矿山机械管理系统以及矿山机械管理方法
【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]在土木作业现场或矿山开采现场中，液压挖掘机、自卸汽车等各种建筑机械进行工作。近年来，人们通过无线通信取得建筑机械的工作信息，了解建筑机械的状态。例如，专利文献I中记载了运输设备的运行仿真系统。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本专利特开平5-290103号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
[0007]另外，在为了提高矿山生产率而进行道路设计评价或者对驾驶员进行驾驶指导等的情况下，需要对矿山机械行驶的每条路径进行分析。为了实现该目的，需要新生成矿山机械在工作现场的行驶线路图，并且检测和分析矿山机械在生成的行驶线路图的哪一位置行驶时发生了怎样的事件和进行了怎样的操作等。因此，需要区分并确定矿山机械行驶了的路径。专利文献I是对运行的仿真，因此难以精度较高地区分并确定矿山机械行驶了的路径。
[0008]本发明的目的在于提高区分并确定矿山机械在矿山中行驶了的路径时的精度。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]本发明是一种矿山机械管理系统，包括:位置信息检测部，搭载于在矿山中装载并运输货物的矿山机械，求出作为与所述矿山机械的位置有关的信息的位置信息；存储部，作为已登记路径，存储第一路径的路径信息，该第一路径是所述矿山机械从指定的第一位置出发，途经作为装载货物的装载位置的第二位置，移动到作为卸载货物的排土位置的第三位置时的路径；以及区域确定部，判定位置信息群与所述第一路径的路径信息中包含的所述装载位置或所述排土位置是否一致，所述位置信息群根据所述位置信息检测部在所述矿山机械的工作过程中求出的多个所述位置信息得到，在判定为一致时，基于所述判定为一致的所述位置信息群的位置信息，修正所述存储部中存储的所述装载位置或所述排土位置。
[0011]所述区域确定部在修正所述排土位置的情况下，优选在所述位置信息群中，基于在所述已登记路径的排土位置周围的第一指定范围内从所述矿山机械卸载了货物的位置的位置信息，修正所述已登记路径的排土位置。
[0012]所述修正优选将所述卸载了货物的位置与所述已登记路径的排土位置的中点作为所述已登记路径的修正后的排土位置。
[0013]所述区域确定部进行的所述装载位置的修正优选是:在所述位置信息群中，将在所述已登记路径的装载位置周围的第二指定范围内将所述货物装载到所述矿山机械的位置的位置信息、，作为所述已登记路径的修正后的装载位置。
[0014]优选具有:路径信息生成部，生成路径信息，该路径信息包含所述矿山机械移动时的路径的每指定距离处存在的多个节点、以及在相邻的所述节点之间进行连接的线路，所述路径信息生成部在区域中生成所述节点，该区域是除去所述已登记路径的排土位置周围的、指定大小的途经位置除外区域的内侧之外的区域，所述途经位置除外区域比所述已登记路径的排土位置周围的排土侧的所述第一指定范围大。
[0015]优选具有:路径信息生成部，生成路径信息，该路径信息包含所述矿山机械移动时的路径的每指定距离处存在的多个节点、以及在相邻的所述节点之间进行连接的线路，所述路径信息生成部在区域中生成所述节点，该区域是除去所述登记路径的装载位置周围的、指定大小的途经位置除外区域的内侧之外的区域，所述途经位置除外区域比所述已登记路径的装载位置周围的装载侧的所述第二指定范围大。
[0016]在所述装载场的位置在指定期间内位于预先确定的指定范围内的情况下，所述路径信息生成部优选在所述指定期间中认为所述装载场为同一装载场。
[0017]本发明是一种矿山机械管理方法，该方法:求出位置信息，该位置信息是与在矿山中装载并运输货物的矿山机械的位置有关的信息；将第一路径的路径信息作为已登记路径，该第一路径是所述矿山机械从指定的第一位置出发，途经作为装载货物的装载位置的第二位置，移动到作为卸载货物的排土位置的第三位置时的路径；判定从在所述矿山机械工作过程中求出的多个所述位置信息得到的位置信息群，与所述第一路径的路径信息中包含的所述装载位置或所述排土位置是否一致；并且在判定为一致时，基于所述判定为一致的所述位置信息群的位置信息，修正所述装载位置或所述排土位置。
[0018]在修正所述排土位置的情况下，优选在所述位置信息群中，基于在所述已登记路径的排土位置周围的第一指定范围内从所述矿山机械卸载了货物的位置的位置信息，修正所述已登记路径的排土位置。
[0019]在所述修正中，优选将所述卸载了货物的位置与所述已登记路径的排土位置的中点作为所述已登记路径的修正后的排土位置。
[0020]在所述装载位置的修正中，优选在所述位置信息群中，将在所述已登记路径的装载位置周围的第二指定范围内将所述货物装载到所述矿山机械的位置的位置信息，作为所述已登记路径的修正后的装载位置。
[0021]优选在进行了所述修正之后，在区域中生成所述矿山机械移动时的路径的每指定距离处存在的节点，该区域是除去所述已登记路径的排土位置周围的、指定大小的途经位置除外区域的内侧之外的区域，所述途经位置除外区域比所述已登记路径的排土位置周围的排土侧的第一指定范围大。
[0022]优选在进行了所述修正之后，在区域中生成所述矿山机械移动时的路径的每指定距离处存在的节点，该区域是除去所述已登记路径的装载位置周围的、指定大小的途经位置除外区域的内侧之外的区域，所述途经位置除外区域比所述已登记路径的装载位置周围的装载侧的第二指定范围大。
[0023]在求出所述已登记路径的装载位置时，在所述装载场的位置在指定期间内位于预先确定的指定范围内的情况下，优选在所述指定期间中认为所述装载场为同一装载场。
[0024]本发明能够提高区分并确定矿山机械在矿山中行驶了的路径时的精度。
【附图说明】
[0025]图1是表示适用本实施方式所涉及的矿山机械管理系统的现场的图。
[0026]图2是本实施方式所涉及的矿山机械管理系统具有的管理装置的功能框图。
[0027]图3是表示自卸汽车的结构的图。
[0028]图4是表示车载信息收集装置及其周边设备的功能框图。
[0029]图5是表示自卸汽车行驶了的路径的一例的图。
[0030]图6是表示本实施方式所涉及的路径确定处理的过程的一例的流程图。
[0031]图7是表示已登记路径的信息的图。
[0032]图8是用于说明判定实际行驶路径的位置信息与已登记路径的途经位置的一致性的方法的图。
[0033]图9是用于说明判定实际行驶路径的位置信息与已登记路径的途经位置的一致性的追加事项的图。
[0034]图10是用于说明判定实际行驶路径的位置信息与已登记路径的途经位置的一致性的追加事项的图。
[0035]图11是用于说明特定区间中的实际行驶路径的位置信息与已登记路径的途经位置的一致性判定的图。
[0036]图12是用于说明对排土位置不进行新登记的情况的图。
[0037]图13是用于说明对排土位置不进行新登记的情况的图。
[0038]图14是用于说明对装载位置不进行新登记的情况的图。
[0039]图15是用于说明对装载位置不进行新登记的情况的图。
[0040]图16是用于说明对排土位置进行新登记的情况的图。
[0041]图17是用于说明对排土位置进行新登记的情况的图。
[0042]图18是用于说明对装载位置进行新登记的情况的图。
[0043]图19是用于说明对装载位置进行新登记的情况的图。
[0044]图20-1是用于说明提取与实际行驶路径的位置信息PI —致的已登记路径的途经位置WP的处理的图。
[0045]图20-2是用于说明新生成途经位置的方法的图。
[0046]图21是表示新路径信息RIN的一部分中，包含区间的途经位置WP及线路的组合的一例的图。
[0047]图22是用于说明生成区间的方法的一例的图。
[0048]图23是表示生成区间时使用的基于倾斜角度的分类的图。
[0049]图24是用于说明生成区间的方法的一例的图。
[0050]图25是表示未对多个路径信息中相同的途经位置WP进行合并的状态的图。
[0051]图26是表示对多个路径信息中相同的途经位置WP进行了合并的状态的图。
[0052]图27是用于说明特定区间的合计的图。
[0053]图28是用于说明特定区间的合计的图。
【具体实施方式】
[0054]参照附图详细说明用于实施本发明的方式(实施方式)。
[0055]图1是表示适用本实施方式所涉及的矿山机械管理系统的现场的图。矿山机械管理系统I管理矿山机械的运行，评价生产率或矿山机械的操作员的操作技术等，或者进行自卸汽车的预防性维护及异常诊断等。为此，管理系统I确定自卸汽车20行驶了的路径，作为路径信息进行积累。以下，行驶路径是指包含自卸汽车20行驶的路径和停止的场所在内的信息。以下也酌情将行驶路径称为路径。
[0056]矿山机械是矿山中各种作业使用的机械类的总称。本实施方式中，作为矿山机械中的一种运输车辆，以作为货物运输碎石或开采碎石时产生的砂土或岩石等的自卸汽车20为例，但本实施方式的矿山机械并不限定于自卸汽车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液压挖掘机、电铲、或轮式装载机。本实施方式中，自卸汽车20是通过操作员的操作来行驶或卸货的有人型矿山机械，但自卸汽车20并不限定于这类机械。例如，自卸汽车20也可以是由管理系统I管理运行的无人型自卸汽车。
[0057]在矿山上，自卸汽车20在进行装载作业的场所(以下称为装载场)LPA处，通过液压挖掘机等装载机4装载岩石或砂土等。并且，自卸汽车20在进行卸货作业的场所(以下称为排土场)DPA处，排出上述装载的岩石或砂土等。自卸汽车20在装载场LPA与排土场DPA之间沿路径Rg、Rr移动。
[0058]矿山机械管理系统的概要
[0059]矿山机械管理系统(以下酌情称为管理系统)I中，管理装置10通过无线通信从自卸汽车20收集工作信息，该工作信息包含与作为矿山机械的自卸汽车20的位置有关的信息。管理装置10与作为移动体的自卸汽车20不同，例如设置在矿山的管理设施中。这样，管理装置10原则上不考虑移动。管理装置10收集的信息是自卸汽车20的与工作状态有关的信息(以下酌情称为工作信息)，例如是自卸汽车20的与位置有关的信息即位置信息(玮度、经度和高度的坐标)、行驶时间、行驶距离、发动机水温、异常的有无、异常的位置、燃油消耗比、以及装载量等中的至少一者。工作信息主要用于自卸汽车20的行驶路线图生成、行驶路线映射、驾驶评价、预防性维护以及异常诊断等。因此，工作信息用于满足矿山的生产率提高或矿山的作业改善等需求。
[0060]管理装置10为了收集在矿山作业的自卸汽车20的工作信息，与具有天线18A的管理侧无线通信装置18连接。自卸汽车20为了发送工作信息或者与管理装置10进行相互通信，具有车载无线通信装置和天线28A。关于车载无线通信装置在后文中进行描述。此外，自卸汽车20能够通过GPS用天线28B接收来自GPS (Global Posit1ning System:全球定位系统)卫星5A、5B、5C的电波，对自己的位置进行定位。此外，为了测定自身的位置，不限于使用GPS卫星的电波，还可以其他定位用卫星的电波。也就是说，只要能够进行基于GNSS(全球导航卫星系统:Global Navigat1n Satellite System)的位置测定即可。
[0061]自卸汽车20从天线28A发送的电波输出，不具有能够覆盖整个矿山的可通信范围。另外，由于波长的关系，从天线28A发送的电波无法越过高山等障碍物发送到远方。当然，若使用能够输出高输出电波的无线通信装置，则能够消除这种通信障碍，扩大可通信范围，消除不可通信的场所。但是，由于矿山范围大，所以需要考虑抑制中继器或通信装置的成本，并且还需要考虑到，根据矿山所在地区不同，有时无法确保通信基础设施的完备。因此，管理系统I使用无线LAN(Local Area Network，局域网)等能够在有限范围内形成信息通信网的无线系统。若使用无线LAN等，则能够用较低的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。
[0062]自卸汽车20从天线28A发送的电波的到达范围有限。因此，若自卸汽车20与管理装置10的距离较远，或者二者间存在有山M等障碍物，则管理侧无线通信装置18难以接收从自卸汽车20发送的电波。因此，管理系统I具有中继器3，该中继器3对从自卸汽车20的天线28A发送的电波进行中继，将其发送到管理侧无线通信装置18。通过在矿山内的多个指定位置处设置中继器3，管理装置10能够利用无线通信，从正在离自身较远的位置工作的自卸汽车20收集工作信息。
[0063]在从中继器3到管理侧无线通信装置18的距离较远的情况下，在中继器3与管理侧无线通信装置18之间配置用于对二者进行中继的中间中继器6。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，不对自卸汽车20从天线28A发送的电波进行中继。本实施方式中，中间中继器6不对来自对应的中继器3以外的电波进行中继。例如，如图1所示，仅有一台中间中继器6对来自加油站2的中继器3的电波进行中继。此外，图1中，中间中继器6与一台中继器3以一对一的关系表示，但并不限定于一对一的关系，各中间中继器6能够对从对应的多台中继器3发送的电波进行中继。
[0064]以中继器3的配置场所为中心的周围指定区域(图1中是用圆形表示的区域)是自卸汽车20上搭载的第一无线通信装置(后述的车载无线通信装置27，参考图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内的自卸汽车20能够经由中继器3等与管理侧无线通信装置18相互进行无线通信。
[0065]在管理装置10通过无线通信从自卸汽车20收集工作信息的情况下，有时在自卸汽车20对管理装置10发送工作信息等的过程中自卸汽车20行驶移动，从而超出可通信范围7。其结果是，有时在自卸汽车20中，第一无线通信装置将应该发送给管理装置10的工作信息全部发送之前，通信却发生了中断。
[0066]为了避免通信中断，在管理装置10接收工作信息等的期间内，换言之在自卸汽车20发送工作信息等的期间内，自卸汽车20最好存在于可通信范围7之内。因此，为了使自卸汽车20可靠地存在于可通信范围7之内，最好在自卸汽车20处于停止状态的地方，接收从自卸汽车20的天线28A发出的电波。这样，最好控制为自卸汽车20在可通信范围7之内可靠地进行一定时间(能够发送应发送的全部工作信息等的时间以上的时间)的停车的地方，从自卸汽车20向中继器3发送工作信息等。
[0067]本实施方式中，例如在加油站2中设置中继器3。在加油站2中，补给驱动自卸汽车20的发动机所需的燃料，因此预计自卸汽车20进行一定时间的停车。因此，在管理装置10从正在加油的自卸汽车20可靠地接收工作信息等的时间内，自卸汽车20能够维持可靠地存在于可通信范围7之内的状态。其结果是，管理装置10能够通过无线通信从自卸汽车20可靠地收集工作信息等。此外，由于矿山范围大，所以在本实施方式中，除了加油站2以夕卜，还在自卸汽车20的移动路径附近配置中继器3，以从正在工作的自卸汽车20收集工作信息。接着，更详细地说明管理装置10。
[0068]管理装置
[0069]图2是本实施方式所涉及的矿山机械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、以及输入输出部(I / 0)15。管理装置10还在输入输出部15上连接有显示装置16、输入装置17、管理侧无线通信装置18、以及输出装置19。管理装置10例如是计算机。管理侧处理装置12例如是CPU(CentralProcessing Unit，中央处理单元)。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组合它们得到的装置。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的信息的输入输出(接口)。
[0070]管理侧处理装置12执行本实施方式所涉及的矿山机械管理方法。管理侧处理装置12包括路径判定部12a、坡度分析部12b、区域确定部12c、路径信息生成部12d、以及路径分析部12e。作为判定部的路径判定部12a判定自卸汽车20在矿山上实际行驶了的路径是否与已经存在的行驶路径一致，由此进行确定。已经存在的所述行驶路径是自卸汽车20过去行驶了的路径或者预先设定的路径。
[0071]坡度分析部12b分析自卸汽车20行驶了的路径，按照坡度的每个指定范围对路径进行划分。区域确定部12c确定自卸汽车20装载货物的装载场LPA的区域和卸载货物的排土场DPA的区域。路径信息生成部12d生成路径信息，该路径信息是与自卸汽车20行驶的路径的位置有关的信息。路径信息包含:第一路径的、每指定距离处存在的多个节点和在相邻节点之间进行连接的线路，该第一路径是自卸汽车20从指定的第一位置出发，途径装