工地中的区域通行控制的制作方法

发明领域

本发明涉及工地中的区域通行控制。

发明背景

诸如地下矿井和地上矿山的不同工地通常包括可由不同类型的移动作业机械进出的各种操作区域。例如，在矿中操作的采矿车辆可以例如是自主操作的，即自动采矿车辆，其在它们的正常操作模式下独立操作，而无需任何外部控制，但是可以例如在紧急情况期间在外部控制下进行操作。采矿车辆也可以是无人的，例如，能够从控制室远程控制的采矿车辆或载人采矿车辆(即，由坐在采矿车辆的驾驶室中的操作者操作的采矿车辆)。

隔离的操作区域通常在矿中被保留，用于自动采矿车辆的操作，该区域中，外部人员和外部车辆被阻止进出，以便消除任何碰撞的风险。设置有这种限制进出的操作区域可以通过铁门或其它类型的通行控制设备与矿中的其它区域隔离开。

然而，为了提供矿的有效运行，有可能出现需要还为外部人员或外部采矿车辆提供进入最初仅为自动采矿车辆的操作而保留的操作区域中的进出通道。在这种情况下，外部人员或外部采矿车辆进入该区域中的安全进出通道必须被考虑。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种提供工地中的区域通行控制的新颖解决方案。

本发明的特征在于独立权利要求书的特征。

本发明的一些实施例在从属权利要求中公开。

用于所公开的用于区域通行控制的系统的基本思想是提供一种任何类型的移动物体以受控的方式进入最初仅为自主操作的移动物体保留的操作区域中的安全进出通道。这意味着，除了自主操作的移动物体之外，其它移动物体也被允许以受控的方式进入同一操作区域。此外，该系统还提供有安全预防措施，根据该安全预防措施，如果任何移动物体还进入同一操作区域中(因已经存在至少一个自主操作的移动物体而不希望同时有任何移动物体进入该同一操作区域中)，则至少一个存在于该特定操作区域中的自主操作的移动物体的移动停止。

本说明书和权利要求书中的术语工地旨在包括各种工地，例如包括诸如道路施工工地、铁路工地和水坝工地的不同类型的挖掘工地，并且尤其包括地下矿井和地上矿山。

本说明书和权利要求书中的术语移动物体旨在包括可以进入工地的操作区域中的所有移动物体，例如正在工地中操作的移动作业机械和人。

本说明书和权利要求书中的术语移动作业机械旨在包括适合用于不同种类的采矿或建筑挖掘工地的操作中的所有移动车辆，例如运料车、履带式拖拉机、翻斗车和铲斗装载机或可以用于不同种类的挖掘工地的其它类型的移动车辆。具体地，术语移动作业机械包括待用于地下矿井或地上矿山的采矿车辆，例如各种移动装载和运输机械以及移动岩钻机。

本说明书和权利要求书中术语自主操作的移动物体旨在包括自动移动作业机械，该自动移动作业机械在其正常操作模式中独立操作，而无需任何外部控制，但可以在例如紧急状态期间在外部控制下进行操作。

本说明书和权利要求书中术语非自主操作的移动物体旨在包括由操作者控制的移动作业机械和正在工地上作业的人两者。

附图说明

下文中，将借助优选实施例参照附图更详细地描述本发明，附图中：

图1示意性地示出了设置有用于区域通行控制的系统的矿的一部分；

图2示意性地示出了用于区域通行控制的系统；

图3示意性地示出了用于区域通行控制的方法；以及

图4示意性地示出了在布置在自主操作的移动物体中的用于区域通行控制的系统。

为了清楚起见，附图以简化的方式示出了本发明的一些实施例。在附图中，相似的附图标记表示相似的元件。

具体实施方式

以下提出的解决方案适合在区域通行控制或安全系统中使用，它们特别地涉及参与采矿的移动物体，诸如各种移动装载和运输机械以及移动岩钻机和正在矿中作业的人。在下文中，这种移动采矿机械被称为采矿车辆。本说明书的范围不仅限于以下所示的采矿车辆的区域通行控制，而是所公开的特征也可以适用于其它类型的采矿车辆的区域通行控制系统。还应当注意，采矿车辆通常可以指用于地下矿井或地上矿山中的岩石挖掘的各种机械。此外，下面提出的解决方案也适合用于在诸如道路施工工地、铁路工地和水坝工地的其它类型工地中使用的移动作业机械的区域通行控制或安全系统中。

在图1中，示意性地示出了设置有用于区域通行控制的系统13的矿1的一部分。矿1包括多个隧道，即，隧道2、3、4、5、6、7和8，它们在图1的示例中形成矿1中的操作区域，其中多辆采矿车辆(诸如在图1的示例中的采矿车辆9、10)或正在矿中作业的人可以操作。采矿车辆通常可以是以下任何类型：自动采矿车辆，该自动采矿车辆在其正常操作模式下自主操作，而无需任何外部控制，但是例如在紧急或装载状态期间可以在外部控制下进行操作，或无人采矿车辆，该无人采矿车辆能够从远程控制室远程控制，采矿车辆还可以是至少部分地自主操作的采矿车辆或由坐在采矿车辆的驾驶室中的操作者操作的载人采矿车辆。在所提出的示例中，假设采矿车辆9是自动采矿车辆，并且采矿车辆10是载人采矿车辆。

在图1中，隧道2、3在其较远端部合并，以形成用于爆破(blast)岩石的倾卸点11或卸空点11，并且隧道6提供隧道2、3、4、5、7和8之间的通道。在图1的示例中，假设隧道2、3、4、5和6提供最初仅用于自动采矿车辆9的操作的操作区域oa。操作区域oa被分成多个用于自动采矿车辆9的操作区域，其也可以被称为安全区域，即包括隧道2和3的操作区域oz23、包括隧道4的操作区域oz4、包括隧道5的操作区域oz5以及包括隧道6的操作区域oz6。如通过用虚线画出的箭头a所示，在图1的示例中为自动采矿车辆9确定的假定路线被确定为从隧道5通过隧道3和6到处在隧道3的末端处的倾卸点11，然后从倾卸点11通过隧道2和6回到隧道4。反过来，隧道7和8被保留仅用于载人采矿车辆10的操作。然而，有时候，载人采矿车辆10可能需要如箭头b所示意图所示的那样从隧道8通过隧道6进出隧道7，或反之亦然，或通过隧道2、3和6，即通过被保留用于自动采矿车辆10的操作的操作区域oz23和oz6到倾卸点11并且从倾卸点11离开。

在下面的说明书中，附图标记oz也可以用作操作区域oz23、oz4、oz5和oz6的总附图标记，除非涉及具体操作区域oz23、oz4、oz5和oz6。

诸如采矿车辆9、10或正在矿1中作业的人的移动物体进入操作区域oz中的权限由用于区域通行控制的系统13，即区域通行控制系统13控制，该区域通行控制系统13为相应的操作区域提供安全系统。用于区域通行控制的系统13的示例性实施例在图2中公开。隧道2、3、4、5、6、7和8的进入和离开通过布置在隧道的入口处的检查点提供，该检查点用附图标记12a、12b、12c、12d、12e、12f表示。在下面的说明书中，附图标记12也可以用作检查点12a、12b、12c、12d、12e、12f的总附图标记，除非涉及具体检查点12a、12b、12c、12d、12e、12f。在检查点12处布置有作为用于区域通行控制的系统13的组成部分的功能单元。

图2示意性地示出了用于区域通行控制的系统13。该系统13包括多个不同类型的功能单元和被布置成与功能单元操作连接的中央控制器19。例如，中央控制器19可以被布置在远程控制室处，但是应当理解，控制器可以以许多不同的方式定位。首先讨论属于用于区域通行控制的系统13的不同类型的设备，并且此后讨论系统13的实际操作。

用于区域通行控制的系统13可以包括检测单元14a、14b、14c、14d、14e、14f。在下面的说明书中，附图标记14也可以用作检测单元14a、14b、14c、14d、14e、14f的总附图标记，除非涉及具体检测单元14a、14b、14c、14d、14e、14f。检测单元14形成用于区域通行控制的系统13中的一种类型的功能单元。能够在用于区域通行控制的系统13中可用的所有检测单元14提供一组检测单元14。

检测单元14可以被放置在检查点12处，并且检测单元14能够检测移动物体及其运动方向。检测单元14检测进入操作区域oz和/或离开操作区域oz的移动物体(诸如移动采矿车辆或人)。

在移动物体进入操作区域oz中的特征下，可能意味着以下事件中的至少一个：a)移动物体正在移动并且打算进入操作区域oz中；b)移动物体保持静止并且正在等待进入操作区域oz中；c)移动物体实际上已进入操作区域oz中。

在移动物体从操作区域oz离开的特征下，可能意味着以下事件中的至少一个：d)移动物体正在移动并且打算从操作区域oz离开；e)移动物体保持静止并且正在等待从操作区域oz离开；f)移动物体实际上已从操作区域oz离开。

当检测单元14检测到上述事件中的至少一个时，检测单元14将对应的信号提供给中央控制器19。

检测单元14可以是光电防护检测器(optoelectronicguarddetector)，诸如基于使用光幕或光电池的防护检测器。可替代地，可以应用其它类型的设备(例如，诸如激光扫描设备和安全垫)或用于检测移动物体的存在及其运动方向的任何其它适用设备。

用于区域通行控制的系统13还可以包括识别单元15a、15b、15c、15d、15e、15f。在下面的说明书中，附图标记15也可以用作识别单元15a、15b、15c、15d、15e、15f的总附图标记，除非涉及具体识别单元15a、15b、15c、15d、15e、15f。识别单元15形成用于区域通行控制的系统13中的一种类型的功能单元。能够在用于区域通行控制的系统13中可用的所有识别单元15提供一组识别单元15。

识别单元15可以被放置在检查点12处，并且能够如上所述识别进入或离开区域的移动物体。移动物体的识别至少包括移动物体的类型的识别，即，例如移动物体是自动采矿车辆还是能够远程控制的无人采矿车辆或载人采矿车辆或人。移动物体的识别还可以包括具体的车辆实体或具体人的识别。当识别单元15识别出移动物体时，识别单元15将对应的信号提供给中央控制器19。

识别单元15可以例如是读取设备或照相机，通过该读取设备或照相机，识别单元15能够读取移动物体所包括的识别元件18。根据实施例，识别单元15可以是能够读取移动物体中的rfid标签的rfid扫描器，因此该rfid标签提供了移动物体所包括的一种识别元件18。识别单元15还可以是能够识别移动物体的设备，而没有移动物体中的任何配对识别元件18。识别单元15可以例如是提供与采矿车辆的控制单元的连接并且经由无线局域网从采矿车辆接收识别符的设备。识别元件18也可以提供用于区域通行控制的系统13中的一种类型的功能单元。

如果适用的话，则由检测单元14和识别单元15提供的操作也可以在一个单个单元中组合。

此外，区域通行控制系统13可以包括指示单元16a、16b、16c、16d、16e、16f。在下面的说明书中，附图标记16也可以用作指示单元16a、16b、16c、16d、16e、16f的总附图标记，除非涉及具体指示单元16a、16b、16c、16d、16e、16f。指示单元16形成应用区域通行控制的系统13中的一种类型的功能单元。能够在用于区域通行控制的系统13中可用的所有指示单元16提供一组指示单元16。

指示单元16可以被放置在检查点12处，并且能够指示移动物体进入操作区域oz中和/或从操作区域oz离开的容许水平。在其最简单的形式中，容许水平可以包括两个选项或状态，即：指示移动物体不被允许进入操作区域oz中或从操作区域oz离开的否定状态，以及指示移动物体被允许进入操作区域oz中或从操作区域oz离开的肯定状态。可替代地或除此之外，容许水平还可以指示移动物体进入操作区域oz中或从操作区域oz离开的顺序或次序。

在载人采矿车辆或人的情况下，指示单元16可以例如由布置在检查点12处的交通灯或布置在采矿车辆的仪表板中的指示灯提供。在能够远程控制的无人采矿车辆的情况下，指示单元16可以是布置在车辆的用户操作界面中的指示灯。在自动采矿车辆的情况下，指示单元16可以是采矿车辆的控制单元中的数据记录单元，该数据记录单元的状态基于针对具体采矿车辆而确定的容许水平进行改变。

用于区域通行控制的系统13还可以包括在采矿车辆9、10、远程控制站和/或在作业现场中的一个或多个位置处的跟踪和可视化子系统。该子系统可以提供在不同区域或地段内的车辆和其它交通的位置和/或状态的在线地图可视化。

根据实施例，用于区域通行控制的系统13可以仅包括上述一些类型的功能单元，例如检测单元14和识别单元15。然而，优选地，区域通行控制系统13包括上述所有类型的功能单元。除了上述功能单元之外，用于区域通行控制的系统13还可以包括一些附加的功能单元。

除了上述功能单元之外，用于区域通行控制的系统13可以包括收发器单元17a、17b、17c、17d、17e、17f。在下面的说明书中，附图标记17也可以用作收发器单元17a、17b、17c、17d、17e、17f的总附图标记，除非涉及具体收发器单元17a、17b、17c、17d、17e、17f。

收发器单元17提供上述功能单元与中央控制器19之间的通信链路。根据功能单元的预期操作，通信链路可以被建立为单向通信链路或双向通信链路。在图2的示例中，提供了一个收发器单元17，其被包括单个检测单元14、单个识别单元15和单个指示单元16的每个组所享有。然而，如果适用的话，单个收发器单元17也可以被保留以用于中央控制器19与若干检测单元14、若干识别单元15以及若干指示单元16之间的通信之用。能够在用于区域通行控制的系统13中可用的所有收发器单元17提供一组收发器单元17。

如果相应的功能单元，即检测单元14、识别单元15和指示单元16已经包括内部收发器单元，则任何收发器单元17也都可以被省略。此外，如果适用的话，中央控制器19可以旁路任何收发器单元17并且提供与任何检测单元14、任何识别单元15以及任何指示单元16的直接通信链路。

如上所述，用于区域通行控制的系统13包括中央控制器19，中央控制器19被布置成与一组检测单元14，与一组识别单元15并且与一组指示单元16操作连接。在图1和图2的示例中，中央控制器19能够通过检测单元14、识别单元15和指示单元16控制所有被保留用于自主操作的移动物体的操作的操作区域oz23、oz4、oz5和oz6。可替代地，中央控制器19可以被构造用以仅控制单个操作区域。

根据实施例，中央控制器19被构造用以：基于由一组检测单元14和一组识别单元15中的至少一个提供的数据来确定区域oz的状态。区域oz的状态可以例如包括关于存在于区域oz中的移动物体的数量和类型以及进入或离开区域oz的移动物体的数量和类型中的至少一个的数据。

此外，中央控制器19被构造用以：基于所确定的区域oz的状态来确定移动物体进入区域oz的容许水平al。移动物体的容许水平限定打算进入区域oz或实际已经进入区域oz的移动物体是否被允许进入区域oz。

中央控制器19还被构造用以：基于所确定的区域oz的状态来确定移动物体离开区域oz的容许水平al。在这种情况下，移动物体的容许水平限定打算离开区域oz或实际已经离开区域oz的移动物体是否被允许离开区域oz。

如果基于所确定的区域的状态而确定移动物体被允许进入和/或离开区域oz，则移动物体进入区域oz和/或离开区域oz的容许水平被设定为肯定。如果基于所确定的区域的状态而确定移动物体不被允许进入和/或离开区域oz，则移动物体进入区域oz和/或离开区域oz的容许水平被设定为否定。

此外，中央控制器19被构造用以：响应于对于进入区域oz的移动物体而言所确定的容许水平al为否定，基于所确定的容许水平而提供用于停止至少一个存在于区域oz中的自主操作的移动物体的控制信号cs。

根据上述实施例的用于区域通行控制的方法在图3中示意性地示出。所提出的方法步骤可以以任何适当的顺序执行，这意味着方法步骤的顺序可以根据区域oz的状态而偏离图3所公开的顺序。

在附图标记20所指的方法步骤中，检测至少一个进入和/或离开区域oz的移动物体。在附图标记21所指的方法步骤中，识别进入和/或离开区域oz的移动物体。之后，如附图标记22所指的方法步骤所示，基于由检测至少一个进入和/或离开区域的移动物体oz和识别进入和/或离开区域oz的移动物体中的至少一个提供的数据来确定区域oz的状态。如附图标记23所指的方法步骤示意性所示，基于所确定的区域oz的状态而确定移动物体进入区域的容许水平。在附图标记24所指的方法步骤中，响应于对于进入该区域的移动物体而言所确定的容许水平为否定，提供用于停止至少一个存在于该区域中的自主操作的移动物体的控制信号。

图3仅示意性示出了方法的一个示例。如果对于具体实施例方便的话，则方法步骤的顺序可以与图3所公开的不同。

当参照图1的示例时，操作区域oz23、oz4和oz6的状态表示在这些区域的每个区域中存在一辆自动采矿车辆9。当确定自动采矿车辆9和载人采矿车辆10不被允许同时在同一区域中操作时，至少在区域oz6中的自动采矿车辆9停止，但是尽管对于进入操作区域oz6的载人采矿车辆10而言容许水平al被确定为否定，区域oz23和oz5中的自动采矿车辆9也可能响应于如由在检查点12处的检测单元14b和识别单元15b检测和识别到的载人采矿车辆10进入操作区域oz6的事件而停止。在这种情况下，避免了自动采矿车辆9与载人采矿车辆10之间的任何碰撞风险。

根据实施例，中央控制器19进一步被构造用以：响应于移动物体被检测到进入或离开区域oz，基于由一组检测单元14和一组识别单元15中的至少一个提供的数据来更新区域oz的状态，并且基于所更新的区域的状态来确定移动物体进入区域的容许水平。这意味着响应于通知以下事件中的至少一个的一组检测单元14和一组识别单元15中的至少一个而更新区域oz的状态：

a)移动物体正在移动并且打算进入操作区域oz中；

b)移动物体保持静止并且正在等待进入操作区域oz中；

c)移动物体实际上已进入操作区域oz中；

d)移动物体正在移动并且打算从操作区域oz离开；

d)移动物体保持静止并且正在等待从操作区域oz离开；

f)移动物体实际上已从操作区域oz离开。

在图3中，附图标记25所指的方法步骤示意性地示出了区域oz的状态的更新，并且附图标记23所指的方法步骤示意性地示出了基于所更新的区域的状态来确定移动物体进入区域的容许水平。

在方法步骤的执行中，当适用时，应用包括计算机程序代码装置的计算机程序产品，计算机程序代码装置被构造用以当在由计算机或类似于计算机的设备提供的中央控制器19上运行时执行该方法的步骤。

当再次参照图1的示例时，检测单元14b和识别单元15b检测和识别到载人采矿车辆9正在移动并且打算进入操作区域oz6中或者载人采矿车辆9保持静止并且正在等待进入操作区域oz6中。响应于由检测单元14b和识别单元15b提供的信息，中央控制器19至少更新操作区oz6的状态，但也可能更新操作区域oz23和oz5的状态，由此操作区域oz23、oz4和oz6的状态表示在这些区域的每个区域中存在一辆自动采矿车辆9。由于在操作区域oz6中存在至少一辆自动采矿车辆9，所以载人采矿车辆10的容许水平al被确定为否定，并且通过指示单元16b通知载人采矿车辆10的操作者。

然而，如果尽管进入区域oz6的容许水平al被设定为否定，但载人采矿车辆10进入操作区域oz6，则至少在区域oz6中的自动采矿车辆9通过由中央控制器19提供的控制信号而停止，但是在区域oz23和oz5中的自动采矿车辆9也可能通过由中央控制器19提供的控制信号而停止。

根据实施例，中央控制器19被构造用以：响应于至少一个自主操作的移动物体存在于该区域中而将任何移动物体进入该区域的容许水平确定为否定。当参照图1的示例时，这例如意味着一次只允许一辆自动采矿车辆9存在于区域oz23、oz4、oz5和oz6中的任何一个区域，并且没有更多的自动采矿车辆9或其它移动物体被允许同时处在同一操作区域处。

根据实施例，中央控制器19被构造用以：响应于至少一个非自主操作的移动物体存在于区域oz中而将自主操作的移动物体进入区域oz的容许水平确定为否定。当参照图1的示例时，这例如意味着如果载人采矿车辆10例如在操作区域oz6中，则操作区域az23和az5中的自动采矿车辆9不被允许从相应的区域离开并且进入操作区域oz6，这通过指示单元16c和16f向自动采矿车辆9指示。

根据实施例，中央控制器19被构造用以：响应于至少一个自主操作的移动物体存在于该区域中而将自主操作的移动物体进入该区域的容许水平确定为肯定。当参照图1的示例时，这例如意味着尽管隧道2中的同一操作区域中已经存在一辆自动采矿车辆9，但在操作区域oz6中的图1中的自动采矿车辆9可以通过在隧道3的入口处的检查点12d进入oz23。这例如在仅用于单向通行的操作区域中是允许的。在另一个实施例中，可以提供让车道或其它装置，以允许一个区域内的两辆或更多车辆的双向通行。

根据实施例，中央控制器19被构造用以：响应于没有移动物体存在于区域中而将自主操作的移动物体进入该区域的容许水平确定为肯定。当参照图1的示例时，这例如意味着如果操作区域oz6中的图1中的自动化采矿车辆9已经离开操作区域oz6通过检查点12d到达隧道3，则操作区域oz5中的图1中的自动采矿车辆9可以通过在隧道5的出口处的检查点12f进入操作区域oz6。在该实施例中，自主操作的移动物体总是比非自主操作的移动物体更有进入其中不存在其它移动物体的操作区域的通行权，并且包括人的非自主操作的移动物体必须等待，直至人被允许进入操作区域。

根据实施例，中央控制器19被构造用以：响应于没有任何自主移动物体存在于区域中而将非自主操作的移动物体进入该区域的容许水平确定为肯定。当参照图1的示例时，这例如意味着当操作区域oz6中的图1中的自动采矿车辆9已经离开操作区域oz6时，载人采矿车辆10被允许通过检查点12f进入操作区域oz6，这通过指示单元16b向载人采矿车辆10的操作者指示。

根据实施例，中央控制器19被构造用以：响应于存在于区域中的任何自主移动物体而将非自主操作的移动物体进入该区域的容许水平确定为否定。当参照图1的示例时，这例如意味着载人采矿车辆10不被允许进入操作区域oz23、oz5和oz6，因为这些操作区域中有自动采矿车辆9。换言之，只要在这些操作区域中没有自动采矿车辆9，则可以允许载人采矿车辆10进入这些操作区域。

根据实施例，中央控制器19被构造用以：响应于存在于区域中的任何移动物体而将非自主操作的移动物体进入该区域的容许水平确定为否定。当参照图1的示例时，这例如意味着如果像自动采矿车辆9、载人采矿车辆10或人的任何类型的移动物体已经存在于操作区域oz23、oz4、oz5、oz6，则载人采矿车辆10不被允许进入该区域。

根据实施例，中央控制器19被构造用以：响应于进入区域的移动物体的未识别而提供用于停止至少一个存在于该区域中的自主操作的移动物体的控制信号。根据该实施例，至少一个自主操作的移动物体，但是优选地，所有自主操作的移动物体以及所有非自主操作的移动物体都响应于识别尚未成功的移动物体前进到操作区域的事件而停止。

如上所述的用于区域通行控制的系统13能够控制移动物体进入操作区域的权限，使得还有其它移动物体而不是仅自主操作的移动物体被允许以受控的方式进入到同一操作区域。此外，该系统还提供安全预防措施，根据该安全预防措施，至少一个存在于特定作业区域中的自主操作的移动物体的移动响应于另一物体已经进入同一区域的事件来停止(因已经存在至少一个自主操作的移动物体而不允许另一物体同时进入同一区域)。

图4示意性地示出了在布置在自主操作的移动物体中，即在自动采矿车辆9中的用于区域通行控制的系统13。自动采矿车辆9至少包括检测单元14和识别单元15以及中央控制器19，中央控制器19被布置成与检测单元14和识别单元15操作连接。检测单元14和识别单元15被选择成使得其工作范围延伸到自动采矿车辆9的前方和自动采矿车辆9的后方的一定距离。系统13由此提供了在自动采矿车辆9周围的操作区域oz9或安全区域oz9，该操作区域oz9随着自动采矿车辆9移动，并且根据如上所述的预定做法防止自动采矿车辆9前进得太靠近其它移动物体和/或防止任何其它移动物体前进得太靠近自动采矿车辆9。

对本领域技术人员来说显而易见的是，随着技术进步，本发明概念能够以不同的方法实施。本发明及其实施例不限于上述示例，而是可在权利要求书的范围内变化。