专利名称：机械运行数据收集和报告系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及报告系统，更具体地，涉及用于收集和报告机械的 历史运行数据的系统。
背景技术：
例如轮式装载机、带式拖#、公路卡车和其它类型机器的机喊通常 配备有用于测量机械的各种运行状态的传感器。这些运行状态可包括例如
发动机RPM、油压、水温、升压、油污染水平、电动机电流、水压、系统 电压、燃料消耗、有效负载、车速、传输速率、周期时间、全球定位等。 在机械上可提供处理器和通信设备，用于接收运行状态、处理与运行状态 相关的数据以及向场外(offboard)系统传送所处理的数据以用于机械性 能评估。
在2004年6月15日公布的Komatsu等的美国专利No.6，751，541( '541 专利)中描述了一种这样的系统。具体地，'541专利描述了一种用于发 送工作机械的运行数据的系统。该系统包括配置在工作机械上的CPU，以 根据从各个传感器输出的信号产生运行数据。基于时间(根据工作日)将 该数据存储在存储单元中。然后，将该数据经由卫星从工作机械输出至地 面站。可以为各个工作M设置不同的发送时间，从而可以在不重叠的情 况下将运行数据从各个工作M发送到地面站。
虽然'541专利的发送系统可为特定工作机械充分发送运行数据，但 是该系统这样处理的效率可能较低。具体地，从一个工作机械的数据传送 可能仅在以下情况下是期望的或有用的，即在基于从另一工作^的数据 传送的情况下或当工作机械在特定地理区域中时。由于*541专利的发送系统不考虑所述的其它状态而始终在预设时间发送，所以该系统的发送有 时候是不必要的或不期望的。
本发明公开的系统旨在克服上述的一个或多个问题。
发明内容
在一个方面中，本发明公开了一种数据系统，其包括与第一机械相关 的第 一通信设备和与第二机拟目关的第二通信设备。该数据系统还包括与 所述笫一和第二通信设备通信的场外系统。所述场外系统被配置为，响应 于从所述第二机械接收的第二数据传输，从所述第一^请求第一数据传 输。
在另一方面中，本发明公开了一种用于机械的报告数据的方法。该方
法包括从第一;W^接收第一数据传输；和响应于所述第一数据传输，从第 二机械请求第二数据传输。
在另一方面中，本发明公开了一种数据系统，其包括至少一个传感设 备、通信设备和定位设备。至少一个传感设备被配置为产生用以表示机械 的运行状态的信号。通信设备被配置为接收信号，并将对应于该信号的数 据发送到场外系统。定位设备被配置为确定机械的位置。通信设务&响应 于所确定的机械位置发送数据。
在另一方面中，本发明公开了一种用于机喊的报告数据的方法。该方 法包括接收用以表示机械的运行状态的信号。该方法还包括确定机械的位 置，并响应于所确定的机械的位置将对应于该信号的数据发送到场外系统。
图l是示例性公开的数据系统的概况性和示意性示图； 图2是用于图1的数据系统的场外控制系统的概括性示图； 图3是另一示例性公开的数据系统的概况性和示意性示图； 图4是描述操作图1的数据系统的示例性公开方法的流程图；和 图5是描述操作图3的数据系统的示例性公开方法的流程图。图1示出通过一个或多个机械10使用的示例性公开的数据系统12。 每一个机械10可具体化为固定或移动机喊，其被配置为执行与行业(例如 采矿业、建筑业、农业、运输业、发电业或现有技术中已知的任意其它产
业)相关的某些类型的操作。例如，机械io可以是地面移动;^，例如，
公路或越野托运卡车10a、推土机10b、装运机、锄耕机、开凿机、电动平 地机或任意其它地面移动机械。机械10可选择性地具体化为固定发电机 组、抽运机构或其它适合的操作执行机械。
集和报告信息的子系统。例如，数据系统12可包括与每一个机械10相关 的场内(onboard)数据收集系统14，以及中心场外控制系统16。可以设 想，如果期望，则可以选择性地实现多个场外控制系统16。
每一个场内数据收集系统14可包括接口模块18、通信模块20和控制 器22，所述控制器22被配置为经由通信模块20与场外控制系统16通信。 可以设想，如果期望，接口模块18、通信模块20和控制器22中的一个或 多个可以集成为一个单元。还可以设想，场内数据收集系统14可包括除了 图1中所示的组件之外的附加组件或不同组件。
接口模块18可包括多个传感设备18a-e，它们遍布在机械10上，并且 被配置为从各个组件、子系统和/或机械10的^作员搜集数据。传感设备 18a-e可以与例如作业工具23、电源24、变速器26、转矩变换器28、流体 供应器30、悬挂系统(未示出)、操作员的控制器或输入设备(未示出) 和/或机械10的其它组件和子系统相关。这些传感设备18a-e可被配置为从 机械10的组件和子系统自动搜集运行信息，所^行信息包括实施、发 动机和/或机械的速度或位置；流体(即，燃料、油等)的压力、流速、温 度、污染水平、粘性和/或消耗比；电流和电压电平；负栽水平(即，有效 负载值、最大容许有效负载限度的百分比、有效负载历史、有效负载分配 等)；变速器输出比；周期时间；等级；执行的维护和/或维修^Mt;和其它这种信息。可通过接口模块18产生或维持附加信息，例如，工作日的时 间、日期和操作员信息。每一条这样搜集的信息可以关于时间、工作日、 日期、操作员信息或其它条信息进行索引，以倾向于^10的各个运行方 面。
通信模块20可包括被配置为便于在控制器22和场外控制系统16之间 的通信的任意设备。通信模块20可包括使得通信模块20能够通过无线通 信链路34发送和/或接收数据消息的硬件和/或软件。无线通信可包括使得 控制器22能够与场外控制系统16无线交换信息的卫星无线通信、蜂窝式 无线通信、红外无线通信、以^^任意其它类型的无线通信。
控制器22可包括用于监控、记录、存储、索引、处理和/或传递如上 所述的机械10的多个运行方面的任意装置。这些装置可包括多个组件，例 如，存储器、 一个或多个数据存储设备、中央处理单元或可用于运行应用 的任意其它组件。此外，虽然本发明所公开的多个方面一般地被描述为存 储在存储器中，但是本领域普通技术人员可以理解，这些方面可存储在多 种计算枳4呈序产品或计算机可读介质(例如，计算机芯片和附属存^f^i殳备， 包括硬盘、软盘、光学介质、CD-ROM或其它形式的RAM或ROM)上 或从多种计算机程序产品或计算机可读介质读取。
控制器22可以与数据收集系统14的其它组件通信。例如，控制器22 可以经由通信线路36和38分别与接口模块18以及与通信模块20通信。 各个其它已知的电路(例如，电源电路、信号状态电路、螺线管驱动器电 路、通信电路和其它适当电路)可以与控制器22相关。
场外控制系统16可代表与机械10相关的商业实体(例如，制造商、 经销商、零售商、所有者、或产生、维护、发送和/或接收与机械10的运 行相关的信息的任意其它实体)的一个或多个计算系统。 一个或多个计算 系统可包括例如膝上型计算机、工作站、个人数字助理、大型机和现有^L 术中已知的其它计算系统。如图2的实例所示，场外控制系统16可包括中 央处理单元(CPU) 40、随M取存储器(RAM) 42、只读存储器(ROM) 44、控制台46、输入设备48、网^#口 50、数据库52和存储装置54。可以设想，场外控制系统16可包括附加的、少数的和/或与上文所列不同的 组件。应理解，所列设备的类型和数目仅是示例性的，不是限制性的。
CPU 40可执行计算机程序指令的序列，以执行下文将说明的各个处 理。可从ROM 44将计算机程序指令加载到RAM 42中，以用于CPU 40 的执行。
存储装置54可具体化为任意适当类型的大容量存储装置，其被配置为 存储CPU40可需要用以执行处理的信息。例如，存储装置54可包括一个 或多个硬盘设备、光盘设备或提供存储空间的其它存^i更备。
场外控制系统16可经由控制台46、输入i殳备48和网络接口 50与用 户对接。具体地，控制台46可提供图形用户界面(GUI)，以向场外控制 系统16的用户显示信息。控制台46可以是任意适当类型的计算机显示设 备或计算机监视器。可为用户提供输入设备48，以将信息输入到场外控制 系统16中。输入设备48可包括例如键盘、鼠标或其它光学或无线计算机 输入设备。此外，网络接口 50可提供通信连接，从而场外控制系统16可 以通过计算机网络被远程访问。
数据库52可包括模型数据以及与用于分析的数据记录相关的任意信 息。数据库52还可包括用于分析在数据库52中存储的机械性能信息的分 析工具。CPU 40可使用数据库52来确定与流体消耗比相关的历史关系或
趋势；机械维修和/或维护历史；机械10的组件的负载、应力和/或磨损； 使用的小时数；和其它这种实时机械使用信息。
图3示出数据系统12的可选择实施例。与图1的数据系统12类似， 图3的数据系统12包括接口模块18、通信模块20和控制器22。然而，与 图1的数据系统12相比，图3的数据系统12还包括定位设备56，其被配 置为确定机械IO的位置以及向场外控制系统16传递机械10的位置。例如， 定位设备56可包括全球定位系统(GPS)、惯性参考单元(IRU)或任 意其它已知的定位设备。定位设备56可经由通信线路58与控制器22通信。
图4和5示出流程图60和62,其描述了操作数据系统12的示例性方 法。在以下的部分中将讨论流程图60和62，以进一步示出所公开的系统和它们的操作。 工业实用性
所公开的方法和系统可提供以高效的方式收集和报告机械运行数据的 途径。具体地， 一种所公开的方法和系统可用于响应于从另一机械的数据 传输来发送与一个机械相关的数据。另一种所公开的方法和系统可用于响
应于机械的地理位置从一个独立^OML送数据。现在，将描述数据系统12 的操作。
如图4的流程图60中所示，在收集与一个或多个机械10相关的运行 数据之后，操作数据系统12的第一步骤(称为图1的实施例)可包括场 外控制系统16从第一机械10b请求运行数据的传输(步骤100 )。可以在 特定工作日的特定时间、在特定工作日或日期，或在特定时间期间内的特 定时间间隔初始化该请求。根据期望，这些的时间参数中的每一个可以永 久存储在场外控制系统16中，或可选择地通过操作员设置。还可以设想， 时间/日期/时间间隔信息可以选择性地存储在控制器22的存储器中，并且 在没有从场外控制系统16的请求的情况下自动初始化从第一机械10的数 据传输。
在传输请求之后，场外控制系统16可等待来自机械10的通信。 一旦 场外控制系统16确定已经接收了传输(步骤110)，则场外控制系统16 从第二^ 10a请求运行数据的传输(步骤120)。如果没有接收到来自 第一机械10b的传输，则场外控制系统可从第一机喊10b再次请求数据的 传输。可以设想，可以在预定经过时间期间之后进行再次请求。
对于图4的流程图，接下来可以是可选择地的控制路径。具体地，在 从笫一机械10b接收了所请求的传输之后，场外控制系统16然后将发送数 据与预定依赖性定义比较(步骤130)。依赖性定义可包括操作员设置状 态，即当满足该^Mt员设置状态时，触发预定的行为(即，请求从第二机 械10a的数据传输)。操作员设置状态可经由输入设备48输入，并且可包 括例如积累的燃料消耗值、与预定任务相关的进度测量、行iiil度或本领域已知的任意其它状态。 一旦将从第一机械10b发送的数据与依赖性定义 比较，则场外控制系统16可确定是否满足该定义(例如，是否满足操作员 设定状态)(步骤140)。如果满足依赖性定义，则场外系统然后从第二 机械10a请求传输(步骤120)。否则，场外控制系统16可继续从第一机 械10b请求传输(返回步骤100)，直到满足依赖性定义为止。如上所述， 该请求可以是连续的、周期性的或基于操作员选择的时间、工作日、曰期 或时间间隔。
上述的以及在图4的流程图60中概况的方法可非常适用于两个机械协 同工作的情况或当第一机械的运行取决于第二机械的运行时的情况。在一 个实例中，第一机械10可以是图1中所示的推土机10b，而第二机喊10 可以是托运卡车10a。可仅在推土机10b聚集了足够的材料以装载托运卡 车10a之后，将托运卡车10a安排在与推土机10b的共同工作地点工作。 当推土机10b聚集了材料以装载到托运卡车10a中时，托运卡车10a可能 在第二地点高效地执行任务。在这一实例中，在接收到用以表示已经聚集 了适量材料的从推土机10b的数据传输之后，可请求从托运卡车10a的传 输，以确定托运卡车10a在第二地点的逸艮或位置。这样，仅在托运卡车 10a在第二地点高效完成附加任务之后，可重新指挥托运卡车10a在对于 推土机10b的*的适当时间进行去除过多负载材料的原始任务。通过仅 在已经接收到从推土机10b的传输之后请求从托运卡车10a的数据传输， 通信的量和计算过程可保持最小化。通过降低通信的量和计算过程，广播 可保持空闲以用于其它通信所需，并且必要的计算功率可被降低和更为经 济。
如图5的流程图62所示，在收集与一个或多个机械10相关的运行数 据之后，图3中所示的实施例的操作数据系统12的第一步骤可包括场内 数据收集系统14经由定位设备56确定机械10的位置(步骤200 )。 一旦 已经确定了机械10的位置，则可将该位置与一个或多个预定依赖性边界比 较(步骤210)。依赖性边界可包括例如操作员设置的地理边界。如果所 确定的机械10的位置位于操作员设置的依赖性边界内，则可触发通信模块20，以发送与MlO相关的先前收集的运行数据(步骤220)。然而，如 果所确定的机械10的位置位于依赖性边界外，则控制可返回步骤200，即 定位设备56再次确定机械10的位置。这样，当;W^ 10跨越依赖性边界时， 仅将机械运行^t发送到场外控制系统16。
与流程图60类似，流程图62包含图3的操作数据系统12的可选择性 方法。具体地，如果已经设置了多于一个的依赖性边界，则可以将机械IO 的位置与每一个依赖性边界比较，以确定机械10在哪个依赖性边界中运行 (步骤230 )。
可根据操作员设置的哪个边界包含机械10来不同地操作数据系统12。 具体地，如果确定机械10在第一依赖性边界中运行，则可触发通信模块 20来发送与第一^参数或第一组机械参数相关的运行数据(步骤240 )。 相反，如果确定机械10在第二依赖性边界中运行，则可触发通信模块20 来发送与第二机械参数或第二组,参数相关的运行数据(步骤250)。 这样，仅将与特定地理区域相关的那些^lt发送到场外控制系统16。
上文最近描述的以及在图5的流程图62中概括的方法最适合于一个独 立执行任务的机械，其中与特定工作地点相关的运行^lt的获知是有益的。 在一个实例中，机械10可以是在图3中所示的托运卡车10a。基于需要， 托运卡车10a可以同时进行向两个共同定位的而单独所有或单独运行的工 地托运材料的任务，或进行从两个共同定位的而单独所有或单独运行的工 地托运材料的任务。当托运卡车10a在不同工地中工作时，每一个所有的 或运行的实体可期望获知托运卡车10a的不同运行特征。例如， 一个实体 可能对于有效负载监控感兴趣，而另一个实体可能仅对于周期时间感兴趣。 通过根据依赖性边界发送不同的数据报告，可高效地满足两个实体的需要。
此外，当一个机械10被不同的实体共享时，这些实体可能在精确地追 踪他们的M运行成本的共享方面感兴趣。可根据依赖性边界通过追踪和 报告机械的性能来筒化成本分配。例如，可以在不同的依赖性边界中根据 时间或燃料消耗的量对不同的实体开帐单。通过每次机械IO跨越依赖性边 界时的传斷清求，来达到精确的计算。对于本领域普通技术人员清楚的是，可以对本发明所公开的方法和系 统进行各种修改和改变。根据对这里所公开的方法和系统的说明书和实践 的考虑，该方法和系统的其它实施例对于本领域普通技术人员将是清楚。 本发明的目的在于，该说明书和实例可仅看作示例性的，所7>开的真实范 围由所附的权利要求和它们的等同物指示。
权利要求
1.一种数据系统(12)，包括与第一机械(10b)相关的第一通信设备(20)；与第二机械(10a)相关的第二通信设备(20)；与所述第一通信设备和所述第二通信设备通信的场外系统(16)，所述场外系统被配置为，响应于从所述第二机械接收的第二数据传输，从所述第一机械请求第一数据传输。
2. 权利要求l所述的数据系统，其中 所述第一数据传输包括与所述第一机械相关的运行信息；和 所述第二数据传输包括与所述第二M相关的运行信息。
3. 权利要求2所述的数据系统，还包括 与所述第一;WM目关的至少一个第一传感器(18a);和 与所述第二^相关的至少一个第二传感器(18a); 其中通过所述至少 一个第 一传感器收集与所述第 一机械相关的所述运 行数据；和通过所述至少一个第二传感器收集与所述第二机械相关的所述运 行数据。
4. 权利要求2所述的数据系统，其中所述场外通信设备被配置为， 仅响应于与被满足的所述第二机械的运行信息相关的依赖性定义来请求所述第一数据传输。
5. 权利要求4所述的数据系统，其中所述依赖性定义被手动设置。
6. 权利要求4所述的数据系统，其中所述依赖性定义与用于完成预 定任务的第二机喊的a相关。
7. 权利要求4所述的数据系统，其中所述依赖性定义与所述第二机 械的累积燃料消糾目关。
8. —种报告数据的方法，包括从第一机械(10b)接收第一数据传输；和响应于所述第一数据传输，从第二机械(10a)请求第二数据传输。
9. 权利要求8所述的方法，还包括 从所述第一机械收集运行信息；和 从所述第二机械收集运行信息，其中所述第 一数据传输和所述第二数据传输分别包括从所述第 一机械 和所述笫二机械收集的运行信息。
10. 权利要求9所述的方法，还包括 将从所述第一机械收集的运行信息与依赖性定义比较；和 仅当满足所述依赖性定义时，请求所述第二数据传输。
全文摘要
公开了一种用于机械的数据系统(10)。该数据系统具有与第一机械(10b)相关的第一通信设备(20)和与第二机械(10a)相关的第二通信设备(20)。该数据系统还具有与所述第一通信设备和所述第二通信设备通信的场外系统(16)。所述场外系统被配置为响应于从所述第二机械接收的第二数据传输，从所述第一机械请求第一数据传输。
文档编号E02F3/76GK101316967SQ200680044086
公开日2008年12月3日 申请日期2006年9月22日 优先权日2005年11月28日
发明者A·D·麦克尼立, A·L·弗尔古森, A·M·堂纳利, D·C·伍德 申请人:卡特彼勒公司