矿山机械的管理系统以及矿山机械的管理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及管理矿山机械的系统以及方法。
【背景技术】
[0002]在土木作业现场或者矿山的开采现场，运转着油压挖掘机、自动倾卸卡车等各种建设机械。近年来，正进行着通过无线通信取得建设机械的运转信息，来掌握建设机械的状态的尝试。例如，在专利文献I中记载了运输机的运行模拟系统。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开平5-290103号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
[0007]然而，在以用于提高矿山中的生产率的行驶路径设计评价或者驾驶员的驾驶指导等为目的的情况下，需要分析矿山机械行驶过的每条路径。为了该目的，需要新制作矿山机械的运转现场的行驶路图，并且需要检测并分析矿山机械在所制成的行驶路图的哪个位置进行行驶时产生怎样的事件、进一步进行了怎样的操作等。因此，需要区分并确定矿山机械行驶过的路径，从所确定的路径高精度地提取出具有相同特性的区间。专利文献I由于是运行的模拟，因此难以实现这样的目的。
[0008]本发明的目的在于，使区分并确定矿山机械在矿山中行驶过的路径并提取具有相同特性的区间时的精度提闻。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]本发明的矿山机械的管理系统，其包括:位置信息检测部，其被搭载于在矿山进行作业的矿山机械中，求出作为与上述矿山机械的位置相关的信息的位置信息；路径信息制作部，其根据上述矿山机械在运转中沿着在规定的第I位置出发经由装载货物的第2位置移动到卸下货物的第3位置时的路径进行移动时由上述位置信息检测部求出的多个上述位置信息，生成包括上述路径的每隔规定距离而存在的多个节点、和将相互相邻的上述节点彼此连接的链路的路径信息；和路径分析部，其将上述路径信息中具有相互相邻的多个链路的区间、并且相互相邻的上述链路彼此的坡度差在规定值以内、相互相邻的上述链路彼此的方位差在规定值以内且在其间不具有交叉点的部分，设为特定区间。
[0011]优选上述路径分析部基于与上述节点连接的上述链路的数量来提取上述交叉点。
[0012]优选上述路径分析部基于与上述节点连接的上述链路的数量从多个上述路径信息提取上述交叉点，生成新的上述路径信息。
[0013]优选上述路径分析部提取连接有3个以上的上述链路的I个上述节点来作为上述交叉点。
[0014]本发明的矿山机械的管理系统，其包括:位置信息检测部，其被搭载于在矿山进行作业的矿山机械中，求出作为与上述矿山机械的位置相关的信息的位置信息；路径信息制作部，其根据上述矿山机械在运转中沿着在规定的第I位置出发经由装载货物的第2位置移动到卸下货物的第3位置时的路径进行移动时由上述位置信息检测部求出的多个上述位置信息，生成包括上述路径的每隔规定距离而存在的多个节点、和将相互相邻的上述节点彼此连接的链路的路径信息；和路径分析部，其将上述路径信息中具有相互相邻的多个链路的区间、并且相互相邻的上述链路彼此的坡度差在规定值以内、相互相邻的上述链路彼此的方位差在规定值以内且在中间的节点连接有2个以下的上述链路的部分，设为特定区间。
[0015]本发明的矿山机械的管理方法，其包括:求出作为与在矿山进行作业的矿山机械的位置相关的信息的位置信息；根据上述矿山机械沿着在规定的第I位置出发经由装载货物的第2位置移动到卸下货物的第3位置时的路径而在运转中进行移动时求出的多个上述位置信息，生成包括上述路径的每隔规定距离而存在的多个节点、和将相互相邻的上述节点彼此连接的链路的路径信息；将上述路径信息中具有相互相邻的多个链路的区间、并且相互相邻的上述链路彼此的坡度差在规定值以内、相互相邻的上述链路彼此的方位差在规定值以内且在其间不具有交叉点的部分，设为特定区间。
[0016]优选在生成上述路径信息的情况下，基于与上述节点连接的上述链路的数量来提取上述交叉点。
[0017]优选在生成上述路径信息的情况下，基于与上述节点连接的上述链路的数量从多个上述路径信息提取上述交叉点，生成新的上述路径信息。
[0018]优选在生成上述路径信息的情况下，提取连接有3个以上的上述链路的I个上述节点来作为上述交叉点。
[0019]本发明的矿山机械的管理方法，包括:求出作为与在矿山进行作业的矿山机械的位置相关的信息的位置信息；根据上述矿山机械沿着在规定的第I位置出发经由装载货物的第2位置移动到卸下货物的第3位置时的路径而在运转中进行移动时求出的多个上述位置信息，生成包含上述路径的每隔规定距离而存在的多个节点、和将相邻的上述节点彼此连接的链路的路径信息；将上述路径信息中具有相互相邻的多个链路的区间、并且相互相邻的上述链路彼此的坡度差在规定值以内、相互相邻的上述链路彼此的方位差在规定值以内且在中间的节点连接有2个以下的上述链路的部分，设为特定区间。
[0020]本发明能够使区分矿山机械在矿山中行驶过的路径并对具有相同特性的区间进行提取时的精度提闻。
【附图说明】
[0021]图1是表示适用本实施方式所涉及的矿山机械的管理系统的现场的图。
[0022]图2是本实施方式所涉及的矿山机械的管理系统具有的管理装置的功能框图。
[0023]图3是表示自动倾卸卡车的构成的图。
[0024]图4是表示车载信息收集装置及其外围设备的功能框图。
[0025]图5是表示自动倾卸卡车行驶过的路径的I个例子的图。
[0026]图6是表示本实施方式所涉及的路径确定处理的顺序的I个例子的流程图。
[0027]图7是表示已登记路径的信息的图。
[0028]图8是用于对判断实际行驶路径的位置信息与已登记路径的通过位置的一致的方法进行说明的图。
[0029]图9是用于对用于判断实际行驶路径的位置信息与已登记路径的通过位置的一致的追加事项进行说明的图。
[0030]图10是用于对用于判断实际行驶路径的位置信息与已登记路径的通过位置的一致的追加事项进行说明的图。
[0031]图11是用于对特定区间中的实际行驶路径的位置信息PI与已登记路径的通过位置的一致的判断进行说明的图。
[0032]图12是用于对没有新登记排土位置的情况进行说明的图。
[0033]图13是用于对没有新登记排土位置的情况进行说明的图。
[0034]图14是用于对没有新登记装载位置的情况进行说明的图。
[0035]图15是用于对没有新登记装载位置的情况进行说明的图。
[0036]图16是用于对新登记排土位置的情况进行说明的图。
[0037]图17是用于对新登记排土位置的情况进行说明的图。
[0038]图18是用于对新登记装载位置的情况进行说明的图。
[0039]图19是用于对新登记装载位置的情况进行说明的图。
[0040]图20-1是用于对提取实际行驶路径的位置信息PI —致的已登记路径的通过位置WP的处理进行说明的图。
[0041]图20-2是用于对新制作通过位置的方法进行说明的图。
[0042]图21是表示在新路径信息RIN的一部分，包括区段(sect1n)在内的通过位置WP以及链路(link)的组合的I个例子的图。
[0043]图22是用于对制作区段的方法的I个例子进行说明的图。
[0044]图23是表示基于制作区段时使用的倾斜角度进行的分类的图。
[0045]图24是用于对制作区段的方法的I个例子进行说明的图。
[0046]图25是表示在多个路径信息中，没有将同一通过位置WP合并的状态的图。
[0047]图26是表示在多个路径信息中，将同一通过位置WP合并了的状态的图。
[0048]图27是用于对特定区间的汇总进行说明的图。
[0049]图28是用于对特定区间的汇总进行说明的图。
【具体实施方式】
[0050]参照附图，对用于实施本发明的方式(实施方式)进行详细说明。
[0051]图1是表示适用本实施方式所涉及的矿山机械的管理系统的现场的图。矿山机械的管理系统I管理矿山机械的运行、评价生产率或者矿山机械的操作人员的操作技术等、或者进行自动倾卸卡车的预防性维护以及异常诊断等。为此，管理系统I确定自动倾卸卡车20行驶过的路径，并作为路径信息进行累积。以下，行驶路径是指包括自动倾卸卡车20行驶的路径和停止的场所。以下，也将行驶路径适当地称作路径。
[0052]矿山机械是在矿山中用于各种作业的机械类的总称。在本实施方式中，作为矿山机械的一种运输车辆，以自动倾卸卡车20作为例子，该自动倾卸卡车20将碎石或者开采碎石时产生的砂土或岩石等作为货物进行运输，但本实施方式的矿山机械并不限定于自动倾卸卡车20。例如，本实施方式所涉及的矿山机械也可以是作为开采碎石等的挖掘机械发挥作用的油压挖掘机或电动挖掘机、或者轮式装载机。在本实施方式中，自动倾卸卡车20虽然是通过操作人员的操作而行驶或卸下货物的有人矿山机械，但自动倾卸卡车20并不限定于这样的类型。例如，自动倾卸卡车20也可以是通过管理系统I管理运行的无人自动倾卸卡车。
[0053]在矿山中，自动倾卸卡车20在进行装载作业的场所(以下，称为装载场)LPA通过油压挖掘机等的装载机4装载岩石或者砂土等。另外，自动倾卸卡车20在进行货物的排出作业的场所(以下，称作排土场)DPA将上述装载的岩石或者砂土等推出。自动倾卸卡车20在装载场LPA与排土场DPA之间，在路径Rg、Rr上行驶移动。
[0054]〈矿山机械的管理系统的概要>
[0055]矿山机械的管理系统(以下，适当地称作管理系统)I是以下所述的系统:管理装置10通过无线通信从自动倾卸卡车20收集包括与作为矿山机械的自动倾卸卡车20的位置相关的信息的运转信息。管理装置10与作为移动体的自动倾卸卡车20不同，例如设置在矿山的管理设施上。这样，管理装置10原则上不考虑移动。管理装置10收集的信息是与自动倾卸卡车20的运转状态相关的信息(以下，适当地称作运转信息)，例如，是作为与自动倾卸卡车20的位置相关的信息的位置信息(纬度、经度以及高度的坐标)、行驶时间、行驶距离、发动机水温、异常的有无、异常的位置、燃料消耗率以及装载量等之中的至少I个。运转信息主要用于自动倾卸卡车20的行驶路图的制作、行驶路绘图、运转评价、预防性维护以及异常诊断等。因此，运转信息在应对矿山的生产率提高或者矿山的作业的改善这种需求方面是有用的。
[0056]管理装置10为了收集在矿山进行作业的自动倾卸卡车20的运转信息而与具有天线18A的管理侧无线通信装置18连接。自动倾卸卡车20为了发送运转信息或与管理装置10相互进行通信，而具有车载无线通信装置与天线28A。关于车载无线通信装置在后面描述。此外，自动倾卸卡车20利用GPS (Global Posit1ning System:全球定位系统)用天线28B接收来自GPS卫星5A、5B、5C的电波，能定位自己的位置。此外，为了测量自身的位置，并不限定于GPS卫星，也可以使用其他定位用卫星。即，只要是能基于GNSS (全球导航卫星系统:Global Navigat1n Satellite System)进行位置测量即可。
[0057]自动倾卸卡车20从天线28A发送的电波的输出不具有能覆盖整个矿山那样的可通信范围。另外，从天线28A发送的电波因波长的关系不能越过高山等的障碍物而发送到远方。当然，若使用能输出高输出的电波的无线通信装置，则这样的通信障碍会消除，可通信范围变大，能消除不可通信的场所。但是，由于矿山广大，所以需要抑制中继器或通信装置的成本，以及需要应对不能期待确保根据有矿山的地域而配备的通信基础设施这样的状况。因此，管理系统I使用无线LAN (Local Area Network,局域网)等的在受限的范围内能形成信息通信网的无线系统。通过无线LAN等，虽然能以低成本实现矿山机械与管理设施(管理装置10)的相互通信，但需要解决通信障碍的问题。
[0058]自动倾卸卡车20从天线28A发送的电波的到达范围受限。因此，若自动倾卸卡车20与管理装置10拉开距离，或在两者间存在山M等的障碍物，则管理侧无线通信装置18难以接收到从自动倾卸卡车20发送的电波。因此，管理系统I具有对从自动倾卸卡车20的天线28A发送的电波进行中继，并将其发送到管理侧无线通信装置18的中继器3。通过在矿山内的多个规定位置设置中继器3，从而管理装置10能从在离开自身的位置进行运转的自动倾卸卡车20，通过无线通信收集运转信息。
[0059]在从中继器3到管理侧无线通信装置18的距离远的情况下，在中继器3与管理侧无线通信装置18之间，配置用于对两者进行中继的中间中继器6。在本实施方式中，中间中继器6仅对中继器3与管理侧无线通信装置18进行中继，并不对自动倾卸卡车20从天线28A发送的电波进行中继。在本实施方式中，中间中继器6不从对应的中继器3以外中继电波。例如，如图1所示，对来自加油站2的中继器3的电波进行中继的仅是I台中间中继器6。此外,在图1中，表现为中间中继器6与I个中继器3是一对一的关系,但并不限定于一对一的关系，各中间中继器6也能对从对应的多个中继器3发送的电波进行中继。
[0060]以中继器3的配置场所为中心的周围的规定区域(在图1中用圆形表示的区域)是搭载于自动倾卸卡车20的第I无线通信装置(后述的车载无线通信装置27，参照图3)与中继器3之间可相互进行无线通信的范围，即，可通信范围7。存在于可通信范围7的自动倾卸卡车20能经由中继器3等与管理侧无线通信装置18相互进行无线通信。
[0061]在管理装置10通过无线通信从自动倾卸卡车20收集运转信息的情况下，由于在自动倾卸卡车20向管理装置10发送运转信息等的过程中，自动倾卸卡车20行驶并移动，从而导致自动倾卸卡车20有时会脱离可通信范围7。其结果，存在自动倾卸卡车20的第I无线通信装置发送应向管理装置10发送的全部运转信息之前通信中断的情况。
[0062]为了避免通信的中断，优选在管理装置10接收运转信息等的期间，换句话说在自动倾卸卡车20发送运转信息等的期间，自动倾卸卡车20存在于可通信范围7内。因此，优选在自动倾卸卡车20处于停止状态的场所接收来自自动倾卸卡车20的天线28A的电波，使得自动倾卸卡车20可靠地存在于可通信范围7内。因此，优选进行控制，使得在自动倾卸卡车20可靠地在可通信范围7内停车某程度的时间(能发送应发送的全部运转信息等的程度的时间以上的时间)的场所，从自动倾卸卡车20向中继器3发送运转信息等。
[0063]在本实施方式中，例如，在加油站2设置中继器3。在加油站2，添加用于驱动自动倾卸卡车20的发动机的燃料，因此可以预见自动倾卸卡车20会停车某种程度的时间。因此，在用于管理装置10从加油中的自动倾卸卡车20可靠地接收运转信息等的时间的期间，自动倾卸卡车20能可靠地维持存在于可通信范围7内的状态。其结果，管理装置10通过无线通信从自动倾卸卡车20能够可靠地收集运转信息等。此外，由于矿山广大，所以在本实施方式中，除了加油站2以外还在自动倾卸卡车20的移动路径的附近配置中继器3，从运转中的自动倾卸卡车20收集运转信息。接下来，对管理装置10更详细地进行说明。
[0064]<管理装置>
[0065]图2是本实施方式所涉及的矿山机械的管理系统具有的管理装置的功能框图。管理装置10包括管理侧处理装置12、管理侧存储装置13、和输入输出部(I/O) 15。进而，管理装置10将显示装置16、输入装置17、管理侧无线通信装置18、和输出装置19连接于输入输出部15。管理装置10例如是计算机。管理侧处理装置12例如是CPU (Central ProcessingUnit,中央处理器)。管理侧存储装置13例如是RAM (Random Access Memory,随机存取存储器)、ROM (Read Only Memory,只读存储器)、闪存或硬盘驱动器等或者将它们组合而得到的装置。输入输出部15用于管理侧处理装置12、与连接于管理侧处理装置12外部的显示装置16、输入装置17、管理侧无线通信装置18以及输出装置19之间的信息输入输出(接π)。
[0066]管理侧处理装置12执行本实施方式所涉及的矿山机械的管理方法。管理侧处理装置12包括路径判断部12a、坡度分析部12b、区域确定部12c、路径信息制作部12d、和路径分析部12e。作为判断部的路径判断部12a通过判断自动倾卸卡车20在矿山实际行驶过的路径与已经存在的行驶路径是否一致来进行确定。已经存在的上述行驶路径是自动倾卸卡车20过去行驶过的路径或者预先设定的路径。
[0067]坡度分析部12b对自动倾卸卡车20行驶过的路径进行分析，按照每个坡度的规定的范围来分割路径。区域确定部12c对自动倾卸卡车20装载货物的装载场LPA的区域和卸下货物的排土场DPA的区域进行确定。路径信息制作部12d制作作为与自动倾卸卡车20行驶的路径的位置相关的信息的路径信息。路径信息是自动倾卸卡车20在规定的第I位置出发经由装载货物(碎石或者开采碎石时产生的砂土或岩石等)的第2位置移动到卸下货物的第3位置时的路径(即第I路径)的、包括每隔规定距离存在的多个节点以及将相邻的节点彼此连接的链路的信息。路径分析部12e对自动倾卸卡车20行驶过的路径进行分析，例如提取具有相同特性的部分，或将提取出的部分合并。上述的特性是指坡度以及方位角等。这些功能通过管理侧处理装置12从管理侧存储装置13读入并执行分别对应的计算机程序来实现。
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