem maszyny górniczej 150, gdy maszyna górnicza 150 realizuje operację wrębiania. Jak można zauważyć na fig. 7, sposób 300 obejmuje odbieranie, przy użyciu procesora elektronicznego 215, danych z czujnika lidarowego 205 (w bloku 305). Procesor elektroniczny 215 odbiera dane z czujnika lidarowego 205 za pośrednictwem interfejsu 225 wejścia/wyjścia sterownika 200. Jak wspomniano powyżej, dane odebrane z czujnika lidarowego 205 są powiązane z obszarem otaczającym maszynę górniczą 150. Obszar otaczający maszynę górniczą 150 może obejmować otoczenie tylne maszyny górniczej 150, otoczenie przednie maszyny górniczej 150, otoczenie jednej albo więcej części bocznych maszyny górniczej 150, inne otoczenie maszyny górniczej 150 lub może stanowić połączenie powyższych. W szczególności dane odebrane z czujnika lidarowego 205 są powiązane z poddanym wcześniej wrębianiu obszarem górniczym.

Procesor elektroniczny 215 określa bieżący kurs maszyny górniczej 150 w oparciu o dane odebrane z czujnika lidarowego 205 (w bloku 310). Bieżący kurs maszyny górniczej 150, określany również jako zmierzony kurs, oznacza bieżącą drogę przemieszczania lub trajektorię przemieszczania się maszyny górniczej 150. W niektórych postaciach wykonania procesor elektroniczny 215 uzyskuje dostęp do algorytmu analizy danych w celu określenia bieżącego kursu maszyny górniczej 150. Algorytm analizy danych może być przechowywany w pamięci 220 sterownika 200 i wykonywany przez procesor elektroniczny 215, przy czym dane z czujników lidarowych 205 są wprowadzane do algorytmu analizy danych. Przez wykonanie algorytmu analizy danych procesor elektroniczny 215 identyfikuje linie proste z danych dostarczanych przez lidar, które odpowiadają caliznom kopalnianym (ścianom) (na przykład jako „obiekty zidentyfikowane”). W związku z tym procesor elektroniczny 215 może identyfikować jeden albo więcej obiektów jako calizny kopalniane, które są wystarczająco proste, mają wystarczającą długość, zostały wykryte przez wystarczająco długi czas lub z zastosowaniem połączenia powyższych. Alternatywnie albo dodatkowo w niektórych postaciach wykonania procesor elektroniczny 215 określa bieżący kurs maszyny górniczej 150 przy użyciu dodatkowego lub innego sposobu przetwarzania danych. Na przykład w niektórych postaciach wykonania procesor elektroniczny 215 określa bieżący kurs maszyny górniczej 150 przy użyciu algorytmu jednoczesnej lokalizacji i odwzorowywania SLAM (ang.: simultaneous localization and mapping). Po zidentyfikowaniu jednego albo więcej obiektów procesor elektroniczny 215 klasyfikuje zidentyfikowane obiekty przy użyciu współczynnika zaufania. Współczynnik zaufania może wskazywać poziom zaufania powiązany z zaklasyfikowaniem jednego albo więcej zidentyfikowanych obiektów na przykład jako calizny kopalnianej (calizn kopalnianych) (na przykład calizny 255a i 255b) w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa nieprawidłowej klasyfikacji (na przykład pojazdu górniczego, osoby i tym podobnych). Procesor elektroniczny 215 może również mierzyć kąt i odległość do zidentyfikowanych obiektów względem maszyny górniczej 150. W oparciu o zmierzony kąt i odległość do zidentyfikowanego obiektu procesor elektroniczny 215 może ustalić wniosek końcowy dotyczący bieżącego kursu, jak również odległości między maszyną górniczą 150 a jedną albo więcej caliznami.

W ramach jednego z przykładów, odnosząc się do fig. 4, gdy odległość między maszyną górniczą 150 a caliznami 255a i 255b jest stała (jak wskazują dane pomiarowe z jednego albo więcej czujników lidarowych 205c, 205b, 205c i 205d), procesor elektroniczny 215 jest przystosowany do ustalenia, że maszyna górnicza 150 podąża prosto w obrębie szybu górniczego (bieżący kurs). Innymi słowy, gdy odległość między maszyną górniczą 150 a caliznami 255a i 255b jest stała, maszyna górnicza 150 przemieszcza się równolegle względem calizn 255a i 255b. Jednak gdy odległość między maszyną górniczą 150 a calizną 255a ulegnie zmniejszeniu, podczas gdy odległość między maszyną górniczą 150 a calizną 255b wzrośnie, procesor elektroniczny 215 będzie przystosowany do ustalenia, że maszyna górnicza kieruje się w lewo (bieżący kurs). Podobnie, gdy odległość między maszyną górniczą 150 a calizną 255a ulegnie zwiększeniu, podczas gdy odległość między maszyną górniczą 150 a calizną 255b zmaleje, procesor elektroniczny 215 będzie przystosowany do ustalenia, że maszyna górnicza kieruje się w prawo (bieżący kurs). W niektórych kopalniach komorowo-filarowych zasadniczo pożądane jest, aby elementy kopalni były równoległe lub prostopadłe. W niektórych postaciach wykonania bieżący kurs może przyjmować postać punktu lub wektora na dwuwymiarowej lub trójwymiarowej mapie współrzędnych kopalni, przy czym punkt lub wektor reprezentują jedną albo więcej spośród pożądanego położenia, kierunku przemieszczania oraz prędkości przemieszczania. Na przykład fig. 8 przedstawia dwuwymiarową mapę współrzędnych kopalni wygenerowaną przy użyciu danych wykrytych przy użyciu czujników lidarowych 205.

W niektórych postaciach wykonania procesor elektroniczny 215 określa bieżący kurs maszyny górniczej 150 w oparciu o dodatkowe dane zebrane przez inne czujniki 210, takie jak czujniki ultrasze rokopasmowe, czujniki obrazu i tym podobne, powiązane z maszyną górniczą 150 oprócz danych odebranych z czujnika lidarowego 205. Na przykład procesor elektroniczny 215 może odbierać dodatkowe dane z czujników silnika (innych czujników 210), takich jak prędkość i kierunek pary lewej i prawej gąsienicy 190a-b maszyny górniczej 150 („dane kursu”). Czujniki silnika mogą obejmować na przykład kodery przyrostowe, kodery optyczne, czujniki prądowe lub czujniki efektu Halla, sprzężone funkcjonalnie z silnikami 212, 213 lewej i prawej gąsienicy i skonfigurowane do wykrywania i wyprowadzania wskazania położenia obrotowego silnika, prędkości i/albo przyspieszenia. Procesor elektroniczny 215 może wykorzystywać te dodatkowe dane do uzupełnienia danych odebranych z czujnika lidarowego 205 podczas określania bieżącego kursu maszyny górniczej 150. Alternatywnie albo dodatkowo dane zebrane przez inne czujniki 210 mogą być stosowane do poprawienia dokładności i niezawodności danych zebranych na przykład przez czujniki lidarowe 205. Na przykład w niektórych postaciach wykonania dane zebrane przez inne czujniki 210 mogą być stosowane do poprawienia dokładności i niezawodności pomiaru kursu przy użyciu zarówno danych odebranych z czujnika lidarowego 205, jak i danych zebranych przez inne czujniki 210 jako dane wejściowe dla algorytmu fuzji czujników (na przykład filtr Kalmana). W ramach innego przykładu w niektórych postaciach wykonania dodatkowe dane mogą być stosowane do poprawienia współczynnika zaufania powiązanego z pewnością, że jeden albo więcej zidentyfikowanych obiektów (stosowanych do określania bieżącego kursu) są zidentyfikowane prawidłowo, na przykład jako calizny kopalniane 255a, 255b.

Po ustaleniu bieżącego kursu maszyny górniczej 150 procesor elektroniczny 215 porównuje bieżący kurs z zaplanowanym kursem maszyny górniczej 150 (w bloku 315). Zaplanowany kurs maszyny górniczej 150 reprezentuje cel albo planowaną drogę przemieszczania lub trajektorię przemieszczania maszyny górniczej 150. W niektórych postaciach wykonania zaplanowany kurs może przyjmować postać serii punktów lub wektorów na dwuwymiarowej lub trójwymiarowej mapie współrzędnych kopalni, przy czym punkty lub wektory reprezentują jedną lub więcej pożądanych położeń, kierunków przemieszczania oraz prędkości przemieszczania. W niektórych postaciach wykonania zaplanowany kurs maszyny górniczej 150 jest przechowywany w pamięci 220 sterownika 200. Zaplanowany kurs może być wprowadzany i przechowywany przez operatora za pośrednictwem klawiatury, ekranu dotykowego lub innych urządzeń wejścia/wyjścia sprzężonych z interfejsem 225 wejścia/wyjścia lub może być odebrany z i przechowywany na zdalnym urządzeniu przetwarzającym komunikującym się ze sterownikiem 200 za pośrednictwem interfejsu 225 wejścia/wyjścia i sieci (na przykład Internet lub lokalnej sieci komputerowej). W związku z tym procesor elektroniczny 215 może uzyskiwać dostęp do zaplanowanego kursu maszyny górniczej 150 z pamięci 220.

Na podstawie porównania bieżącego kursu maszyny górniczej 150 i zaplanowanego kursu maszyny górniczej 150 procesor elektroniczny 215 ustala, czy maszyna górnicza 150 podąża zgodnie z zaplanowanym kursem maszyny górniczej 150. Innymi słowy, procesor elektroniczny 215 może ustalić, czy maszyna górnicza 150 zbacza z zaplanowanego kursu maszyny górniczej 150. Maszyna górnicza 150 zbacza z zaplanowanego kursu maszyny górniczej 150, gdy bieżący kurs zmienia się (lub jest inny niż) w stosunku do zaplanowanego kursu maszyny górniczej 150.

W odpowiedzi na to, że bieżący kurs rożni się od zaplanowanego kursu maszyny górniczej 150 o określoną wcześniej wielkość, procesor elektroniczny 215 steruje maszyną górniczą 150 w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej 150 (w bloku 320). Innymi słowy, w odpowiedzi na ustaloną różnicę między bieżącym kursem maszyny górniczej 150 a zaplanowanym kursem maszyny górniczej 150 procesor elektroniczny 215 steruje maszyną górniczą 150 w celu skorygowania różnicy. W niektórych postaciach wykonania określona wcześniej wielkość stanowi dowolną wartość lub najmniejszą możliwą wartość niezerową dla dokładności zastosowanego pomiaru. W związku z tym w tych postaciach wykonania, gdy zostanie ustalone, że bieżący kurs rożni się od zaplanowanego kursu maszyny górniczej 150 o określoną wcześniej wielkość (na przykład, gdy występuje jakakolwiek rozbieżność), procesor elektroniczny 215 steruje maszyną górniczą 150 w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej 150 (w bloku 320). Na przykład procesor elektroniczny 215 może odejmować reprezentacje numeryczne zaplanowanego kursu od bieżącego kursu (lub na odwrót) w bloku 315. Innymi słowy, w bloku 315 procesor elektroniczny 215 może określić różnicę między bieżącym kursem a zaplanowanym kursem maszyny górniczej 150 (wielkość różnicy). Następnie, (a) gdy wynik odejmowania wynosi zero, co oznacza, że zaplanowany kurs i bieżący kurs są takie same, procesor elektroniczny 215 nie steruje maszyną górniczą 150 w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej 150 (na przykład procesor elektroniczny 215 powraca zamiast tego do bloku 305), a (b) gdy wynik ma wartość nie zerową, co oznacza, że zachodzi co najmniej pewna rozbieżność między zaplanowanym kursem a bieżącym kursem, procesor elektroniczny 215 steruje maszyną górniczą 150 w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej 150 (blok 320). W niektórych postaciach wykonania wartość niezerową jest wybierana jako określona wcześniej wielkość, w taki sposób, że tolerowana jest pewna rozbieżność między zaplanowanym a bieżącym kursem zanim procesor elektroniczny 215 przeprowadzi automatyczne sterowanie maszyną górniczą 150 w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej 150.

W niektórych postaciach wykonania procesor elektroniczny 215 automatycznie steruje maszyną górniczą 150 w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej 150 przez sterowanie jednym albo więcej elementami maszyny górniczej 150. Na przykład procesor elektroniczny 215 może sterować lewą gąsienicą 190a (za pośrednictwem silnika 212 lewej gąsienicy), prawą gąsienicą 190b (za pośrednictwem silnika 213 prawej gąsienicy) lub obydwoma w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej 150. W ramach innego przykładu procesor elektroniczny 215 może sterować silnikami 211 układu wrębiającego w celu skompensowania różnicy między bieżącym kursem maszyny górniczej 150 a zaplanowanym kursem maszyny górniczej 150. Na przykład procesor elektroniczny 215 może sterować silnikami 211 układu wrębiającego w celu zmiany położenia wrębiarek 160 w pionie lub w poziomie, aby wykonywać bardziej precyzyjne wrębianie wzdłuż zaplanowanego kursu.

W niektórych postaciach wykonania procesor elektroniczny 215 steruje maszyną górniczą 150 na podstawie wielkości różnicy między zaplanowanym kursem maszyny górniczej 150 a bieżącym kursem maszyny górniczej 150. Na przykład, im większa jest wielkość różnicy, tym większą regulację wykonuje procesor elektroniczny 215 w odniesieniu do maszyny górniczej 150. Z kolei, im mniejsza jest wielkość różnicy, tym mniejszą regulację wykonuje procesor elektroniczny 215 w odniesieniu do maszyny górniczej 150. Innymi słowy, w niektórych postaciach wykonania wielkość regulacji jest proporcjonalna do wielkości różnicy.

W niektórych postaciach wykonania sterownik 200 stanowi część pokładowego układu sterowania maszyny górniczej 150. Pokładowy układ sterowania zbiera dane z czujników lidarowych 205, innych czujników 210 lub stosuje połączenie powyższych w celu sterowania w czasie rzeczywistym maszyną górniczą 150.

W niektórych postaciach wykonania procesor elektroniczny 215 przechowuje w pamięci 220 sterownika 200 dane odebrane z czujników lidarowych 205, innych czujników 210 lub stosuje połączenie powyższych. Ponadto procesor elektroniczny 215 może oszacować dane odebrane z czujnika lidarowego 205, innych czujników 210 lub stosuje połączenie powyższych w celu identyfikacji odpowiadających elementów kopalni i odrzucenia nieistotnych danych.

W niektórych postaciach wykonania procesor elektroniczny 215 wykorzystuje bieżący kurs, odległość między maszyną górniczą 150 a co najmniej jedną z calizn kopalnianych 255a lub 255b lub połączenie powyższych jako mechanizm sprzężenia zwrotnego do odchylenia różnicowego gąsienicy maszyny. Na przykład mechanizm sprzężenia zwrotnego może powodować, że będą utrzymywane różne prędkości dla zestawu lewej i prawej gąsienicy 190a-b, co może być konieczne do utrzymywania stałego kierunku wrębiania maszyny górniczej 150 (na przykład, gdy na maszynę górniczą 150 działają siły boczne generowane przez działanie wrębiające względem złoża) i korygowania wszelkich zmierzonych odchyleń od pożądanego kierunku wrębiania (na przykład zaplanowanego kursu maszyny górniczej 150).

Alternatywnie lub dodatkowo w niektórych postaciach wykonania, nieprzetworzone dane (na przykład bieżący kurs maszyny górniczej 150 i odległość między maszyną górniczą 150 a co najmniej jedną z calizn kopalnianych 255a lub 255b) mogą być nałożone na wideo, zdjęcia lub tym podobne na przykład za pomocą maszyny górniczej 150 (na przykład sterownika 200) lub zdalnego układ sterowania operatora. Wideo lub zdjęcia z nałożonymi danymi mogą być dostarczone do operatora w zdalnej lokalizacji (na przykład na wyświetlaczu elektronicznym układu sterowania operatora) w celu lepszego zrozumienia stanu wydobywczego. Operator może następnie przeprowadzić sterowanie maszyną górniczą w sposób zdalny (na przykład przesyłając sygnały sterujące do sterownika 200 za pośrednictwem interfejsu 225 wejścia/wyjścia) w oparciu o lepsze zrozumienie stanu wydobywczego. Na przykład, jak wspomniano powyżej, procesor elektroniczny 215 może automatycznie sterować maszyną górniczą 150 (sterować kursem maszyny górniczej 150). Jednak w niektórych postaciach wykonania operator może obejść automatyczne sterowanie maszyną górniczą 150 realizowane przez procesor elektroniczny 215. Operator może obejść automatyczne sterowanie maszyną górniczą 150, na przykład wykorzystując wideo lub zdjęcia z nałożonymi danymi opisane powyżej.

Jak wspomniano powyżej, w niektórych postaciach wykonania bieżący kurs maszyny górniczej 150 może przyjmować postać punktu lub wektora na dwuwymiarowej lub trójwymiarowej mapie współrzędnych kopalni, przy czym punkt lub wektor reprezentują jedną lub więcej spośród pożądanego położenia, kierunku przemieszczania oraz prędkości przemieszczania. W związku z tym w niektórych postaciach wykonania dwuwymiarowa lub trójwymiarowa mapa współrzędnych kopalni (obejmująca punkt lub wektor reprezentujący bieżący kurs maszyny górniczej 150) może być dostarczona do operatora w zdalnej lokalizacji w celu lepszego zrozumienia stanu wydobywczego (za pośrednictwem wyświetlacza elektronicznego). W niektórych postaciach wykonania operator w zdalnej lokalizacji może wykorzystać dwuwymiarową lub trójwymiarową mapę współrzędnych kopalni (obejmującą punkt lub wektor reprezentujący bieżący kurs maszyny górniczej 150) do obejścia automatycznego sterowania maszyną górniczą 150 realizowanego przez procesor elektroniczny 215.

Chociaż nie przedstawiono tego na fig. 5, w niektórych postaciach wykonania, po etapie 320, procesor elektroniczny 215 wraca do etapu 305 w celu zapewnienia ciągłego sterowania kursem maszyny górniczej. Ponadto, chociaż nie przedstawiono tego na fig. 5, w niektórych postaciach wykonania, po etapie 315, gdy bieżący kurs nie różni się od zaplanowanego kursu o określoną wcześniej wielkość, procesor elektroniczny 215 wraca do etapu 305 celem zapewnienia ciągłego sterowania kursem maszyny górniczej. Na przykład procesor elektroniczny zapewnia ciągłe sterowanie kursem maszyny górniczej przez odbieranie „zaktualizowanych” danych od jednego albo więcej czujników lidarowych 205 i realizowanie jednego albo więcej etapów zawartych w sposobie 300 z fig. 5 z wykorzystaniem „zaktualizowanych” danych.

W związku z tym postaci wykonania tutaj opisane zapewniają sposoby i systemy do sterowania kursem maszyny górniczej, gdy maszyna górnicza przeprowadza operację wrębiania. W szczególności sposoby i systemy tutaj opisane zapewniają sterowanie kursem maszyny górniczej przez określenie kursu względem kopalni za maszyną, który jest mierzony za pomocą czujników lidarowych zamontowanych na maszynie. Innymi słowy, sposoby i systemy tutaj opisane zapewniają sterowanie kursem maszyny górniczej bez konieczności stosowania jakichkolwiek czujników zewnętrznych (poza maszyną) lub infrastruktury kopalni, takiej jak urządzenia sygnalizacyjne, z którymi wiąże się problem dotyczący utrzymania.

Claims (20)

1. System do sterowania kursem maszyny górniczej, gdy maszyna górnicza realizuje operację wrębiania, przy czym system zawiera: układ wrębiający (211) maszyny górniczej (150), zestaw gąsienic (190a, 190b) maszyny górniczej (150), zawierający lewą gąsienicę (190a) oraz prawą gąsienicę (190b), procesor elektroniczny (215), znamienny tym, że zawiera pierwszy czujnik lidarowy (205) zamontowany na maszynie górniczej (150), przy czym pierwszy czujnik lidarowy (250) jest przystosowany do emitowania impulsu świetlnego w kierunku poddanego wcześniej wrębianiu obszaru górniczego i odbierania impulsu świetlnego odbitego od poddanego wcześniej wrębianiu obszaru górniczego, oraz procesor elektroniczny (215) jest przystosowany do odbierania danych z pierwszego czujnika lidarowego (205) w oparciu o impuls świetlny odebrany przez pierwszy czujnik lidarowy (205), określania bieżącego kursu maszyny górniczej (150) w oparciu o dane odebrane z pierwszego czujnika lidarowego (205), porównywania bieżącego kursu z zaplanowanym kursem maszyny górniczej (150), oraz w odpowiedzi na bieżący kurs, który różni się od zaplanowanego kursu maszyny górniczej (150) o określoną wcześniej wielkość, sterowania maszyną górniczą (150) w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej (150), przy czym procesor elektroniczny (215) jest przystosowany do sterowania maszyną górniczą (150) w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej (150) przez sterowanie co najmniej jedną wybraną z grupy obejmującej lewą gąsienicę (190a) i prawą gąsienicę (190b).

2. System według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy czujnik lidarowy (205) jest zamontowany na części tylnej maszyny górniczej (150).

3. System według zastrz. 2, znamienny tym, że zawiera ponadto drugi czujnik lidarowy (205b) zamontowany na części tylnej maszyny górniczej (150), przy czym pierwszy czujnik lidarowy (205a) ma pierwszy zakres wykrywania, a drugi czujnik lidarowy (205b) ma drugi zakres wykrywania, inny niż pierwszy zakres wykrywania.

4. System według zastrz. 3, znamienny tym, że procesor elektroniczny (215) jest przystosowany do ustalania bieżącego kursu maszyny górniczej (150) w oparciu o dane odebrane z pierwszego czujnika lidarowego (205a) oraz dane odebrane z drugiego czujnika lidarowego (205b).

5. System według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera ponadto drugi czujnik lidarowy, przy czym pierwszy czujnik lidarowy (205a) jest zamontowany na pierwszej c zęści bocznej maszyny górniczej (150), a drugi czujnik lidarowy (205b) jest zamontowany na drugiej części bocznej maszyny górniczej (150), innej niż pierwsza część boczna maszyny górniczej (150).

6. System według zastrz. 5, znamienny tym, że procesor elektroniczny (215) jest przystosowany do ustalania bieżącego kursu maszyny górniczej (150) w oparciu o dane odebrane z pierwszego czujnika lidarowego (205a) oraz dane odebrane z drugiego czujnika lidarowego (205b).

7. System według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy czujnik lidarowy (205) jest zamontowany na części przedniej maszyny górniczej (150).

8. System według zastrz. 7, znamienny tym, że zawiera ponadto drugi czujnik lidarowy (205b) zamontowany na części przedniej maszyny górniczej (150), przy czym pierwszy czujnik lidarowy (205a) jest przystosowany do emitowania pierwszego impulsu świetlnego w kierunku pierwszego poddanego wcześniej wrębianiu obszaru górniczego, a drugi czujnik lidarowy (205b) jest przystosowany do emitowania drugiego impulsu świetlnego w kierunku drugiego poddanego wcześniej wrębianiu obszaru górniczego, przy czym pierwszy poddany wcześniej wrębianiu obszar górniczy ma inny poziom wysokości niż drugi poddany wcześniej wrębianiu obszar górniczy.

9. System według zastrz. 1, znamienny tym, że procesor elektroniczny (215) jest przystosowany do sterowania maszyną górniczą (150) w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej (150) przez sterowanie zarówno lewą gąsienicą (190a) i prawą gąsienicą (190b) z odchyleniem różnicowym gąsienicy w celu utrzymania różnych prędkości dla lewej gąsienicy (190a) i prawej gąsienicy (190b) w celu utrzymania stałego kierunku wrębiania.

10. System według zastrz. 1, znamienny tym, że procesor elektroniczny (215) jest ponadto przystosowany do sterowania maszyną górniczą (150) w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej (150) za pomocą sterowania układem wrębiającym (211) maszyny górniczej (150) w celu zmiany położenia wrębiarki (160) maszyny górniczej (150) w celu wrębiania wzdłuż zaplanowanego kursu.

11. Sposób sterowania kursem maszyny górniczej (150), gdy maszyna górnicza (150) realizuje operację wrębiania, znamienny tym, że w sposobie odbiera się dane z pierwszego czujnika lidarowego (205) zamontowanego na maszynie górniczej (150), przy czym pierwszy czujnik lidarowy (205) jest przystosowany do emitowania impulsu świetlnego w kierunku poddanego wcześniej wrębianiu obszaru górniczego i odbierania impulsu świetlnego odbitego od poddanego wcześniej wrębianiu obszaru górniczego, ustala się, przy użyciu procesora elektronicznego (215), bieżący kurs maszyny górniczej (150) w oparciu o dane odebrane z pierwszego czujnika lidarowego (205), przy czym dane wygenerowane przez pierwszy czujnik lidarowy (205) są oparte na impulsie świetlnym odebranym przez pierwszy czujnik lidarowy (205), porównuje się, przy użyciu procesora elektronicznego (215), bieżącego kursu z zaplanowanym kursem maszyny górniczej (150), oraz w odpowiedzi na bieżący kurs, który różni się od zaplanowanego kursu maszyny górniczej (150) o określoną wcześniej wielkość, steruje się, przy użyciu procesora elektronicznego (215), maszyną górniczą (150) w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej (150) przez sterowanie co najmniej jedną gąsienicą spośród zestawu gąsienic (190a, 190b) maszyny górniczej (150).

12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że obejmuje ponadto:

generowanie cyfrowej trójwymiarowej reprezentacji poddanego wcześniej wrębianiu obszaru górniczego, oraz dostarczanie cyfrowej trójwymiarowej reprezentacji poddanego wcześniej wrębianiu obszaru górniczego do operatora maszyny górniczej (150) w zdalnej lokalizacji.

13. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że obejmuje ponadto odbieranie dodatkowych danych od jednego albo więcej innych czujników (210) powiązanych z maszyną górniczą (150), przy czym ustalenie bieżącego kursu maszyny górniczej (150) opiera się na danych odebranych z pierwszego czujnika lidarowego (205) oraz dodatkowych danych od jednego albo więcej innych czujników (210).

14. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że ustalenie bieżącego kursu maszyny górniczej (150) obejmuje identyfikowanie jednego albo więcej obiektów w obrębie otoczenia maszyny górniczej (150), mierzenie kąta i odległości do jednego albo więcej obiektów względem maszyny górniczej (150), oraz ustalanie bieżącego kursu maszyny górniczej (150) na podstawie kąta i odległości do jednego albo więcej obiektów względem maszyny górniczej (150).

15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że ustalenie bieżącego kursu maszyny górniczej (150) obejmuje ustalenie, że bieżący kurs maszyny górniczej (150), jest kursem prostym, gdy odległość jednego albo więcej obiektów względem maszyny górniczej (150) jest stała.

16. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że sterowanie maszyną górniczą (150) w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej (150) obejmuje sterowanie zarówno lewą gąsienicą (190a) i prawą gąsienicą (190b) maszyny górniczej (150) z odchyleniem różnicowym gąsienicy w celu utrzymania różnych prędkości dla lewej gąsienicy (190a) i prawej gąsienicy (190b) w celu utrzymania stałego kierunku wrębiania.

17. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że sterowanie maszyną górniczą (150) w celu dostosowania bieżącego kursu maszyny górniczej (150) obejmuje ponadto sterowanie układem wrębiającym (211) maszyny górniczej (150) w celu zmiany położenia wrębiarki (160) maszyny górniczej (150) w celu wrębiania wzdłuż zaplanowanego kursu.

18. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że obejmuje ponadto:

odbieranie zaktualizowanych danych z pierwszego czujnika lidarowego (205), ustalanie zaktualizowanego bieżącego kursu maszyny górniczej (150) w oparciu o zaktualizowane dane odebrane z pierwszego czujnika lidarowego (205), porównywanie zaktualizowanego bieżącego kursu z zaplanowanym kursem maszyny górniczej (150), oraz w odpowiedzi na zaktualizowany bieżący kurs, który różni się od zaplanowanego kursu maszyny górniczej (150) o określoną wcześniej wielkość, sterowanie maszyną górniczą (150) w celu dostosowania zaktualizowanego bieżącego kursu maszyny górniczej (150).

19. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że obejmuje ponadto odbieranie danych z drugiego czujnika lidarowego (205b) zamontowanego na maszynie górniczej (150), przy czym ustalenie bieżącego kursu maszyny górniczej (150) obejmuje ustalenie bieżącego kursu maszyny górniczej (150) w oparciu o dane odebrane z pierwszego czujnika lidarowego (205a) oraz dane odebrane z drugiego czujnika lidarowego (205b).

20. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że odbieranie danych z pierwszego czujnika lidarowego (205a) obejmuje odbieranie danych z pierwszego czujnika lidarowego (205a) zamontowanego na części tylnej maszyny górniczej (150), a odbieranie danych z drugiego czujnika lidarowego (205b) obejmuje odbieranie danych z drugiego czujnika lidarowego (205b) zamontowanego na części bocznej maszyny górniczej (150).