用于通过蜂窝通信装置收集和发送机器数据的系统的制作方法

专利名称：用于通过蜂窝通信装置收集和发送机器数据的系统的制作方法
技术领域：
本发明整体涉及一种用于公路和非公路机器的状态监控和遥测系统，更特别地， 涉及用于通过蜂窝通信装置收集和发送机器数据的系统。
背景技术：
远程遥测和健康监控系统在各种工业中广泛地应用以监控远程资产的健康、状态 和/或生产率。例如，很多汽车、交通车辆和其他类型的机器装备有能够监控机器的组件和 子系统的机载数据遥测系统。机载数据收集装置可以收集监控的数据、分析数据以确定机 器是否良好地运行，并且如果机器运行不良则产生视觉或听觉警报以告知操作者。为了执 行更复杂的分析(例如磨损分析、失效预测等)，可以周期性地将数据从机器传递至计算机 系统或诊断工具。在一些情况下，机器可以装备有定制的卫星通信模块，卫星通信模块通过 基于订购者的卫星通信网络周期性地将数据从远程机器发送至中央数据收集服务器。虽然卫星通信设备和手动数据传输技术提供了从机器下载用于进行诊断分析的 数据的解决方案，但是它们可能具有明显的缺点。例如，因为卫星通信设备通常包括高功 率、高频率的电子电路，所以卫星通信设备可能是很昂贵的。此外，在恶劣的天气例如在雷 雨或暴风雪时，卫星通信网络的可操作性通常会受损。虽然手动数据传输技术可能比卫星通信技术较少受恶劣天气的影响，它们可能不 适合需要持续数据监控和分析的项目环境。例如，因为手动数据收集技术需要机器数据到 存储媒体的物理下载以及数据从存储媒体到数据库或诊断工具的物理上载，所以对于在非 常远或危险的环境下操作的机器来说这种手动技术可能是不现实的。因此，为了可靠地在 中央服务器中存取和收集机器数据，可能需要便宜且性价比高的数据收集解决方案。授权予Huang等的编号为2007/0168091的美国专利公开文献(，091公开文献) 中说明了一种用于向车辆系统收发信息的方法。’ 091公开文献说明了一种用于车辆的多媒 体适配器，其能够电子连接至多媒体装置或系统(例如MP3播放器等)。多媒体适配器可以 包括ECU和用于连接诸如手机的无线通信装置的蓝牙适配器。多媒体适配器的ECU能够接 收车辆操作者的声音指令，并且将声音指令转换为模拟信号以对一个或多个多媒体装置进 行控制。根据一种示例性的实施方式，多媒体适配器的ECU能够检测手机来电，并且自动降 低多媒体装置的音量而不需要操作者手动调节音量。虽然’ 091公开文献的系统能够在适配器模块和外部系统(手机)之间传递数据， 在一些情况下它可能受到限制。例如，’091公开文献的系统不能够将车辆信息通过蜂窝通 信装置传递至非车载诊断计算机系统。因此，’091公开文献的装置不便于通过外部诊断装 置对车辆或其任何构成组件和系统进行远程监控。此外，’091公开文献的系统的数据传输能力可能限制于一些相对来说为扩展性的 功能，例如语音识别、来电检测和音量控制。这些受限的功能可能对传递和监控大量的关于 车辆健康、状态和/或生产率的 信息没有帮助。事实上，，091公开文献中说明的多媒体适 配器限制于多媒体装置控制功能，而并不收集或监控车辆健康、状态和/或生产率的信息。
这里说明的用于通过手机收集和发送机器数据的系统和方法旨在克服上述一个 或多个问题。

发明内容
根据一个方面，本发明针对一种通过蜂窝通信装置收集和发送机器数据的方法。 该方法可以包括通过机器的电子控制模块收集与机器相关联的操作数据。与电子控制模块 通信地联接的个人局域网(PAN)控制模块可以检测靠近PAN控制模块的PAN兼容蜂窝通信 装置。该方法还包括将操作数据传递至PAN兼容蜂窝通信装置，其中，PAN兼容蜂窝通信装 置能够通过蜂窝网络将操作数据传递至状态监控系统。根据另一个方面，本发明针对一种用于通过蜂窝通信装置收集和发送机器数据的 系统。该系统可以包括位于机器上的电子控制模块，以及通信地联接至电子控制模块的个 人局域网(PAN)控制模块。电子控制模块能够收集与机器相关联的操作数据。PAN控制模 块能够检测靠近PAN控制模块的PAN兼容蜂窝通信装置，并将操作数据传递至PAN兼容蜂 窝通信装置，其中，PAN兼容蜂窝通信装置能够通过蜂窝网络将操作数据传递至状态监控系 统。根据又一个方面，本发明针对一种项目环境，其包括至少一个监控装置，监控装置 能够监控与在项目环境中操作的机器相关联的至少一个操作方面。项目环境也可以包括通 信地联接至至少一个监控装置的电子控制模块。电子控制模块能够从该至少一个监控装置 收集表示该至少一个操作方面的数据。项目环境还可以包括通信地联接至电子控制模块的 PAN控制模块。PAN控制模块能够检测靠近PAN控制模块的PAN兼容蜂窝通信装置并且将 表示该至少一个操作方面的数据发送至PAN兼容蜂窝通信装置。PAN兼容蜂窝通信装置能 够通过蜂窝网络将表示该至少一个操作方 面的数据发送至状态监控系统。


图1示出了与所公开的实施方式一致的示例性的项目环境；图2提供了示出图1的项目环境的一些示例性的组件的示意图；且图3提供了示出用于通过蜂窝通信装置收集和发送机器数据的一种示例性的方 法的流程图。
具体实施例方式图1示出了与本发明的某些实施方式一致的一种示例性的项目环境100。项目 环境100可以包括执行单独的任务的一个或多个组件，这些单独的任务有助于机器环境任 务，例如矿业、建筑、交通、农业、制造或与其他类型的工业相关联的任何其他类型的任务。 例如，项目环境100可以包括通过一个或多个蜂窝网络130联接至状态监控系统140的一 个或多个机器110。项目环境100能够监控、收集、控制和/或过滤与一个或多个机器110 的操作相关联的信息，并且将信息发送至一个或多个后端系统，例如状态监控系统140。可 以想到，除上文所列出的之外，项目环境100可以包括额外的和/或不同的组件。例如，项 目环境100可以包括与状态监控系统140通信地联接并且能够从状态监控系统140接收 机器操作数据的一个或多个数据用户。数据用户可以包括计算机系统，计算机系统与诸如机器所有人、项目经理、维修技师等项目环境相关的个人或主体相关联，或可以与项目环境 100或与项目环境100相关的一个或多个机器110相关的任何其他个人或主体相关联。机器110可以是能够执行与项目环境100相关联的操作的固定或移动机器。因此， 机器，作 为这里所使用的名词，是指执行与诸如矿业、建筑、农业等的特定工业相关联的一 些类型的操作并且在项目环境(例如建筑现场、矿场、发电厂等)之间或在项目环境下进行 操作的固定或移动机器。此外，机器110可以用于指与项目环境100相关联的或者在项目 环境100内操作的任何远程资产。固定机器的非限制性的示例包括在发电厂内操作的发动 机系统、材料输送机器、或近海环境(例如近海钻井平台)。移动机器的非限制性的示例包 括商用机器，例如卡车、起重机、运土车、采矿车、反向铲、材料装卸设备、农业设备、船舶、飞 机、以及在工作环境下操作的任何类型的可移动机器。机器可以由内燃机或电机驱动。上 面列出类型的机器是示例性的而不意于是限制性的。可以想到，项目环境100可以适用于 任何类型的机器。因此，虽然图1示出作为移动运输机器类型的机器110，机器110可以是 可操作以在项目环境100内执行特定功能的任何类型的机器。机器110可以由机器操作者 112进行操作。机器110可以包括机载数据收集和通信设备以监控、收集和/或发送与机器110 的一个或多个组件相关联的信息。根据一种实施方式，机载数据收集和通信设备可以包括 用于通过蜂窝通信装置收集和发送数据的系统120。可以想到，机器110可以包括额外的机 载数据收集和通信设备。例如，机器110可以包括数据监控设备(例如传感器、控制模块、 数据收集器等)以监控与机器110相关联的健康、生产率、状态和/或性能。系统120可以包括一个或多个组件，这一个或多个组件能够监控与机器110相关 联的操作数据、将所监控的操作数据打包以传输至非机载系统、识别靠近系统120附近的 一个或多个蜂窝通信装置129并且将操作数据传输至一个或多个蜂窝通信装置129。除了 其他方面，系统120可以包括用于收集机器操作数据的一个或多个数据监控装置121和用 于从一个或多个数据监控装置121接收操作数据的电子控制模块(ECM) 125或其他数据收 集装置等。系统120也可以包括靠近系统120的一个或多个蜂窝通信装置129。如图2的示意图所示，项目环境100可以包括多个组件和子系统，多个组件和子系 统合作以收集机器操作数据并且使用与蜂窝通信装置129相关联的个人局域网(PAN)通信 能力将数据传递至一个或多个后端系统。个人局域网，作为这里使用的名词，表示能够在一 个或多个PAN许可并兼容的装置之间进行安全通信的任何近距离(例如lm、10m、IOOm等) 无线通信协议。个人局域网可以包括例如蓝牙装置或其他短距离无线通信装置。如图2所示，机器110可以其中包括一个或多个监控装置121 (例如传感器或其他 数据收集器)；通过通信线122联接至监控装置121的一个或多个ECM 125;以及/或能够 用于与机器110的操作相关联的信息的监控、收集和通信的任何其他组件等。机器110也 能够通过蜂窝通信装置129 (例如手机)与诸如状态监控系统140的非机载系统交换信息。 上述组件是示例性的而不意于是限制性的。因此，根据所公开的实施方式可以想到除上文 所列出的之外包括额外以及/或不同组件的机器110。监控装置121可以包括用于收集与一个或多个机器110相关联的操作数据的任何 装置。例如，监控装置121可以包括测量操作参数的一个或多个传感器，操作参数例如发动 机和/或机器的转速和/或位置；流体的压力、流速、温度、污染程度和/或粘度；电流和/或电压水平；流体(即燃油、机油等)消耗率；载荷水平(即有效载荷值、最大有效载荷限度 百分比、有效载荷记录、有效载荷分配等)；传动输出比、滑动等；拖拉坡度和牵引数据；驱 动轴转矩；预定的或执行的维修和/或修理操作的间距；以及机器110的任何其他操作参数。ECM 125能够接收、收集、打包以及/或发送监控装置121所收集的数据。操作数 据，作为这里所使用的名词，是指表示与一个或多个机器110或其任意构成组件或子系统 相关联的至少一个操作方面的任何类型的数据。操作数据的非限制性的示例可以包括例如 健康信息，例如燃油水平、机油压力、发动机温度、冷却液流速、冷却液温度、轮胎压强或表 示机器110的一个或多个组件或子系统的健康的任何其他数据。替代地且/或额外地，操 作数据可以包括状态信息，例如发动机动力状态(例如发动机运转、怠速、关闭)、发动机时 数、发动机转速、机器速度、位置和表示机器110的状态的任何其他数据。可选地，操作数 据也可以包括一些生产率信息，例如任务进度信息、负载能力比、换班持续时间、拖拉统计 (重量、有效载荷等)、燃油经济性、或表示机器110的生产率的任何其他数据。替代地且/ 或额外地，操作数据可以包括用于控制机器110的一个或多个方面或组件的控制信号。在 分配的任务的执行过程中，ECM 125可以从一个或多个监控装置121接收/收集与机器110 的操作相关联的操作信息。ECM 125可以包括用于将所接收的操作数据发送至诸如状态监控系统140和/或 蜂窝通信装置 129的一个或多个外部装置的一个或多个组件。例如，ECM 125可以包括能 够通过PAN连接将操作数据上载至一个或多个PAN兼容装置的集成PAN控制模块126。替 代地或额外地，ECM 125可以包括当与蜂窝通信装置129的PAN连接不可用时能够通过卫 星通信网络发送操作数据的卫星通信模块(未示出)。 根据一种实施方式，ECM 125可以包括数据端口 127，例如串行数据端口或USB端 口、并行数据端口、光纤通信端口和/或任何其他类型的数据端口。数据端口 127可以通信 地联接至内部内存装置(未示出)并且可以提供允许用户读取和下载存储在ECM 125和/ 或与其相关联的存储装置中的数据的接口。例如，数据端口 127可以使用能够与闪存驱动 器通信地联接的USB或火线(FireWire)端口。因此，用户可以将存储在ECM 125的内存中 的数据下载至可移动USB闪存驱动器并且手动地将数据传输至诸如状态监控系统140的后 端诊断系统。根据另一种示例，数据端口 127可以包括能够与无线通信软件狗(dongle)或能够 将USB端口 127配置成无线数据通信端口的其他类型的USB装置交互的USB端口。这样， PAN通信软件狗可以通过数据端口 127连接至ECM 125。因此，具有USB端口的ECM 125可 以被更新或升级以支持PAN通信。因此，可以将不能装备集成PAN通信装备(例如集成PAN 控制模块126)的旧款的ECM升级以支持PAN通信，而无须去除或替换ECM。可以想到，ECM 125可以支持额外类型的通信软件狗和/或通信装置以提供冗余 的通信系统。例如，ECM 125可以包括多个数据接口 127并且可以支持多种通信格式。根 据一种示例性的实施方式，可以将PAN USB软件狗插入第一数据端口，从而将ECM配置为支 持PAN与其他PAN兼容装置通信。额外地或可选地，可以将WLANUSB软件狗插入第二数据 端口，从而将ECM配置为支持与可以与项目环境100相关联的一个或多个无线互联网装置
通{曰。
PAN控制模块126和PAN通信软件狗128均可以体现为能够识别、接合并支持与诸 如PAN兼容手机的一个或多个其他PAN兼容装置通信的装置。因此，PAN控制模块126和 PAN通信软件狗128 (当联接至数据端口 127时)能够同与ECM 125相关联的通信队列以及 用以通过PAN通信通道进行传输的格式消息进行交互。ECM 125能够将所收集的操作数据传输至授权的蜂窝通信装置129。蜂窝通信装 置129可以包括任何PAN兼容蜂窝通信装置，例如支持PAN通信的手机、PAN激活的诊断工 具、支持PAN通信的个人数字助理(PDA)、具有PAN激活技术的移动笔记本计算机或任何其 他类型的PAN通信装置。根据一种实施方式，蜂窝通信装置129可以包括与机器操作者112 相关联的PAN兼容无线手机，其包括能够检测、识别、认证和与ECM 125通信的定制软件。蜂 窝通信装置129可以包括任何传统的PAN兼容手机装置，例如GSM、CDMA或TDMA格式的手 机。蜂窝通信装置129能够将从ECM 125接收的数据通过蜂窝网络130上载至中央服 务器(例如状态监控系统140)。蜂窝网络130可以包括能够支持蜂窝通信网络的一个或多 个装置和子系统，例如一个或多个蜂窝通信塔或天线132。蜂窝网络130也可以包括能够支 持蜂窝通信网络的传统的有线或无线网络组件(例如无线或有线开关、集线器(hub)、多路 调制器、多路解调器等)。根据一种实施方式，蜂窝网络130可以包括一个或多个网络操作 中心134，其集成了帮助与蜂窝通信装置129以及基于线缆的传统网络(例如因特网、陆地 电话通信网、音频和视频数据网等)进行声音和数据通信的无线电子组件。通信网络135可以是在一个或多个设施、计算机系统和/或服务器之间，例如在蜂 窝网络操作中心134和非机载系统(例如状态监控系统140)之间提供双向通信的任何网 络。例如，当与蜂窝网络130和一个或多个蜂窝通信装置129共同使用时，通信网 络135可 以通过蜂窝通信系统将机器110通信地联接至状态监控系统140，用于与一个或多个地理 位置分散的资产进行数据通信(例如PAN、微波、点对点无线通信、点对多点无线通信、多点 对多点无线通信)。可以想到，通信网络135可以包括或体现为任何适合的无线或诸如以 太网、光纤、波导、或任何其他类型的有线通信网络的线路网络。也可以想到，通信网络135 可以支持额外的通信媒体或通信方法，例如智能卡(smartcard)技术、手动数据传输技术 (sneakernet)或用于在机器110和非机载系统之间传输数据的任何适合的方法。通信网络135也可以包括任何必要的基础设施以支持消息路由和网络操作。例 如，通信网络135可以包括帮助一个或多个通信服务的操作的多个硬件和软件支持系统和 设备。状态监控系统140能够接收、存储、分析和记录与机器110的系统120相关联的操 作数据。例如，状态监控系统140可以检测与项目环境100相关联的一个或多个机器110。 状态监控系统140可以将数据请求传输至与机器110相关联的ECM 125。状态监控系统140 可以响应于请求从ECM 125接收操作数据。替代地或额外地，状态监控系统140能够自动 地从ECM 125接收操作数据。例如，ECM 125能够自动地定位蜂窝通信装置129、建立PAN 通信通道并且通过PAN通信通道将操作数据传输至蜂窝通信装置129。然后蜂窝通信装置 129可以通过蜂窝网络130将操作数据上载至状态监控系统140。状态监控系统140可以是能够接收、传递、分析和发送由系统120收集的操作数据 的任何计算机系统。如所解释的，状态监控系统140可以通过蜂窝通信装置129与一个或多个机器Iio通信地联接。根据一种实施方式，状态监控系统140可以体现为能够收集和 传播由监控装置121收集的与机器110相关联的操作数据的中央服务器和/或数据库。收 集到数据之后，状态监控系统140可以根据数据类型、优先级、接收时间等对数据进行分类 和/或过滤。状态监控系统140可以包括能够实施与所公开的实施方式一致的步骤和方法的 任何类型的基于处理器的系统。例如，如图2所示，状态监控系统140可以包括一个或多个 硬件和/或软件组件，这些硬件和/或软件组件能够执行软件程序，例如用于分析机器操作 数据并基于分析诊断与机器相关联的问题的软件。例如，状态监控系统140可以包括一个 或多个硬件组件，例如中央处理单元(CPU) 141或适当的处理器、随机存取内存(RAM)模块
142、只读内存(ROM)模块143、存储系统144、数据库145、一个或多个输入/输出(I/O)装 置146 、以及接口 147。替代地或额外地，状态监控系统40可以包括一个或多个软件组件， 例如计算机可读媒介，包含用于执行与一些公开的实施方式一致的方法的计算机可执行指 令。可以想到，可以使用软件来实施上文列出的一个或多个硬件组件。例如，存储器144可 以包括与状态监控系统140的一个或多个硬件组件相关联的软件分区。状态监控系统140 可以包括与上文所列出的相比额外的、更少的、和/或不同的组件。应当理解，上文列出的 组件仅用作示例性的而不是限制性的。CPU 141可以包括一个或多个处理器，每个处理器能够执行指令和处理数据以完 成与状态监控系统140相关联的一个或多个功能。如图2所示，CPU 141与RAM 142、ROM
143、存储器144、数据库145、1/0装置146和接口147通信地联接。CPU 141能够执行计算 机程序指令序列以完成后文将具体说明的多种处理。计算机程序指令可以被下载至RAM以 被CPU 141执行。RAM 142和ROM 143可以各包括用于存储与状态监控系统140和/或CPU 141的 操作相关联的信息的一个或多个装置。例如，R0M143可以包括能够读取和存储与状态监控 系统140相关联的信息的内存装置，包括用于状态监控系统140的一个或多个组件和子系 统的操作的识别、初始化及监控的信息。RAM 142可以包括用于存储与CPU 141的一个或多 个操作相关联的数据的内存装置。例如，R0M143可以将指令载入RAM 142用于由CPU 141 执行。存储器144可以包括能够存储CPU 141可能需要以执行与本发明一致的步骤的信 息的任何类型的大容量存储装置。例如，存储器144可能包括一个或多个磁盘和/或光盘 装置，例如硬盘驱动器、⑶-ROM、DVD-ROM或任何其他类型的大容量媒体装置。数据库145可以包括一个或多个软件和/或硬件组件，它们合作以存储、组织、分 类、过滤和/或安排状态监控系统140和/或CPU 141所使用的数据。例如，数据库145可 以包括与项目环境100中操作的一个或多个机器相关联的诸如历史操作、状态和/或生产 率数据的历史数据。性能或操作的趋势可以被记录和分析以调整机器操作的一个或多个方 面以加强机器的操作效率和/或生产率。可以想到，数据库145可以存储与上文列出的相 比额外的和/或不同的信息。1/0装置146可以包括能够与状态监控系统140相关联的用户进行信息通信的一 个或多个组件。例如，1/0装置可以包括具有集成键盘和鼠标的操纵台以允许用户输入与 状态监控系统140相关联的参数。1/0装置146也可以包括显示器，显示器包括用于在监视器上输出信息的图形用户界面(GUI)。I/O装置也可以包括外围装置，例如用于打印与状态 监控系统140相关联的信息的打印机、允许用户输入存储在可移动媒体装置上的数据的用 户可读取磁盘驱动器(例如USB端口、软盘、CD-ROM或DVD-ROM驱动)、麦克风、扬声器系统 或任何其他适合类型的接口装置。接口 147可以包括能够通过诸如因特网、局域网、工作站点对点网络、直接连接网 络、无线网络或任何其他适合的通信平台的通信网络传输和接收数据的一个或多个组件。 例如，接口 147可以包括一个或多个调制器、解调器、多路调制器、多路解调器、网络通信装 置、无线装置、天线、调制解调器和能够通过通信网络进行数据通信的任何其他类型的装置。状态监控系统140可以包括用于诊断与机器110相关联的问题以及通知一个或多 个用户150(例如维修人员、项目经理、调度等)的一个或多个应用软件。例如，与状态监控 系统140相关联的应用软件能够分析与发动机系统相关联的操作温度。状态监控系统140 可以将当前(例如实时的)发动机温度数据与历史发动机温度趋势进行比较。如果当前发 动机温度数据超过历史趋势数据预定的可接受量，则状态监控系统140可以触发发动机温 度报警和/或产生事件通知以发送至一个或多个用户150。用户150可以包括能够以与所公开的实施方式一致的方式从状态监控系统140接 收数据的计算机系统。例如，用户150可以包括由各自的使用者操作的一个或多个计算机 终端。替代地且/或额外地，用户150可以包括个人数字助理(PDA)系统、无线通信 装置 (寻呼机、电话等)、笔记本计算机、诊断计算机系统、数据分析器或任何其他能够接收和处 理诸如操作数据的信息的这种计算装置。在一种实施方式中，用户150可以与企业单位的 一个或多个部门相关联，其中企业单位与管理项目环境100内的远程项目场所相关联。例 如，用户150可以与和项目环境100相关联的企业单位的特定部门相关联，例如项目管理部 门、操作部门、维护和/或维修部门、采购部门、人力资源部门、和/或可以与项目环境100 相关联的任何其他企业单位。在另一种实施方式中，用户150可以与属于机器110的企业单位相关联。例如，用 户150可以与控制机器110的操作和生产率的现场经理相关联。替代地且/或额外地，不 同的项目单位可以与不同的企业单位和/或机器110相关联。因此，上述说明是示例性的 而非限制性的。根据所公开的实施方式可以想到在一个或多个企业单位和/或其部门、以 及项目环境100的组件之间的任何关联(或者没有关联)。用户150可以与属于项目环境100的企业单位相关联并且能够与状态监控系统 140通信。在一种实施方式中，用户150可以与和在项目环境100内操作的一个或多个机 器110相关联的状态监控系统140进行操作数据的传递和接收。例如，用户150可以是现 场维护和维修部门，其从状态监控系统140接收与一个或多个机器110相关联的报警信号。 因此，维护和维修部门可以为机器设置维护日程以检查机器并解决可能导致警报的任何问 题。用户150也可以包括与属于项目环境100的一个或多个人员相关联的可移动通信 装置。例如，用户150可以包括与项目经理、机器操作者、调度、维修技师、轮班日程调度、机 器所有者相关联的无线寻呼机或手机。这样，用户150可以从状态监控系统140接收与在 项目环境100内操作的一个或多个机器相关联的警报和关键操作信息。因此，这里说明的特征和系统允许用户150远程地监控与一个或多个机器110相关联的健康、状态和生产率。与所公开的实施方式一致的步骤和方法提供了一种系统，该系统用于使用与定位 在机器附近的蜂窝通信装置相关联的蜂窝网络连接传输机器数据。更具体地，这里说明的 系统包括机器的电子控制模块，其能够通过PAN通信通道将机器操作数据传递至认可的蜂 窝通信装置。蜂窝通信装置能够通过基于用户的蜂窝网络将操作数据传递至与项目环境相 关联的状态监控系统。蜂窝通信装置可以包括已经使用特定的软件进行格式化的传统的 CDMA或GSM手机，以检测与一个或多个附近的机器相关联的ECM并且建立安全的PAN通信 通道，以从ECM下载操作数据。根据一种示例 性的实施方式，蜂窝通信装置可以包括机器操 作者的手机或其他PAN兼容蜂窝装置。图3提供的流程图300示出了一种可以由系统120 以及/或其相关联的软件执行的用于收集和发送机器数据的示例性的方法。如图3所示，该方法可以包括通过与机器IlO相关联的电子控制模块(ECM) 125或 其他数据收集装置接收/收集由一个或多个监控装置121所监控的操作数据(步骤301)。 例如，与ECM 125联接的每个监控装置121能够测量特定的操作参数并将所测量的数据传 送至ECM 125以进行存储和/或分析。然后ECM 125可以从每个监控装置121收集操作参 数并且将收集的操作参数打包以产生一个或多个操作数据文件。ECM 125可以将这些数据 文件存储在内存中以用于发送和/或上载至一个或多个非机载系统。ECM 125可以检测PAN兼容蜂窝通信装置(步骤302)。例如，与ECM 125相关联 的PAN控制模块126可以传播搜索信号以检测位于ECM 125的可检测范围内的其他PAN兼 容装置。在检测到多个装置的情况下，因为具有较强信号强度的装置通常具有更高的数据 连接质量、更少的干扰和/或数据传递错误，所以ECM 125可以根据从每个装置接收的信号 的强度将装置排列优先级。如上文所解释的，PAN控制模块126可以体现为集成在ECM 125内的PAN通信模 块。替代地且/或额外地，PAN控制模块126可以体现为与适合的数据端口 127接口的PAN 通信软件狗128，从而使得ECM 125能够通过数据端口 127支持PAN通信。一旦ECM 125检测到PAN兼容蜂窝通信装置之后，ECM 125可以对装置的身份进 行认证(步骤303)。例如，在配置ECM 125和/或PAN控制模块126之后，使用者可以指定 一些预先许可的蜂窝通信装置授权与ECM 125进行数据通信。根据一种实施方式，ECM125 和/或PAN控制模块126可以包括软件接口，软件接口允许用户输入与各个待指定为许可 装置的手机相关联的特别的识别号。识别号可以包括例如SIM卡号、ID号、序列号、网络识 别号或用户名、MAC地址或可以用来区分不同的蜂窝通信装置的任何其他标识。ECM 125可 以从PAN授权蜂窝通信装置要求该识别号，并且将该识别号与同授权的蜂窝通信装置相关 联的识别号清单进行对比。如果蜂窝通信装置未被授权从ECM 125接收数据(步骤304 否)，则ECM 125可 以阻止与特定的装置的通信(步骤305)，从而防止未授权的装置读取机器操作数据。另一 方面，如果蜂窝通信装置被授权接收数据(步骤304:是)，则ECM 125可以与蜂窝通信装置 129建立安全的PAN数据连接。该安全的PAN数据连接可以被加密，以在万一被一个或多个 未授权的装置收集时防止未授权地读取信息。一旦已经建立了安全的PAN数据通道，ECM 125可以通过装置之间的PAN连接将 操作数据传递至蜂窝通信装置(步骤306)。根据一种实施方式，ECM 125能够格式化和/或打包数据以符合与PAN标准相关联的数据传输要求。例如，ECM 125能够将大量的操作 数据解析为多个SMS文本消息以更快速地将大的数据文件传输至蜂窝通信装置129。在从ECM 125接收到操作数据之后，蜂窝通信装置129可以将操作数据存储在内 存(临时地或长期地)中并且将待传输的操作数据排列在与装置相关联的消息队列中(步 骤307)。一旦消息被放置到输出消息队列中，蜂窝通信装置129可以检测蜂窝网络的可用 性(步骤308)。如果网络不可用或者如果蜂窝通信装置不在蜂窝网络的范围内，蜂窝通信 装置129可以将数据存储在内存中(或输出消息队列中)直至蜂窝网络可用(步骤309: 否)。一旦检测到蜂窝网络可用于数据通信(步骤309:是)，则蜂窝通信装置129可以将 数据传输至状态监控系统140 (步骤310)。可以想到，虽然这里说明的一些处理和方法步骤由ECM 125和/或PAN控制模块 126初始化或执行，但是这些处理和方法可以由诸如蜂窝通信装置129的一个或多个其他 装置初始化和/或执行。例如，蜂窝通信装置129能够检测到一个或多个可用的ECM 125、 对每个ECM 125的身份进行认证、并与ECM 125和/或PAN控制模块126建立PAN通信连接。也可以想到，在一些情况下，一个蜂窝通信装置129可以收集和传送来自与互相 靠近地操作的多个机器相关联的ECM 125的数据。因此，作为又一种降低成本的方法，蜂窝 通信装置可以策略地定位以增加蜂窝通信装置的PAN覆盖范围使其能够从比较 近地互相 靠近地操作的多个机器接收操作数据。单个蜂窝通信装置的数据传输能力的“共享”对于 降低与基于用户的蜂窝网络的订购计划相关联的成本是特别有利的。例如，通过允许单个 蜂窝通信装置处理多个机器的数据传输功能，仅需要一个在项目环境100的特定位置处操 作的机器操作者来订购支持文本信息和/或数据传递的手机服务计划，从而降低如果需要 多个订购时可能需要的成本。工业实用性与本实施方式一致的系统和方法提供了一种解决方案，其使用与靠近机器的蜂窝 通信装置相关联的现有的基于用户的手机服务以帮助在机器和后端系统之间的数据通信。 使用这里所公开的系统及相关联的方法的项目环境和工作场所可以通过使用现有的基于 用户的手机服务来实现降低与工作场所的数据通信相关联的成本。通过使用现有的蜂窝通 信基础设施和比较便宜的手机技术，可以降低且/或消除与更昂贵的卫星通信设备和服务 相关联的成本。虽然与用于重型机器的数据收集和发送系统相关联地说明并示出了所公开的实 施方式，但是它们可以适用于依靠与远程资产相关联的操作数据的收集相关联的任何环 境。特别地，所公开的用于通过蜂窝通信装置收集和发送机器数据的系统和方法可以用于 任何机器或设备系统中，这时使用诸如操作者的手机和相关联的服务订购的现成的蜂窝通 信装置和网络在远程环境监控机器操作是有利的。此外，这里所公开的系统和相关联的方 法可以与监控、分析并管理多个机器操作的相连接的工地环境集成，以保证工地有效的操 作。这里所公开的用于通过手机装置收集和发送机器数据的系统和方法可具有若干 优点。例如，这里所公开的系统使用现有的能够支持机器数据传送到后端网络的无线通信 的手机基础设施和装置。因此，与更昂贵的卫星通信技术相比，一个或多个这种手机组件的维修或替换可以相对地便宜。此外，因为蜂窝网络是基于陆地的，所以与性能容易受到恶劣 天气状况影响的基于轨道卫星的系统相比，恶劣天气对于蜂窝网络的可靠性和性能的影响更小。此外，因为手机设备和技术与卫星技术相比能够从更为广泛的渠道获得，所以装 置的替代和替换更容易实现。因此，如果操作者的手机不可用，则可以容易地将替换装置配 置为替代品，而不需要专门的部件或特别训练的维修人员来对系统进行维修。 本领域技术人员将很清楚，在不脱离本发明的范围的条件下，可以对所公开的用 于通过手机装置收集和发送机器数据的系统进行多种修正和变型。考虑到所公开的说明书 和实践，本发明的其他的实施方式对于本领域技术人员也将是很清楚的。说明书和例子仅 意于作为示例，本发明的真正范围由权利要求书及其等同物表示。
权利要求
一种用于通过蜂窝通信装置收集和发送机器数据的方法，包括通过机器的电子控制模块收集与所述机器相关联的操作数据(301)；通过与所述电子控制模块通信地联接的个人局域网(PAN)控制模块检测靠近所述PAN控制模块的PAN兼容蜂窝通信装置(302)；将所述操作数据传递至所述PAN兼容蜂窝通信装置，其中，所述PAN兼容蜂窝通信装置能够通过蜂窝网络将所述操作数据传递至状态监控系统(306)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，检测所述PAN兼容蜂窝通信装置包括 识别所述PAN兼容蜂窝通信装置；对所述PAN兼容蜂窝通信装置的身份进行认证(302)；以及 与所述PAN兼容蜂窝通信装置建立安全的PAN通信通道。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述操作数据存储在与所述PAN兼容蜂窝通信装置相关联的内存中(307)； 通过所述PAN兼容蜂窝通信装置检测所述蜂窝网络的可用性(308)；以及 当所述蜂窝网络可用时，将所述操作数据传递至所述状态监控系统(310)。
4.根据权利要求5所述的方法，其中，将所述操作数据传递至所述状态监控系统包括 使用与所述PAN兼容蜂窝通信装置相关联的文本消息特征传递所述操作数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述PAN兼容蜂窝通信装置包括GSM兼容蜂窝通I H农且。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述PAN兼容蜂窝通信装置包括CDMA兼容蜂窝通I R农且ο
7.一种用于通过蜂窝通信装置(129)收集和发送机器数据的系统(120)，包括 电子控制模块(125)，其位于机器上，所述电子控制模块能够收集与所述机器相关联的操作数据；个人局域网(PAN)控制模块(126)，其通信地联接至所述电子控制模块并且能够 检测靠近所述PAN控制模块的PAN兼容蜂窝通信装置； 将操作数据传递至所述PAN兼容蜂窝通信装置； 其中，所述PAN兼容蜂窝通信装置能够通过蜂窝网络(130) 将所述操作数据传递至状态监控系统(140)。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述PAN控制模块还能够 识别所述PAN兼容蜂窝通信装置；对所述PAN兼容蜂窝通信装置的身份进行认证；以及 与所述PAN兼容蜂窝通信装置建立安全的PAN通信通道。
9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述PAN兼容蜂窝通信装置能够 将所述操作数据存储在与所述PAN兼容蜂窝通信装置相关联的内存中； 检测所述蜂窝网络的可用性；以及当蜂窝网络可用时将所述操作数据发送至所述状态监控系统。
10.根据权利要求7所述的系统，其中，所述状态监控系统还能够 接收与所述机器相关联的操作数据；以及在显示器(146)上输出所接收的操作数据。
全文摘要
一种与机器(110)相关联的数据收集和发送系统包括位于机器上的电子控制模块(125)。电子控制模块能够收集与机器相关联的操作数据。系统也包括与电子控制模块通信地联接的个人局域网(PAN)控制模块(126)。PAN控制模块能够检测靠近PAN控制模块的PAN兼容蜂窝通信装置(129)。PAN控制模块还能够使用PAN控制模块与PAN兼容蜂窝通信装置之间的PAN连接将操作数据传递至PAN兼容蜂窝通信装置，其中PAN兼容蜂窝通信装置能够通过蜂窝网络(130)将操作数据传递至状态监控系统(140)。
文档编号G07C3/00GK101842815SQ200880114069
公开日2010年9月22日 申请日期2008年10月31日 优先权日2007年10月31日
发明者P·A·琳 申请人:卡特彼勒公司