用于监测机器的舱室的系统和方法与流程

本发明涉及关于机器的操作员的舱室。更具体地，本发明涉及用于监测机器的舱室的系统和方法。

背景技术：

运土机，诸如电缆铲、挖掘机、轮式装载机和拖运卡车通常在恶劣条件下操作。这些条件能够包括极端温度和脏的、含尘的环境。为了保持这些机器的操作员的舒适感并且提高机器的生产率，通常控制与这些机器的舱室相关联的一个或多个参数。例如，可以密封舱室以将灰尘和碎屑保持在舱室之外，并且可以通过空调来降低舱室的温度。

机器的加热/通风/空调(hvac)系统在保持舱室内的空气质量方面起到重要作用。hvac系统将气流从一个或多个入口点引导通过加热器芯和/或蒸发器芯并且引导到多个出口上。通过hvac系统的气流通常由气流门控制以打开、关闭或混合通过hvac系统的各种通道通过的空气。操作员通过舱室设有的用户接口控制气流。

典型的hvac系统包括各种空气温度传感器、压力传感器、湿度传感器、污染物传感器、空气过滤器传感器(压力或红外)和位置传感器。传感器数据中的任何异常经由用户接口发信号通知操作员。这些传感器单独连接到hvac系统或其他控制系统。因此，操作员需要分别检查所有这些传感器的输出，以便诊断问题并且提出解决方案。此外，由于一些传感器未经优化用于不同类型的操作环境和/或不同的机器，于是产生错误警报。

本发明旨在解决上述一个或多个问题和/或现有技术的其他问题。

技术实现要素：

在本发明的一方面中，提供了一种用于控制机器的舱室内的一个或多个条件的系统。该系统包括操作员存在传感器，用于检测舱室内操作员的存在，并且产生第一输出信号。该系统包括舱室压力传感器，用于确定舱室内的压力，并且产生第二输出信号。该系统包括门传感器，用于检测舱室的门是否打开，并且产生第三输出信号。该系统包括二氧化碳传感器，用于确定舱室内二氧化碳水平，并且产生第四输出信号。该系统包括控制器，可通信地联接至操作员存在传感器、舱室压力传感器、门传感器和二氧化碳传感器。控制器经配置接收第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号和第四输出信号。控制器经配置基于一个或多个规则选择性地处理第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号或第四输出信号中的至少一个。控制器还经配置基于对第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号和第四输出信号中的至少一个的选择性处理来控制舱室内的一个或多个条件。

在本发明的另一方面中，提供了一种用于控制机器的舱室内的一个或多个条件的方法。该方法包括：通过操作员存在传感器检测舱室内操作员的存在；以及通过操作员存在传感器产生第一输出信号。该方法包括：通过舱室压力传感器确定舱室内的压力，以及通过舱室压力传感器产生第二输出信号。该方法包括：通过门传感器检测舱室的门是否打开，以及通过门传感器产生第三输出信号。该方法包括：通过二氧化碳传感器确定舱室内的二氧化碳水平，并且通过二氧化碳传感器产生第四输出信号。该方法包括：通过控制器接收第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号和第四输出信号。该方法包括通过控制器基于一个或多个规则选择性地处理第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号或第四输出信号中的至少一个。该方法还包括通过控制器基于第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号或第四输出信号中的至少一个来控制舱室内的一个或多个条件。

在本发明的又一方面中，提供了一种机器。该机器包括用于操作员的舱室。该机器包括操作员存在传感器，用于检测舱室内操作员的存在，并且产生第一输出信号。该机器包括舱室压力传感器，用于确定舱室内的压力，并且产生第二输出信号。该机器包括门传感器，用于检测舱室的门是否打开，并且产生第三输出信号。该机器包括二氧化碳传感器，用于确定舱室内的二氧化碳水平，并且产生第四输出信号。该机器包括控制器，可通信地联接至操作员存在传感器、舱室压力传感器、门传感器和二氧化碳传感器。控制器经配置接收第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号和第四输出信号。控制器经配置基于一个或多个规则选择性地处理第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号或第四输出信号中的至少一个。控制器还经配置基于对第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号或第四输出信号中的至少一个的选择性处理来控制舱室内的一个或多个条件。

附图说明

图1是根据本发明的一些实施例的示例性公开的机器的示意图；

图2是示出根据本发明的一些实施例的用于控制舱室内的一个或多个条件的系统的框图；并且

图3是根据本发明的一些实施例的用于控制舱室内的一个或多个条件的方法的流程图。

具体实施方式

只要可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。图1示出了示例性机器100。机器100可以是执行与诸如采矿、建筑、耕作、运输、园林绿化等工业相关的操作的移动式机器。例如，机器100可以是履带式拖拉机或推土机(如图1所示)、自动平地机或本领域已知的任何其他运土机。尽管以下具体实施方式描述了与履带式拖拉机相关的示例性方面，但是应当理解，该描述同样适用于本发明在其他机器中的应用。

如图1所示，机器100包括动力源102和用于操作员的舱室104。机器100还包括机器机具106(以下可互换地称为机具106)。机具106的示例可以包括用于在工地中移动泥土的刀片或铲。机具106通过可操作地连接至舱室104的一个或多个液压机构可移动。液压机构可以包括一个或多个液压提升致动器108和一个或多个液压倾斜致动器110，用于将机具106移动到各种位置，诸如向上提升机具106或向下降低机具106，以及向左或向右倾斜机具106。在所示实施例中，机器100包括两个液压提升致动器108和两个液压倾斜致动器110。

动力源102可以是向适于支撑、转向和推进机器100的地面接合机构112提供动力的发动机。在一些实施例中，动力源102可以提供动力来致动液压机构以移动或定位机器机具106。动力源102可以体现为诸如发动机，例如柴油发动机、汽油发动机、气体燃料动力发动机或本领域已知的任何其他类型的内燃机。可以设想，动力源102可以可替代地体现为诸如非燃烧动力源(未示出)，例如燃料电池、蓄电装置或另外合适的动力源。动力源102可以产生机械或电力输出，其可以经转换用于向地面接合机构112、机具106、液压提升致动器108、液压倾斜致动器110和其他机器部件提供动力的液压动力。

舱室104包括后壁114、前窗口或前壁116和顶板118。舱室104可以具有一个或多个门120和一个或多个窗口(未示出)。舱室104包括操作员座椅(未示出)、转向控制器(也未示出)以及用于控制机器100的操作的各种其他部件和设备。舱室104经配置向机器100的操作员提供在其中控制机器100的有利环境。舱室104可以包括用于操作机器100的用户接口(未示出)。用户接口可以与例如一个或多个显示器一起提供或者可以包括例如一个或多个显示器。用户接口可以经配置产生用于推进机器100和/或控制其他机器部件的命令。用户接口可以包括设置在舱室104内的一个或多个操纵杆，并且适于从操作员接收指示机具106的期望运动的输入。显示器可以经配置向操作员传达信息或通知，并且可以包括键盘、触摸屏或用于接收来自操作员的输入以控制和/或操作机器100、机具106和/或其他机器部件的任何合适的机构。

机器100包括用于加热和/或冷却机器100的舱室104内的空气的加热、通风、空调(hvac)单元(未示出)。hvac单元包括将气流从入口引导到出口的机械装置。蒸发器芯用于在空气流经其翅片时降低空气温度。类似地，加热器芯用于在空气流经其翅片时提高空气温度。空气混合门可以用于改变热空气(流过加热器芯的热空气)与冷空气(流过蒸发器芯的冷空气)的混合，并且通过电致动器、伺服电机或步进电机控制其位置。在一些实施例中，hvac单元包括通风部件，经配置供应舱室104内的环境空气以保持空气质量。由通风部件供应环境空气的速度可以由通风电机(图1中未示出)控制。

机器100包括多个传感器(未示出)，其设置在舱室104内的不同位置处，用于监测与舱室104相关联的一个或多个参数。与舱室104相关联的一个或多个参数可以包括但不限于压力、二氧化碳水平、颗粒水平以及操作员的存在/不存在。在一些实施例中，来自这些传感器中的一些或全部的输出经集成以向操作员提供通知。此外，基于这些传感器的输出，舱室104内的一个或多个条件得到控制。

图2是示出在本发明的一些实施例中用于控制舱室104内的一个或多个条件的系统200的框图。系统200包括控制器202，经配置控制空气质量。系统200包括操作员存在传感器204、舱室压力传感器206、门传感器208、二氧化碳传感器210和窗口传感器212。控制器202可通信地联接至操作员存在传感器204、舱室压力传感器206、门传感器208、二氧化碳传感器210和窗口传感器212。操作员存在传感器204、舱室压力传感器206、门传感器208、二氧化碳传感器210和窗口传感器212经配置分别输出第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号、第四输出信号和第五输出信号。在一些实施例中，系统200包括颗粒传感器220以确定舱室104内的颗粒水平。颗粒传感器220可以经配置产生指示舱室104内颗粒水平的第六输出信号。

当机器100通电时，系统200通过检测舱室104内是否存在操作员来开始舱室104的监测。参照图2，系统200包括用于检测舱室104内操作员的存在的操作员存在传感器204。操作员存在传感器204经配置产生第一输出信号。第一输出信号提供舱室104中是否存在操作员的指示。在一些实施例中，当第一输出信号指示舱室104中不存在操作员时，控制器202可以产生指示舱室104中不存在操作员的第一通知。控制器202可以产生包括第一通知的分析报告。控制器202可以经配置以经由有线或无线网络将分析报告传送(或传输)到与用户(例如，机器100的操作员、现场人员、服务技术人员等)或远程后台相关联的一个或多个装置。在一些实施例中，该一个或多个装置可以位于远离机器100的位置(例如，远程后台)。附加地或可选地，该一个或多个装置可以包括(用户的)移动装置以跟踪机器100的操作状态。在另一实施例中，分析报告的接收者可以是机器100的操作员，其可以经提示相应地采取适当的控制动作。控制器202可以将分析报告传达到经配置控制舱室104内的空气质量的任何其他装置或系统。第一通知可以指示当机器100通电时舱室104内不存在操作员。在接收到分析报告时，可以由分析报告的接收方基于第一通知来执行一个或多个后续动作，诸如呼叫操作员或站点管理员。在一些实施例中，接收分析报告的一个或多个装置可以使得一个或多个后续动作经执行。因此，控制器202使用第一通知帮助确保机器100和现场人员的安全。

在检测到舱室104内存在操作员之后，控制器202检查舱室压力是否在舱室压力的操作范围内。控制器202处理来自舱室压力传感器206的第二输出信号。舱室压力传感器206经配置连续地或以不同的间隔确定舱室104内的压力并且产生第二输出信号。控制器202可以经配置存储舱室压力的第一阈值和舱室压力的第二阈值(第二阈值超过第一阈值)。控制器202经配置检测由第二输出信号指示的压力是否低于舱室压力的第一阈值。

在检测到舱室压力低于第一阈值时，控制器202处理来自门传感器208的第三输出信号，以便调查造成舱室104内低压的可能原因。门传感器208经配置检测舱室104的门120是否打开并且产生第三输出信号。在第三输出信号指示舱室104的门120打开的情况下，控制器202经配置通过自动关闭舱室104的门120来控制舱室104内的压力。电致动器、伺服电机和步进电机可以用于自动关闭门120。参照图2，控制器202可以经配置控制门电机214以关闭舱室104的门120。在一些实施例中，控制器202还可以产生指示舱室104的门120打开的第二通知。第二通知可以是警报、led灯或可以提供给操作员的任何其他指示。控制器202可以在分析报告中包括第二通知。在接收到分析报告时，可以由分析报告的接收方基于第二通知来执行一个或多个校正动作，诸如检查门120的任何故障或安排门120的维护。在一些实施例中，接收分析报告的一个或多个装置可以在接收到分析报告时自动安排门的维护。换句话说，控制器202可以使一个或多个装置安排门的维护。因此，控制器202使用第二通知帮助维持舱室104内的压力。

在第三输出信号指示舱室104的门120关闭的情况下，在一些实施例中，控制器202可以经配置检测舱室104的一个或多个窗口是否打开。系统200包括窗口传感器212，经配置检测舱室104的一个或多个窗口是否打开并且产生第五输出信号。在第五输出信号指示舱室104的窗口打开的情况下，控制器202可以经配置通过自动关闭舱室104的一个或多个窗口来控制舱室104内的压力。电致动器、伺服电机和步进电机可以用于自动关闭一个或多个窗口。参照图2，控制器202可以经配置控制窗口电机216以关闭舱室104的一个或多个窗口。

当控制器202检测到舱室104内的压力足够时，即在舱室压力的第一阈值和舱室压力的第二阈值之间时，控制器202继续检查舱室104内的二氧化碳水平。仍然参照图2，系统200包括用于确定舱室104内二氧化碳水平的二氧化碳传感器210。二氧化碳传感器210经配置产生指示舱室104内二氧化碳水平的第四输出信号。控制器202可以经配置存储表示二氧化碳的阈值允许水平(例如，二氧化碳的最大允许水平)的二氧化碳水平的第三阈值。控制器202可以经配置确定舱室104内的二氧化碳水平是否大于二氧化碳水平的第三阈值。

在确定二氧化碳水平大于二氧化碳水平的第三阈值时，控制器202经配置增加hvac单元的通风部件的速度以将更多的环境空气引入舱室104内。这引起舱室104内二氧化碳水平的降低和舱室104内空气质量的改善。参照图2，系统200包括通风电机218以控制由通风部件供应环境空气的速度。在一些实施例中，在确定二氧化碳水平小于二氧化碳水平的第三阈值时，控制器202可以基于由颗粒传感器220产生的第六输出信号继续检查舱室104内的颗粒水平。颗粒传感器220产生指示舱室104内颗粒水平的第六输出信号。控制器202接收来自颗粒传感器220的第六输出信号。此外，控制器202可以经配置存储颗粒的阈值水平并且确定由舱室104内的颗粒传感器220测量的颗粒水平是否大于颗粒的阈值水平。如果是，控制器202可以为操作员产生指示需要更换再循环过滤器的第三通知。控制器202可以在分析报告中包括第三通知。在接收到分析报告时，可以由分析报告的接收方基于第三通知来执行一个或多个校正动作，诸如替换再循环过滤器、安排再循环过滤器的维护。在一些实施例中，接收该分析报告的一个或多个装置可以在接收到分析报告时自动安排再循环过滤器的维护。换句话说，控制器202可以使一个或多个装置安排再循环过滤器的维护。因此，控制器202可以帮助维持舱室104内的颗粒水平。

控制器202经配置接收第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号、第四输出信号和第五输出信号。控制器202经配置基于一个或多个规则选择性地处理第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号、第四输出信号或第五输出信号中的至少一个。一个或多个规则可以经设计通过控制器202来执行一些或所有接收到的输出信号的顺序处理。例如，仅当来自舱室压力传感器206的第二输出信号指示舱室压力在舱室压力的操作范围之外时，控制器202处理来自门传感器208的第三输出信号。在一些实施例中，能够通过控制器202运行以执行符合本发明教导的一个或多个控制算法的程序可以存储在存储器中并且可以经由总线访问。

控制器202经配置基于第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号、第四输出信号或第五输出信号中的至少一个来控制舱室104内的一个或多个条件。该一个或多个条件包括舱室104内的压力、空气质量水平和/或舱室104内的二氧化碳水平。在一些实施例中，控制器202经配置通过自动关闭舱室104的门120来控制舱室104内的压力。控制器202可以经配置控制门电机214以关闭舱室104的门120。附加地或可替代地，控制器202可以经配置通过自动关闭舱室104的窗口来控制舱室104内的压力。控制器202可以经配置控制窗口电机216以关闭舱室104的窗口。在一些实施例中，控制器202可以经配置通过增加hvac单元的通风部件的速度以将环境空气引入舱室104内来控制二氧化碳的水平。

工业实用性

本发明涉及一种用于监测机器100的舱室104的方法和系统。示例性公开的控制器202可以应用于任何舱室104，以处理操作员存在传感器204、舱室压力传感器206、门传感器208和二氧化碳传感器210的输出，并且识别舱室条件中的任何异常。此外，控制器202经配置基于对第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号或第四输出信号中的至少一个的处理来控制舱室104的一个或多个条件。这样，来自不同传感器的输出信号通过控制器202集成，以帮助操作员和服务技术人员维持舱室空气质量。

参照图3，示出了控制机器100的舱室104内的一个或多个条件的方法300。在步骤302，操作员存在传感器204检测机器100的舱室104内操作员的存在并且产生第一输出信号。在步骤304，舱室压力传感器206确定舱室104内的压力并且产生第二输出信号。在步骤306，门传感器208检测舱室104的门120是否打开并且产生第三输出信号。另外，可以提供窗口传感器212以检测舱室104的一个或多个窗口是否打开并且相应地产生指示舱室104的一个或多个窗口是否打开的第五输出信号。在步骤308，二氧化碳传感器210确定舱室104内的二氧化碳水平并且产生第四输出信号。

在步骤310，控制器202经配置接收第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号和第四输出信号。在一些实施例中，控制器202还可以接收第五输出信号。在步骤312，控制器202经配置基于一个或多个规则选择性地处理第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号或第四输出信号中的至少一个。控制器202可以经配置确定第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号或第四输出信号中的至少一个是否落入相应的操作范围内。在一些实施例中，控制器202还可以基于一个或多个规则来处理第五输出信号。在步骤314，控制器202经配置基于第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号或第四输出信号中的至少一个来控制舱室104内的一个或多个条件。

方法300还包括通过窗口传感器212检测舱室104的一个或多个窗口是否打开，并且产生指示舱室104的一个或多个窗口是否打开的第五输出信号。方法300包括通过控制器202接收第五输出信号，并且基于第五输出信号确定舱室104的一个或多个窗口是否打开。方法300包括当来自窗口传感器212的第五输出信号指示舱室104的一个或多个窗口打开时自动关闭舱室104的一个或多个窗口。

方法300还包括在检测到舱室104内存在操作员时，控制器202选择性地处理指示来自舱室压力传感器206的舱室104内的压力的第二输出信号，以确定舱室104内的压力是否小于舱室压力的第一阈值。方法300包括基于确定舱室104内的压力小于舱室压力的第一阈值，通过控制器202控制舱室104内的压力。

方法300还包括在确定舱室104内的压力小于舱室压力的第一阈值时，控制器202选择性地处理指示来自门传感器208的舱室104的门120是否打开的第三输出信号，以确定舱室104的门120是否打开。方法300包括在确定舱室104的门120打开时，通过控制器202自动关闭舱室104的门120，以维持舱室压力。

方法300还包括在确定舱室104内的压力小于舱室压力的第二阈值但大于舱室压力的第一阈值时，控制器202选择性地处理指示来自二氧化碳传感器210的二氧化碳水平的第四输出信号，以确定二氧化碳水平大于二氧化碳水平的第三阈值。方法300包括基于确定二氧化碳水平大于二氧化碳水平的第三阈值，通过控制器202增加通风部件的速度以将更多的环境空气引入舱室104内，从而降低舱室104内的二氧化碳水平。就这一点而言，控制一个或多个条件可以包括增加通风部件的速度以将更多的环境空气引入舱室104内，或者基于对第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号或第四输出信号中的至少一个的选择性处理来自动关闭舱室104的门120。

尽管已经参照上述实施例具体示出和描述了本发明的各方面，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离所公开的精神和范围的情况下，可以通过修改所公开的机器、系统和方法来设想各种附加实施例。这些实施例应理解为落入基于权利要求及其任何等同物确定的本发明的范围内。