[发明专利]用于监控线缆铲机的操作的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于电动线缆铲的监控系统，以及操作用于电动线缆铲的监控系统的方法。

背景技术

电动线缆铲是广泛用于材料移除操作中的大型挖掘机器，例如应用于采矿业。通常借助使用工地的地形的数字模型而进行从矿山工地移除材料的处理，所述数字模型包括信息，该信息定义工地内的矿床位置，并且定义工地的矿石和拓扑的不同密集度或等级。工地模型可以包括产权边界，不仅是矿山自身的产权边界，而且还有标记可以被独立拥有的矿山部分的任意内部边界。使用这种信息，可以开发出矿山平面图，该平面图定义了从工地移除表土和矿石的方式。在过去，勘探和标桩测定人员通常以标志或标桩标记工地，从而反映所述工地模型。所述工地模型和标桩的位置之后必须被周期性地更新，以便反映所述工地的采矿进展。

为了降低设置标桩的劳动量，并且为了简化电动线缆铲的操作，开发了一些对挖掘处理跟踪的系统。在1999年1月26日授予亨德森(Henderson)等人的美国专利No.5,864,060中公开了一个这样的系统。Henderson系统主要基于机器在各个位置停留的时间来监控工地中的挖掘机的行进。当挖掘机围绕垂直轴线从完成挖掘的位置转动到挖掘机卸货的位置时，所述系统确定挖掘机的角速度。所述机器响应于低于指定量的角速度而停止，并且这种情况被检测。机器停止的时间长度被测量。之后基于这种测量确定机器的工作周期。

1998年12月15日授予佛内耳(Fournier)等人的美国专利No.5,850,341中示出了另一种监控系统。在Fournier系统中，检测在正向和反向之间转换挖掘机的传动的操作。这由所述系统获取作为以挖掘机挖掘的指示。Fournier系统和其他系统不像可能期望的那样直接和简单。近一步地，可期望监控系统能够确定被开采的矿石的性质并且将可能具有很少的矿含量或者不具有矿含量的土壤与具有大量矿含量的土壤相区别。

发明内容

用于电动线缆铲的监控系统确定铲何时完成挖掘操作。电动线缆铲具有：铲主体，其被安装以在基座上转动；吊杆，其自铲主体向上延伸并在其下端连接到所述主体；安装在所述吊杆上端的滑轮；通过在滑轮上延伸的铲斗线缆而自所述吊杆悬挂的铲斗桶；绞盘，安装在铲主体上并且固定到铲斗线缆，所述绞盘包括绞盘鼓和电动机，所述电动机用于在绞盘鼓上缠绕和展开铲斗线缆，从而提升和降低所述铲斗桶；以及铲斗臂，其固定到铲斗桶并且由臂机构支撑，该臂机构用于向着所述铲主体移动所述臂以及自所述铲主体移走所述臂。所述系统包括倾斜计、电流传感器以及监控电路。所述倾斜计安装在铲斗臂上，以便提供指示铲斗臂的倾斜度的输出。电流传感器感测供应到绞盘电动机的电流的水平。最后，监控电路确定电流传感器何时提供电流水平超过预定挖掘电流阈值水平持续超过预定周期的时间周期的指示，并且在这个时间周期中，倾斜计指示铲斗臂的倾斜度低于挖掘阈值倾斜度。在此情况下，监控电路提供输出，该输出指示铲完成了挖掘操作，以材料装满所述铲斗桶。

所述监控系统还可以包括安装在铲主体上的一对GPS接收机，以及在臂机构中的传感器，用于确定所述臂关于所述吊杆的延伸。所述监控电路可以响应GPS接收机以及臂机构中的传感器，从而确定电动线缆铲主体的位置和取向，并且确定挖掘操作的位置。

所述监控系统可以进一步包括：转动传感器，其用于感测铲的基座上的电动线缆铲主体的转动；以及铲斗桶解扣杆传感器，其用于感测由操作者执行的解扣杆的致动。所述监控电路可以响应转动传感器和解扣杆传感器，以便确定在所述主体的转动经过最小的转动角度后何时倾倒了铲斗桶中的材料的负载。在这种情况下，监控电路提供输出，该输出指示铲完成了倾倒操作。

所述监控系统可以进一步包括存储器，该存储器具有存储在其中的工地模型，所述工地模型包括指定所述工地处的矿石的位置和等级的数据。所述监控系统将每个挖掘操作与工地模型相比较，从而确定铲斗桶中的材料中的矿石，以便所述桶可以倾倒在适当的运输卡车中。