利用rfid技術(shù)提高移動(dòng)式機(jī)器在用于提取礦物的地上或地下開采操作中的操作安全性的 ...的制作方法
【專利摘要】本公開涉及一種利用RFID技術(shù)提高移動(dòng)式機(jī)器(50)在用于提取礦物的地上或地下開采操作中的操作安全性的方法?？梢栽谝苿?dòng)式機(jī)器(50)上設(shè)置至少一個(gè)發(fā)射單元(21)?？梢蕴峁┲辽僖粋€(gè)接收單元和至少一個(gè)與機(jī)器無(wú)關(guān)的RFID應(yīng)答器，所述RFID應(yīng)答器能夠通過發(fā)射單元被激活，并且在被激活的情況下被無(wú)接觸地檢測(cè)。另外，可以提供至少一個(gè)參考應(yīng)答器(7)和控制單元，所述控制單元用于在測(cè)量循環(huán)中驅(qū)動(dòng)發(fā)射單元并評(píng)估應(yīng)答器信號(hào)。為了改善為此設(shè)計(jì)的方法和系統(tǒng)的能量需求，參考應(yīng)答器(7)可以安裝在移動(dòng)式機(jī)器(50)上且與發(fā)射單元(21)相距限定距離，所述限定距離存儲(chǔ)在控制單元中。在用于消除環(huán)境影響的校準(zhǔn)循環(huán)(KCB)中，可以取決于參考應(yīng)答器(7)的響應(yīng)信號(hào)而改變發(fā)射單元(21)的發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度L。
【專利說明】利用RFID技術(shù)提高移動(dòng)式機(jī)器在用于提取礦物的地上或地下開采操作中的操作安全性的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及利用RFID技術(shù)提高移動(dòng)式機(jī)器在用于提取礦物的地上或地下開采操作中的操作安全性的方法，包括:移動(dòng)式機(jī)器上的至少一個(gè)發(fā)射單元；移動(dòng)式機(jī)器上的至少一個(gè)接收單元；至少一個(gè)與移動(dòng)式機(jī)器無(wú)關(guān)的RFID應(yīng)答器，其能夠通過發(fā)射單元的發(fā)射機(jī)信號(hào)而被激活，并且在被激活的情況下能夠通過接收單元而被無(wú)接觸地檢測(cè)；至少一個(gè)參考應(yīng)答器；以及控制單元，用于在測(cè)量循環(huán)中驅(qū)動(dòng)發(fā)射單元并評(píng)估通過接收單元檢測(cè)的應(yīng)答器信號(hào)。本公開還涉及利用RFID技術(shù)提高移動(dòng)式機(jī)器在用于提取礦物的地上或地下開采操作中的操作安全性的系統(tǒng)，包括:移動(dòng)式機(jī)器上的至少一個(gè)發(fā)射單元；移動(dòng)式機(jī)器上的至少一個(gè)接收單元；至少一個(gè)與移動(dòng)式機(jī)器無(wú)關(guān)的RFID應(yīng)答器，其能夠通過發(fā)射單元的發(fā)射機(jī)信號(hào)而被激活，并且能夠通過接收單元而被無(wú)接觸地檢測(cè)；至少一個(gè)參考應(yīng)答器；以及控制單元，用于在測(cè)量循環(huán)中驅(qū)動(dòng)發(fā)射單元并評(píng)估通過接收單元檢測(cè)的應(yīng)答器信號(hào)。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)W02011/121500A2，可獲知一種利用RFID技術(shù)定位礦山巷道中的人和/或移動(dòng)式機(jī)器的方法。為了能夠最少地利用設(shè)備的能量來可靠地定位人或機(jī)器，驅(qū)動(dòng)鄰近的多個(gè)發(fā)射單元，使得它們接連地輻射其發(fā)射機(jī)信號(hào)，使得有關(guān)帶有標(biāo)簽的機(jī)器或人的當(dāng)前位置的信息能夠根據(jù)最先接收到被激活的人或機(jī)器標(biāo)簽的應(yīng)答器信號(hào)的接收單元的位置而獲得。通過改變發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度，隨后可以得出關(guān)于該標(biāo)簽與最近的接收單元相距的距離的結(jié)論。對(duì)于具有掩護(hù)支架、輸送機(jī)和沿著輸送機(jī)移動(dòng)的提取機(jī)的采掘面監(jiān)視系統(tǒng)，可以在輸送機(jī)上額外地設(shè)置參考標(biāo)簽，以便通過參考標(biāo)簽的應(yīng)答器信號(hào)的接收來確保輻射的發(fā)射機(jī)信號(hào)完全覆蓋位于參考應(yīng)答器和發(fā)射單元之間的待調(diào)查空間，因?yàn)橹挥性摽臻g構(gòu)成了人或者人佩戴的個(gè)人標(biāo)簽的可能駐留空間。
[0003]本公開的目的可以是提高RFID技術(shù)的操作安全性。能量消耗的進(jìn)一步優(yōu)化可能也是感興趣的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本公開的一方面涉及一種方法，其可以包括:在移動(dòng)式機(jī)器上，在與發(fā)射單元相距限定距離處，安裝參考應(yīng)答器，所述限定距離存儲(chǔ)在控制單元中?？梢栽谟糜趦?yōu)化隨后的測(cè)量循環(huán)的測(cè)量信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的校準(zhǔn)循環(huán)或者用于消除環(huán)境影響的循環(huán)中，取決于參考應(yīng)答器的響應(yīng)信號(hào)，改變(特別是增大或減小)發(fā)射單元的發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度。
[0005]根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例，發(fā)射單元和作為校準(zhǔn)標(biāo)簽的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)的參考標(biāo)簽可以因此分別布置在同一機(jī)器(例如，支撐掩護(hù)裝置或連續(xù)采礦機(jī))上或者布置在與發(fā)射單元相距均一恒定距離的位置處。可以考慮參考應(yīng)答器的響應(yīng)信號(hào)以及參考應(yīng)答器與發(fā)射單元相距的限定距離，來改變用于隨后的測(cè)量循環(huán)或校準(zhǔn)循環(huán)的發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度。因?yàn)榘l(fā)射機(jī)信號(hào)的有效信號(hào)波會(huì)由于環(huán)境影響(諸如掩護(hù)蓋與掩護(hù)裝置的行進(jìn)裝置相距的距離，提取機(jī)相對(duì)于發(fā)射單元的位置，諸如支撐設(shè)施之類的其他金屬體的存在，等等)而變化、以及信號(hào)場(chǎng)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度也會(huì)關(guān)于距離而減小，所以每個(gè)發(fā)射單元的自校準(zhǔn)可以通過發(fā)射單元和相關(guān)聯(lián)的參考或校準(zhǔn)標(biāo)簽的限定的距離比率來實(shí)現(xiàn)，并且因此整個(gè)系統(tǒng)的能量平衡的優(yōu)化可以通過該限定的距離比率來實(shí)現(xiàn)。通過校準(zhǔn)循環(huán)，發(fā)射單元的發(fā)射功率可以針對(duì)隨后的測(cè)量循環(huán)得到連續(xù)控制。校準(zhǔn)循環(huán)可以是獨(dú)立循環(huán)，或者也可以形成測(cè)量循環(huán)的一部分，并且測(cè)量循環(huán)和校準(zhǔn)循環(huán)可以順次地運(yùn)行。校準(zhǔn)循環(huán)可以在測(cè)量循環(huán)之間執(zhí)行，也可以與測(cè)量循環(huán)并行地執(zhí)行。同時(shí)，在固定距離處布置的參考標(biāo)簽的存在會(huì)由于適當(dāng)?shù)姆椒ǘ峁┍粰z測(cè)的機(jī)器或個(gè)人標(biāo)簽與移動(dòng)式機(jī)器的發(fā)射機(jī)之間的相對(duì)精確的距離確定。
[0006]信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的純粹隨距離而下降的這種變化可能基本上取決于發(fā)射機(jī)信號(hào)的輸出功率和發(fā)射頻率，其中信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度在近場(chǎng)中近似隨距離的三次方而下降，并且在遠(yuǎn)場(chǎng)中基本上與距離成正比地下降。環(huán)境影響會(huì)提供根據(jù)本公開的方法和系統(tǒng)所利用的這種與距離相關(guān)的比率的失調(diào)。
[0007]根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例，校準(zhǔn)循環(huán)可以在測(cè)量循環(huán)之間以預(yù)定間隔執(zhí)行，或者與測(cè)量循環(huán)并行地執(zhí)行。作為替代例，當(dāng)在一個(gè)測(cè)量循環(huán)中接收單元未檢測(cè)到與移動(dòng)式機(jī)器無(wú)關(guān)的應(yīng)答器信號(hào)時(shí)，可以開始校準(zhǔn)循環(huán)。
[0008]校準(zhǔn)循環(huán)可以由一個(gè)或多個(gè)部分循環(huán)構(gòu)成，其中根據(jù)本方法的一個(gè)可能的變形例，從一個(gè)部分循環(huán)到另一個(gè)部分循環(huán)迭代地改變信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度，直到參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度得以建立，在所述參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度以下不會(huì)導(dǎo)致參考應(yīng)答器的激活。尤其是在標(biāo)簽僅在被激活時(shí)才發(fā)送預(yù)先定義的應(yīng)答器信號(hào)的情況下，可以利用這樣的方法。發(fā)射單元隨后可以優(yōu)選地在緊隨校準(zhǔn)循環(huán)之后的測(cè)量循環(huán)中，按照在考慮參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的情況下覆蓋發(fā)射單元周圍的預(yù)定最小安全范圍的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度，適當(dāng)?shù)匕l(fā)送出發(fā)射機(jī)信號(hào)。由于參考應(yīng)答器與發(fā)射單元相距的距離是已知的，通過控制單元，可以根據(jù)用于該目的的參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度和基本參考場(chǎng)強(qiáng)度導(dǎo)出比例因子，其中參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度必須按照該因子增大，使得與移動(dòng)式機(jī)器無(wú)關(guān)的應(yīng)答器(諸如，特別地，個(gè)人標(biāo)簽)能夠在發(fā)射單元周圍的安全半徑內(nèi)檢測(cè)到。
[0009]根據(jù)本公開的替代示例性實(shí)施例，可以分別測(cè)量實(shí)際到達(dá)參考應(yīng)答器的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度并將其發(fā)送回給發(fā)射單元或控制單元，作為信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量值。出于該目的，可能特別有利的是，參考應(yīng)答器設(shè)置有:信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量裝置，用于測(cè)量到來的發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度；以及通信裝置，用于把測(cè)得的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量值傳送給發(fā)射單元的控制單元。測(cè)量裝置也可以由例如參考標(biāo)簽的天線和適當(dāng)?shù)碾娐窐?gòu)成，所述電路檢測(cè)接收到的天線功率并將其提供為到來的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量值或度量。參考標(biāo)簽的天線拾取的能量隨后可能形成測(cè)量值。通過測(cè)量到達(dá)參考或校準(zhǔn)應(yīng)答器的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度，發(fā)射單元的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度隨后可以按照使得發(fā)射單元周圍的期望安全范圍得到監(jiān)測(cè)的方式，依賴于該測(cè)量到的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度并且考慮參考應(yīng)答器與發(fā)射單元相距的已知距離而得到校正。出于該目的，信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度可以依賴于信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量值而得到調(diào)節(jié)以用于隨后的測(cè)量循環(huán)。用于隨后的測(cè)量循環(huán)或校準(zhǔn)循環(huán)的發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度可以特別地按照在參考應(yīng)答器處測(cè)得的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量值基本上與為參考應(yīng)答器預(yù)先確定的參考信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度相當(dāng)，使得因此大致總是相同的有效信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度到達(dá)參考應(yīng)答器的方式得到控制。由于特別是當(dāng)參考標(biāo)簽因提取機(jī)的構(gòu)造情況而必須布置成靠近發(fā)射單元時(shí)，待監(jiān)測(cè)的區(qū)域顯著大于發(fā)射單元周圍的覆蓋參考標(biāo)簽的距離的大致圓形區(qū)域，所以參考標(biāo)簽的天線的接收特性也可以通過電氣手段改變以便避免在參考標(biāo)簽處有過高的測(cè)量天線功率或信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度。
[0010]根據(jù)本公開的另一示例性實(shí)施例，實(shí)際到達(dá)參考應(yīng)答器的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度可以用于改變隨后的測(cè)量或校準(zhǔn)循環(huán)的測(cè)量信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度。出于該目的，參考應(yīng)答器可以僅利用作為激活信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的參考信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度來激活，并且發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度在校準(zhǔn)循環(huán)中按照到達(dá)參考應(yīng)答器的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度基本上與使其得到激活的參考信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度相當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行控制，以用于隨后的測(cè)量循環(huán)或校準(zhǔn)循環(huán)。然而，通過參考標(biāo)簽測(cè)量到來的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的方法是更有利的。
[0011]在利用RFID技術(shù)提高移動(dòng)式機(jī)器在用于提取礦物的地上或地下開采操作中的操作安全性的系統(tǒng)中，根據(jù)本公開，能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的是在于:在移動(dòng)式機(jī)器上，在與發(fā)射單元相距限定距離處，安裝參考應(yīng)答器，所述限定距離存儲(chǔ)在控制單元中，其中可改變發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度并且提供用于消除環(huán)境影響的校準(zhǔn)循環(huán)，在所述校準(zhǔn)循環(huán)中，取決于參考應(yīng)答器的響應(yīng)信號(hào)，改變發(fā)射單元的發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度。
[0012]根據(jù)本公開系統(tǒng)的另一示例性實(shí)施例，參考應(yīng)答器具有的響應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)度必須至少到達(dá)參考應(yīng)答器使得參考應(yīng)答器被激活。校準(zhǔn)循環(huán)隨后可以由一個(gè)或多個(gè)部分循環(huán)構(gòu)成，其中可以通過迭代地改變信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度來確定參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度，在所述參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度以下不會(huì)導(dǎo)致參考應(yīng)答器的激活，因?yàn)榈竭_(dá)參考應(yīng)答器與發(fā)射單元相距的距離的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度低于響應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)度。隨后可以考慮發(fā)射單元和參考應(yīng)答器之間的距離以及要實(shí)現(xiàn)的待覆蓋的安全范圍，按比例校正用于下一個(gè)測(cè)量循環(huán)的發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度，以便利用具有最優(yōu)校正的能量的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度來執(zhí)行下一個(gè)測(cè)量循環(huán)。參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)被不同的環(huán)境影響改變，并且通過把當(dāng)前所需的參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度與機(jī)器特性參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行比較，可以確定用于發(fā)射功率的改變因子。
[0013]根據(jù)本公開的另一示例性實(shí)施例，參考應(yīng)答器可以設(shè)置有:信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量裝置，用于測(cè)量到來的發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度；以及通信裝置，用于把信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量值傳送給發(fā)射單元的控制單元。測(cè)量裝置也可以由例如參考標(biāo)簽的天線和適當(dāng)?shù)碾娐窐?gòu)成，所述電路檢測(cè)接收到的天線功率并將其提供為到來的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量值或度量。用于隨后的測(cè)量循環(huán)或校準(zhǔn)循環(huán)的發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度可以隨后特別地按照在參考應(yīng)答器處測(cè)得的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量值基本上與為參考應(yīng)答器預(yù)先確定的參考信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度相當(dāng)?shù)姆绞降玫娇刂?。作為替代例或者附加地，參考?yīng)答器可以針對(duì)作為激活信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的參考信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度來設(shè)計(jì)。
[0014]本方法和系統(tǒng)的第一個(gè)可能的應(yīng)用領(lǐng)域是采掘面，其中移動(dòng)式機(jī)器由掩護(hù)支架(shield support)的支撐掩護(hù)裝置(support shield)形成,并且與移動(dòng)式機(jī)器無(wú)關(guān)的應(yīng)答器是個(gè)人標(biāo)簽和/或可以沿著輸送裝置移動(dòng)的提取機(jī)上附裝的機(jī)器標(biāo)簽。發(fā)射單元和參考應(yīng)答器隨后可以都位于掩護(hù)支架上。
[0015]本方法和系統(tǒng)的第一個(gè)可能的應(yīng)用領(lǐng)域涉及具有底架特別是履帶式底架的移動(dòng)式提取機(jī)，其中至少兩個(gè)發(fā)射單元和兩個(gè)參考應(yīng)答器(優(yōu)選地，四個(gè)發(fā)射單元和四個(gè)參考應(yīng)答器)被附裝到移動(dòng)式提取機(jī)的機(jī)器框架上?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0016]根據(jù)本公開的方法和系統(tǒng)的另外的優(yōu)點(diǎn)和示例性實(shí)施例可以從在附圖中極大簡(jiǎn)化地概略示出的后面的說明性實(shí)施例的說明獲得，在附圖中:
[0017]圖1借助具有處于第一延伸高度的基站(base station)和參考應(yīng)答器的支撐掩護(hù)裝置，極大簡(jiǎn)化地概略示出在發(fā)射單元周圍的不同距離處出現(xiàn)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的變化；
[0018]圖2借助處于第二延伸高度的同一支撐掩護(hù)裝置，極大簡(jiǎn)化地概略示出利用相同的發(fā)射信號(hào)而出現(xiàn)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的變化；
[0019]圖3借助處于第三延伸高度的同一支撐掩護(hù)裝置，極大簡(jiǎn)化地概略示出所出現(xiàn)的發(fā)射信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的變化；
[0020]圖4借助簡(jiǎn)圖示出基礎(chǔ)單元(base unit)和參考應(yīng)答器所安裝于的機(jī)器框架的情況下的狀況；
[0021]圖5借助流程圖示出本方法的第一變形例中的測(cè)量和校準(zhǔn)循環(huán)的序列；
[0022]圖6借助流程圖示出本方法的第二變形例中的測(cè)量和校準(zhǔn)循環(huán)的序列；
[0023]圖7借助具有四個(gè)基站和參考應(yīng)答器的移動(dòng)式提取機(jī)，極大簡(jiǎn)化地概略示出利用發(fā)射信號(hào)的不同信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度而出現(xiàn)的信號(hào)場(chǎng)；
[0024]圖8示出對(duì)于根據(jù)圖7的提取機(jī)，在第一時(shí)間t = 0，在測(cè)量循環(huán)中通過其中一個(gè)基站對(duì)標(biāo)簽的激活；
[0025]圖9示出在根據(jù)圖7的提取機(jī)中，在第二時(shí)間t = I，在測(cè)量循環(huán)中對(duì)個(gè)人標(biāo)簽的定位；并且
[0026]圖10借助簡(jiǎn)圖概略示出基站和應(yīng)答器之間的結(jié)構(gòu)和無(wú)接觸通信。
【具體實(shí)施方式】
[0027]圖1至3極大簡(jiǎn)化地概略示出用于采掘面施工的支撐掩護(hù)裝置10，其按照熟悉的方式包括:掩護(hù)蓋I，串行水平行進(jìn)裝置(serial horizontal runner) 2,用推力支撐且在這些行進(jìn)裝置之間作用的液壓支柱3，雙紐線導(dǎo)桿傳動(dòng)裝置4，以及掩護(hù)梁(gob shield)5，其中通過導(dǎo)桿傳動(dòng)裝置以及液壓支柱3，掩護(hù)蓋I可以在不同的高度與水平行進(jìn)裝置2平行地移動(dòng)、并且以張緊狀態(tài)對(duì)抗地下采掘面的超負(fù)載，其中在地下采掘面處，諸如煤之類的礦物在長(zhǎng)壁操作中得到開采。在采掘面，超過50個(gè)相似的支撐掩護(hù)裝置10通常一個(gè)接一個(gè)并排定位，并且在掩護(hù)蓋下方，輸送設(shè)施與工作區(qū)域并行地運(yùn)行，其中在所述工作區(qū)域，提取機(jī)對(duì)自身進(jìn)行引導(dǎo)以開采礦物。輸送設(shè)施和提取機(jī)在這里并未示出，因?yàn)槠浠窘Y(jié)構(gòu)對(duì)開采領(lǐng)域的專家而言是已知的。
[0028]在所示的說明性實(shí)施例中，在掩護(hù)支撐裝置10的掩護(hù)蓋I上，在一面布置有基站20，并且在另一面布置有參考應(yīng)答器7，其中基站20和參考應(yīng)答器7之間的距離永久地且不能改變地被預(yù)先確定和存儲(chǔ)在未單獨(dú)示出的控制單元中，所述控制單元例如可以形成基站20的一個(gè)部件?；?0和參考應(yīng)答器7被設(shè)計(jì)成利用RFID技術(shù)，并且能夠一體地在一方面包括發(fā)射單元、且在另一方面包括接收單元，以便能夠接收參考應(yīng)答器7的響應(yīng)信號(hào)和/或在圖1中僅概略示出的與機(jī)器無(wú)關(guān)的個(gè)人RFID標(biāo)簽8的響應(yīng)信號(hào)。
[0029]現(xiàn)在將參考根據(jù)特別優(yōu)選的示例性實(shí)施例的參考應(yīng)答器7，借助圖10舉例說明基站20和RFID應(yīng)答器之間的交互。根據(jù)本公開的用于利用RFID技術(shù)的基站20包括:作為發(fā)射單元的發(fā)射機(jī)21，其采取例如低頻發(fā)射機(jī)的形式，通過發(fā)射機(jī)21，在附圖標(biāo)記21’表示的信號(hào)場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)，如果基站20中的發(fā)射機(jī)21被激活的話。在RFID技術(shù)內(nèi)，發(fā)射機(jī)21形成所謂的激勵(lì)器。在所示的說明性實(shí)施例中，基站20還包括:作為接收單元的接收機(jī)22，在這種情況下由射頻接收機(jī)構(gòu)成。然而，接收機(jī)也可以設(shè)計(jì)成與基站分離。這樣的基站20內(nèi)的接收機(jī)22在RFID技術(shù)中有時(shí)也被稱作接入點(diǎn)。為了激活并對(duì)發(fā)射機(jī)21和接收機(jī)22饋電，基站20還具有接口 23，除了電源之外，接口 23也可以設(shè)置有適當(dāng)?shù)碾娮友b置用于啟動(dòng)和激活發(fā)射機(jī)21以及從接收機(jī)22進(jìn)行讀出，并且接口 23可以同時(shí)處理經(jīng)由適當(dāng)?shù)慕涌?例如以太網(wǎng)接口)與其他基站和/或更高級(jí)的中央控制器或中央處理單元的數(shù)據(jù)通信，所述其他基站和/或更高級(jí)的中央控制器或中央處理單元例如也可以布置在地上或布置在路線上。參考應(yīng)答器7在這種情況下由主動(dòng)標(biāo)簽或半主動(dòng)標(biāo)簽形成，并且包括至少一個(gè)含有標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器芯片13，用于接收發(fā)射機(jī)21的低頻波的低頻接收機(jī)部14，以及用于發(fā)送出射頻響應(yīng)信號(hào)的射頻收發(fā)機(jī)15。參考應(yīng)答器7還包括未示出的天線，以便能夠接收低頻發(fā)射波和/或發(fā)送出射頻響應(yīng)波。參考應(yīng)答器7由接收基站20的發(fā)射機(jī)21的發(fā)射波的低頻接收機(jī)14利用達(dá)到或超過應(yīng)答器的響應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)度的充足信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度激活。在接收到至少具有響應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)度的發(fā)射機(jī)21的發(fā)射波時(shí)，收發(fā)機(jī)部15被激活并且在射頻響應(yīng)信號(hào)中發(fā)送例如存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器芯片13中的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)以及標(biāo)識(shí)信號(hào)給基站20的接收機(jī)22。標(biāo)識(shí)信號(hào)提供已經(jīng)激活應(yīng)答器7的發(fā)射機(jī)21或基站20的明確標(biāo)識(shí)?；?0的接收機(jī)22隨后通過射頻響應(yīng)信號(hào)接收有關(guān)芯片13上的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的信息和有關(guān)若干基站20中的哪一個(gè)激活了參考應(yīng)答器7的信息。收發(fā)機(jī)15的射頻響應(yīng)信號(hào)可以在例如2.4GHz頻帶中出現(xiàn)，而發(fā)射機(jī)21優(yōu)選地在90kHz和135kHz之間的頻帶中發(fā)送低頻信號(hào)。參考應(yīng)答器7在根據(jù)本公開的系統(tǒng)和方法的特別優(yōu)選的實(shí)施例中還具有:測(cè)量裝置16，用于測(cè)量在后面仍會(huì)說明的激活期間存在的信號(hào)場(chǎng)21’的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度，并且僅當(dāng)參考應(yīng)答器處的到來的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度至少達(dá)到響應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，參考應(yīng)答器7才被激活或者才發(fā)送其標(biāo)識(shí)代碼且可能發(fā)送測(cè)得的到來的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度。
[0030]原則上，與機(jī)器無(wú)關(guān)的個(gè)人標(biāo)簽8或未連接到掩護(hù)支撐裝置10的機(jī)器標(biāo)簽可以具有與圖10中所示的參考應(yīng)答器相同的結(jié)構(gòu)，然而，通常，用于測(cè)量到來的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量裝置被省略或者在除了參考應(yīng)答器以外的其他應(yīng)答器中是不活動(dòng)的，并且與機(jī)器無(wú)關(guān)的應(yīng)答器或標(biāo)簽基本上在其接觸到具有充足信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)時(shí)被激活。
[0031]圖1示出在水平行進(jìn)裝置2和掩護(hù)蓋I之間具有第一延伸高度H1的支撐掩護(hù)裝置10。如果在該延伸高度hi，基站20輻射具有信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度L的發(fā)射信號(hào)21，則與包括發(fā)射單元21的基站20相距a的距離處的參考標(biāo)簽7隨后可以測(cè)量到信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度L&，其是例如100 μ V。由于信號(hào)場(chǎng)成三次方地輻射，所以具有這些信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的場(chǎng)線的場(chǎng)變化可以對(duì)應(yīng)于例如信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度Lref的連續(xù)線。圖1中的短虛線表示信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的變化，在短虛線處，由基站20的發(fā)射機(jī)21輻射的場(chǎng)現(xiàn)在僅具有例如80 μ V的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度L1,而長(zhǎng)虛線對(duì)應(yīng)于具有例如120 μ V的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度L2的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度變化。所指定的數(shù)值僅僅是說明性的。
[0032]如果支撐掩護(hù)裝置10的延伸高度被減小為延伸高度112，則這會(huì)由于水平行進(jìn)裝置2的鋼物質(zhì)而導(dǎo)致例如到達(dá)參考應(yīng)答器7的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的變化，盡管距離恒定保持為a并且因此在信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度中不存在與距離相關(guān)的減弱。如圖2中說明性地示出，信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度L1會(huì)出現(xiàn)在參考應(yīng)答器7處，該信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度低于信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度Lref的值。在支撐掩護(hù)裝置10具有更大的垂直長(zhǎng)度或提升高度(例如，如圖3中所示具有延伸高度h3)的情況下，到達(dá)參考應(yīng)答器7的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的變化會(huì)反向，并且在參考應(yīng)答器7處，將會(huì)存在比參考場(chǎng)強(qiáng)度Lref高的例如信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度L2,而參考場(chǎng)強(qiáng)度LMf的場(chǎng)線的變化會(huì)跟隨著與基站20相距更大的距離，該距離比基站20和參考應(yīng)答器7之間的距離a大。引起參考應(yīng)答器7的距離a處的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度變化的原因是環(huán)境影響，例如特別是由于以下因素產(chǎn)生的影響:支撐掩護(hù)裝置自身的鋼物質(zhì)的距離變化，相鄰的支撐掩護(hù)裝置，經(jīng)過的提取機(jī)，輸送設(shè)施的不同距離，等等。
[0033]為了在這些影響存在的情況下仍能在安全系數(shù)內(nèi)可靠地識(shí)別諸如圖1中所示的個(gè)人標(biāo)簽8之類的與機(jī)器無(wú)關(guān)的標(biāo)簽，無(wú)需永久地利用最大發(fā)射功率輻射發(fā)射信號(hào)，并且為了幾乎同時(shí)獲得有關(guān)檢測(cè)到的與機(jī)器無(wú)關(guān)的個(gè)人標(biāo)簽8與發(fā)射單元或基站20相距的距離的信息，在測(cè)量循環(huán)期間或者在測(cè)量循環(huán)之后進(jìn)行校準(zhǔn)循環(huán)，在該校準(zhǔn)循環(huán)中，由基站20內(nèi)的發(fā)射單元21輻射的發(fā)射功率或者場(chǎng)強(qiáng)度L取決于參考應(yīng)答器7的響應(yīng)信號(hào)而被改變。出于該目的，可以取決于參考標(biāo)簽7的操作而使用不同的方法，如現(xiàn)在就要說明的那樣。
[0034]如果參考標(biāo)簽是不具有測(cè)量裝置的應(yīng)答器，則定期地啟動(dòng)校準(zhǔn)循環(huán)，在該校準(zhǔn)循環(huán)中，由發(fā)射單元輻射的發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度按照這樣的方式從一個(gè)循環(huán)到另一循環(huán)被迭代地改變，直到參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度被確定用于發(fā)送的發(fā)射信號(hào)，在所述參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度以下不會(huì)導(dǎo)致參考應(yīng)答器的激活。由于參考應(yīng)答器7和基站20之間的距離a被永久地預(yù)先確定并且為控制單元所知，特別是如果支撐掩護(hù)裝置的延伸高度或跳汰狀態(tài)(jigging state)在控制單元中是已知的、并且參考應(yīng)答器在無(wú)環(huán)境影響的情況下通常不允許被激活的基本參考場(chǎng)強(qiáng)度被存儲(chǔ)為對(duì)應(yīng)于該延伸長(zhǎng)度，那么比例因子可以根據(jù)當(dāng)前在校準(zhǔn)循環(huán)中確定的參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度和基本參考信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的比率來形成，其中發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度必須相對(duì)于基本信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度按照所述比例因子增大，以便能夠利用基站20內(nèi)的發(fā)射單元覆蓋預(yù)定的最小安全范圍，使得除了參考標(biāo)簽7以外的標(biāo)簽(例如個(gè)人標(biāo)簽8) —旦位于安全區(qū)域內(nèi)就在該區(qū)域內(nèi)被可靠地檢測(cè)到。
[0035]然而，優(yōu)選實(shí)施例在于，利用具有測(cè)量裝置16的參考標(biāo)簽7，所述測(cè)量裝置16用于測(cè)量當(dāng)前到達(dá)參考標(biāo)簽7的層面的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度。圖4借助概略示出的機(jī)器框架10’來示出可能的方法。參考標(biāo)簽7布置在與發(fā)射單元20’相距預(yù)定距離a的位置處。意圖使與機(jī)器無(wú)關(guān)的標(biāo)簽8’在檢測(cè)半徑a’內(nèi)被檢測(cè)到。出于該目的，發(fā)射單元20的發(fā)射功率必須正好足夠大使得信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度正好相當(dāng)于距離a’處的Ldet。由于環(huán)境條件會(huì)變化，所以對(duì)于相同的發(fā)射功率，場(chǎng)的半徑也會(huì)變化。由于該原因，有必要連續(xù)地控制發(fā)射單元20’的發(fā)射功率。
[0036]為了控制信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度，到達(dá)參考標(biāo)簽7’的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度被測(cè)量并且按照使期望的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度Ldet出現(xiàn)在檢測(cè)半徑a’的方式得到適應(yīng)。為了控制信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度，總是存在與基站20相距特定距離a的參考標(biāo)簽V。由于電磁信號(hào)場(chǎng)的近似球形的傳播，當(dāng)前到達(dá)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度隨半徑的增大成三次方地減小。這會(huì)導(dǎo)致信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的比例因子按照下式所示取決于與發(fā)射機(jī)相距的距離:
[0037]
【權(quán)利要求】
1.一種利用RFID技術(shù)提高移動(dòng)式機(jī)器(50)在用于提取礦物的地上或地下開采操作中的操作安全性的方法，所述方法包括: 在所述移動(dòng)式機(jī)器(50)上提供至少一個(gè)發(fā)射單元(21)； 在所述移動(dòng)式機(jī)器(50)上提供至少一個(gè)接收單元(22)； 提供至少一個(gè)與機(jī)器無(wú)關(guān)的RFID應(yīng)答器，其能夠通過所述發(fā)射單元(21)的發(fā)射機(jī)信號(hào)被激活，并且在被激活的情況下通過所述接收單元(22)被無(wú)接觸地檢測(cè)； 提供控制單元，用于在測(cè)量循環(huán)中驅(qū)動(dòng)所述發(fā)射單元(21)并評(píng)估通過所述接收單元(22)檢測(cè)的應(yīng)答器信號(hào)； 提供至少一個(gè)參考應(yīng)答器(7)，其安裝在所述移動(dòng)式機(jī)器上且與所述發(fā)射單元相距限定距離，所述限定距離存儲(chǔ)在所述控制單元中； 在校準(zhǔn)循環(huán)(KCA，KCB)中取決于所述參考應(yīng)答器(7，70)的響應(yīng)信號(hào)而改變所述發(fā)射單元的發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度(L)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 在所述測(cè)量循環(huán)之間以預(yù)定間隔執(zhí)行所述校準(zhǔn)循環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 當(dāng)在所述測(cè)量循環(huán)(MCA)中所述接收單元未檢測(cè)到與機(jī)器無(wú)關(guān)的應(yīng)答器信號(hào)時(shí)，開始所述校準(zhǔn)循環(huán)(KCA)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中校準(zhǔn)循環(huán)由一個(gè)或多個(gè)部分循環(huán)構(gòu)成，所述方法還包括: 從一個(gè)部分循環(huán)到另一個(gè)部分循環(huán)迭代地改變信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度，直到參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度得以建立，在所述參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度以下不會(huì)導(dǎo)致所述參考應(yīng)答器的激活。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括: 在優(yōu)選地緊隨在所述校準(zhǔn)循環(huán)之后的測(cè)量循環(huán)中，由所述發(fā)射單元以在考慮所述參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的情況下覆蓋所述發(fā)射單元周圍的預(yù)定最小安全范圍的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)送出發(fā)射機(jī)信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，還包括: 由所述控制單元根據(jù)所述參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度和基本參考信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度導(dǎo)出比例因子，發(fā)射信號(hào)的參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度必須按照所述比例因子改變，使得與機(jī)器無(wú)關(guān)的應(yīng)答器在所述發(fā)射單元周圍的安全半徑內(nèi)被檢測(cè)到。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，還包括: 測(cè)量和/或利用實(shí)際到達(dá)所述參考應(yīng)答器(7)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度，用于改變隨后的測(cè)量或校準(zhǔn)循環(huán)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括: 將所述信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度分別發(fā)送回給所述發(fā)射單元或所述控制單元，作為信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量值，其中取決于在所述參考應(yīng)答器處測(cè)得的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量值來調(diào)節(jié)用于隨后的測(cè)量循環(huán)和/或校準(zhǔn)循環(huán)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，還包括: 按照在所述參考應(yīng)答器處測(cè)得的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量值基本上與參考信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度相當(dāng)?shù)姆绞?，控制發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度以用于隨后的測(cè)量循環(huán)或校準(zhǔn)循環(huán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，還包括: 僅利用參考信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度激活所述參考應(yīng)答器，并且發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度在校準(zhǔn)循環(huán)(KCA，KCB)中按照到達(dá)所述參考應(yīng)答器(7)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度基本上與其參考信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度(Lref)相當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行控制，以用于隨后的測(cè)量循環(huán)或校準(zhǔn)循環(huán)。
11.一種利用RFID技術(shù)提高移動(dòng)式機(jī)器在用于提取礦物的地上或地下開采操作中的操作安全性的系統(tǒng)，包括: 所述移動(dòng)式機(jī)器(50)上的至少一個(gè)發(fā)射單元(21)，所述發(fā)射單元(21)配置成利用可改變的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度(L)發(fā)送出發(fā)射信號(hào)； 所述移動(dòng)式機(jī)器(50)上的至少一個(gè)接收單元(22)； 至少一個(gè)與機(jī)器無(wú)關(guān)的RFID應(yīng)答器，所述RFID應(yīng)答器配置成能夠通過所述發(fā)射單元(21)的發(fā)射機(jī)信號(hào)被激活，并且配置成能夠通過所述接收單元(22)被無(wú)接觸地檢測(cè)； 至少一個(gè)參考應(yīng)答器(7)，其被安裝在所述移動(dòng)式機(jī)器(50)上且與所述發(fā)射單元(21)相距限定距離；以及 控制單元，用于在測(cè)量循環(huán)中驅(qū)動(dòng)所述發(fā)射單元并評(píng)估通過所述接收單元檢測(cè)的應(yīng)答器信號(hào)，所述控制單元存儲(chǔ)所述限定距離并且配置成執(zhí)行用于消除環(huán)境影響的校準(zhǔn)循環(huán)(KCA，KCB)，在所述校準(zhǔn)循環(huán)中，取決于所述參考應(yīng)答器(7)的響應(yīng)信號(hào)，改變所述發(fā)射單兀(21)的發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度(U。
12.根據(jù)權(quán)利要求 11所述的系統(tǒng)，其中: 所述參考應(yīng)答器(7)具有響應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)度；并且 所述校準(zhǔn)循環(huán)由一個(gè)或多個(gè)部分循環(huán)構(gòu)成，其中通過迭代地改變發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度來確定參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度，在所述參考極限信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度以下不會(huì)導(dǎo)致所述參考應(yīng)答器(7)的激活。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)或者根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中: 所述參考應(yīng)答器(7)設(shè)置有:信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量裝置(16)，用于測(cè)量到來的發(fā)射機(jī)信號(hào)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度；以及通信裝置，用于把信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量值傳送給所述發(fā)射單元(21)的控制單元。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)或者根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述參考應(yīng)答器(7)是針對(duì)作為激活信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度的參考信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)的。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法或者根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述移動(dòng)式機(jī)器(50)包括掩護(hù)支架的支撐掩護(hù)裝置，并且所述與機(jī)器無(wú)關(guān)的應(yīng)答器是個(gè)人標(biāo)簽和/或能夠沿著輸送裝置移動(dòng)的提取機(jī)上附裝的機(jī)器標(biāo)簽。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法或者根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述移動(dòng)式機(jī)器是設(shè)置有底架特別是履帶式底架的提取機(jī)(50)，在所述提取機(jī)(50)的機(jī)器框架上安裝有至少兩個(gè)發(fā)射單元和兩個(gè)參考應(yīng)答器，優(yōu)選地安裝有四個(gè)發(fā)射單元和四個(gè)參考應(yīng)答器。
【文檔編號(hào)】G06K7/10GK103907031SQ201280052617
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月28日
【發(fā)明者】M·阿勒爾, S·施特爾特, C·豪克 申請(qǐng)人:卡特彼勒環(huán)球礦業(yè)歐洲有限公司