本申請(qǐng)要求在2015年7月31日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第62/199550號(hào)的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于在地下連續(xù)采礦環(huán)境中監(jiān)測(cè)開采高度和開采物料量的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

采礦機(jī)械，如連續(xù)采礦機(jī)械，可用于從地下礦井(例如房柱式礦井)采掘物料(例如，煤炭)。連續(xù)采礦機(jī)械利用安裝在動(dòng)臂上的旋轉(zhuǎn)切割滾筒從礦井壁移除煤炭，所述切割滾筒在采礦機(jī)械前進(jìn)進(jìn)入礦井壁的同時(shí)做豎向(即，向上和向下)的剪切運(yùn)動(dòng)。隨著剪切運(yùn)動(dòng)移除煤炭，連續(xù)采礦機(jī)械上的輸送機(jī)可將煤炭移動(dòng)到機(jī)械的后部并進(jìn)入煤車。連續(xù)采礦機(jī)械可在煤層中做一系列切割。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

監(jiān)測(cè)開采高度和一次切割所開采的物料量可提供數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可被用于改變采礦目標(biāo)、識(shí)別操作人員培訓(xùn)時(shí)機(jī)、改變采礦操作以減少對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的磨損、減少過度開采成本等。因此，本發(fā)明的實(shí)施例提供了多種方法和系統(tǒng)，以用于在地下連續(xù)采礦環(huán)境中自動(dòng)檢測(cè)開采高度和開采物料量。

一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于監(jiān)測(cè)包括電子控制器的采礦機(jī)械的方法。該方法包括：通過在多個(gè)切割位置的剪切運(yùn)動(dòng)，操作采礦機(jī)械切入礦面。該方法包括使用電子控制器從動(dòng)臂高度傳感器接收動(dòng)臂高度數(shù)據(jù)。該方法包括接收切割滾筒馬達(dá)的功耗數(shù)據(jù)。該方法包括根據(jù)輸送機(jī)馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)間確定切割開始時(shí)間。所述方法包括確定輸送機(jī)馬達(dá)停止時(shí)間。所述方法包括確定是否發(fā)生重定位。所述方法包括根據(jù)輸送機(jī)馬達(dá)停止時(shí)間確定切割終止之間，并且在重定位發(fā)生時(shí)確定重定位。所述方法包括當(dāng)重定位發(fā)生時(shí)，將所述切割開始時(shí)間、切割終止時(shí)間、動(dòng)臂高度數(shù)據(jù)和功耗數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在聯(lián)接至電子處理器的存儲(chǔ)器中。所述方法包括根據(jù)有關(guān)多個(gè)切割位置中的至少一個(gè)的切割開始時(shí)間、切割終止時(shí)間、動(dòng)臂高度數(shù)據(jù)和功耗數(shù)據(jù)來調(diào)整采礦機(jī)械的操作。

在另一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括將動(dòng)臂高度數(shù)據(jù)和功耗數(shù)據(jù)歸入多個(gè)檔(bin)。所述方法包括確定多個(gè)開采高度，所述多個(gè)開采高度中的每一個(gè)均基于所述多個(gè)檔中的一個(gè)。所述方法包括基于所述多個(gè)開采高度和開采高度閾值而確定開采高度子集。所述方法包括基于所述開采高度子集確定所述開采位置的平均開采高度，并且將所述平均開采高度存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中。

另一個(gè)實(shí)施例提供了一種采礦機(jī)械。該采礦機(jī)械包括：包括切割滾筒馬達(dá)的切割滾筒；動(dòng)臂高度傳感器；存儲(chǔ)器；以及聯(lián)接至所述動(dòng)臂高度傳感器、切割滾筒馬達(dá)和存儲(chǔ)器的電子控制器。所述電子控制器配置成適于通過在多個(gè)切割位置做剪切運(yùn)動(dòng)的切割滾筒而操作采礦機(jī)械切入礦面。所述電子控制器配置成適于接收所述切割滾筒馬達(dá)的功耗數(shù)據(jù)。所述電子控制器配置成適于根據(jù)輸送機(jī)馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)間來確定切割開始時(shí)間和輸送機(jī)馬達(dá)停止時(shí)間。所述電子控制器配置成適于確定是否已經(jīng)發(fā)生重定位。所述電子控制器配置成適于在已經(jīng)發(fā)生重定位時(shí)，根據(jù)輸送機(jī)馬達(dá)停止時(shí)間和重定位來確定切割終止時(shí)間；在聯(lián)接至所述電子處理器的存儲(chǔ)器中，存儲(chǔ)所述切割開始時(shí)間、切割終止時(shí)間、動(dòng)臂高度數(shù)據(jù)和功耗數(shù)據(jù)。所述電子控制器配置成適于針對(duì)所述多個(gè)切割位置中的至少一個(gè)，根據(jù)所述切割開始時(shí)間、切割終止時(shí)間、動(dòng)臂高度數(shù)據(jù)和功耗數(shù)據(jù)來調(diào)整所述采礦機(jī)械的操作。

本發(fā)明的其他方面將通過考慮具體實(shí)施方式和附圖而變得清楚。

附圖說明

圖1A和圖1B示出了根據(jù)一些實(shí)施例的連續(xù)采礦機(jī)械。

圖2示意出了用于圖1中的根據(jù)一些實(shí)施例的連續(xù)采礦機(jī)械的控制系統(tǒng)。

圖3A、3B和3C示出了根據(jù)一些實(shí)施例的、在房柱式礦井中作業(yè)的連續(xù)采礦機(jī)械。

圖4是流程圖，其示出了用于找出圖1的根據(jù)一些實(shí)施例的連續(xù)采礦機(jī)械的切割位置開始和終止時(shí)間的方法。

圖5是流程圖，其示出了用于確定根據(jù)一些實(shí)施例的圖1所示連續(xù)采礦機(jī)械的每個(gè)切割位置的平均開采高度的方法。

圖6為根據(jù)一些實(shí)施例的圖表，其示出了在一段時(shí)間里的切割動(dòng)臂高度。

圖7A為根據(jù)一些實(shí)施例的圖表，其示出了由連續(xù)采礦機(jī)械所實(shí)施的一系列切割的平均開采高度。

圖7B為根據(jù)一些實(shí)施例的圖表，其示出了圖7A的圖表的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

圖8為根據(jù)一些實(shí)施例的圖表，其示出了連續(xù)采礦機(jī)械每小時(shí)的平均開采高度。

具體實(shí)施方式

在詳細(xì)說明本發(fā)明的任何實(shí)施例之前，需要明白的是，本發(fā)明的應(yīng)用并不局限于在以下說明中闡述的或者在以下附圖中示出的構(gòu)造細(xì)節(jié)及部件布置。本發(fā)明能夠具有其他實(shí)施例，并且能夠以各種方式來實(shí)踐或?qū)嵤?。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)明白，本文使用的措辭或者術(shù)語是為了說明的目的，不應(yīng)被視作是限定性的。本文使用的“包括”、“具有”和“包含”及其變形意在包含其后面所列舉的項(xiàng)目及其等同以及額外的項(xiàng)目。術(shù)語“安裝”、“連接”和“聯(lián)接”在廣泛意義上使用，且涵蓋直接或間接的安裝、連接和聯(lián)接。此外，“連接”和“聯(lián)接”并不局限于物理或機(jī)械的連接或聯(lián)接，還可包括電氣連接或聯(lián)接，無論是直接或是間接形式。而且，電子通信和通知可使用任何已知的方式來實(shí)施，包括直接連接、無線連接等。

還應(yīng)當(dāng)注意，眾多基于硬件和軟件的設(shè)備以及眾多結(jié)構(gòu)不同的部件可被用于實(shí)施本發(fā)明。此外，應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可以包括硬件、軟件以及電子元件或模塊，這些硬件、軟件和電子部件或模塊為了描述的目的而被示出或描述成好像這些零部件的大部分僅僅是以硬件的形式來實(shí)施。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于對(duì)本文的詳細(xì)描述的理解將明白，在至少一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的以電子為基礎(chǔ)的方面可通過以一個(gè)或多個(gè)電子處理器來執(zhí)行的軟件(比如存儲(chǔ)在非易失的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中)來實(shí)施。此外，如在隨后的段落中所描述，在附圖中示出的具體機(jī)械構(gòu)造是為了舉例說明本發(fā)明的實(shí)施例，并且其他替代機(jī)械構(gòu)造也是可能的。另外，在說明書中描述的“控制器”可以包括處理組件，如一個(gè)或多個(gè)電子處理器(例如，微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)等)、非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器模塊、輸入/輸出接口、以及用于連接多個(gè)組件的各種連接裝置(例如，系統(tǒng)總線)。

圖1A和圖1B示出了示例性的連續(xù)采礦機(jī)械100。作為示例，連續(xù)采礦機(jī)械100在本文中被描述為用于挖煤。在替代實(shí)施例中，連續(xù)采礦機(jī)械100可以被用于開采其它的物質(zhì)。該連續(xù)采礦機(jī)械包括切割動(dòng)臂102、切割滾筒104、輸送機(jī)106和電車系統(tǒng)(tram system)108。所述切割滾筒包括合適的切割截齒110，以在連續(xù)采礦機(jī)械100進(jìn)入礦面并且切割滾筒同時(shí)由切割滾筒馬達(dá)112(在圖2中示意性地示出)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從礦面(未示出)刮下或挖出煤炭。輸送機(jī)106由輸送機(jī)馬達(dá)114(示意性地在圖2中示出)驅(qū)動(dòng)，以在開采期間將煤炭從切割滾筒104移動(dòng)煤到連續(xù)采礦機(jī)械100的后部。

電車系統(tǒng)108包括在連續(xù)采礦機(jī)械100的每一側(cè)的履鏈，履鏈可分別獨(dú)立地被控制，以在相同或不同的速度下操作。當(dāng)履鏈被設(shè)置在相同的速度和方向，電車系統(tǒng)108朝一個(gè)方向筆直移動(dòng)連續(xù)采礦機(jī)械100。電車系統(tǒng)108可以根據(jù)履鏈的速度是增加或減少而使連續(xù)采礦機(jī)械100向左側(cè)或右側(cè)移動(dòng)。例如，如果右履鏈的速度降低到小于左履鏈的速度，左履鏈移動(dòng)得更快，這將導(dǎo)致連續(xù)采礦機(jī)械100向右轉(zhuǎn)。因此，電車系統(tǒng)108可在采礦環(huán)境中拖運(yùn)(即，移動(dòng))連續(xù)采礦機(jī)械100。

圖2示意出了連續(xù)采礦機(jī)械100的示例性控制系統(tǒng)200以及一些元件。控制系統(tǒng)200包括電子控制器202、動(dòng)臂高度傳感器204、功率傳感器205、顯示計(jì)算機(jī)206、服務(wù)器208和數(shù)據(jù)庫210?？刂葡到y(tǒng)200的多個(gè)組件通過一條或多條控制或數(shù)據(jù)總線或其組合可通信地連接?？刂葡到y(tǒng)200的部件可以通過有線連接、無線連接或其組合進(jìn)行通信。圖2中示出的實(shí)施例僅作為舉例；控制系統(tǒng)200可以包括比所示出的那些組件更多、更少或其他的組件。

電子控制器202包括電子處理器212(例如，微處理器或其他電子控制器)、存儲(chǔ)器214以及輸入/輸出接口216。電子處理器212配置用于檢索來自存儲(chǔ)器214的指令和數(shù)據(jù)，并且除其他事項(xiàng)外，執(zhí)行指令以執(zhí)行本文中所描述的方法，包括方法400和500或其中的多個(gè)部分。存儲(chǔ)器214可以包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、其他的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或者它們的組合。輸入/輸出接口216接收來自電子控制器202外部的組件和裝置的信息并且向其發(fā)送信息。例如，輸入/輸出接口216可以向位于電子控制器202外部的機(jī)械和電氣設(shè)備傳送信號(hào)、數(shù)據(jù)、指令和查詢，而電子控制器202操作和控制連續(xù)采礦機(jī)械100。

在一個(gè)實(shí)施例中，動(dòng)臂高度傳感器204是傳感器，其向電子控制器202傳送與切割動(dòng)臂102的高度相關(guān)的數(shù)據(jù)。動(dòng)臂高度傳感器204被定位和校準(zhǔn)，以提供切割動(dòng)臂102的位置信息。動(dòng)臂高度傳感器204被聯(lián)接到電子控制器202，該電子控制器202在切割滾筒104上下剪切的同時(shí)根據(jù)通過懸臂高度傳感器204獲得的數(shù)據(jù)確定動(dòng)臂位置(例如，高度)。在一些實(shí)施例中，使用來自連續(xù)采礦機(jī)械100上的其他傳感器的數(shù)據(jù)器來校準(zhǔn)動(dòng)臂高度數(shù)據(jù)，所述傳感器例如包括底盤角度傳感器。

功率傳感器205是聯(lián)接到電子控制器202的傳感器(例如，換能器)。功率傳感器205被定位和校準(zhǔn)，以便提供用于連續(xù)采礦機(jī)械100的組件的功率消耗數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可被用于確定連續(xù)采礦機(jī)械100在何時(shí)正在開采物料。例如，電子控制器202可以使用電源傳感器205(例如，電流傳感器或電壓傳感器)生成切割滾筒馬達(dá)112的功耗數(shù)據(jù)。如下所述，功耗水平高于閾值表示該切割滾筒馬達(dá)112正轉(zhuǎn)動(dòng)切割滾筒104以從切割位置開采物料，而不是在切割滾筒105與礦面不接觸時(shí)使其旋轉(zhuǎn)。

顯示計(jì)算機(jī)206為控制系統(tǒng)200提供人機(jī)界面(HMI)。在一個(gè)實(shí)例中，顯示計(jì)算機(jī)206是具有從操作人員處接收輸入的設(shè)備(例如，計(jì)算機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)或觸摸屏)和提供輸出給操作人員的設(shè)備(例如，一個(gè)或多個(gè)顯示屏幕)的計(jì)算機(jī)。在其它實(shí)施例中，顯示計(jì)算機(jī)206可以是移動(dòng)計(jì)算設(shè)備(例如，智能電話或平板電腦)，或能夠如本文所述那樣操作的其它電子設(shè)備。顯示計(jì)算機(jī)206和電子控制器202電連接并使用一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行電子通信，所述協(xié)議例如包括TCP/IP、UDP、監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集(SCADA)和用于過程控制的OLE(OPC)。電子控制器202向顯示計(jì)算機(jī)206傳送有關(guān)連續(xù)采礦機(jī)械100的事件、警報(bào)和傳感器數(shù)據(jù)。顯示計(jì)算機(jī)206將所述信息存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)中。

控制系統(tǒng)200或其部分可以被包括在連續(xù)采礦機(jī)械100中，或者遠(yuǎn)離連續(xù)采礦機(jī)械100。例如，控制系統(tǒng)200的一些部件可以位于地面，而有些部件則位于地下。在所示實(shí)施例中，控制系統(tǒng)200的地面部分包括服務(wù)器208，其與顯示計(jì)算機(jī)206通信連接。服務(wù)器208和顯示計(jì)算機(jī)206使用一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行電子通信，所述協(xié)議例如包括TCP/IP、UDP、監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集(SCADA)和用于過程控制的OLE(OPC)。服務(wù)器208也可以連接到網(wǎng)絡(luò)218(例如，公司網(wǎng)，多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng))。顯示計(jì)算機(jī)206將來自采礦機(jī)械的事件、警報(bào)和傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器208。例如，顯示計(jì)算機(jī)206可以將數(shù)據(jù)直接發(fā)送到連接至地面上的服務(wù)器208的數(shù)據(jù)庫210(例如，MySQL數(shù)據(jù)庫)。在另一實(shí)例中，由電子控制器202接收的UDP數(shù)據(jù)包被顯示計(jì)算機(jī)206轉(zhuǎn)換成OPC數(shù)據(jù)并合并成平面文件，顯示計(jì)算機(jī)206發(fā)送該平面文件到服務(wù)器208。所述平面文件可以被存儲(chǔ)在本地(例如，在數(shù)據(jù)庫210)，或者發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫。

如圖所示，電子控制器202聯(lián)接至切割滾筒馬達(dá)112、輸送機(jī)馬達(dá)114和電車系統(tǒng)108。電子控制器202發(fā)送控制和狀態(tài)數(shù)據(jù)至切割滾筒馬達(dá)112、輸送機(jī)馬達(dá)114和電車系統(tǒng)108并接收來自切割滾筒馬達(dá)112、輸送機(jī)馬達(dá)114和電車系統(tǒng)108的控制和狀態(tài)數(shù)據(jù)。例如，電子控制器202可從電車系統(tǒng)108接收表示履鏈速度和方向的數(shù)據(jù)。在另一示例中，電子控制器202接收表示切割滾筒馬達(dá)112或輸送機(jī)馬達(dá)114是否正在運(yùn)行的數(shù)據(jù)。

圖3A、圖3B和圖3C示出了在房柱式礦井300中作業(yè)的連續(xù)采礦機(jī)械100的一個(gè)例子。在圖3B中，連續(xù)采礦機(jī)械100運(yùn)行，以通過在剪切同時(shí)移動(dòng)進(jìn)入礦面而從礦井開采煤炭。剪切是切割動(dòng)臂102從圖1A所示的下部位置向圖1B所示的上部位置的重復(fù)運(yùn)動(dòng)，或與此相反方向的運(yùn)動(dòng)。在剪切期間，所述最低高度和最高高度之間的豎向距離被稱為開采高度，物料從所述距離處被切割滾筒104采下。切割滾筒104由切割滾筒馬達(dá)112轉(zhuǎn)動(dòng)并且從礦面采下煤炭。輸送機(jī)106被輸送機(jī)馬達(dá)114驅(qū)動(dòng)，以將煤炭從切割滾筒104移動(dòng)到連續(xù)采礦機(jī)械100的后部并進(jìn)入煤車302。切割滾筒馬達(dá)112和輸送機(jī)馬達(dá)114被稱為生產(chǎn)馬達(dá)。當(dāng)生產(chǎn)馬達(dá)工作時(shí)，連續(xù)采礦機(jī)械100處于生產(chǎn)狀態(tài)(即采煤)。在替代實(shí)施方案中，其他馬達(dá)配置可以表示生產(chǎn)。

如圖3A所示，連續(xù)采礦機(jī)械100通過在切割位置1-18處實(shí)施切割而開采煤炭。切割是連續(xù)采礦機(jī)械100從切割位置采下煤炭的操作。一個(gè)切割在兩個(gè)行程中實(shí)現(xiàn)。圖3B示出了連續(xù)采礦機(jī)械100在切割位置進(jìn)行前半部分切割。在實(shí)施前半部分切割時(shí)，連續(xù)采礦機(jī)械100利用電車系統(tǒng)108退出切割位置，并“重新設(shè)定”(set over)。重新設(shè)定將調(diào)整連續(xù)采礦機(jī)械100以實(shí)施后半部分切割(即縱切)。圖3C示出了連續(xù)采礦機(jī)械100準(zhǔn)備做縱切。當(dāng)連續(xù)采礦機(jī)械100已經(jīng)完成了一個(gè)切割，它執(zhí)行重定位(即，它移動(dòng)到下一個(gè)切割位置)。返回到圖3A，通過一系列的切割、重新設(shè)定和重定位，連續(xù)采礦機(jī)械100已經(jīng)在切割位置1至18實(shí)施多次切割，從煤層移除煤炭，并在礦井內(nèi)留下多個(gè)礦柱，以形成房柱式礦井300。由于多個(gè)因素(例如，礦層構(gòu)成的不同、采礦操作人員所使用的不同技術(shù)、機(jī)械維護(hù)等)，對(duì)于每個(gè)切割位置，為實(shí)施切割所花費(fèi)的時(shí)間可能不一樣。可以使用開采高度和切割時(shí)間來確定一次切割所開采的煤炭數(shù)量(例如，根據(jù)用于該切割操作的開始和終止時(shí)間來確定)，這反過來可以用于改變連續(xù)采礦機(jī)械100的運(yùn)行。

圖4示出了用于電子控制器202確定切割位置開始和終止時(shí)間的示例性方法400。應(yīng)當(dāng)指出的是，方法400可以利用與電子控制器202不同的控制器來實(shí)施。方法400開始于連續(xù)采礦機(jī)械100位于待切割礦面的前面(即，切割位置)之時(shí)。在方框401處，生產(chǎn)馬達(dá)被啟動(dòng)。例如，輸送馬達(dá)114的啟動(dòng)標(biāo)志著第一煤車已停止在連續(xù)采礦機(jī)械100的后面并準(zhǔn)備好裝載煤炭。因此，切割開始時(shí)間根據(jù)連續(xù)采礦機(jī)械100位于切割面之后輸送機(jī)馬達(dá)114被開啟的時(shí)間(即輸送機(jī)馬達(dá)開始的時(shí)刻)來確定。在方框402，輸送機(jī)馬達(dá)114開啟的時(shí)間被記錄(例如被記錄在存儲(chǔ)器214中)為切割開始時(shí)間。

在方框403中，連續(xù)采礦機(jī)械100開始或繼續(xù)操作，以在前進(jìn)進(jìn)入煤層的同時(shí)通過剪切運(yùn)動(dòng)操作來實(shí)施切割。在連續(xù)采礦機(jī)械100正在被操作實(shí)施切割的同時(shí)，電子控制器202使用來自動(dòng)臂高度傳感器204的信號(hào)產(chǎn)生動(dòng)臂高度數(shù)據(jù)。所述動(dòng)臂高度數(shù)據(jù)表示剪切操作沿煤層(即礦面)上下移動(dòng)切割滾筒時(shí)的動(dòng)臂102高度。例如，圖6示出了圖表600，其中包括的趨勢(shì)線602描繪了在一段時(shí)間內(nèi)的動(dòng)臂高度。在一些實(shí)施方案中，可以通過使用另外的傳感器(例如，底盤角度傳感器)來產(chǎn)生動(dòng)臂高度數(shù)據(jù)。

在連續(xù)采礦機(jī)械100正在操作以實(shí)施切割的同時(shí)，電子控制器202還形成功耗數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，功耗數(shù)據(jù)用于切割滾筒馬達(dá)112(例如，由切割滾筒馬達(dá)112導(dǎo)致的安培數(shù))。在這樣的實(shí)施方案中，可以使用從功率傳感器205接收到的信號(hào)來產(chǎn)生功耗數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)可以直接從切割滾筒馬達(dá)112(例如，從集成到馬達(dá)的傳感器)獲得，或者可以由電子控制器202確定(例如，基于發(fā)送給馬達(dá)的控制信號(hào))。在其他實(shí)施方案中，電子控制器202產(chǎn)生用于連續(xù)采礦機(jī)械100的其他類型的推動(dòng)力(例如，液壓)的功耗數(shù)據(jù)。

返回到圖4，在方框404處，電子控制器202確定生產(chǎn)馬達(dá)是否關(guān)閉。當(dāng)生產(chǎn)馬達(dá)沒有關(guān)閉，重定位計(jì)數(shù)器(在后文將予以解釋)被復(fù)位，并且連續(xù)采礦機(jī)械100在方框403處繼續(xù)運(yùn)行。如上所述，當(dāng)連續(xù)采礦機(jī)械100在切割位置處開始切割時(shí)，記錄切割開始時(shí)間。當(dāng)切割完成時(shí)(即，在一個(gè)切割位置的兩個(gè)行程均已完成)，連續(xù)采礦機(jī)械100執(zhí)行重定位(即，移動(dòng)到另一切割位置)。根據(jù)在重定位發(fā)生前輸送機(jī)馬達(dá)114操作的最后時(shí)間(即，輸送機(jī)馬達(dá)停止時(shí)間)確定切割終止時(shí)間。為了確定切割終止時(shí)間，方法400確定是否已經(jīng)發(fā)生重定位。在重定位的過程中，生產(chǎn)馬達(dá)關(guān)閉，連續(xù)采礦機(jī)械100行駛(即移動(dòng))到另一個(gè)切割位置。因此，在方框408處，確定連續(xù)采礦機(jī)械100是否正在行駛。當(dāng)連續(xù)采礦機(jī)械100不在行駛，方法400在方框403處繼續(xù)。

當(dāng)連續(xù)采礦機(jī)械100行駛時(shí)(例如，當(dāng)電車系統(tǒng)108運(yùn)行時(shí))，重定位計(jì)數(shù)器被啟動(dòng)或增值，見方框410。因?yàn)樯a(chǎn)馬達(dá)在重定位期間是關(guān)閉的，生產(chǎn)馬達(dá)關(guān)閉可指示正發(fā)生重定位。然而，在切割過程中，生產(chǎn)馬達(dá)可關(guān)閉一次或多次(例如，當(dāng)連續(xù)采礦機(jī)械100“重新設(shè)定”以開始第二行程、更換煤車、進(jìn)行簡(jiǎn)單維護(hù)等)。因此，方法400的一個(gè)實(shí)施例使用重定位計(jì)數(shù)器來確定是否發(fā)生了重定位。每個(gè)重定位計(jì)數(shù)器表示出機(jī)械的調(diào)整或操作可能存在或正在發(fā)生的期間。為每個(gè)重定位計(jì)數(shù)器確定閾值。當(dāng)重定位計(jì)數(shù)器的閾值已達(dá)到時(shí)，則表示發(fā)生了可能的重定位。重定位計(jì)數(shù)器包括，例如，重定位閾值時(shí)間(例如，連續(xù)采礦機(jī)械100一直處于重定位狀態(tài)的時(shí)間量)、重定位檢查行駛時(shí)間(例如，運(yùn)動(dòng)被認(rèn)定為實(shí)際上的重定位而必須累積的行駛時(shí)間量)以及重定位等待檢查時(shí)間(在檢測(cè)是否實(shí)際發(fā)生重定位之前，啟動(dòng)重定位計(jì)數(shù)器后連續(xù)采礦機(jī)械100可能處于空載狀態(tài)(例如，即不行駛)時(shí)間量)。

在方框412中，重定位計(jì)數(shù)器被檢查，以確定是否有任何計(jì)數(shù)器達(dá)到其相應(yīng)的閾值。當(dāng)重定位計(jì)數(shù)器達(dá)到閾值時(shí)，可能的重定位在方框414被記錄。當(dāng)沒有達(dá)到閾值時(shí)，電子控制器202在方框416處確定連續(xù)采礦機(jī)械100是否正在轉(zhuǎn)向。為確定連續(xù)采礦機(jī)械100在給定時(shí)刻是否正在轉(zhuǎn)向，下面的等式可用于確定機(jī)械在該時(shí)刻轉(zhuǎn)向了多少：

％度/秒＝(RHTramSpeed/TrackDist-LHTramSpeed/TrackDist)×360/2

其中，RHTramSpeed是電車系統(tǒng)108的右履鏈速度，LHTramSpeed是電車系統(tǒng)108的左履鏈的速度，TrackDist是從連續(xù)采礦機(jī)械100的中心到相應(yīng)履鏈的距離。將所述％度/秒與設(shè)定值(單位為度)相比較，如果滿足，則表明連續(xù)采礦機(jī)械100在該秒正在轉(zhuǎn)向。

當(dāng)連續(xù)采礦機(jī)械100不在轉(zhuǎn)向，連續(xù)采礦機(jī)械100在方框403繼續(xù)操作。當(dāng)連續(xù)采礦機(jī)械100正在轉(zhuǎn)向時(shí)，軌道計(jì)數(shù)器在方框418被啟動(dòng)或增量。在方框420處，電子控制器202確定是否已達(dá)到重定位旋轉(zhuǎn)時(shí)間閾值(例如，機(jī)械必定被認(rèn)為在旋轉(zhuǎn)以指示可能的重定位的時(shí)間量)。所述重定位轉(zhuǎn)向時(shí)間閾值被設(shè)置成可檢測(cè)連續(xù)采礦機(jī)械100的短移動(dòng)(例如，從一個(gè)切割位置退出并轉(zhuǎn)向90°以開始切入的礦面)。所述短移動(dòng)表示重定位，而可能因?yàn)榍懈钗恢弥g距離太短而沒達(dá)到重定位計(jì)數(shù)器閾值。因此，當(dāng)重定位時(shí)間閾值已達(dá)到，可能的重定位在方框414被記錄。當(dāng)重定位轉(zhuǎn)向時(shí)間閾值沒有達(dá)到時(shí)，連續(xù)采礦機(jī)械100在方框403繼續(xù)操作。

當(dāng)可能的重定位在方框414處被記錄時(shí)，表明重定位可能已經(jīng)發(fā)生。利用重定位計(jì)數(shù)器有助于確保已經(jīng)發(fā)生了重定位，而不是例如連續(xù)采礦機(jī)械100在同一次切割時(shí)實(shí)施重新設(shè)定。在方框422中，電子控制器202確定輸送機(jī)的時(shí)間閾值是否已被滿足。輸送機(jī)馬達(dá)在所計(jì)算的切割開始和結(jié)束之間開啟的總時(shí)間與輸送機(jī)必須開啟的閾值時(shí)間進(jìn)行比較，以示出已發(fā)生切割。當(dāng)輸送時(shí)間閾值沒有得到滿足時(shí)，可能的重定位在方框424被確定為不是重定位，并且連續(xù)采礦機(jī)械100在方框403繼續(xù)操作。

當(dāng)輸送機(jī)的時(shí)間閾值被滿足時(shí)，表明已經(jīng)發(fā)生重定位，而不是重新設(shè)定或其他事件。相應(yīng)地，重定位在方框426被記錄；重定位計(jì)數(shù)器在方框428復(fù)位；并且切割終止時(shí)間在方框430處被記錄。根據(jù)在方框426處記錄的重定位發(fā)生前輸送機(jī)馬達(dá)114運(yùn)行的最后時(shí)間，確定切割終止時(shí)間。當(dāng)生產(chǎn)馬達(dá)在一個(gè)新的切割位置開始采礦時(shí)，方法400在方框401繼續(xù)。

從多次切割開采的煤炭數(shù)量，其中可以利用開采高度和通過方法400所確定的切割開始和終止時(shí)間來確定。圖5示出了用于確定每個(gè)切割位置的平均開采高度的示例性法500。作為舉例，方法500被描述為使用電子控制器202來實(shí)施。這不應(yīng)被認(rèn)為是限制。方法500可以由電子控制器202、服務(wù)器208、另一控制器(未示出)或前述組件的組合來執(zhí)行。

方法500開始于檢索和調(diào)整在一段時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)(例如，一天或一個(gè)班次等)。該數(shù)據(jù)包括切割開始和終止時(shí)間、動(dòng)臂高度數(shù)據(jù)和功耗數(shù)據(jù)，如上所述。該數(shù)據(jù)可以從存儲(chǔ)器214、數(shù)據(jù)庫210、或從與連續(xù)采礦機(jī)械100為一體或相獨(dú)立的另一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)處獲得。替代實(shí)施例可以包括可用于確定開采高度的更多或不同的數(shù)據(jù)源。因?yàn)樗鰯?shù)據(jù)可能來自連續(xù)采礦機(jī)械100上的獨(dú)立來源，在相同的時(shí)間周期內(nèi)，對(duì)于給定的變量，可能具有不同數(shù)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)。調(diào)整數(shù)據(jù)涉及調(diào)整所述數(shù)據(jù)點(diǎn)以匹配被分析的時(shí)間周期。例如，對(duì)于每一秒，電子控制器202可確定代表動(dòng)臂高度的數(shù)據(jù)點(diǎn)和代表在該秒期間的功率消耗的數(shù)據(jù)點(diǎn)(例如，由切割滾筒馬達(dá)112導(dǎo)致的安培數(shù))。

在方框504中，針對(duì)所述調(diào)整后的數(shù)據(jù)，基于例如使用方法400確定的切割開始時(shí)間和切割終止時(shí)間來確定切割位置。在方框506中，如果對(duì)于所分析的時(shí)間周期，沒有發(fā)現(xiàn)切割位置，電子控制器202在方框508報(bào)告沒有切割被發(fā)現(xiàn)。例如，電子控制器202可在顯示計(jì)算機(jī)206上向連續(xù)采礦機(jī)械100的操作人員顯示消息。在方框510中，電子控制器202確定在方框506所發(fā)現(xiàn)的所有切割位置是否均已被處理。

當(dāng)還有至少一個(gè)切割位置時(shí)，在方框512，通過檢索該位置的處在切割開始時(shí)間和切割終止時(shí)間之間的數(shù)據(jù)，電子控制器202確定動(dòng)臂高度數(shù)據(jù)和功耗數(shù)據(jù)。在方框514中，在方框512中確定的數(shù)據(jù)被歸類入檔(例如，多個(gè)檔)。在一個(gè)實(shí)例中，使用三十秒的檔。在其它實(shí)例中，可使用更小或更大的數(shù)據(jù)檔。在方框516，對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)檔，最大動(dòng)臂高度和最小動(dòng)臂高度根據(jù)所述數(shù)據(jù)檔中的動(dòng)臂高度數(shù)據(jù)來確定。在一些實(shí)施方案中，為幫助確保在動(dòng)臂移動(dòng)之時(shí)機(jī)械正在生產(chǎn)(而不是動(dòng)臂移動(dòng)以用于維護(hù)或其他目的)，與最小高度值和最大高度值中每一個(gè)對(duì)應(yīng)的功耗數(shù)據(jù)值必須達(dá)到閾值。例如，可以基于連續(xù)采礦機(jī)械100移除物料時(shí)用于驅(qū)動(dòng)切割滾筒104所消耗的功率來確定閾值。在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)通過切割滾筒馬達(dá)112所導(dǎo)致的安培數(shù)達(dá)到閾值(例如，64安培)，則表示該連續(xù)采礦機(jī)械100正在產(chǎn)煤。同樣，當(dāng)所導(dǎo)致的安培數(shù)低于閾值時(shí)，則表明，雖然切割動(dòng)臂102可能正在剪切，連續(xù)采礦機(jī)械100卻不在產(chǎn)煤。閾值可以根據(jù)連續(xù)采礦機(jī)械100的特征(例如，切割滾筒馬達(dá)112的尺寸)和驅(qū)動(dòng)切割滾筒104的推動(dòng)類型(例如，電動(dòng)、液壓等)而不同。

在方框518中，電子控制器202確定多個(gè)開采高度(即，每個(gè)檔有一個(gè)開采高度)。對(duì)于每個(gè)檔，下面的公式可以用于確定開采高度：

開采高度＝(BHmax-BHmin)+CDdia

其中，BHmax是所述檔的最大動(dòng)臂高度，BHmin是所述檔的最小動(dòng)臂高度，CDdia是切割滾筒的直徑。

在方框520中，切割位置的平均開采高度通過用于該切割位置的檔的各開采高度值來確定。在一些實(shí)施方案中，電子控制器202基于開采高度閾值確定針對(duì)切割位置的開采高度子集。對(duì)于每個(gè)檔，所確定的開采高度與預(yù)先確定的最小開采高度相比較。如果所確定的值沒有達(dá)到預(yù)先確定的最小值，那么將該預(yù)定值替換為NaN(即，非數(shù)字)。計(jì)算其余所述確定值的子集的平均值，以確定該切割位置的平均開采高度。

在方框522處，所述平均開采高度和用于確定它的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中(例如，存儲(chǔ)器214或數(shù)據(jù)庫210)。在方框510中，針對(duì)每個(gè)切割位置，重復(fù)所述方法，以針對(duì)數(shù)據(jù)包含的所有切割位置確定平均開采高度。在方框524處，當(dāng)所有的切割位置已被處理，然后基于所述切割位置的平均開采高度，電子處理器輸出圖形(例如，一系列切割位置的平均開采高度的視覺表示)和數(shù)據(jù)表格。例如，圖7A示出了圖表702，其描繪了多個(gè)平行柱，其表示九個(gè)切割位置的平均開采高度。圖7B示出了表704，它描繪了圖7A所示的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是使用方法400和500確定的。在一些實(shí)施方案中，切割位置時(shí)間、平均開采高度可以用于確定在一次切割過程中所開采的物料(例如，煤炭)的體積。

在一些實(shí)施方案中，對(duì)于給定的時(shí)間單位(例如，小時(shí)、班次和天)的平均開采高度可以被確定并以可視的方式來表示。例如，動(dòng)臂高度和功耗的數(shù)據(jù)可以被提取并針對(duì)特定時(shí)間段(比如一天)的開始和終止時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。如上所述，該數(shù)據(jù)可以被歸類入檔，開采高度可如上所述那樣被確定。上述數(shù)據(jù)可以被重新塑造成例如小時(shí)檔(即，每個(gè)小時(shí)由120個(gè)30秒檔組成)。對(duì)于每個(gè)小時(shí)檔，在一天過程中的每個(gè)小時(shí)的平均開采高度可以被確定。例如，圖8示出的圖800描繪了在數(shù)天過程中每個(gè)小時(shí)的平均開采高度。

現(xiàn)在返回到圖5，當(dāng)數(shù)據(jù)已經(jīng)被處理、存儲(chǔ)和報(bào)告，它可在方框526被用來調(diào)整采礦機(jī)械的操作。例如，剪切運(yùn)動(dòng)可被調(diào)節(jié)以提高連續(xù)采礦機(jī)械100的生產(chǎn)率。在一些實(shí)施方案中，采礦位置設(shè)定點(diǎn)(mining location set point)被確定，并且基于該設(shè)定點(diǎn)調(diào)節(jié)剪切操作。設(shè)定點(diǎn)是根據(jù)所需要的物料(例如，煤炭)的層高和至少一個(gè)開采條件來確定的。采礦條件可以是一個(gè)礦區(qū)可能要開采的其他物料(例如巖石或粘土)的量。例如，礦層雜料可通過基于所確定的設(shè)定點(diǎn)調(diào)整開采高度而減少，以產(chǎn)生更少的雜料。更少的雜料要求對(duì)所開采的物料做更少的處理。在另一實(shí)例中，因?yàn)槊簩由戏胶拖路降膸r石和粘土比煤更重且更粗糙，設(shè)定點(diǎn)可被確定來減少對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的磨損。

可以根據(jù)其他采礦條件來確定設(shè)定點(diǎn)或調(diào)整操作。例如，地面沉降常常要根據(jù)開采進(jìn)行補(bǔ)償。減少過度開采可以節(jié)省這筆補(bǔ)償費(fèi)用。此外，帶到地面上的不可利用的礦內(nèi)廢石被認(rèn)為是有害物質(zhì)。長(zhǎng)期或永久的存儲(chǔ)是昂貴的。此外，根據(jù)所處理的總噸數(shù)來標(biāo)定礦山機(jī)械的生命周期。更少地處理不可銷售的物料可增加設(shè)備的總價(jià)值。因此，一些實(shí)施例通過調(diào)節(jié)連續(xù)采礦機(jī)械100的操作來減少過度開采。

在另一示例中，平均開采高度可以在單個(gè)操作人員之間進(jìn)行比較，以確定操作人員的培訓(xùn)時(shí)機(jī)。開采數(shù)據(jù)也可以與其他生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以確定趨勢(shì)或相關(guān)性?？梢酝ㄟ^比較操作人員、班次或者切割位置的開采數(shù)據(jù)來確定多種模式。這可以識(shí)別操作人員培訓(xùn)時(shí)機(jī)、展示班次之間的差異，或者對(duì)采礦生產(chǎn)提供之前不可能有的其他認(rèn)識(shí)。監(jiān)測(cè)開采允許發(fā)現(xiàn)最佳行為。最佳的切割周期和操作人員技術(shù)可被獎(jiǎng)勵(lì)，從而導(dǎo)致更加優(yōu)先考慮礦層雜料。

本發(fā)明的各種特征以及優(yōu)點(diǎn)將在權(quán)利要求中予以闡述。