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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das Gebiet von Arbeitsgeländemanagementsystemen
und -verfahren und insbesondere auf Systeme und Verfahren zur Verfolgung
von Einheiten auf einem Arbeitsgelände.
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Hintergrund
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Arbeiter
auf Arbeitsgeländen,
die Baustellen und/oder Bergbaugelände bzw. Gruben aufweisen, können Gefahren
von verschiedenen Elementen erfahren. Beispielsweise weisen diese
Gelände
typischerweise schwere Maschinen und Ausrüstungsgegenstände auf,
wie beispielsweise Bulldozer, Kräne, Frontradlader,
Bodenverdichter bzw. Stabilisierungsmaschinen, Reißmaschinen
und Zerkleinerungsmaschinen. Bediener von solchen schweren Maschinen und
Ausrüstungsgegenständen haben
oft ein begrenztes Sichtfeld und können nicht leicht die Anwesenheit
von anderen Einheiten (beispielsweise Arbeiter, Strukturen und/oder
andere Maschinen) auf dem Arbeitsgelände erkennen. Der Mangel an
Kenntnis bezüglich
der Anwesenheit und Stelle von Arbeitern und anderen Maschinen auf
dem Arbeitsgelände kann
zu zusätzlichen
Zusammenstößen führen. Somit
gibt es eine Notwendigkeit für
ein System zur Lokalisierung und Verfolgung der Positionen von Arbeitern,
Maschinen, gefährlichen
Stellen, Infrastrukturelementen und anderen Hindernissen auf dem
Arbeitsgelände
und zur Anzeige der Positionen dieser Hindernisse für die Maschinenbediener.
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Verschiedene
Systeme sind vorgeschlagen worden, um Hindernisse auf Arbeitsgeländen zu
verfolgen. Das US-Patent 6 614 721 von Bokohour ("das '721-Patent") beschreibt ein
Beispiel eines Kollisionsvermeidungssystems, welches eine Lesevorrichtung aufweist,
die an einem Fahrzeug angebracht ist. Die Lesevorrichtung überträgt periodisch
einen Ultraschallimpuls. Innerhalb des Bereiches des Ultraschallimpulses
nimmt eine Tag- bzw. Markie rungsvorrichtung, die von einem Arbeiter
getragen wird oder an einer Maschine oder einem Hindernis positioniert
ist, den Ultraschallimpuls auf und überträgt ein Hochfrequenz-(RF-)Signal
an einen Hochfrequenzempfänger,
der mit der Lesevorrichtung assoziiert ist.
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Eine
Distanz zwischen dem Fahrzeug und dem Arbeiter oder dem Hindernis
bei dem '721-Patent
kann bestimmt werden durch Überwachung
der verstrichenen Zeit zwischen der Übertragung des Ultraschallimpulses
und der Aufnahme des entsprechenden Hochfrequenzsignals. Während das
System des '721-Patentes
möglicherweise
die Verfolgung von Einheiten innerhalb einer gewissen Betriebsumgebung
ermöglichen
kann, kann das System unter verschiedenen Nachteilen leiden. Beispielsweise
kann die Unterscheidung einer exakten Position (beispielsweise der
Azimuth bzw. Winkel und die Distanz) der verfolgten Einheit mit
Bezug zur Lesevorrichtung, schwierig oder unmöglich sein. Weiterhin können die
Ultraschallwellen, die zur Überwachung der
Distanz zu einer verfolgten Einheit verwendet werden, empfindlich
für Interferenzen
sein. Das System kann auch eventuell nicht effektiv unter allen
Bedingungen arbeiten können,
die auf einem Arbeitsgelände
vorhanden sein können.
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Die
vorliegende Offenbarung spricht einen oder mehrere der Nachteile
des Standes der Technik an.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
offenbartes Ausführungsbeispiel
weist ein Positionsbestimmungssystem für eine Einheit auf einem Arbeitsgelände auf.
Das Positionsbestimmungssystem kann eine RFID-Vorrichtung (RFID
= Hochfrequenzidentifikation) aufweisen, die einen Speicher aufweist,
der konfiguriert ist, um eine Position der Einheit zu speichern,
und mindestens eine andere Charakteristik, die mit der Einheit assoziiert ist.
Ein Sender, der mit der RFID-Vorrichtung assoziiert ist, kann ein
Signal aussenden, welches Informationen bezüglich der Positi on der Einheit
und bezüglich
der mindestens einen anderen Charakteristik der Einheit aufweist.
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Ein
anderes offenbartes Ausführungsbeispiel
weist eine Arbeitsmaschine mit einem Körper und einer Antenne auf,
die betriebsmäßig mit
dem Körper
verbunden ist. Die Antenne kann konfiguriert sein, um ein Signal
aufzunehmen, welches von einer RFID-Vorrichtung ausgesandt wird,
die mit mindestens einer Einheit assoziiert ist, die entfernt von
der Arbeitsmaschine gelegen ist. Die Arbeitsmaschine kann auch eine
Steuervorrichtung aufweisen, die konfiguriert ist, um eine Position
von der mindestens einen Einheit basierend auf dem Signal zu bestimmen,
welches von der Antenne empfangen wird, und mindestens eine andere
Charakteristik zu bestimmen, die mit der mindestens einen Einheit
assoziiert ist, und zwar basierend auf dem von der Antenne empfangenen
Signal.
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Ein
weiteres offenbartes Ausführungsbeispiel
weist ein Arbeitsgeländemanagementsystem auf.
Das System weist eine Netzwerkschnittstelle auf, die konfiguriert
ist, um Signale aufzunehmen, die von einer Vielzahl von Einheiten
auf einer oder mehreren Baustellen bzw. Arbeitsgeländen übertragen werden,
wobei jedes der empfangenen Signale Informationen bezüglich einer
Position und mindestens einer anderen Charakteristik von mindestens
einer der Vielzahl von Einheiten aufweist. Eine Steuervorrichtung
kann konfiguriert sein, um eine sendende Einheit aus der Vielzahl
von Einheiten zu identifizieren, und die sendende Einheit mit Bezug
zu der Vielzahl von Einheiten basierend auf der Information in den
empfangenen Signalen zu lokalisieren. Eine Anzeige kann konfiguriert
sein, um eine Stelle der sendenden Einheit mit Bezug zu der Vielzahl
von Einheiten auf dem einen Arbeitsgelände oder der Vielzahl von Arbeitsgeländen anzuzeigen.
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Ein
weiteres offenbartes Ausführungsbeispiel
weist ein Verfahren zur Verfolgung einer Einheit auf einem Arbeitsgelände auf.
Das Verfahren kann die Aufnahme eines Signals aufweisen, welches
von mindestens einer Einheit auf dem Arbeitsgelände übertragen wird, wobei das Signal
Informationen bezüglich
einer Position der mindestens einen Einheit und bezüglich mindestens
einer anderen Charakteristik der mindestens einen Einheit aufweist.
Die Position der mindestens einen Einheit relativ zu mindestens
einer anderen Einheit auf dem Arbeitsgelände kann bestimmt werden, und
die Position der mindestens einen Einheit kann auf der Anzeige angezeigt werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Darstellung in Draufsicht von einer Arbeitsmaschine,
die ein beispielhaftes offenbartes Verfolgungssystem aufweist.
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2 ist
eine schematische Darstellung einer beispielhaften offenbarten RFID-Vorrichtung.
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3 ist
eine Blockdiagrammdarstellung eines Verfolgungssystems gemäß eines
beispielhaften offenbarten Ausführungsbeispiels.
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4 ist
eine Blockdiagrammdarstellung eines Arbeitsgeländemanagementsystems gemäß eines
beispielhaften offenbarten Ausführungsbeispiels.
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5 ist
ein Blockdiagramm, welches eine beispielhafte Arbeitsgeländemanagementstation
gemäß eines
beispielhaften offenbarten Ausführungsbeispiels
veranschaulicht.
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6 ist
ein Flußdiagramm,
welches ein offenbartes beispielhaftes Verfahren zur Verfolgung
einer Einheit auf einem Arbeitsgelände darstellt.
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Detaillierte
Beschreibung
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1 sieht
eine schematische Darstellung in Draufsicht von einer Arbeitsmaschine 10 gemäß eines
beispielhaften offenbarten Ausführungsbeispiels vor.
Die Arbeitsmaschine 10 kann einen Lastwagen, einen Radlader,
einen Raupentraktor, einen Radtraktor, ein Fahrzeug oder eine andere
Bauart einer in der Technik bekannten Maschine aufweisen. Wie sie
hier verwendet werden, sind die Ausdrücke "Fahrzeug", "Maschine", und "Ausrüstungsge genstand" austauschbar, und
können
sich als nicht einschränkende Beispiele
auf irgendeinen Ausrüstungsgegenstand beziehen,
der in irgendeiner fahrenden Einrichtung, einer Baumaschine, einer
Bergbaumaschine, einer Arbeitsgeländeeinrichtung oder einer anderen
mit einer Maschine in Beziehung stehenden Einrichtung verwendet
werden kann.
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Wie
in 1 veranschaulicht, kann die Arbeitsmaschine 10 einen
Kipplastwagen mit einem vorderen Ende 11 und einem Lasttragbereich
bzw. einer Ladefläche 12 aufweisen.
Die Arbeitsmaschine 10 kann auch einen Körper 13 aufweisen,
auf dem eine Verfolgungsantenne 14 montiert sein kann.
In einem Ausführungsbeispiel
kann die Arbeitsmaschine 10 nur eine einzige Verfolgungsantenne 14 aufweisen,
die beispielsweise auf einem Oberteil der Arbeitsmaschine 10 montiert
werden kann. In dieser Konfiguration kann die Verfolgungsantenne 14 ein uneingeschränktes Sichtfeld über das
Arbeitsgelände
haben und kann Signalübertragungen
von irgendeiner Richtung relativ zur Arbeitsmaschine 10 empfangen.
Wie in 1 gezeigt, kann somit die Verfolgungsantenne 14 im
Wesentlichen ein Detektionsfeld von 360 Grad um die Arbeitsmaschine 10 herum
vorsehen.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann die Arbeitsmaschine 10 eine Vielzahl von Verfolgungsantennen
aufweisen, die an verschiedenen Positionen an der Arbeitsmaschine 10 gelegen
sind. Jede Antenne kann einen vordefinierten Verfolgungsbereich
mit Bezug zur Arbeitsmaschine 10 aufweisen. In gewissen
Konfigurationen können
die Verfolgungsbereiche, die mit jeder der Verfolgungsantennen assoziiert
sind, so kombiniert sein, dass die Vielzahl von Verfolgungsantennen
ein Detektionsfeld von bis zu 360 Grad um die Arbeitsmaschine 10 herum bieten
kann.
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Die
Verfolgungsantenne 14 kann verschiedene Arten von Antennen
aufweisen. In einem Ausführungsbeispiel
kann die Verfolgungsantenne 14 eine Dipol-Antenne aufweisen,
und in einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann die Antenne 14 eine Scanner- bzw. Führungsantenne
aufweisen, wie beispielsweise eine Phased-Array-Antenne. Eine Scanner- bzw.
Abtastungsan tenne kann verwendet werden, um einen fokussierten Strahl
in einer erwünschten Richtung
zu leiten, und den Strahl über
einen Winkelbereich zu führen
bzw. zu scannen.
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Die
Verfolgungsantenne 14 kann verschiedene Funktionen haben.
Beispielsweise kann die Verfolgungsantenne 14 Signale aufnehmen,
die von einer verfolgten Einheit 17 auf einem Arbeitsgelände ausgesandt
wurden. Für
die Zwecke dieser Offenbarung weist die verfolgte Einheit irgendeine
Einheit auf, deren Position und/oder andere Charakteristiken von
mindestens einer anderen Einheit überwacht werden. Eine verfolgende
Einheit 16 (beispielsweise eine Arbeitsmaschine 10 in 1)
weist irgendeine Einheit auf, die die Position und/oder andere Charakteristiken
von mindestens einer verfolgten Einheit überwacht. Die verfolgte Einheit 17 kann
irgendeine Maschine, irgendein Fahrzeug, eine Person, eine Infrastruktur
oder irgendeine andere Einheit aufweisen, die auf einem Arbeitsgelände gefunden
werden kann. Wie in 1 gezeigt, kann die verfolgte
Einheit 17 einen Felshaufen 18, eine Person 19 und/oder
ein Fahrzeug 20 aufweisen. Die von den verfolgten Einheiten übertragenen
Signale können
Informationen bezüglich
einer Position einer speziellen verfolgten Einheit und bezüglich verschiedener
anderer Charakteristiken der verfolgten Einheit aufweisen.
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Die
Verfolgungsantenne 14 kann auch für eine Kommunikation mit anderen
verfolgenden Einheiten verwendet werden (beispielsweise andere Maschinen ähnlich der
Arbeitsmaschine 10, die selbst verschiedene Einheiten auf
dem Arbeitsgelände
verfolgen). In gewissen Ausführungsbeispielen
jedoch können
diese Arten von Kommunikationsvorgängen zwischen den verfolgenden
Einheiten durch Anwendung von einer oder mehreren Antennen oder Vorrichtungen
erreicht werden, die andere sind als die Verfolgungsantenne 14,
oder die zusätzlich
zu dieser auftreten.
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Die
Verfolgungsantenne 14 kann auch zur Aktivierung von passiven
Sendevorrichtungen verwendet werden, die mit den verfolgten Einheiten
assoziiert sind. Beispielsweise kann ansprechend auf ein Anfragesignal
von der Ver folgungsantenne 14 ein passiver Sender in einen "eingeschalteten" Zustand eintreten
und beginnen, Signale zu übertragen,
die von der Verfolgungsantenne 14 empfangen werden können. Zusätzlich kann
ein passiver Sender konfiguriert sein, um einen Teil der Signalenergie
zu absorbieren, die von der Verfolgungsantenne 14 geliefert
wird, und diese Energie verwenden, um ein gesendetes Signal zu der
Verfolgungsantenne 14 zurückzuleiten.
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Signale,
die von verschiedenen verfolgten Einheiten gesendet werden, können es
ermöglichen, dass
verfolgende Einheiten die Position und andere Charakteristiken der
verfolgten Einheit bestimmen. In einem Ausführungsbeispiel kann jede verfolgte
Einheit eine Hochfrequenzidentifikationsvorrichtung (RFID-Vorrichtung) 22 aufweisen,
wie in 2 gezeigt. Eine RFID-Vorrichtung 22 (RFID = radio
frequency identification) kann als eine Markierung konfiguriert
sein, die an einem Felshaufen 18 oder einem Fahrzeug 20 angebracht
ist, oder sie kann von einer Person 19 getragen werden.
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Die
RFID-Vorrichtung 22 kann eine Vielzahl von Komponenten
aufweisen, die konfiguriert sind, um Informationen bezüglich der
Charakteristiken der verfolgten Einheit zu speichern, und um diese
Informationen als ein Hochfrequenzsignal zu senden. In einem Ausführungsbeispiel
kann die RFID-Vorrichtung 22 einen
Sender 24, eine Antenne 25, einen Prozessor 26 und
einen Speicher 28 aufweisen. Die RFID-Vorrichtung 22 kann
auch mit einem GPS-Empfänger 30 assoziiert
sein.
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Die
RFID-Vorrichtung 22 kann Daten bezüglich der verfolgten Einheit
im Speicher 28 aufweisen. Beispielsweise kann die Position
der verfolgten Einheit in dem Speicher 28 gespeichert sein.
Die Positionsinformationen können
als Breiten- und Längenkoordinaten
oder als Koordinaten mit Bezug auf irgendeinen erwünschten
Referenzpunkt gespeichert sein (beispielsweise ein Referenzpunkt,
der auf einem Arbeitsgelände
gelegen ist).
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Die
Positionsinformationen können
zum Speicher 28 unter Verwendung einer Vorrichtung geliefert
werden, die außerhalb
der verfolgten Einheit gele gen ist. In einem Ausführungsbeispiel
können eine
Tastatur, ein Laptop-Computer,
eine Informationskarte, ein Strichcode-Scanner, ein entfernt gelegener
Computer in Verbindung über
ein Netzwerk oder irgendeine andere Vorrichtung zum Liefern von Positionsinformationen
zu der RFID-Vorrichtung 22 verwendet werden, um Positionsdaten
in den Speicher 28 einzugeben. Die Verwendung einer externen Vorrichtung
zur Lieferung von Positionsinformationen zum Speicher 28 kann
insbesondere gut geeignet für eine
Anwendung sein, wo die RFID-Vorrichtung 22 mit einer verfolgten
Einheit an einer fixen Stelle assoziiert ist. Das heißt, für verfolgte
Einheiten, die sich nicht bewegen, oder die sich nur sporadisch
bewegen, können
die Positionsinformationen im Speicher 28 einmal eingeschrieben
werden und keine Aktualisierung erfordern, bis die verfolgte Einheit
die Lage verändert.
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Alternativ
kann die Positionsinformation der verfolgten Einheit zum Speicher 28 unter
Verwendung eines GPS-Empfängers 30 geliefert
werden. In diesem Ausführungsbeispiel
kann der Prozessor 26 Daten vom GPS-Empfänger 30 verwenden,
um die Positionsinformationen zu aktualisieren, die in dem Speicher 28 gespeichert
sind, und zwar auf einer Echtzeit-Basis oder zu vorbestimmten Zeitintervallen.
Der GPS-Empfänger 30 kann
mit der RFID-Vorrichtung 22 integriert sein, oder kann
an der verfolgten Einheit an einer Position getrennt von der RFID-Vorrichtung 22 gelegen
sein.
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Der
GPS-Empfänger 30 (GPS
= global positioning system = globales Positionsbestimmungssystem)
kann entweder an einer verfolgten Einheit mit einer festen Stelle
oder an einer sich bewegenden vorgesehen sein. Das Vorsehen eines
GPS-Empfängers 30 an
einer verfolgten Einheit, die sich bewegt, kann jedoch insbesondere
geeignet sein, um Aktualisierungen mit wenig Verzögerung bezüglich der
Positionsinformationen im Speicher 28 vorzusehen.
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Zusätzlich zu
Positionsinformationen kann der Speicher 28 auch verwendet
werden, um Informationen bezüglich
verschiedener Charakteristiken der verfolgten Einheit zu speichern.
In gewissen Ausführungsbeispielen
können
die Größe, die
Form und die Orientierung der verfolgten Einheit im Speicher 28 gespeichert
sein. Weiterhin kann der Speicher 28 Daten aufweisen, die
anzeigen, ob gewisse Risiken oder gefährliche Bedingungen bei der
verfolgten Einheit existieren. Beispielsweise kann der Speicher 28 anzeigen,
dass entflammbare Flüssigkeiten,
Hochdruckströmungsmittel
und/oder gefährliche
geographische Merkmale auf oder an der verfolgten Einheit vorhanden
sind. Die Informationen im Speicher 28 können auch
zusätzliche
Details bezüglich
der vorhandenen Risiken beschreiben (beispielsweise Größe einer
Klippe, Art der entflammbaren Flüssigkeit usw.).
Andere Daten, die im Speicher 28 gespeichert sind, können einen
einzigartigen Identifikationsstring (string = Zeichenabfolge), eine
Bauart oder einen Namen aufweisen, der mit der verfolgten Einheit
assoziiert ist. Eine Geschwindigkeit und eine Ausrichtung, die mit
der verfolgten Einheit assoziiert sind, können auch gespeichert und periodisch
in dem Speicher 28 aktualisiert werden.
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Der
Sender 24 kann ein Signal von der RFID-Vorrichtung 22 unter
Verwendung der Antenne 25 aussenden. Dieses verfolgte Signal
kann Informationen bezüglich
der Position der verfolgten Einheit und bezüglich mindestens einer anderen
Charakteristik der verfolgten Einheit aufweisen. Beispielsweise
kann das übertragene
Signal alle oder einen Teil der Informationen aufweisen, die im
Speicher 28 gespeichert sind. Somit wird ein Empfänger des übertragenen
Signals nicht nur die Position der verfolgten Einheit basierend
auf den Positionsinformationen vom Speicher 28 bestimmen
können,
sondern der Empfänger
des Signals kann auch die Größe, Form, Orientierung,
den Namen, die Geschwindigkeit usw. der verfolgten Einheit bestimmen
können.
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Der
Sender 24 kann eine passive Vorrichtung sein, die ein Hochfrequenzsignal
aussendet, wenn sie von einem Scanner- bzw. Abtastsignal angefragt
wird (beispielsweise von einem Strahl, der von der Verfolgungsantenne 14 abgestrahlt
wird). In diesem Ausführungsbeispiel
kann der Sender 24 sich als ein Transponder verhalten,
der sich einschaltet und ein Signal nur dann aussendet, wenn er
von dem Abtastsignal angefragt wird. In einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann der Sender 24 eine passive Vorrichtung aufweisen,
die Energie von einem Abtastsignal absorbieren kann und erneut diese
Energie als ein übertragenes
Hochfrequenzsignal übertragen
kann. Alternativ kann der Sender 24 auch eine aktive Vorrichtung
aufweisen, die ein Hochfrequenzsignal aussendet, wenn sie in einem
eingeschalteten Zustand ist, und zwar ungeachtet der Anwesenheit eines
Abtastsignals. In diesem Ausführungsbeispiel kann
der Sender 24 mit einer kontinuierlichen Leistungsquelle
versehen sein und würde
sich als ein Signal (Funkfeuer) verhalten, welches ein Signal aussendet,
so lang es diese Leistung aufnimmt. Andere Arten von RFID-Markierungen
und/oder Sendern können
geeignet sein, und zwar abhängig
von den Anforderungen einer speziellen Anwendung.
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In
einem Ausführungsbeispiel
kann eine RFID-Vorrichtung 22 mit einem aktiven Sender 24 mit verfolgten
Einheiten assoziiert sein, die sich bewegen. Gewisse aktive Sender
können
eine kürzere
Ansprechzeit im Vergleich zu passiven Sendern haben, und können daher
geeignet zur Anwendung bei der Verfolgung von Einheiten sein, deren
Positionsinformationen sich mit der Zeit schnell ändern. Es
können aktive
Sendevorrichtungen auch einen weiteren Übertragungsbereich vorsehen
als passive Sendevorrichtungen, was bei der Verfolgung von sich
bewegenden Einheiten nützlich
sein kann. Insbesondere kann ein längerer Übertragungsbereich eine frühere Detektion
einer sich bewegenden Einheit ermöglichen und zusätzliche
Zeit bieten, um beispielsweise einen möglichen Zusammenstoß mit der
sich bewegenden Einheit zu vermeiden. Es sei bemerkt, dass die Verfolgung
von sich bewegenden Einheiten nicht auf die Anwendung von aktiven
Sendevorrichtungen begrenzt ist. Statt dessen können abhängig von den Anforderungen
einer speziellen Anwendung entweder aktive Vorrichtungen oder passive
Vorrichtungen verwendet werden, um sowohl sich bewegende als auch
stationäre
Einheiten zu verfolgen.
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Mit
Bezug auf 1 kann die Arbeitsmaschine 10 als
eine verfolgende Einheit 16 wirken, die die Positionen
und andere Charakteristiken von verfolgten Einheiten 17 überwacht
(beispielsweise Felshaufen 18, Person 19, Fahrzeug 20 usw.).
Zusätzlich
zu ihrer Rolle als verfolgende Einheit 16 kann die Arbeitsmaschine 10 eine
verfolgte Einheit bilden. Insbesondere kann die Arbeitsmaschine 10 eine RFID-Vorrichtung 22 (2)
aufweisen, die ermöglicht,
dass andere verfolgende Einheiten die Position und andere Charakteristiken
bestimmen, die mit der Arbeitsmaschine 10 assoziiert sind.
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3 sieht
eine Blockdiagrammdarstellung eines Verfolgungssystems 40 vor,
welches an der Arbeitsmaschine 10 vorgesehen sein kann.
Das Verfolgungssystem 40 kann die Antenne 14 aufweisen,
wie oben beschrieben, die konfiguriert ist, um ein Signal aufzunehmen,
welches von einer oder mehreren verfolgten Einheiten 17 übertragen
wird. Das Verfolgungssystem 40 kann auch eine Steuervorrichtung 41,
verschiedene Eingabe/Ausgabevorrichtungen 42, eine Anzeige 43 und
eine Netzwerkschnittstelle 44 aufweisen.
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Die
Steuervorrichtung 41 kann mit einer Vielzahl von Komponenten
assoziiert sein oder diese aufweisen, wie beispielsweise eine Lesevorrichtung 45,
einen Prozessor 46 und einen Speicher 47. Die Steuervorrichtung 41 kann
irgendwelche zusätzlichen
Komponenten aufweisen, die in der Technik bekannt sind, um Daten
aufzunehmen, Anwendungen laufen zu lassen und/oder Steuersignale
auszugeben. Es wird in Betracht gezogen, dass die Steuervorrichtung 41 an
der Arbeitsmaschine 10 gelegen sein kann, oder an einer
Stelle entfernt von der Arbeitsmaschine 10.
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Der
Speicher 47 kann ein Steuermodul 48 aufweisen,
welches Funktionen vorsehen kann, die mit der Steuervorrichtung 41 und
dem Verfolgungssystem 40 assoziiert sind. Das Steuermodul 48 kann ein
Software-Modul aufweisen, weiter eine Komponenten- bzw. Hardware-Schaltung
oder eine Kombination aus Software-Modulen und Hardware-Schaltungen.
Weiterhin kann eine Funktionsweise, die mit dem Steuermodul 48 assoziiert
ist, in Unterkomponenten verteilt sein.
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Die
Anzeige 43 kann an der Arbeitsmaschine 10 gelegen
sein. In einem Ausführungsbeispiel
kann die Anzeige 43 eine graphische Darstellung der Arbeitsmaschine 10 und/oder
eines Bereiches um die Arbeitsmaschine 10 herum vorsehen.
Die Stellen, Größen, Formen
und irgendwelche anderen geeigneten Charakteristiken von verschiedenen
verfolgten Einheiten, die in dem Bereich um die Arbeitsmaschine 10 herum
gelegen sind, können
für einen
Bediener der Arbeitsmaschine 10 auf der Anzeige 43 angezeigt
werden. Die Anzeige 43 kann eine LCD bzw. Flüssigkristallanzeige,
eine CRT bzw. Kathodenstrahlröhre
oder eine andere in der Technik bekannte Anzeige aufweisen.
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Die
Netzwerkschnittstelle 44 kann eine Kommunikation zwischen
der Steuervorrichtung 41 und verschiedenen Steuersystemen
und Kommunikationsverbindungen ermöglichen, die entfernt mit Bezug
zur Arbeitsmaschine 10 gelegen sind. Beispielsweise kann
die Netzwerkschnittstelle 44 eine verkabelte Verbindung
oder kabellose Verbindung zu einem LAN bzw. lokalen Netzwerk, zu
einem WAN bzw. Fernnetzwerk, zum Internet, zu einer oder mehreren tragbaren
Berechnungs- bzw. Computervorrichtungen oder zu irgendeinem anderen
geeigneten Netzwerk oder einer anderen Vorrichtung zum Austausch von
Informationen mit der Steuervorrichtung 41 vorsehen. Die
Netzwerkschnittstelle 44 kann Informationen bezüglich der
Arbeitsmaschine 10 oder irgendeiner verfolgten Einheit 17 übermitteln,
die von der Arbeitsmaschine 10 überwacht wird, und zwar zu
einer Arbeitsgeländemanagementstation,
die unten beschrieben wird.
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Die
Lesevorrichtung 45 kann in dem Verfolgungssystem 40 zur Überwachung
von Signalen vorgesehen werden, die von der Antenne 14 aufgenommen
werden. Beispielsweise kann die Lesevorrichtung 45 Hochfrequenzsignale
demodulieren, die von verfolgten Einheiten 17 übertragen
wurden und die Informationen formatieren, die in diesen Signalen vorgesehen
sind. Die Lesevorrichtung 45 kann auch Informationen bezüglich der
Identifikation und anderer Charakteristiken der verfolgten Einheiten 17 erkennen,
wie oben beschrieben, die innerhalb der Signale enthalten sind,
die von der Antenne aufgenommen wurden. Diese Informationen können zum
Prozessor 46 geleitet werden und/oder im Speicher 47 gespeichert
werden.
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Der
Prozessor 46 kann Steuersignale zur Antenne 14 liefern.
Diese Steuersignale können
die Antenne 14 in einen Empfangsbetriebszustand versetzen,
der Signale empfangen kann, die von den verfolgten Einheiten 17 übertragen
wurden. Ebenfalls können
bei einer Konfiguration, wo die Antenne 14 eine Scanner-
bzw. Abtastungsantenne aufweist, die vom Prozessor 46 gelieferten
Steuersignale die Strahlform, die Abtastrate, die Signalstärke, den
Abtastungsbereich oder irgendeine andere Charakteristik des Abtastungs- bzw. Scannerstrahls
steuern, der von der Antenne 14 ausgesandt wird. Der Prozessor 46 kann
auch verantwortlich sein, um Daten zu verarbeiten, die von verfolgten
Einheiten 17 aufgenommen wurden, und auch für die Kommunikation
mit verschiedenen Systemen an der Arbeitsmaschine 10 und
entfernt von dieser.
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Das
Verfolgungssystem 40 kann die Relativposition von einer
oder mehreren verfolgten Einheiten 17 mit Bezug zur Arbeitsmaschine 10 bestimmen. Beispielsweise
weisen Signale, die von verfolgten Einheiten 17 übertragen
wurden und von der Antenne 14 empfangen wurden, Positionsinformationen auf,
die von einem assoziierten GPS-Empfänger und/oder einem Speicher
geliefert werden können, die
mit jeder verfolgten Einheit 17 assoziiert sind. Basierend
auf den Positionsinformationen, die in den von den verfolgten Einheiten 17 übertragenen
Signalen eingeschlossen sind, kann die Steuervorrichtung 41 jede
der verfolgten Einheiten 17 mit Bezug zu bekannten Positionskoordinaten
der Arbeitsmaschine 10 lokalisieren. Die bekannten Positionskoordinaten der
Arbeitsmaschine 10 können
von einem GPS-Empfänger 49 geliefert
und kontinuierlich aktualisiert werden, der mit der Arbeitsmaschine 10 assoziiert
ist. Informationen vom GPS-Empfänger 49 können zu
einer RFID-Vorrichtung 50 geliefert werden, die andere
Einheiten einschalten kann, um die Position und andere Charakteristiken
der Arbeitsmaschine 10 zu verfolgen.
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Durch
Vergleich von Positionskoordinaten von jeder verfolgten Einheit 17 mit
Bezug zu den Positionskoordinaten der Arbeitsmaschine 10 unter
Verwendung von kompatiblen Koordinatensystemen oder Systemen mit
einem gemeinsamen Referenzpunkt kann die Steuervorrichtung 41 sowohl
eine Distanz als auch einen Azimut- bzw. Winkelwert zwischen jeder
verfolgten Einheit 17 und der Arbeitsmaschine 10 bestimmen.
Wenn die Arbeitsmaschine 10 über ein Arbeitsgelände läuft, kann
die Steuervorrichtung 41 die relativen Stellen von jeder
verfolgten Einheit 17 mit Bezug zur Arbeitsmaschine 10 aktualisieren.
Diese Informationen können
einem Bediener der Arbeitsmaschine 10 beispielsweise auf
einer Anzeige 43 angezeigt werden.
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Zusätzliche
Informationen, die in den von den verfolgten Einheiten 17 übertragenen
Signalen eingeschlossen sind, können
einem Empfänger
dieser Informationen helfen, besser möglicherweise riskante Situationen
zu bewerten. Beispielsweise können
Informationen bezüglich
der Art, der Größe, der Form
und der Orientierung der verfolgten Einheit 17 und/oder
ob gewisse Risiken oder riskante Bedingungen mit der verfolgten
Einheit 17 assoziiert sind, auf der Anzeige 43 angezeigt
werden. Diese Informationen können
es einem Bediener der Arbeitsmaschine 10 beispielsweise
ermöglichen,
dabei zu helfen, eine Kollision mit irgendeiner der verfolgten Einheiten 17 zu
vermeiden, und die Risiken zu bewerten, die mit einer möglichen
Kollision mit irgendeiner der verfolgten Einheiten 17 assoziiert
sind.
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Die
Steuervorrichtung 41 kann weiter konfiguriert sein, eine
Veränderung
der relativen Position von jeder der verfolgten Einheiten 17 mit
Bezug zur Position der Arbeitsmaschine 10 zu überwachen.
Die Bestimmung dieser Veränderung
der Relativposition kann erreicht werden durch Beobachtung einer
Veränderung
der Positionsinformationen, die von jeder der verfolgten Einheiten 17 übertragen
werden, weiter durch Beobachtung einer Veränderung der Position der Arbeitsmaschine 10 und
durch Bestimmung einer neuen Relativposition zwischen jeder der
verfolgten Einheiten 17 und der Arbeitsmaschine 10.
Alternativ kann die Veränderung
der Relativposition zwischen jeder verfolgten Einheit 17 und
der Arbeitsmaschine 10 unter Verwendung von Geschwindigkeitsdaten
für jede
verfolgte Einheit 17 bestimmt werden, die zusammen mit
ihrer Positionsinformation übertragen
werden können.
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Unter
Verwendung von irgendeinem dieser Verfahren oder irgendeinem anderen
geeigneten Verfahren zur Überwachung
von Veränderungen
der Relativposition kann die Steuervorrichtung 41 eine Wahrscheinlichkeit
einer Kollision zwischen irgendeiner der verfolgten Einheiten 17 und
der Arbeitsmaschine 10 bestimmen. Wenn die Steuervorrichtung 41 bestimmt,
dass die mögliche
Kollision innerhalb eines gewissen vorbestimmten Zeitwertes oder
innerhalb einer vorbestimmten Distanz von der Arbeitsmaschine 10 auftreten
kann, kann die Steuervorrichtung 41 ein Warnsignal ausgeben
(beispielsweise eine hörbare
Warnung oder eine graphische Warnung, beispielsweise auf der Anzeige 43).
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4 sieht
eine schematische Darstellung einer Kommunikationssystemanordnung
in Übereinstimmung
mit dem offenbarten Verfolgungssystem vor. In einem Ausführungsbeispiel
können
eine oder mehrere verfolgende/verfolgte Einheiten 16/17 (d.h. die
verfolgenden Einheiten 16 können auch von einer anderen
Einheit verfolgt werden) und eine oder mehrere verfolgte Einheiten 17 auf
einem ersten Arbeitsgelände 60 vorgesehen
sein. In ähnlicher
Weise können
eine oder mehrere verfolgende/verfolgte Einheiten 16/17 und
eine oder mehrere verfolgte Einheiten 17 auf einem zweiten
Arbeitsgelände 62 vorgesehen sein.
Auf jedem Arbeitsgelände
können
Kommunikationsvorgänge
in Form von übertragenen
Signalen beispielsweise von verfolgten Einheiten 17 zu
entweder verfolgenden/verfolgten Einheiten 16/17 oder über ein
Netzwerk 64 zu der Arbeitsgeländemanagementstation 66 geleitet
werden. Weiterhin kann jede verfolgende/verfolgte Einheit 16/17 mit
einer oder mehreren anderen verfolgenden/verfolgten Einheiten 16/17 oder über ein
Netzwerk 64 mit der Arbeitsgeländemanagementstation 66 kommunizieren.
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Das
Netzwerk 64 kann irgendein geeignetes Netzwerk zur Übertragung
von Informationen zwischen Einheiten auf Arbeitsgeländen 60, 62 und
der Ar beitsgeländemanagementstation 66 aufweisen.
In einem Ausführungsbeispiel
kann das Netzwerk 64 ein oder mehrere drahtlose Netzwerke
aufweisen. Das Netzwerk 64 kann eine oder mehrere Modemverbindungen,
Repeater- bzw. Wiederholungsstationen, Gateway- bzw. Durchschleusungseinheiten,
Zugangspunkte oder irgendwelche anderen Netzwerkvorrichtungen aufweisen.
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5 veranschaulicht
ein schematisches Blockdiagramm der Arbeitsgeländemanagementstation 66 in Übereinstimmung
mit einem beispielhaften Ausführungsbeispiel.
Die Managementstation 66 kann eine Netzwerkschnittstelle 70 aufweisen,
die konfiguriert ist, um Signale aufzunehmen, die von einer Vielzahl
von Einheiten übertragen
werden (beispielsweise verfolgende Einheiten 16, verfolgte
Einheiten 17 und/oder verfolgende/verfolgte Einheiten 16/17)
und zwar auf einem oder mehreren Arbeitsgeländen. Jedes der über die
Netzwerkschnittstelle 70 empfangenen Signale kann Informationen
bezüglich einer
Position und bezüglich
mindestens einer anderen Charakteristik der Vielzahl von Einheiten
aufweisen. Die Netzwerkschnittstelle 70 kann eine drahtlose
Verbindung aufweisen, wie beispielsweise eine Antenne, einen Sender/Empfänger bzw.
Transceiver oder eine andere drahtlose Systemvorrichtung, eine oder
mehrere Modemverbindungen oder irgendeine andere Vorrichtung zur
Kommunikation mit dem Netzwerk 64 (4).
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Die
Managementstation 66 kann auch eine Steuervorrichtung 72 aufweisen,
die konfiguriert ist, um aufgenommene Signale zu überwachen
und die sendende Einheit basierend auf Informationen zu identifizieren,
die in den empfangenen Signalen eingeschlossen sind. Weiterhin kann
die Steuervorrichtung 72 basierend auf diesen empfangenen
Signalen die sendende Einheit lokalisieren und eine Position der
sendenden Einheit mit Bezug auf ein spezielles Arbeitsgelände bestimmen.
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Die
Managementstation 66 kann eine Anzeige 74 aufweisen,
die konfiguriert ist, um die Lage der sendenden Einheiten auf ihren
jeweiligen Arbeitsgeländen
anzuzeigen. Ein Speicher 76 kann in der Managementstation 66 vorge sehen
sein. Die Steuervorrichtung 72 kann konfiguriert sein,
um eine Datenbank im Speicher 76 zu halten, die Positionen
und Charakteristiken von Einheiten auf einer Vielzahl von Arbeitsgeländen aufweist.
Die Arbeitsgeländemanagementstation 66 kann
eine Vielzahl von I/O- bzw. Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen 78 aufweisen,
die verwendet werden, um Informationen bezüglich der Einheiten auf den überwachten
Arbeitsgeländen
an Bediener der Managementstation 66 oder an eine Stelle
entfernt von der Arbeitsstation 66 zu befördern.
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Die
Steuervorrichtung 72 kann konfiguriert sein, um die relativen
Positionen von verschiedenen Einheiten auf einem oder mehreren Arbeitsgeländen zu überwachen.
Basierend auf Veränderungen
dieser relativen Positionen kann die Steuervorrichtung 72 bestimmen,
ob es ein Potential für
Kollisionen zwischen irgendeiner der Einheiten auf den Arbeitsgeländen gibt.
Wenn herausgefunden wird, dass eine mögliche Bedingung für eine Kollision
existiert, kann die Steuervorrichtung 72 ein Warnsignal
ausgeben, wenn die mögliche
Kollision innerhalb eines gewissen vorbestimmten Zeitwertes oder
innerhalb einer gewissen vorbestimmten Distanz von der Arbeitsmaschine 10 auftreten
wird. Das Warnsignal kann an die geeigneten Einheiten über die
Netzwerkschnittstelle 70 und das Netzwerk 64 übermittelt
werden. Die Steuervorrichtung 72 kann weiter konfiguriert
sein, um eines oder mehrere Steuersignale zu entsprechenden Einheiten
auf den Arbeitsgeländen
bzw. Baustellen auszugeben, um eine Veränderung der Bewegung von einer
oder mehreren der Einheiten zu bewirken, für welche ein möglicher
Zusammenstoß bestimmt
worden ist.
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6 sieht
eine Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens zur Verfolgung von
Einheiten auf einem Arbeitsgelände
vor. Das Verfahren kann beispielsweise durch eine Steuervorrichtung 41 ausgeführt werden,
die mit der Arbeitsmaschine 10 assoziiert ist, oder durch
eine Steuervorrichtung 72, die mit der Arbeitsgeländemanagementstation 66 assoziiert ist.
Im Schritt 100 können
Signale von einer oder mehreren Einheiten auf einem Arbeitsgelände empfangen
werden. Diese Signale können
von einer RFID-Vorrichtung oder von irgendeiner anderen geeigneten Übertragungs-
bzw. Sendevorrichtung übertragen
werden. Beim Schritt 102 kann ein erstes übertragenes
Signal von den im Schritt 100 empfangenen Signalen untersucht
werden, um die Quelle des übertragenen
Signals zu identifizieren. Beispielsweise kann das übertragene
Signal einen Namen, ein String bzw. eine Zeichenfolge, einen Identifikationsmarkierungscode
(Tag-Code), eine Zahl oder ein anderes Identifizierungselement aufweisen,
welches für die übertragende
Einheit einzigartig ist. Im Schritt 104 kann die Position
der übertragenden
Einheit basierend auf Positionsinformationen bestimmt werden, die
in dem übertragenen
Signal eingeschlossen sind. Diese Positionsinformationen können von
einem GPS-Empfänger
geliefert werden, der mit der übertragenden
Einheit assoziiert ist, oder durch einen Speicher, der vorgespeicherte
Positionsinformationen für
die übertragende
Einheit aufweist. Die Positionsinformationen, die im Schritt 104 bestimmt
werden, können
in einer Datenbank in einem Speicher gespeichert werden, oder können verwendet
werden, um im Schritt 106 Informationen zu aktualisieren,
die im Speicher gespeichert sind. Die Positionsinformationen können graphisch
im Schritt 108 angezeigt werden, und die Wahrscheinlichkeit,
dass eine Kollision zwischen zwei oder mehr Einheiten auf einem
Arbeitsgelände
auftritt, kann im Schritt 110 bestimmt werden. Wenn bestimmt
wird, dass eine Kollision innerhalb eines gewissen vorbestimmten
Zeitintervalls (oder innerhalb einer vorbestimmten Distanz) auftritt, kann
ein Warnsignal im Schritt 112 ausgegeben werden. Schließlich können die
im Schritt 100 empfangenen Signale im Schritt 114 untersucht
werden, um zu bestimmen, ob die Signale zusätzliche Einheiten auf dem Arbeitsgelände darstellen.
Wenn dies so ist, kann das Verfahren wiederholt werden, und zwar
beginnend im Schritt 102. Falls nicht, dann kann das Verfahren
zum Schritt 100 zurückkehren,
um die Aufnahme von einem oder mehreren übertragenen Signalen zu erwarten.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die
offenbarten Systeme und Verfahren zur Verfolgung von Einheiten können bei
irgendeiner Anwendung verwendet werden, wo es eine Notwendig keit
zur Überwachung
der relativen Positionen von Objekten gibt. Beispielsweise können die
offenbarten Verfolgungssysteme auf einem Arbeitsgelände eingesetzt
werden, wie beispielsweise auf einer Baustelle oder einer Mine bzw.
einem Bergbaugelände, um
die relativen Positionen zwischen Ausrüstungsgegenständen, Strukturen,
Fahrzeugen, Personen und irgendwelchen anderen Arten von Einheiten
auf dem Arbeitsgelände
zu ermöglichen.
Die offenbarten Systeme können
hilfreich für
Einheiten auf einem Arbeitsgelände
sein, um Kollisionen mit anderen Einheiten auf dem Arbeitsgelände zu vermeiden.
Die offenbarten Systeme können
insbesondere nützlich sein,
um Informationen bezüglich
der Anwesenheit von Einheiten an blinden Punkten einer Arbeitsmaschine
vorzusehen, die auf einem Arbeitsgelände betrieben wird.
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Die
offenbarten Systeme können
auch als Teil eines erfindungsgemäßen Systems auf einem Arbeitsgelände oder
an einer anderen Stelle funktionieren. Wenn beispielsweise die verfolgende
Einheit über
ein Arbeitsgelände
fährt,
kann sie Signale aufnehmen, die von verschiedenen verfolgten Einheiten übertragen
wurden. Weil diese Signale Informationen bezüglich der Position der verfolgten
Einheit und bezüglich
verschiedener anderer Charakteristiken aufweisen können, kann
jede verfolgende Einheit eine Datenbank enthalten, die die Position
von jeder angetroffenen verfolgten Einheit zusammen mit anderen
Identifikationsmerkmalen für
jede verfolgte Einheit aufweist. Die Informationen in dieser Datenbank und
in entsprechenden Datenbanken in anderen verfolgenden Einheiten
können
an eine Arbeitsgeländemanagementstation übermittelt
werden, wo eine globale Bestandsdatenbank von allen verfolgten Einheiten
gehalten werden kann.
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Zusätzlich können die
offenbarten Systeme ein einfaches, zuverlässiges und genaues Verfahren zur
Bestimmung von Bereichsinformationen zwischen Einheiten auf einem
Arbeitsgelände
vorsehen. Weil beispielsweise die Positionsinformationen von einer
verfolgten Einheit direkt zu einer verfolgenden Einheit beispielsweise
unter Verwendung einer RFID-Vorrichtung übertragen werden, die mit einem GPS-Empfänger oder
mit einem Speicher assoziiert sind, der vorgespeicherte Positionsinformationen aufweist,
kann die verfolgende Einheit präzise
die verfolgte Einheit ohne die Ungewissheit lokalisieren, die von
sensorerzeugten Fehlern verursacht werden kann.
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Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an den offenbarten Einheitsverfolgungssystemen und
-verfahren vorgenommen werden können,
ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele
der offenbarten Systeme und Verfahren werden dem Fachmann aus einer
Betrachtung der Beschreibung und der praktischen Ausführung der
hier offenbarten Ausführungsbeispiele
offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung
und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein
wahrer Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und
ihre äquivalenten
Ausführungen
gezeigt wird.