專利名稱：計算機(jī)化礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
計算機(jī)化礦井生產(chǎn)系統(tǒng)本發(fā)明主要涉及一種用于跟蹤預(yù)定地區(qū)內(nèi)移動物體的方法和裝置。本發(fā)明具有用于跟蹤礦井生產(chǎn)場所處的移動機(jī)器的位置、運(yùn)動和相關(guān)活動的特定用途，雖然預(yù)期其他用途，但將結(jié)合所述用途描述本發(fā)明。數(shù)個廠商先前已經(jīng)設(shè)計并使用了計算機(jī)化礦井生產(chǎn)系統(tǒng)。這些廠商包括ModularMining System、Caterpillar、Wenco和Tritronics。雖然這些系統(tǒng)中的一些系統(tǒng)具有與本發(fā)明相似的目的，但先前使用的系統(tǒng)架構(gòu)(architecture)明顯不同。最初,這些系統(tǒng)應(yīng)用20世紀(jì)80年代早期可用的計算機(jī)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)。那時，便攜微處理器局限于大約8K到32K的可用RAM存儲器、8K到32K的ROM存儲器并具有大約IMHz的處理速度。那時，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用窄帶UHF或VHF通信，其將峰值數(shù)據(jù)率限制到大約1200到9600比特/秒。如今，廉價的移動微處理器方便地提供數(shù)百兆字節(jié)的RAM、千兆字節(jié)的閃存存儲器，并以IGHz和更高的速度工作。同樣地，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已發(fā)展為可提供11到54兆字節(jié)/秒的峰值數(shù)據(jù)傳輸速度?？傊?，微處理器速度和網(wǎng)絡(luò)帶寬二者提供早期開采系統(tǒng)的設(shè)計中所使 用技術(shù)的至少1000倍的能力。早期開采系統(tǒng)的設(shè)計中使用的計算機(jī)技術(shù)的有限能力要求這樣一種設(shè)計，在該設(shè)計中，大部分處理由單一中央計算機(jī)執(zhí)行。移動設(shè)備是主要傳輸按鈕操縱和顯示文本消息的簡單接口(interface)，或者非常簡單的圖形接口。現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)具有單一集中數(shù)據(jù)庫，集中控制邏輯，以及通常為移動裝備提供最小數(shù)據(jù)存取能力。由于移動裝備不能直接訪問數(shù)據(jù)庫，因此，移動軟件通常利用短消息調(diào)用的RPC (遠(yuǎn)程過程調(diào)用)與集中業(yè)務(wù)邏輯通信。由于現(xiàn)有礦井控制系統(tǒng)將全部數(shù)據(jù)和算法設(shè)置在中央計算機(jī)上，所以這些系統(tǒng)必須在遍及整個生產(chǎn)區(qū)域中提供接近100%的網(wǎng)絡(luò)可用性。雖然利用窄帶UHF和VHF技術(shù)這是可能的，但諸如802. 11的新的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)常有網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到的盲區(qū)(shadow area)。利用集中系統(tǒng)設(shè)計，移動用戶不能在網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到的區(qū)域中操作。由于當(dāng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不可用時系統(tǒng)設(shè)計不能操作，從而覆蓋和通信問題常困擾這樣的裝置安裝。此外，用于諸如攝影機(jī)、雷達(dá)或高精度GPS的裝備監(jiān)控的現(xiàn)代技術(shù)需要邏輯車載裝備(logic on-board theequipment)0由于無線帶寬限制，這樣的設(shè)備集成在僅具有裝備的集中控制的系統(tǒng)中是不實(shí)際的。數(shù)個廠商已經(jīng)設(shè)計和配置了監(jiān)控和控制開采操作中的貨車的礦井生產(chǎn)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)中許多系統(tǒng)還為裝載裝備而執(zhí)行貨車的自動任務(wù)和/或分配?，F(xiàn)有系統(tǒng)使它們的分配策略基于存儲在中央數(shù)據(jù)庫中的預(yù)定分派，或者基于確定對于每個生產(chǎn)路線(path)上的貨車的最佳流速的數(shù)學(xué)模型。這樣的分配策略模型相當(dāng)嚴(yán)格，期望所有裝備同樣執(zhí)行，同時承受相同的負(fù)載并且移動步伐一致。雖然這樣的分配策略在理論上能夠很好實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際操作沒有理想的好。因此，工業(yè)中存在一迄今未解決的需求，以解決前述缺陷和不足。本發(fā)明的實(shí)施方式提供跟蹤位于一場所的移動裝備的系統(tǒng)和方法。簡言之，在架構(gòu)方面，系統(tǒng)的一個實(shí)施方式尤其可如下實(shí)施。該系統(tǒng)包括中央計算機(jī)單元，其包括計算機(jī)可用介質(zhì)，該計算機(jī)可用介質(zhì)具有設(shè)置在其中的計算機(jī)可讀程序代碼，并具有通過第一邏輯單元控制的第一數(shù)據(jù)庫。至少一個移動計算機(jī)單元與移動裝備連接。每個移動計算機(jī)單元具有由第二邏輯單元控制的第二數(shù)據(jù)庫。至少一個無線通信設(shè)備能在所述第一邏輯單元和第二邏輯單元之間進(jìn)行通信，其中移動計算機(jī)單元可獨(dú)立于第一邏輯單元工作。本發(fā)明還可認(rèn)為提供用于跟蹤位于一場所的移動裝備的方法。在此方面，這樣一種方法的一個實(shí)施方式尤其可通過以下步驟大致概述利用連接至該移動裝備的移動計算機(jī)單元跟蹤關(guān)于該移動裝備的狀態(tài)的信息；把關(guān)于該移動裝備的狀態(tài)的信息存儲在連接到該移動裝備的該移動計算機(jī)單元上；以及將關(guān)于該移動裝備的狀態(tài)的信息從連接到該移動裝備的該移動計算機(jī)單元傳送到中央計算機(jī)單元。在研究以下附圖和詳細(xì)說明后，本發(fā)明的其他系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。全部這些另外的系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)意在包括在該說明書內(nèi)，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并通過所附的權(quán)利要求受到保護(hù)。參照以下附圖將更好地理解本發(fā)明的許多方面。附圖中的元件不必按比例繪制，而是重點(diǎn)放在清楚地說明本發(fā)明的原理。而且，在附圖中，類似的附圖標(biāo)記表示整個數(shù)個視 圖中的相應(yīng)的部分。圖I是根據(jù)本發(fā)明的第一不例性實(shí)施方式的礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的第一不意表不圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的第二示意表示圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的方框圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的用于礦井生產(chǎn)的示例性通用計算機(jī)的方框圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的用于礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的第一圖形用戶界面視圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的用于礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的第二圖形用戶界面視圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的用于礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的第三圖形用戶界面視圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的用于礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的第四圖形用戶界面視圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的用于礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的第五圖形用戶界面視圖。

圖10是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的用于礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的第六圖形用戶界面視圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的用于礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的移動電子設(shè)備的前視圖。參照圖1-3，根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100可用于創(chuàng)建用于采礦工業(yè)的綜合數(shù)據(jù)采集、通信、控制和優(yōu)化系統(tǒng)。礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100包括在中央計算機(jī)單元105上的SQL數(shù)據(jù)庫124。SQL數(shù)據(jù)庫124與位于移動裝備104上的多個移動計算機(jī)單元105通信。與位于移動裝備上的多個計算機(jī)的所述通信利用多個無線通信設(shè)備106實(shí)現(xiàn)，該無線通信設(shè)備106可位于中央計算機(jī)單元105上或內(nèi)，或移動裝備104上或內(nèi)，和/或一場所本地的其他點(diǎn)。中央計算機(jī)單元105還與至少一個用戶接入點(diǎn)108通信，該用戶接入點(diǎn)可允許用戶或電子代理者管理移動裝備104的活動。位于移動裝備104上的多個移動計算機(jī)單元105可包括利用諸如802. lib、802. Ilg或其他基于IP的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的現(xiàn)代無線系統(tǒng)的控制和圖形顯示計算機(jī)。位于移動裝備104上的至少一個移動計算機(jī)單元105可利用GPS定位技術(shù)來周期性地跟蹤移動裝備104的位置、速度和行進(jìn)方向(heading)。位于移動裝備104上的移動計算機(jī)單元105可與一個或更多現(xiàn)有車載監(jiān)控系統(tǒng)接口交 互(interface with),所述監(jiān)控系統(tǒng)提供諸如有效載荷、弓I擎狀態(tài)、輪胎壓力或其他相關(guān)數(shù)據(jù)的信息。 礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100通過連續(xù)監(jiān)控礦井中所有貨車、挖掘機(jī)(shovel)和輔助裝備(support equipment)的位置和狀態(tài)，以及做出最佳的工作任務(wù)，可用于增加采礦運(yùn)輸循環(huán)的效率。應(yīng)用計算機(jī)優(yōu)化系統(tǒng)的礦井通常在裝備運(yùn)行時間、產(chǎn)率和成本節(jié)約方面取得顯著收益。存取關(guān)于礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100或與礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100連接的任何移動設(shè)備的信息的至少一個接入點(diǎn)108,可通過內(nèi)聯(lián)網(wǎng)(Intranet)或因特網(wǎng)(Internet)IlO操作。接入點(diǎn)108可通過PC機(jī)、膝上型電腦、PDA、移動裝備104上的計算機(jī)、或利用位于本地或遠(yuǎn)程設(shè)置的有線和/或無線通信能與中央計算機(jī)單元105交互的其他電子設(shè)備而受到訪問。具體參照圖3，中央計算機(jī)單元105通過無線通信設(shè)備106與位于移動裝備104上的多個移動計算機(jī)單元105通信。無線通信設(shè)備106可位于中央計算機(jī)單元105上或內(nèi)，移動裝備104上或內(nèi)，和/或一場所本地的其他點(diǎn)處。中央計算機(jī)單元105包括一個或多個通用計算機(jī)，如在此與圖4相關(guān)的描述。中央計算機(jī)單元105可包括礦井控制單元118、中央SQL數(shù)據(jù)庫服務(wù)器120、中央SQL數(shù)據(jù)庫124、和/或消息和數(shù)據(jù)庫復(fù)制服務(wù)器122。礦井控制單元118可控制礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100的全部或部分操作。即，礦井控制單元118可運(yùn)行和存儲對控制礦井的操作有用的至少一些邏輯和軟件例程(routines)。中央SQL數(shù)據(jù)庫服務(wù)器120可控制訪問中央SQL數(shù)據(jù)庫124以及分配來自中央SQL數(shù)據(jù)庫124的信息。中央SQL數(shù)據(jù)庫124可存儲對于控制礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100的操作有用的至少一些信息。包含在中央SQL數(shù)據(jù)庫124中的表可包括實(shí)時和/或歷史操作數(shù)據(jù)，其包括，但不限于，性能(performance)信息、移動裝備104的位置和/或機(jī)能(health)等等。中央SQL數(shù)據(jù)庫124還可包括采礦場所相關(guān)的數(shù)據(jù)，其包括，但不限于沿該場所的已知通道、這些通道的等級(grades)和條件、以及類似信息?？苫谝苿友b備的行進(jìn)和與移動計算機(jī)單元的通信采集與采礦場所相關(guān)的一些數(shù)據(jù)。礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100已知可利用用于在此所述的中央SQL數(shù)據(jù)庫124的PostgerSQL數(shù)據(jù)庫操作，但在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，其他可購買到的或私人設(shè)計的數(shù)據(jù)庫可用于中央SQL數(shù)據(jù)庫124。中央SQL數(shù)據(jù)庫124還可以能夠通過中央SQL數(shù)據(jù)庫服務(wù)器120與其他數(shù)據(jù)庫服務(wù)器接口交互，諸如，但不限于，MySQL, Oracle或SQL服務(wù)器。中央SQL服務(wù)器124可以與消息和數(shù)據(jù)復(fù)制服務(wù)器122通信。所述通信可用于接收、處理和/或更新中央SQL數(shù)據(jù)庫124的信息。所述通信可進(jìn)一步用于將更新的信息復(fù)制到位于移動裝備104上的多個移動計算機(jī)單元105中的一個或更多移動計算機(jī)單元。中央SQL服務(wù)器124還可以能夠與其他采礦系統(tǒng)接口交互。位于移動裝備104上的多個移動計算機(jī)單元105可包括消息和數(shù)據(jù)庫復(fù)制客戶端126。消息和數(shù)據(jù)庫復(fù)制客戶端126可通過無線通信設(shè)備106與消息和數(shù)據(jù)庫復(fù)制服務(wù)器122通信。消息和數(shù)據(jù)庫復(fù)制客戶端126可上傳本地變化到消息和數(shù)據(jù)庫復(fù)制服務(wù)器122和/或接收來自消息和數(shù)據(jù)庫復(fù)制服務(wù)器122的復(fù)制更新。消息和數(shù)據(jù)庫復(fù)制客戶端126可利用車載客戶端進(jìn)一步處理中央SQL數(shù)據(jù)庫124查詢和數(shù)據(jù)庫通知。消息和數(shù)據(jù)庫復(fù)制客戶端126可用于復(fù)制存儲在中央SQL數(shù)據(jù)庫124上的一些或全部數(shù)據(jù)。位于移動裝備104上的多個移動計算機(jī)單元105可包括移動SQL數(shù)據(jù)庫128。移動SQL數(shù)據(jù)庫128可以是中央SQL數(shù)據(jù)庫124的復(fù)制。其可以周期地、定期地和/或不斷更新并與中央SQL數(shù)據(jù)庫124同步。移動SQL數(shù)據(jù)庫128的更新和同步可通過消息和數(shù)據(jù)庫復(fù)制客戶端128實(shí)現(xiàn)。如果位于移動裝備104上的一個移動計算機(jī)單元105與中央計算機(jī)單元105失去聯(lián)系，則移動SQL數(shù)據(jù)庫1 28可存儲任何本地變化。當(dāng)中央SQL數(shù)據(jù)庫124不可利用時，位于移動裝備104上的移動計算機(jī)單元105可設(shè)計為主要或只使用移動SQL數(shù)據(jù)庫128。一旦用于位于移動裝備104上的移動計算機(jī)單元105的網(wǎng)絡(luò)連接恢復(fù)，中央SQL數(shù)據(jù)庫124和移動SQL數(shù)據(jù)庫128可同步。移動SQL數(shù)據(jù)庫128，例如，可利用開源sqlite (www. sqlite. org)數(shù)據(jù)庫,其提供輕量級嵌入式SQL數(shù)據(jù)庫,但在不偏離本發(fā)明的范圍內(nèi)，可類似應(yīng)用其他可購買到的或另外創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫。移動SQL服務(wù)器128中的一個可能表是分布式系統(tǒng)配置表。至少一些設(shè)備的配置存儲在分布式系統(tǒng)配置表中。在啟動(boot)時，至少一些設(shè)備可查詢移動SQL數(shù)據(jù)庫128以初始化該設(shè)備獨(dú)有的軟件模塊。該架構(gòu)可允許移動裝備104上的礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100軟件的集中配置。位于移動裝備104上的多個移動計算機(jī)單元105可包括移動設(shè)備控制模塊130、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)138和車載GPS系統(tǒng)140。移動設(shè)備控制模塊130可在移動裝備104上運(yùn)行礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100軟件。即使不連續(xù)，設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)138也可以能夠以規(guī)則間隔精確確定移動裝備的速度和位置。速度和位置可以作為信息被跟蹤并被存儲在移動計算機(jī)單元105上。即使不連續(xù)，也可以以規(guī)則間隔利用時間戳存儲速度和位置信息。移動設(shè)備控制模塊130可包括移動裝備控制和數(shù)據(jù)采集邏輯機(jī)制132。移動裝備控制和數(shù)據(jù)采集邏輯機(jī)制132可與車載GPS系統(tǒng)140和設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)138接口交互。移動裝備控制和數(shù)據(jù)采集邏輯機(jī)制132還可跟蹤移動裝備104的當(dāng)前活動和狀態(tài)以及計算和/或存儲來自移動SQL數(shù)據(jù)庫128的生產(chǎn)信息。移動裝備控制和數(shù)據(jù)采集邏輯機(jī)制132可基于速度和位置數(shù)據(jù)周期地或連續(xù)地計算到已知目的地的到達(dá)時間。計算得出的到達(dá)時間可周期地或連續(xù)地與中央計算機(jī)單元102關(guān)聯(lián)。移動控制模塊130還可包括對象/關(guān)系映射軟件134。對象/關(guān)系映射軟件134可將一個或更多SQL關(guān)系數(shù)據(jù)庫表映射到由移動裝備控制和數(shù)據(jù)采集邏輯機(jī)制132使用的對象模型并保持在移動SQL數(shù)據(jù)庫128中的引用完整性(referential integrity)。移動裝備104的操作者可通過圖形用戶界面(⑶I) 136與移動裝備104上的一個或多個移動計算機(jī)單元105接口交互。GUI136可允許用戶與移動設(shè)備控制模塊130交互，針對移動SQL數(shù)據(jù)庫128執(zhí)行查詢，和/或接收數(shù)據(jù)庫更新通知。⑶1136可將豐富的圖形界面呈現(xiàn)給操作者，顯示具有所有道路的地圖、所有裝備的當(dāng)前位置、以及其他車載狀態(tài)信
肩、O圖5是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的用于礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100的第一圖形用戶界面136A視圖。第一⑶I136A視圖是車輛機(jī)能顯示⑶I。礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100可允許用戶實(shí)時訪問用于車輛機(jī)能監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)包括，例如，油溫142、油壓144、水溫146和水壓148，以及對該數(shù)據(jù)隨時間的值制圖以及如果對于該數(shù)據(jù)的值達(dá)到預(yù)定報警值則顯示報警狀態(tài)。礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100還可允許用戶執(zhí)行當(dāng)前數(shù)據(jù)和/或歷史數(shù)據(jù)的至少一部分的趨勢分析，所述數(shù)據(jù)可在移動裝備104上的一個或多個移動計算機(jī)單元105內(nèi)或通過無線通信設(shè)備106得到。圖6是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的用于礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100的第二圖形用戶界面136B視圖。礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100的一種可能特征包括計算對于礦井中的移動裝備104的優(yōu)選行進(jìn)路線的能力。圖6中所示的第二⑶I136B視圖關(guān)于此特征。第二⑶I136B視圖可為每個裝載貨車顯示詳細(xì)路線信息并對于誤轉(zhuǎn)裝載(misixnited load)進(jìn)行自動視聽(audio-visual)報警。另外,可顯示GPS的速度信息以及與預(yù)計值的實(shí)時比較。圖7是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的用于采礦系統(tǒng)100的第三圖形用戶界面視圖136C。如圖7所示，礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100可提供具有一個或多個挖掘機(jī)(excavator) 位置的詳細(xì)GPS136C視圖并更新挖掘機(jī)對所有現(xiàn)場(field)單元的運(yùn)動。 圖8是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的用于礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100的第四圖形用戶界面136D視圖，以及圖9是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的用于礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100的第五圖形用戶界面136E視圖。第四⑶I136D視圖是移動單元臺階顯示(bench display),其可具有顯示不同層的信息的能力。第五GUI136E視圖是樣本裝載單元顯示。礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100可加載來自礦井計劃包的臺階信息并允許用戶查詢礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100從一個或多個有效臺階(active bench)得到完整的多邊形信息。圖10是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的用于礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100的第六圖形用戶界面136F視圖。第六⑶I136F視圖包含有效的傾卸信息。用戶可使用⑶1136跟蹤傾卸信息，為傾卸速度執(zhí)行趨勢分析，以及以3米以下的精確度對傾卸位置進(jìn)行調(diào)整。圖11是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100使用的移動電子設(shè)備150的前視圖。移動電子設(shè)備150可例如包括平臺獨(dú)立的軟件應(yīng)用程序，其能被用在任何可購買到的耐震計算機(jī)(ruggedized computer)中。移動電子設(shè)備150,例如,可以配備有外部2. 4Ghz天線、GPS接收器并具有串行接口能力，其可與移動裝備104的機(jī)能監(jiān)控系統(tǒng)本地通信，以及通過標(biāo)準(zhǔn)802. Ilx或用于任何其他無線通信設(shè)備106的基礎(chǔ)設(shè)施，與中央計算機(jī)單元105通信。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，具有不同規(guī)格的相似裝備可與移動電子設(shè)備150結(jié)合使用。礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100能用硬件、軟件、固件或其組合實(shí)現(xiàn)。礦井生產(chǎn)系統(tǒng)可以用存儲在存儲器中并由適合的指令執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行的軟件或固件實(shí)現(xiàn)。如果用硬件實(shí)現(xiàn)，則礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100可利用例如以下任何技術(shù)或其組合實(shí)現(xiàn)，所述技術(shù)為本領(lǐng)域所公知具有用于對數(shù)據(jù)信號執(zhí)行邏輯功能的邏輯門的分立邏輯電路，具有適當(dāng)組合邏輯門的專用集成電路(ASIC)、可編程門陣列(PGA)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等。礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100能用軟件(例如固件)、硬件或其組合實(shí)現(xiàn)。礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100可作為可執(zhí)行程序用軟件實(shí)現(xiàn)，并由專用或通用數(shù)字計算機(jī)執(zhí)行，諸如個人計算機(jī)(PC ;IBM兼容機(jī)，Apple-兼容機(jī)或其他)、工作站、小型計算機(jī)或大型計算機(jī)(mainframe computer )0圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的用于礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100的示例性通用計算機(jī)200的方框圖。一般地，就硬件架構(gòu)而言，通用計算機(jī)200包括處理器212、存儲器214和一個或多個輸入和/或輸出(I/O)設(shè)備216 (或外圍設(shè)備)，其經(jīng)由本地接口 218進(jìn)行通信連接。本地接口 218可以，例如，但不限于，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的一個或多個總線或其他有線連接或無線連接。本地接口 218可以具有額外元件，為簡明起見它們被省去，諸如控制器、緩沖器(緩存)、驅(qū)動器、轉(zhuǎn)發(fā)器和接收器以使能通信。另外，本地接口可包括地址、控制和/或數(shù)據(jù)連接以使前述組件之間的適當(dāng)通信能進(jìn)行。處理器212是用于執(zhí)行軟件，尤其存儲在存儲器214中的軟件的硬件設(shè)備。處理器212可以是任何定制的或可購買到的處理器、中央處理單元(CPU)、與通用計算機(jī)200關(guān)聯(lián)的數(shù)個處理器中的輔助處理器、基于半導(dǎo)體的微處理器(以微芯片或芯片組的形式)、宏處理器(macroprocessor )或一般地用于執(zhí)行軟件指令的任何設(shè)備。適宜可購買到的微處理器的實(shí)例包括Hewlett-Packard Company (惠普公司)的PA-RISC串行微處理器、或IntelCorporation (英特爾公司)的80x86或Pentium (奔騰)系列微處理器、IBM的PowerPC微處理器、Sun Microsysems, Inc (太陽計算機(jī)系統(tǒng)有限公司)的Spare微處理器和MotorolaCorporation (摩托羅拉公司)的68xxx系列微處理器。存儲器214可包括易失性存儲器元件(例如，隨機(jī)存取存儲器(RAM，諸如DRAM、 SRAM、SDRAM等)和非易失性存儲器元件(例如，ROM、硬盤驅(qū)動器、帶、CD-ROM等)任意其中之一或組合。而且，存儲器214可包括電、磁、光和/或其他類型存儲介質(zhì)。注意到存儲器214可具有分布式結(jié)構(gòu)，其中不同組件彼此遠(yuǎn)離設(shè)置，但可通過處理器212訪問。存儲器214中的軟件210可包括一個或更多分開的程序，其中的每個程序包括用于執(zhí)行邏輯功能的可執(zhí)行指令的有序列表。在圖4的實(shí)例中，存儲器214中的軟件210可包括如在此所述的礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100。存儲器214還可以包括適宜的操作系統(tǒng)(0/S) 222。適宜的可購買到的操作系統(tǒng)222的實(shí)例的不完全清單包括可從Microsoft Corporation(微軟公司)購買的Windows操作系統(tǒng)；可從Novell, Inc.購買的Netware操作系統(tǒng),可從Apple Computer, Inc.(蘋果計算機(jī)有限公司)購買的Macintosh操作系統(tǒng)；可從包括惠普公司、太陽計算機(jī)系統(tǒng)有限公司和AT&T Corporation等廠商購買到的UNIX操作系統(tǒng)；LINUX操作系統(tǒng)，其為在因特網(wǎng)上容易獲得的免費(fèi)軟件；以及基于器具(appliance-based)的操作系統(tǒng),諸如在手持式計算機(jī)或個人數(shù)據(jù)助理(PDA)中實(shí)施的操作系統(tǒng)(例如,可從Palm Computing Inc.購買的PalmOS,以及可從Microsoft Corporation (微軟公司)購買的Windows CE)。操作系統(tǒng)222主要控制其他計算機(jī)程序的執(zhí)行，諸如礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100，以及提供調(diào)度、輸入-輸出控制、文件和數(shù)據(jù)管理、存儲器管理和通信控制和相關(guān)服務(wù)。軟件210可包括源程序、可執(zhí)行程序(目標(biāo)代碼)、腳本或包括待執(zhí)行的一套指令的任何其他實(shí)體。當(dāng)為源程序時，則該程序需要經(jīng)由可能包含在或可能不包含在存儲器214中的編譯器、匯編器、解譯器或類似物翻譯，以結(jié)合0/S222正常操作。另外，軟件210可被編寫為(a)具有數(shù)據(jù)和方法類的面向?qū)ο缶幊陶Z言，或者(b)過程編程語言，其具有例程、子例程和 / 或函數(shù)，例如但不限于 C、C++、Pascal、Basic、Fortran、Cobol、Perl、Java 和 Ada。用于礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100的核心消息系統(tǒng)可以用目標(biāo)-C和純Java編寫以保證任何操作系統(tǒng)的可移植性(portability)。1/0設(shè)備216可包括輸入設(shè)備,例如但不限于鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、麥克風(fēng)、觸摸屏等等。1/0設(shè)備216還可包括輸出設(shè)備，例如但不限于打印機(jī)、顯示器等。1/0設(shè)備216可進(jìn)一步包括與輸入和輸出通信的設(shè)備，例如但不限于調(diào)制器/解調(diào)器(調(diào)制解調(diào)器；用于訪問其他設(shè)備、系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò))、射頻(RF)或其他收發(fā)器、電話接口、橋接器(bridge)、路由器、無線路由器等。如果通用計算機(jī)200是PC、工作站或類似物，那么存儲器214中的軟件210還可包括基本輸入輸出系統(tǒng)(BIOS)(為簡潔省略)。BIOS是一套基本軟件例程，在啟動時其初始化和測試硬件，啟動0/S222，以及支持?jǐn)?shù)據(jù)在硬件設(shè)備之間的傳輸。BIOS存儲在ROM中使得當(dāng)通用計算機(jī)200激活時，BIOS可以執(zhí)行。當(dāng)通用計算機(jī)200工作時，處理器212可配置為執(zhí)行存儲在存儲器214中的軟件210，以與存儲器214進(jìn)行來回數(shù)據(jù)通信，以及依照軟件210 —般控制通用計算機(jī)200的操作。0/S222可以由處理器212讀取，可能在處理器212內(nèi)緩沖，并隨后執(zhí)行。當(dāng)?shù)V井生產(chǎn)系統(tǒng)100至少部分用軟件210實(shí)現(xiàn)時，如圖4所示，應(yīng)當(dāng)注意到，為通過或結(jié)合任何計算機(jī)相關(guān)系統(tǒng)或方法使用，礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100的一部分可存儲在任 何計算機(jī)可讀介質(zhì)上。在本文件的上下文中，計算機(jī)可讀介質(zhì)是電、磁、光或其他物理設(shè)備或裝置，其可包含或存儲通過或結(jié)合計算機(jī)相關(guān)系統(tǒng)或方法使用的計算機(jī)程序。礦井生產(chǎn)系統(tǒng)100可以部分地以通過或結(jié)合指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備，或可從該指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備取指令并執(zhí)行指令的其他系統(tǒng)使用的任何計算機(jī)可讀介質(zhì)來具體體現(xiàn)，該指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備諸如是基于計算機(jī)的系統(tǒng)、含處理器的系統(tǒng)。在本文件的上下文中，“計算機(jī)可讀介質(zhì)”可以是為通過或結(jié)合任何計算機(jī)相關(guān)系統(tǒng)或方法使用的能夠存儲、通信、傳播或傳輸程序的任何裝置。該計算機(jī)可讀介質(zhì)可以是，例如但不限于電、磁、光、電磁、紅外或半導(dǎo)體系統(tǒng)、裝置、設(shè)備或傳播介質(zhì)。計算機(jī)可讀介質(zhì)的更具體實(shí)例(不完全清單)包括以下具有一根或更多電線的電連接(電子)、便攜計算機(jī)磁盤(磁)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)(電子)、只讀存儲器(ROM)(電子)、可擦除可編程只讀存儲器(EPROM、EEPROM或閃存)(電子)、光纖(光)和便攜光盤(compact disc)只讀存儲器(⑶-ROM)(光)。注意到,計算機(jī)可讀介質(zhì)甚至可以是紙或程序印刷在其上的其他適宜介質(zhì)，因?yàn)槌绦蚩梢越?jīng)例如紙或其他介質(zhì)的光掃描而被電地俘獲，然后編譯，解釋或視需要以適合方式處理，并隨后存儲在計算機(jī)存儲器中。利用如在此所述導(dǎo)出的準(zhǔn)確位置信息，存儲在移動計算機(jī)單元105和/或中央計算機(jī)單元102的邏輯單元中的貨車分配算法可計算一套最佳的貨車任務(wù)，其最小化過剩行進(jìn)時間、貨車等待時間和挖掘機(jī)空閑時間。舉例來說，算法可計算和/或處理一個或更多以下變量N (t)在被分配的貨車的總數(shù)。N (I)在被分配的加載單元的總數(shù)。T ( i )第i LP選擇路線的行進(jìn)時間。F (i)第i LP選擇路線的目標(biāo)給礦速率(feed rate)。R (i)分配給第i LP選擇路線的當(dāng)前移動平均給礦速率。S (j)到給礦裝載單元的路線的第j任務(wù)集的貨車分配。T (j)第j任務(wù)集中的所有貨車發(fā)生的過度行進(jìn)時間。X (T)過度行進(jìn)時間的相對成本權(quán)重因子。W ( j)第j任務(wù)集中的所有貨車發(fā)生的貨車等待總時間。X (W)貨車等待時間的相對成本權(quán)重因子。
I (j)第j任務(wù)集中的所有挖掘機(jī)發(fā)生的總裝載單元空閑時間。X (I)裝載單元空閑時間的相對成本權(quán)重因子。C (j)S (j)的成本函數(shù)，估算為 X (T) *T (j)+X (W) *ff (j)+X (I)*I (j)。每個分立的移動裝備104任務(wù)影響所有其他任務(wù)的貨車等待時間W ( j)和裝載單元空閑時間I U)?？梢詤f(xié)調(diào)單個移動裝備104的任務(wù)以提高效率。每個任務(wù)集S (j)的總T (j)、W (j)和I (j)可以受到估算和比較。由于可能的任務(wù)集的總數(shù)是N (1)**N (t)，因此可能不期望執(zhí)行所有可能任務(wù)集的徹底搜索。例如，典型采礦操作可具有10或更多裝載單元以及50或更多貨車，使得可能的任務(wù)總數(shù)是105°。由于分立任務(wù)算法的目標(biāo)是最小化對于給定任務(wù)集的等待時間、空閑時間和行進(jìn)時間，并且檢測105°的可能任務(wù)可能產(chǎn)生額外的延遲，因此也不期望調(diào)查所有可 能的任務(wù)集?？蓪⒃撍惴?gòu)建成避免所有混雜(blending)、挖掘速率、傾卸容量和在LP優(yōu)化算法中已經(jīng)優(yōu)化的其他約束。因此，任務(wù)算法可被限制為僅調(diào)查接近匹配最佳LP選擇給礦速率F (i)的那些任務(wù)集，其大大減少了搜索的維數(shù)。貨車任務(wù)算法由以下步驟組成創(chuàng)建任務(wù)集S，其包括當(dāng)前分配給每個裝載單元的所有移動裝備104的有序隊列；找到最小化T (i)* (R (i)-F (i))的最需要路線P (j)；估算C (j)，用于將每個未分配的貨車A (j)分配到路線P (j);以及對于C (j)的最小N值，將貨車A (j)分配到任務(wù)集S (j)并在步驟2重復(fù)該算法。該算法可繼續(xù)下去直到找到具有最小成本C (j)的任務(wù)集。注意該算法的維數(shù)與N2成正比增加，其中N是對每個貨車估算的潛在任務(wù)數(shù)。實(shí)際上，由于成本C (j)的更高值更加不可能產(chǎn)生任務(wù)集S (j)的優(yōu)化值，因此N的小值(例如，N=2到N=4)產(chǎn)生優(yōu)化結(jié)果。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，以上所述的本發(fā)明的實(shí)施方式僅是實(shí)現(xiàn)的可能實(shí)例，僅為清楚理解本發(fā)明的原理進(jìn)行描述。在基本不偏離本發(fā)明的精神和原理內(nèi)，可對以上所述的本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行各種修改和變型。在此所有這些修改和變型意在包括在本發(fā)明和該公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，并通過以下權(quán)利要求書得到保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種用于給位于預(yù)定工作場所的移動裝備的各個部件形成操作工作任務(wù)的方法，包括使用能夠訪問設(shè)置在中央計算機(jī)單元中的第一數(shù)據(jù)庫中的信息的中央計算機(jī)單元；使用至少一個與移動裝備的單個部件連接的移動計算機(jī)單元，所述至少一個與移動裝備的單個部件連接的移動計算機(jī)單元訪問位于所述移動計算機(jī)單元中的第二數(shù)據(jù)庫中的信息； 使用至少一個無線通信設(shè)備以使得能夠進(jìn)行所述第一數(shù)據(jù)庫與所述第二數(shù)據(jù)庫之間的通信，利用來自各個移動計算機(jī)單元的信息或來自所述第二數(shù)據(jù)庫的信息來更新所述第一數(shù)據(jù)庫，并且利用來自所述第一數(shù)據(jù)庫的信息來更新所述第二數(shù)據(jù)庫； 通過至少一個所述通信設(shè)備從所述中央計算機(jī)單元向所述各個移動計算機(jī)單元發(fā)出命令；以及 當(dāng)與所述中央計算機(jī)單元的通信暫時中斷時，使用各個至少一個移動計算機(jī)單元以利用對所述第二數(shù)據(jù)庫的訪問來向各個移動計算機(jī)單元暫時發(fā)出命令。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括 當(dāng)與所述中央計算機(jī)單元的通信中斷時，使用所述至少一個移動計算機(jī)單元獨(dú)立于所述中央計算機(jī)單元執(zhí)行操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，信息更新被周期地或定期地發(fā)出。
全文摘要
一種計算機(jī)化礦井生產(chǎn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括具有由第一邏輯單元控制的第一數(shù)據(jù)庫的中央計算機(jī)單元。至少一個移動計算機(jī)與移動裝備連接。每個移動計算機(jī)單元具有由第二邏輯單元控制的第二數(shù)據(jù)庫。至少一個無線通信設(shè)備使得能夠進(jìn)行所述第一邏輯單元和所述第二邏輯單元之間的通信，其中所述移動計算機(jī)單元是可獨(dú)立于所述第一邏輯單元操作的。
文檔編號G06Q10/00GK102867242SQ20121027204
公開日2013年1月9日 申請日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者喬納森·P·奧爾森 申請人:吉格索技術(shù)有限公司