專利名稱：礦用挖掘機產量統計方法
技術領域：
本發明涉及一種能自動對大型露天礦用挖掘機進行實時產量統計的方法。
背景技術：
挖掘機的產量統計對于用戶至關重要，是計算經濟效益與生產人員工作量的基礎數據。國、內外礦用挖掘機均沒有與設備的挖掘工作直接相關的結構，也未附帶此項功能。 目前，礦用挖掘機產量計數還在利用人工計數法來統計產量，也有的額外引進昂貴的卡車調度系統來替代人工。其中卡調系統統計法是需要在挖掘機以及相配套的礦石運輸卡車上分別安裝GPS，通過判斷卡車的運行線路即在挖掘地點(即挖掘機所在地)及礦石堆卸地點間的往返次數來統計挖掘產量。該方法的實現并非基于挖掘機本身的功能，而是礦山用戶額外使用的卡調系統，對于挖掘機生產商來說價值不大。而且卡調系統本身的高成本也限制了其使用范圍，眾多露天礦山用戶至今還在使用人工產量計數。需說明一下，個別國外挖掘機本身也有產量計數的功能，但是由于其統計模型過于簡單粗糙，計數不準確，故實際中很少使用。
發明內容
為了豐富礦用挖掘機的產品性能，進一步提升其附加值，本發明的目的在于提供了一種對挖掘機進行實時產量統計的方法方法，在不增加任何額外裝置的基礎上，通過對挖掘機的PLC控制數據等電氣信號采樣以及綜合智能分析，可以使其具有自動進行實時產量統計的新功能。為實現上述目的，本發明提供一種能自動對大型露天礦用挖掘機進行實時產量統計的方法，包括如下步驟采集挖掘機鏟斗開斗邏輯量信號，根據挖掘機鏟斗開斗邏輯量信號判斷是否開斗的步驟，如果判斷結果為是，則進行下一步判斷，如果判斷結果為否，則采集下一個挖掘機鏟斗開斗邏輯量信號；采集挖掘機回轉角度參數信息，根據挖掘機回轉角度參數判斷挖掘機回轉是否超過規定閾值的步驟，如果判斷結果為是，則進行下一步判斷， 如果判斷結果為否，則返回步驟(1)采集下一個挖掘機鏟斗開斗邏輯量信號；采集挖掘機鏟斗高度參數，根據該高度參數判斷鏟斗高度是否超過卡車高度的步驟，如果判定結果為是，則進行下一步判斷，如果判斷結果為否，則返回步驟(1)采集下一個挖掘機鏟斗開斗邏輯量信號；如果最后的步驟判斷為是，則判定挖掘機進行了一次裝車作業，隨著每次判斷裝車作業的結束，產量統計數值增加1。根據上述構思，其中的判斷步驟還可以包括采集挖掘機的回轉方向參數，判斷該回轉方向是否與固定方向一致的步驟，如果判定結果為是，則進行下一步判斷，如果判斷結果為否，則返回步驟(1)采集下一個挖掘機鏟斗開斗邏輯量信號。根據上述構思，其中的判斷步驟還可以包括采集裝車時間是否大于固定閾值的步驟，如果判定結果為是，則進行下一步判斷，如果判斷結果為否，則返回步驟(1)采集下一個挖掘機鏟斗開斗邏輯量信號。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進一步說明。圖1是本發明的實時產量統計方法流程圖。
具體實施例方式下面具體說明本發明的挖掘機的實時產量統計的原理。 現有挖掘機工作過程中，對于挖掘機的各種動作，均是有其相對應的控制動作，這些控制動作在電氣控制核心PLC的特定地址均有相應的狀態參數與之對應，本發明通過對挖掘機的幾種現有狀態參數進行實時綜合分析，來判斷某一時刻其是否在裝車，若是裝車則產量統計值增1，這些參數可從電氣控制核心PLC的特定地址中直接或間接獲得，并不需要引入額外的硬件裝置。首先，挖掘機在開斗時才可能在裝車，故該法以開斗邏輯量為基礎判斷變量，其狀態為真時，才啟動后續的判斷，因此判斷挖掘機是否開斗是該方法的判斷條件1。實際中，好多開斗是在清理挖掘現場，屬于偽裝車信號，故還需進一步結合回轉角度參數，鏟斗高度參數等進行后續的判斷，以實現準確的實時產量統計功能。挖掘機的挖掘工藝過程決定了挖掘機從挖掘工作面回轉至待裝載卡車上方需要經過一定角度，否則無法卸入車中，故回轉角度參數一定得大于某個閾值，此為判斷條件2。 又因為挖掘機裝載的卡車一般十分高大，而挖掘機又是從其正上方卸載，故鏟斗高度一定要高于卡車高度，此為判斷條件3。在挖掘機工作過程中通過上述條件的判斷，就可以確定挖掘機在進行裝車作業， 隨著每次判斷裝車作業的結束，產量統計數值增加1。由于挖掘機正常工作過程中每一次作業的挖掘量為基本固定值，因此，由最后的產量統計數值即可獲得實時產量統計結果。作為本發明的另一實施方式，為了提高實時產量統計的準確性，除了上一實施例中的三個判斷條件之外，可以增加其他的采樣信號，作為判斷挖掘機此次作業是否屬于裝車的判斷條件。作為本發明的另外實施例，該統計方法中還可以增加裝車回轉方向的判斷條件。 正常工作時，卡車都從某個方向駛來，都在挖掘機固定一側等待裝車，因此挖掘機裝車時回轉方向是一定的，此條件可以作為判斷條件4。作為本發明的另外實施例，該統計方法中還可以增加時間閾值判斷條件。挖掘機完成一次裝車后，必須經過反向回轉至初始工作面，繼續下一次的挖礦動作，然后再回轉至卡車上方才能完成下次裝車，該回轉、裝車過程需要一定時間，故兩次裝車時間間隔必須大于某個閾值，此條件可以作為判斷條件5。在該實施例中，將上述五個判斷條件全部作為判斷挖掘機作業是否屬于裝車作業的判斷條件，從而實現更為準確的統計結果。如果上述條件判斷全部為是，才能斷定挖掘機在裝車，產量統計數值增1。在實際的挖掘機工作工程中，上一實施例中的判斷條件4和判斷條件5可同時作為判斷挖掘機是否屬于裝車作業的判斷條件，也可以單獨采集判斷條件4或判斷條件5中的一個作為判斷條件，還可以根據實際情況，增加其他的判斷參數，例如開口時間間隔參數等本領域所熟知的技術來提高判斷結果。本領域技術人員可以根據實際工作需要，對上述判斷條件作隨意的選擇與組合。 下面結合一較佳實施例，參照附圖1具體說明本發明的挖掘機產量計算方法。先獲取本次采樣的系統時間，再依次從PLC中采集開斗信號0，回轉速度rv以及提升電機編碼器信號h。根據開斗信號是否為高電平，判斷是否是開斗。在實際作業過程中，還經常會出現多個開斗信號為高電平的情況，此時也可增加開斗信號判斷步驟，若是判斷本次開斗信號發生時間與上次開斗發生時間的間隔值是否超過門限間隔，該門限間隔可以設定為一次裝車作業所需要的時間，若未超過，則忽略本次開斗高電平信號。找到開始裝車作業的開斗信號后，判斷是否屬于前10次獨立開斗信號，若是(附圖1中開斗次數是否超10次判斷結果為“N”)，則通過統計開斗瞬間兩個回轉方向次數來判斷裝車回轉方向，然后再判斷是否是第10次，若是則將多數方向作為該方向，并分析這10次開斗中裝車次數，加入計數器中，結束本次循環。若不是前10次開斗信號(附圖1中開斗次數是否超10次判斷結果為 “Y”)，則說明裝車回轉方向已經明確，判斷要素都已經具備，進一步判斷此刻提升編碼器高度信號是否超過門限高度，該門限高度可以設置為裝車作業時挖掘機鏟斗的提升高度。若超過，則繼續判斷此刻回轉速度方向是否與裝車回轉方向一致，若一致則從先前一段高度信號序列中尋找挖掘起點，找到后再通過對該時刻點到開斗瞬間的回轉速度的積分得到回轉角度。然后再判斷回轉角度是否超過門限回轉角度，該門限回轉角度可以設置為裝車作業是挖掘機鏟斗的回轉角度。若超過則說明滿足所有限制條件，此次開斗為裝車，計數器增 1，若以上的任何一個限制條件為不滿足(除開斗次數是否超過10次的步驟)，則說明此次開斗不是裝車，計數器不做變化結束本次循環。上述計算方法是本發明最佳實施例的計算方法，本發明并非必須完全按照所有限制條件必須滿足才可進行挖掘機實施產量計算，如本發明具體實施方式
部分所介紹的，本領域技術人員可根據實際工作需要，選取相應的限制條件作為挖掘機實時產量計算的判斷條件，本發明的第一實施例中只選取了 3個判斷條件，第二個實施例中選取了 5個判斷條件，第二實施例中也可以單獨采集判斷條件4或判斷條件5中的一個作為判斷條件，還可以根據實際情況，增加其他的判斷參數，例如開斗時間間隔參數等本領域所熟知的技術來提高判斷結果。根據本發明的最佳是實施例的計算方法，本領域技術人員可根據實際判斷條件的選擇組合，從而制定相應的計算方法步驟，在本發明較佳實施例的基礎上增加或者刪減相應的判斷條件的判斷步驟即可。本發明在此不在贅述。本發明技術方案中的各參數通過訪問挖掘機電氣控制核心PLC來獲取。其中開斗邏輯量與鏟斗高度參數分別通過訪問輸入寄存器中的開斗信號與DB塊中的提升電機編碼器直接獲得；裝車時間間隔通過獲取上位機系統時間并做差獲得；裝車時回轉方向通過統計前10次卸載時兩個回轉方向的次數獲得，為次數較多的方向；回轉角度在PLC中沒有直接對應信號，故利用DB塊中的回轉速度信號積分間接得到，積分上限選在鏟斗處于最低點時刻——原因是電鏟在本次挖掘前，必然要將鏟斗放至最低，即地面上且靠近電鏟內側的地方，以便利用自重將前次卸載時打開的鏟底合上，積分下限為卸載開斗瞬間。本發明可以利用計算機編程的形式對該統計方法予以實現，編程平臺為VC++6. 0。最后將該算法在VC++中封裝成一個類，留一個接口函數，并打包成一個dll文件供WinCC 等上位機軟件調用。 本發明的有益效果是在不增加任何額外裝置的基礎上，通過對電氣控制信號的智能處理，使礦用挖掘機具有實時自動產量統計的新功能，附加值獲得提升。
權利要求
1.一種礦用挖掘機產量統計方法，適用于實時統計挖掘機產量，其特征在于，包括如下步驟(1)、采集挖掘機鏟斗開斗邏輯量信號，根據挖掘機鏟斗開斗邏輯量信號判斷是否開斗的步驟，如果判斷結果為是，則進行下一步判斷，如果判斷結果為否，則采集下一個挖掘機鏟斗開斗邏輯量信號；O)、采集挖掘機回轉角度參數信息，根據挖掘機回轉角度參數判斷挖掘機回轉是否超過規定閾值的步驟，如果判斷結果為是，則進行下一步判斷，如果判斷結果為否，則返回步驟(1)采集下一個挖掘機鏟斗開斗邏輯量信號；(3)、采集挖掘機鏟斗高度參數，根據該高度參數判斷鏟斗高度是否超過卡車高度的步驟，如果判定結果為是，則進行下一步判斷，如果判斷結果為否，則返回步驟(1)采集下一個挖掘機鏟斗開斗邏輯量信號；如果最后的步驟判斷為是，則判定挖掘機進行了一次裝車作業，隨著每次判斷裝車作業的結束，產量統計數值增加1。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于還包括步驟(4)采集挖掘機的回轉方向參數，判斷該回轉方向是否與固定方向一致的步驟，如果判定結果為是，則進行下一步判斷， 如果判斷結果為否，則返回步驟(1)采集下一個挖掘機鏟斗開斗邏輯量信號。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于還包括步驟(5)采集裝車時間是否大于固定閾值的步驟，如果判定結果為是，則進行下一步判斷，如果判斷結果為否，則返回步驟(1) 采集下一個挖掘機鏟斗開斗邏輯量信號。
4.根據權利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，在所述步驟(1)之后，還包括以下步驟(Ia)找到獨立的所述開斗信號后，判斷是否屬于前10次獨立開斗信號，若是，則通過統計開斗瞬間兩個回轉方向次數來判斷裝車回轉方向，然后再判斷是否是第10次，若是，則將多數方向作為該方向，并分析這10次開斗中裝車次數，加入計數器中，結束本次循環，若不是前10次開斗信號，則說明裝車回轉方向已經明確，進行下一步驟。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于判斷所述開斗信號是否為高電平，若是， 則再判斷本次開斗信號發生時間與上次開斗信號發生時間的間隔值是否超過門限間隔，若未超過，則忽略本次開斗高電平信號。
6.根據權利要求1至3任一所述的方法，其特征在于所述的步驟中所要采集的信息是通過訪問挖掘機電氣控制核心PLC來采集。
7.根據權利要求1至3任一所述的方法，其特征在于所述方法中的步驟皆為單循環， 若所包含步驟有一個判斷結果為不滿足，則產量統計數值不變化，結束本次循環，返回步驟 (1)，重新采集下一個挖掘機鏟斗開斗邏輯量信號，進行下一輪循環。
全文摘要
一種礦用挖掘機產量統計方法，包括如下步驟采集挖掘機鏟斗開斗邏輯量信號，根據挖掘機鏟斗開斗邏輯量信號判斷是否開斗的步驟；以及采集挖掘機回轉角度參數信息，根據挖掘機回轉角度參數判斷挖掘機回轉是否超過規定閾值的步驟；以及采集挖掘機鏟斗高度參數，根據該高度參數判斷鏟斗高度是否超過卡車高度的步驟，根據上述判斷結果，判斷挖掘機是否進行裝車作業，如果上述判斷結果皆為是，則判定挖掘機進行了一次裝車作業，隨著每次判斷裝車作業的結束，產量統計數值增加1，如果上述判斷結果中有一項為否，則判定挖掘機沒有進行裝車作業。
文檔編號E02F9/20GK102493522SQ20111042116
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者劉中儒, 貢力, 連晉華 申請人:太原重工股份有限公司