專利名稱：根據(jù)土壤濕度分布數(shù)據(jù)準備工作場地的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開通常涉及準備土方工程建設(shè)場地的技術(shù)和機器系統(tǒng)，并 更特別地涉及通過使用土壤濕度分布數(shù)據(jù)在工作區(qū)域之間選擇性地 運送填充土壤的處理和控制策略。
背景技術(shù)：
道路和建筑物建設(shè)和許多其它的土方工程項目可能要求從一地 點向另一個地點運送相對大的土壤量。在某些情況下，工作場地的 地形需要通過弄平自然土壤、轉(zhuǎn)移土壤、在某些區(qū)域堆放放土壤等。 為了工程目的、土地結(jié)構(gòu)或者甚至美學(xué)的原因該項目規(guī)定一特殊的 現(xiàn)場地形。類似地，例如填充土壤存放層的產(chǎn)生的提升高度，土壤 的成份和濕度含量因素或許需要被嚴格地控制。大量不同的機械例 如壓路機、拖拉機、拖運卡車、伊運機、挖掘機，土壤改良機和許 多其他機械在給定的項目中用于準備現(xiàn)場地形和加工土壤?，F(xiàn)場管 理人員通常承擔(dān)統(tǒng)籌所有機械運行的任務(wù)，以保證符合最后期限要 求、減少停工時間和提高效率和質(zhì)量。因此可以認為準備工作場地 的總體過程可能是非常復(fù)雜并要求嚴格的工作。
參與工地建設(shè)實踐的工程師和其他人員很早就了解土壤濕度與 作為支持基底的土壤的適宜性相關(guān)或者不會隨著時間的推移保持穩(wěn) 定。在能預(yù)料到土壤的最終用途的情況下處理土壤的容易程度、例 如進行壓實、也可能受濕度影響。過度干燥的土壤可能隨著時間的 推移和濕度的滲透發(fā)生物理變化，包括作為支撐基質(zhì)的土壤完整性。 濕的土壤也可能移動或隨時間推移變得不穩(wěn)定。對含有不適當(dāng)濕度 的土壤獲得適宜的壓實也可能是困難的事情，盡管產(chǎn)生的問題一 直 到后來才變得明顯。在填充土壤中獲得適宜的濕度含量因此變成首選，并對項目的長期成功來說常常變得關(guān)鍵。
如上所述，為許多的土方工程準備場地可以要求從一個地點向 另一個地點轉(zhuǎn)移相對大的土壤量。通常情況下，現(xiàn)場工程師為獲得 填充土壤會選擇"采挖區(qū)域"，和堆放轉(zhuǎn)移的填充土壤的"填充 區(qū)域"。填充土壤通常通過托運卡車或鏟土機分階段從采挖區(qū)域運 送到填充區(qū)域，每一次放下一層土壤或者土壤"升程"，隨后通過 壓路機壓實到大約合適的壓實狀態(tài)。如果具有不合適濕度的土壤、
即太濕或太干、被堆放在一層或多層的升程中，土壤則經(jīng)常要求大 強度的返工。太干的土壤需要通過噴水車向土壤上噴水進行加濕。 太濕的土壤則需要被攤鋪成圓盤形進行混合并增加通過環(huán)境干燥的 面積區(qū)域。在土壤堆放之前識別土壤是否含有適當(dāng)?shù)臐穸?，然而?到目前為止的很多情況下還是一種挑戰(zhàn)或不可能的事情。
因此當(dāng)前的實踐是在建設(shè)階段的最后測量土壤的濕度，例如通 過濕度/密度儀表。這樣的儀表被用來測定是否在確定的土壤樣品中 的濕度含量太高或太低，并可以測定樣品的總密度。如果該土壤不 在期望的濕度含量水平上或沒有被充分的壓實，前述的返工技術(shù)通 常會被使用，并土壤被再次壓實。對已經(jīng)鋪好的土壤進行返工以獲 得適當(dāng)?shù)臐穸仍谠S多土方項目中需要耗費相當(dāng)多人力和資源。這也 會降低承包商經(jīng)濟上的生存能力并花費時間。因此非常明顯地是在 填充場地預(yù)先控制和/或檢測土壤的濕度將會在建筑行業(yè)中很受歡 迎。
本公開意圖解決上述一個或多個問題和不足。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明提供了一種準備工作場地的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括 至少一個機器，所述機器至少具有一個安裝在所述機器上用于感應(yīng) 指示土壤濕度含量參數(shù)的傳感器。所述系統(tǒng)進一步包括接收器，所 述接收器用于接收采挖區(qū)域和填充區(qū)域中至少一個區(qū)域的位置數(shù) 據(jù)，以及一個信號發(fā)射裝置，用于對應(yīng)于所述位置數(shù)據(jù)和來自至少一個傳感器的數(shù)據(jù)輸出信號。所述系統(tǒng)還進一 步包括至少 一 個運送 機器，用于至少部分地根據(jù)所述信號選擇性地在所述采挖區(qū)域和所 述填充區(qū)域之間運送填充土壤。
另 一 方面，本發(fā)明提供了 一種包括至少 一 個數(shù)據(jù)處理器的控制 系統(tǒng)，所述至少一個數(shù)據(jù)處理器用于從至少一個傳感器接收指示土 壤的濕度含量的傳感器數(shù)據(jù)。所述至少一個數(shù)據(jù)處理器進一步被用 于接收采挖區(qū)域和填充區(qū)域中至少 一 個區(qū)域的位置數(shù)據(jù)。所述控制 系統(tǒng)進一步包括信號發(fā)射裝置，用于根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)和所述傳感 器數(shù)據(jù)向填充土壤運送機器輸出控制信號。
還有另外的方面，本發(fā)明提供了一種準備工作場地的方法。該 方法包括接收采挖區(qū)域和填充區(qū)域中至少 一個區(qū)域的土壤的土壤濕 度數(shù)據(jù)，并接收采挖區(qū)域和填充區(qū)域中的至少 一個區(qū)域的位置數(shù)據(jù)。 該方法進一步包括對應(yīng)于所述土壤濕度數(shù)據(jù)和所述位置數(shù)據(jù)輸出至 少 一 個信號，和至少部分地根據(jù)所述至少 一 個信號選擇采挖區(qū)域中 的運送機器獲得填充土壤的位置和填充區(qū)域中的運送機器堆放填充 土壤的位置中的至少一個位置。


圖1是根據(jù)一個具體實施例準備工作場地的一個系統(tǒng)的示意圖。
圖2是一個土方工程建設(shè)場地的示意性的場地模型。 圖3是用于圖1的系統(tǒng)的顯示裝置的示意圖；和 圖4是根據(jù)一個具體實施例描述生成土壤濕度分布圖和填充土 壤運送程序的流程圖。
具體實施例方式
參照圖1，顯示了用于準備工作場地的系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括 具有鏟土機12的第一機器，鏟土機12具有框架14和伊斗16。機器 12可以用于在第一位置獲得填充土壤，通常已知為"采挖區(qū)域，，， 并且通過鏟斗16將填充土壤載荷運送到第二工作區(qū)域，通常指填充土壤載荷堆放的"填充區(qū)域"。其他類型的機器和機器組可用來選
擇性地運輸填充土壤，例如除了機器12拖運卡車、挖掘機和裝載機 也可以用于系統(tǒng)10，或者用拖運卡車，挖掘機和裝載機替代機器12。 系統(tǒng)10可進一步包括第二機器50用于獲得土壤濕度數(shù)據(jù)以產(chǎn)生土 壤濕度分布圖，在此將進一步描述。為此目的，機器50可包括裝在 其上的至少一個土壤濕度傳感器64。機器50也可以包括一個接收器 56，例如GPS接收器用于接收在一個工作區(qū)域中指示機器50位置的 位置信號。 一個或多個運輸機器、例如機器12、的運行可以根據(jù)濕 度信號和位置信號、在下文中指"土壤濕度分布數(shù)據(jù)"、進行控制 和管理，濕度信號和位置信號通過機器50獲得。特別是，對應(yīng)于在 采挖區(qū)域和/或填充區(qū)域中的填充土壤的位置的濕度分布數(shù)據(jù)可被用 于系統(tǒng)IO選擇至少一個位置，該至少一個位置是在采挖區(qū)域獲得填 充土壤的采挖位置、和在填充區(qū)域堆放填充土壤的堆放位置中的一 個。選擇采挖和/或填充位置可以是自動的動作，或者可以由場地管 理器等完成。通過在此的描述將進一步更加清楚，通過使用濕度分 布數(shù)據(jù)選擇獲得和堆放填充土壤在土方建設(shè)項目濕度最終結(jié)果測試 的通常實踐中顯示出相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。
在一個具體實施例中，機器12和50的某些活動可以在基站40 被監(jiān)測和/或控制?；?0可以包括至少 一 個數(shù)據(jù)處理器例如計算機 48用于接收從機器50和/或12傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。在可預(yù)期的實施例中， 場地管理器或計算機48可從基站40進行操作來作出決定并輸出機 器導(dǎo)航的控制信號。機器12的導(dǎo)航可以從基站40根據(jù)通過機器50 獲得的至少部分土壤濕度分布數(shù)據(jù)進行控制和管理。因此，基站40 可以作為機器50和12之間的、或系統(tǒng)10的其他機器之間的通信連 接。
其他作業(yè)例如通過攤鋪成盤狀或者噴水對原地土壤的調(diào)節(jié)，或 者填充土壤載荷的混合，例如，也可以通過基站40進行管理。另外 伊土機和其他運輸機械，拖拉機、運水卡車和多種類型的其他建筑 機械可與基站40的場地管理器、或者計算機48進行通信，由此他們的運動和動作可以受益于土壤濕度分布數(shù)據(jù)進行檢測和管理。進
一步強調(diào)的是，圖1中系統(tǒng)10的描述僅僅是示例性的。本公開可以 在可操作連接的復(fù)雜系統(tǒng)的環(huán)境中實施，全部與基站40和/或相互的 通信。例如，與機器12類似的兩個或多個鏟土機可以直接或者通過 基站40與機器50通信連接，4產(chǎn)土機根據(jù)通過機器50獲得的濕度分 布數(shù)據(jù)被管理或控制。作為選擇，土壤的濕度分布數(shù)據(jù)的獲得和處 理，以及填充土壤的運送，都能夠通過單個機器進行。例如，伊土 機12可以裝備與機器50 —樣或類似的硬件并且能在工作區(qū)域中移 動以獲得土壤濕度分布數(shù)據(jù)，然后根據(jù)土壤濕度分布數(shù)據(jù)獲得或堆 放填充土壤，或者輸出信號來管理土壤濕度檢查機器來選擇區(qū)域。 這些不同的特征和伴隨的優(yōu)點將在以下的描述中更加明顯。
如上所述，基站40用于從機器50和/或12接收數(shù)據(jù)。就此目的， 基站40可以包括一個用于從機器50接收數(shù)據(jù)的接收器44。在一個 具體實施例中，土壤濕度分布數(shù)據(jù)可以通過接收器44從機器50接 收。接收器44可以和計算機48連接以便從機器50接收的土壤濕度 分布數(shù)據(jù)可被記錄在計算機48的存儲器中。例如儲存在一個數(shù)據(jù)庫 中。在材料從采挖區(qū)域移走或堆放在填充區(qū)域之后，可以獲得各自 區(qū)域的另外的土壤濕度分布數(shù)據(jù)，并且在數(shù)據(jù)庫中的土壤濕度分布 數(shù)據(jù)被更新。在其他的例子中，另外的土壤濕度分布數(shù)據(jù)可以用于 增加儲存在與計算機48相連的數(shù)據(jù)庫中的土壤濕度分布數(shù)據(jù)的分辨 率?；?0可進一步包括一個本地的GPS接收器，以比只單獨使用 基于衛(wèi)星的GPS能夠獲得相對更為準確的位置信息。 一個與計算機 48相連的發(fā)射信號裝置例如發(fā)射器46也可以布置在基站40以允許 信號發(fā)射來控制或指揮機器12的動作。發(fā)射器46也可以是簡單的 無線通信連接裝置的一部分，以允許場地管理器來指揮系統(tǒng)10的一 個或多個機器執(zhí)行特殊的動作。雖然在許多的土方建設(shè)項目使用基 站40,應(yīng)當(dāng)理解的是在系統(tǒng)10的其他方案中，數(shù)據(jù)處理器、存儲器、 做出決定的管理器等、都能夠通過系統(tǒng)10的機器中的一個完成。在 這樣的具體實施例中，不是將土壤濕度分布數(shù)據(jù)傳輸?shù)交?0 ,而是通過安裝在機器50上的發(fā)射器54，機器50能夠?qū)⑿盘栔苯影l(fā)射 到機器12,以控制或指揮機器12的運行。在進一步的具體實施例中， 不是無線傳輸土壤濕度分布數(shù)據(jù)，而是機器50可以簡單地記錄土壤 濕度分布數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)稍候被下載到計算機48中，并用來的選擇和 /或控制機器12動作，或者集成到一個場地管理計劃中作為之后的參 考。
具體到但不限于系統(tǒng)10的其他部件的元件，機器12可以包括 有顯示裝置20的操作員駕駛室18。機器12可以也包括第一接收器 26， 例如用于接收位置信號的GPS接收器，由此可確定機器12的 位置或相對位置。機器12可以包括另外的接收器25，用來接收自基 站40發(fā)射的信號。在一個具體實施例中，顯示裝置20可以包括一 個圖形顯示裝置，在此進一步描述，盡管在其他的實施例中顯示裝 置20可以包括一個燈或LED,例如，用于通過操作者可觀察到的方 式傳輸信息。響應(yīng)于基站40發(fā)射的信號，顯示裝置20也可以用于 指示在填充區(qū)域內(nèi)為堆放填充土壤選擇的位置和在采挖區(qū)域內(nèi)為獲 得填充土壤選擇的位置中的至少一個位置。這能使操作機器12的操 作者遵守通過觀看顯示裝置20上從基站40接收的信息得到的指示。 對于給定的工作區(qū)域，指示這樣選定的區(qū)域可通過顯示在顯示裝置 20上的分布圖的圖形、亮度、色彩、閃光區(qū)域等來進行。在不使用 基站的地方，顯示裝置20可通過直接從機器50接收的信號發(fā)揮作 用。在任何一種情形中，系統(tǒng)IO通常包括在基站40和機器50之一 中的信號發(fā)射裝置，向機器12輸出信號，通過顯示裝置20促使獨 特顯示的產(chǎn)生。機器12可進一步包括數(shù)據(jù)處理器30，該數(shù)據(jù)處理器 與發(fā)射器24相連并通過一根或多根通信線路29與發(fā)射器24和接收 器25， 26相連，并通過其他的通信線路23與顯示裝置20相連。
現(xiàn)在回到機器50的某些方面，機器50的至少一個傳感器64可 包括一個用于感應(yīng)指示土壤濕度含量參數(shù)的非接觸傳感器。在一個 具體實施例中，傳感器64可包括當(dāng)機器50在工作區(qū)域中移動時用 于不接觸土壤來掃描土壤濕度的微波傳感器，例如從英國Hydronix,of Guildford, Surrey可得到的傳感器類型。在其他的實施例中，商業(yè) 上存在的接觸型傳感器可以被采用，商業(yè)上有多種類型存在。機器 50可以包括用于接收指示在一個工作區(qū)域內(nèi)機器50位置的位置數(shù) 據(jù)的接收器56，接收器56安裝在操作者駕駛室58。機器50可以是 安裝有駕駛室58的有框架52的移動機械，例如操作者可以在工作 區(qū)域中駕駛機器50通過傳感器64采集土壤濕度數(shù)據(jù)。機器50可選 擇地包括也自律機器，或者可以甚至是后面拖曳或者是手持的器具。 發(fā)射器54可進一步安裝在機器50上，對應(yīng)通過傳感器64獲得的土 壤濕度數(shù)據(jù)和通過接收器56獲得的機器位置數(shù)據(jù)輸出信號。
機器50可進一步包括數(shù)據(jù)處理器或計算機60,該數(shù)據(jù)處理器或 計算機60通過通信線路62與傳感器64連接、通過另外的通信線路 57與接收器56連接以及通過其他另外的通信線路59和接收器54 連接。計算機60可因此用于從接收器56接收位置信號并從傳感器 64接收傳感器輸入。計算機60可以包括存儲器61例如RAM、硬盤 或閃存等，和與存儲器61相連的存儲器寫入裝置63。計算機60可 以因此可以存儲土壤濕度分布數(shù)據(jù)，并當(dāng)獲得給定區(qū)域的另外的數(shù) 據(jù)時通過重寫或者補充先前得到的數(shù)據(jù)而更新土壤濕度分布數(shù)據(jù)。
計算機60、存儲器61、存儲器寫入裝置63，傳感器64、接收 器56和發(fā)射器54可以是控制系統(tǒng)70的元件，用于處理土壤濕度分 布數(shù)據(jù)和控制或管理機器12和其他作為系統(tǒng)10的組成部分的機器 的運行?？刂葡到y(tǒng)70描述成安裝在機器50上，然而，應(yīng)當(dāng)理解其 中的部分或所有的部件可以布置在系統(tǒng)10的其他位置。例如，存儲 器61和存儲器寫入裝置63可以是位于基站40的計算機48的的部 件。此外，計算機48、接收器42和44以及發(fā)射器46、還有數(shù)據(jù)處 理器30、顯示裝置20、發(fā)射器24和接收器25和26可以作為系統(tǒng) 10的一個集成的控制系統(tǒng)的組成部分。因此控制系統(tǒng)70可以包括多 個相互通信的計算機、傳感器、接收器和發(fā)射器，他們的位置在系 統(tǒng)10中可變化。在其他的實施例中，單個的信號數(shù)據(jù)處理器可用于 接收土壤濕度分布數(shù)據(jù)，選擇合適的填充和/或采挖位置并根據(jù)土壤濕度分布數(shù)據(jù)向運送機器輸出控制信號，該運送機器根據(jù)控制信號 選擇性的運送填充土壤。
同樣參照圖2，顯示了根據(jù)本公開的示意性的場地平面圖模型， 描述了使用系統(tǒng)10的填充土壤運送過程的某些方面。兩個分離的機 器50a和50b被顯示，機器50a和50b中的每一個和圖1中顯示的 機器50類似。兩個分離的運送機器12a和12b被顯示，和圖l中的 機器12類似。機器50a可最初在第一工作區(qū)域Wl內(nèi)移動，包括一 個采挖區(qū)域。當(dāng)機器50a在工作區(qū)域Wl中移動時，工作區(qū)域W1 中的土壤濕度數(shù)據(jù)可以被感應(yīng)。機器50b可類似地在在第二工作區(qū) 域W2中移動，例如一個填充區(qū)域，并且工作區(qū)域W2中的土壤濕度 數(shù)據(jù)被感應(yīng)。每個機器50a和50b中在各自的工作區(qū)域中移動直到 工作區(qū)域至少被機器橫貫一次，同時接收位置信號。通過將機器50a 和50b的各自工作區(qū)域的土壤濕度數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)結(jié)合，可以生成 各自工作區(qū)域的土壤濕度分布圖。土壤濕度分布數(shù)據(jù)可在基站40接 收到，由此一個或多個采挖和/或填充位置被選擇，并且根據(jù)選擇的 采挖和/或填充區(qū)域位置向機器12a和12b輸出的相應(yīng)的信號以在工 作區(qū)域Wl和W2內(nèi)和之間能夠?qū)C器進行導(dǎo)航。
在給定的工作區(qū)域內(nèi)土壤濕度變化顯著并甚至沒有規(guī)律，根據(jù) 例如土壤類型、坡度、高度等。土壤濕度分布可能因此導(dǎo)致相對復(fù) 雜的土壤濕度分布圖。據(jù)此，期望對一個工作區(qū)域中含有不同、但 類似濕度的不同區(qū)域進行分組。換句話說，在一些情況下，根據(jù)平 均的濕度含量將給定的區(qū)域劃分成區(qū)可能非常有用。在圖2中，工 作區(qū)域Wl被顯示成可以有三個不同的區(qū)域，有三種不同平均濕度 水平的A、 B和C。特別是，通過傾斜虛線顯示的區(qū)域A對應(yīng)大約 最適宜的濕度含量，通過水平虛線顯示的區(qū)域B被視為對應(yīng)于過度 干燥的土壤濕度含量以及通過波狀線顯示的區(qū)域C對應(yīng)于過度濕的 濕度含量。
圖2中也描述了兩個不同的行進路線，通過箭頭Z和X進行表 示。行進路線Z指示了一種鏟土機12a可能的路線，妒土機12a將穿過區(qū)域A并從而使妒土機12a獲得一裝滿的具有最好或接近最好 的濕度含量的填充土壤載荷。行進路線X指示了鏟土機12b可能的 行進路線，伊土機12b將穿過部分區(qū)域B和部分區(qū)域C并從而使得 妒土機12b可獲得大約50%過度干燥和大約50%過渡濕的一裝滿的 填充土壤載荷。通過4產(chǎn)土機12b獲得的填充土壤載荷的平均濕度可 以因此接近最好的濕度含量。根據(jù)本公開，不同的裝置例如安裝在 機身上的混合螺旋取土鉆可被預(yù)期用于運送機器。據(jù)此，機器12b 可以裝備成在其運輸過程中混合填充土壤載荷。在其他情況下，混 合或其他土壤調(diào)節(jié)可以在填充土壤堆放后完成。
每個妒土機12a和12b因此可以獲得平均濕度含量接近最好的 填充土壤載荷。在這樣的例子中，填充土壤載荷可以被推放在工作 區(qū)域W2中通常需要填充土壤的任何地方。在有些例子中，然而， 在選擇通過機器12a和12b在哪里堆放填充土壤時，填充區(qū)域的土 壤濕度分布也可以被考慮。圖2描述了由三個區(qū)域D、 E和F的工 作區(qū)域W2的土壤濕度分布圖。特別是，工作區(qū)域W2顯示出區(qū)域E 和F有最好或接近最好的平均的濕度含量。區(qū)域D,然而，濕度含 量太濕、例如、以至于在區(qū)域D堆放任何填充土壤前處理土壤或干 燥周圍環(huán)境成為需要。區(qū)域D的這種條件在區(qū)域D中通過X型的陰 影表示。因此，在描述的例子中，選擇行進路線Z和X以便每個機 器12a和12b相應(yīng)的填充載荷被推放在區(qū)域E和F，但沒有填充土壤 被堆放在區(qū)域D。在填充土壤被堆放后，機器12a和12b可以返回 到采挖區(qū)域Wl以獲得另外的填充載荷，釆挖區(qū)根據(jù)先前獲得的濕 度分布數(shù)據(jù)、或者通過機器50a在工作區(qū)域再次移動獲得的更新數(shù) 據(jù)進行選擇。
應(yīng)當(dāng)理解，雖然在某些具體實施例中，可以為工作區(qū)域Wl和 W2生成土壤濕度分布圖，在其他的具體實施例中可以只為各自工作 區(qū)域中的僅僅一個生成土壤濕度分布。此外，填充區(qū)域的分布圖可 以在堆放填充土壤前完成，或者僅在填充土壤堆放后完成。在具體 實施例中也預(yù)期到其中土壤濕度分布圖在填充土壤被移除后和/或填充土壤堆放后被更新。在這樣的例子中，機器50a和50b在通過機 器12a和12b填充/堆放后的相應(yīng)工作區(qū)域中移動，并且另外的土壤 濕度分布數(shù)據(jù)被發(fā)射到基站40。跟隨更新的土壤濕度分布圖，不同 區(qū)域的不同的濕度含量可被顯示，并且不同的運送策略根據(jù)更新的 分布圖被確定。
現(xiàn)在參照圖3，用圖表方式顯示了適于根據(jù)本公開的一個顯示裝 置20。特別是，顯示裝置20可以被安裝到運送機器例如鏟土機12、 12a和12b。顯示裝置20可以包括顯示屏35，例如，顯示屏35上可 以顯示采挖區(qū)域Wl的圖示。在顯示屏35上顯示的圖示可以包括一 個代表安裝有顯示裝置20的機器的圖標，如圖3機器12所示，還 有箭頭A指示了機器在工作區(qū)域中的適當(dāng)?shù)男羞M路線。參考數(shù)字P 被用于標示不同的色彩顯示，或者其他圖示，區(qū)分機器12b已經(jīng)穿 過的采挖區(qū)W1的部分。顯示裝置20可進一步包括控制按鈕31，揚 聲器33,電源按鈕34,以及鍵盤32。顯示裝置20也可以被用于顯 示圖標36，該圖標描述了土壤濕度含量的數(shù)制范圍，該數(shù)值范圍對 應(yīng)于多種不同的可在顯示器35上顯示的土壤條件。
工業(yè)實用性
參照圖4，根據(jù)一個具體實施例顯示了土壤濕度分布和填充土壤 運送的程序100。程序100可開始于步驟105,開始，并4妾著進入枳』 器例如機器50在第一區(qū)域移動的步驟110。從步驟110,程序100 可以進入步驟115，在步驟115中從例如傳感器64接收土壤濕度數(shù) 據(jù)。應(yīng)該理解，選擇用于土壤濕度分析的區(qū)域可以是填充區(qū)域W2 或采挖區(qū)域Wl的任何一個。在一些例子中，采挖區(qū)Wl和填充區(qū)域 W2可以都繪制成圖，如在此描述。從步驟115,程序100可以進行 到步驟120，在步驟120中 指示第一區(qū)域內(nèi)的土壤位置的位置數(shù)據(jù)被 接收。計算機60可以被用來接收來自傳感器64的輸入，還有來自 接收器56的輸入。根據(jù)各自的輸入，處理器60可產(chǎn)生對應(yīng)于分別 來自傳感器64和接收器56的土壤濕度數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)的土壤濕度分布信號。濕度分布信號可以被儲存在存儲器61中，但可選擇地被 直接發(fā)射到在基站的計算機48或機器12。
從步驟120,程序100可以進入步驟125，在步驟125中機器例 如機器50或另外的機器在第二區(qū)域中移動，例如區(qū)域Wl或W2之 一。從步驟125,程序100可進入到步驟130， 在步驟130中第二 區(qū)域的土壤濕度數(shù)據(jù)被接收到。從步驟130,程序100可進入到接收 指示在第二區(qū)域中的土壤位置的位置數(shù)據(jù)的步驟135。
在步驟140和步驟145中， 一旦必要的土壤濕度和位置數(shù)據(jù)被 接收到，第 一 區(qū)域和第二區(qū)域各自的土壤濕度分布圖就可以被生成。 如在此描述，本公開不限于通過系統(tǒng)10中的任何特定的裝置形成土 壤濕度分布圖。例如，土壤濕度分布圖可以通過處理器60生成并且 顯示在機器50或機器12的顯示屏上。土壤濕度分布圖可替代地通 過計算機48生成，并在基站40顯示。分布數(shù)據(jù)也可以被儲存在存 儲器中，并在沒有實際顯示分布圖的任何地方的情況下用于管理系 統(tǒng)10的運行。如上所述，機器12也可能作為獲得土壤濕度和位置 數(shù)據(jù)并生成相應(yīng)分布圖的機器。跟隨生成土壤濕度分布、并顯示相 應(yīng)的分布圖，程序100可進入到根據(jù)土壤濕度分布選擇采挖和/或填 充位置的步驟150。在一個具體實施例中，可以想象的是一個在基站 40的場地管理器擁有通過計算機48顯示的采挖區(qū)Wl和填充區(qū)W2 各自的土壤濕度分布圖。該場地管理器，根據(jù)比較各自的分布圖， 就可以對于什么樣的土壤向什么地方轉(zhuǎn)移做出適當(dāng)?shù)臎Q定。比較分 布圖或者土壤濕度分布數(shù)據(jù)也可以通過系統(tǒng)10的一個計算機完成。
從步驟150，程序100可以進入步驟155, 在步驟155中土壤 濕度分布圖顯示在安裝于機器上的顯示裝置例如顯示裝置20上。從 步驟155,程序100可進入通過顯示裝置指示一個選擇的采挖/填充 位置的步驟160。通過這種方式，機器操作者例如駕駛機器12的操 作者，可以被指導(dǎo)跟隨一特殊的路線，在特殊的位置采挖和/或填充 等。從步驟160,程序IOO可進入在采挖區(qū)域Wl和填充區(qū)域W2之 間運送填充土壤載荷的步驟165。從步驟165,程序IOO可進入詢問項目或建設(shè)階段是否已經(jīng)完成的步驟170。如果在步驟170，填充土 壤運送沒有完成，程序100可進入到步驟175。如果是，程序100 可以在步驟185結(jié)束。換句話說，在步驟170,如果不再需要、或者 認為在一段時間不需要運送填充土壤，生成土壤濕度分布圖和相關(guān) 的活動可以4亭止。
如果填充土壤運送繼續(xù)，在步驟175，采挖區(qū)域和/或填充區(qū)域 的另外的土壤濕度數(shù)據(jù)和另外的位置數(shù)據(jù)可以被接收到。另外的土 壤濕度和位置數(shù)據(jù)可以通過在工作區(qū)域Wl和W2之一中再次移動機 器50獲得。可以想到從特殊的區(qū)域移除填充土壤、以及在特殊的區(qū) 域堆放填充土壤，可能造成土壤濕度分布的變化。因此， 一旦接收 到另外的數(shù)據(jù)，在步驟180 土壤濕度分布可據(jù)此更新。從步驟180， 程序IOO可返回到步驟150根據(jù)更新的土壤濕度分布來選擇采挖和/ 或填充位置，也可以循環(huán)回步驟155-170。
本公開為在一個采挖區(qū)和一個工作區(qū)之間選擇性地運送填充土 壤提供了 一個全新地策略。這種方法可認為向場地管理器或計算機 提供了有關(guān)的濕度數(shù)據(jù)以便具有適當(dāng)?shù)臐穸群康耐寥揽梢员欢逊?到其最有利的地方。換句話說，干燥的土壤可以堆放在濕土壤的頂 部，濕土壤可以堆放到干土壤的頂部。濕土壤和干土壤甚至可以在 一個單個的填充土壤載荷中結(jié)合并在堆放前或堆放后混合。通過預(yù) 先提供相關(guān)的信息，最后的結(jié)果測試和相關(guān)于最后結(jié)果測試的返工 通過當(dāng)前的實踐將被顯著的減少，甚至消除。建設(shè)項目的總的質(zhì)量 將被改善，并且通過過去的實踐，質(zhì)保的時間和工作量將同樣的被 改善。不管土方項目的計劃和執(zhí)行是通過操作單個的在此描述的機 器，還是一大組機器，本公開相對于當(dāng)前技術(shù)發(fā)展水平有了顯著的 改進。
可進一 步理解，雖然本公開討論了在工地準備程序中的 一個相 對少的步驟，建設(shè)階段可包括許多填充土壤載荷的運送，并且可以 為采挖和填充區(qū)域的一個或兩個都生成濕度分布圖，解析和/或更新 多次。在每次獲得土壤濕度分布圖時，計劃編制都可能發(fā)生微小或顯著的變化。此外，工地準備可能需要許多工作天數(shù)，并且給定區(qū) 域的土壤濕度含量可能由于降雨或環(huán)境的干燥而變化，填充土壤的 移除和堆放也是一樣。本公開能適時監(jiān)測土壤濕度以便在全面的場 地準備計劃中土壤濕度的任何變化能被說明。
本描述僅為說明目的，不應(yīng)該被解釋為以任何方式對本公開范 圍的縮小。因此，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本公 開的全部和合理范圍的情況下，公開的具體實施例可做各種變形。 例如，雖然許多建設(shè)項目在相對近的采挖和填充區(qū)域通過鏟土機運 送填充土壤，但是本公開不因此而被限制。在其他的具體實施例中， 居間的托運卡車可被用于在相對更遠的生成有土壤濕度分布圖的位 置之間運送填充土壤。也可以使用裝載機，而不是用鏟土機，運送 土壤，例如從一個通過使用土壤濕度分布圖選擇的位置向托運卡車 裝載填充土壤。因此，為在不同地點之間最佳的運送填充土壤的目 的，非常明顯的是相對大的一組建筑機器可以使其運行被控制、監(jiān) 測、影響和跟蹤。其他方面、特征和優(yōu)點可通過研讀附圖和權(quán)利要 求清楚獲得。
部件表10系統(tǒng)
12妒土機
12a伊土機
12b伊土機
14框架
16鏟斗
18操作者駕駛室
20顯示裝置
23通信線路
24發(fā)射器
25接收器26接收器
27通信線路
29通信線路
30計算機
31控制按鈕
32控制按鈕
33揚聲器
34電源控制按鈕
35顯示屏
36土壤濕度參考圖標
40基站
42本地GPS接收器
44接收器
46發(fā)射器
48計算機
50機器
50a機器
50b機器
52框架
54發(fā)射器
56接收器
57通信線-各
58操作者駕駛室
59通信線路
60數(shù)據(jù)處理器
61存儲器
62通信線路
63存儲器寫入裝置
70控制系統(tǒng)100程序
105步驟-開始
110步驟-在第一區(qū)域內(nèi)移動機器
115步驟-接收第一區(qū)域的土壤濕度數(shù)據(jù)
120步驟-接收指示第一區(qū)域內(nèi)的土壤位置的位置數(shù)據(jù)
125步驟-在第二區(qū)域內(nèi)移動機器
130步驟-接收第二區(qū)域的土壤濕度數(shù)據(jù)
135步驟-接收指示第二區(qū)域內(nèi)的土壤位置的位置數(shù)據(jù)
140步驟-生成第一區(qū)域土壤分布圖
145步驟-生成第二區(qū)域土壤分布圖
150步驟-根據(jù)土壤濕度分布圖選擇采挖和/或填充位置
155步驟-在安裝在機器上的顯示裝置上顯示土壤濕度分布
160步驟-通過顯示裝置指示選擇的采挖/填充位置
165步驟-在采挖和填充區(qū)域之間運送填充土壤
170步驟-項目完成？
175步驟-接收采挖區(qū)域和/或填充區(qū)域的另外的土壤濕度
數(shù)據(jù)和另外的位置數(shù)據(jù)180步驟--根據(jù)另外的土壤濕度數(shù)據(jù)和另外的位置數(shù)據(jù)更新
土壤濕度分布圖185步驟-結(jié)束
權(quán)利要求
1.一種準備工作場地的系統(tǒng)(10)，包括至少一個機器(50，50a，50b)，所述至少一個機器具有至少一個安裝在其上用于感應(yīng)指示土壤濕度含量參數(shù)的傳感器(64)；接收器(25，26，44)，所述接收器用于接收采挖區(qū)域和填充區(qū)域中的至少一個區(qū)域的位置數(shù)據(jù)；信號發(fā)射裝置(46，54)，用于對應(yīng)于所述位置數(shù)據(jù)和來自所述至少一個傳感器(64)的數(shù)據(jù)輸出信號；和至少一個運送機器(12，12a，12b)，用于至少部分地根據(jù)所述信號選擇性地在所述采挖區(qū)域和所述填充區(qū)域之間運送填充土壤。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(10),其特征在于，其中安裝 有所述至少一個傳感器(64)的所述至少一個機器(50， 50a, 50b) 包括一個第一機器(50， 50a， 50b),并且其中所述至少一個運送 機器(14， 14a, 14b)包括一個不同的第二機器(14, 14a, 14b), 所述系統(tǒng)(10)進一步包括所述第一機器(50, 50a, 50b)和所述 第二機器(14, 14a， 14b)之間的通信線路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，進一步包 括顯示裝置(20, 48),至少部分地根據(jù)通過信號發(fā)射裝置(46, 54)輸出的信號，用于指示所述填充區(qū)域內(nèi)的堆放填充土壤的位置 和所述采挖區(qū)域內(nèi)的獲得填充土壤的位置中的至少 一 個位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)(10),其特征在于，其中所述 顯示裝置(20, 48 )包括與所述信號發(fā)射裝置(46， 54)相連并用 于至少部分地根據(jù)所述信號顯示所述采挖區(qū)域和所述填充區(qū)域中至 少一個區(qū)域的土壤濕度分布的圖形顯示裝置(20, 48 )，所述系統(tǒng)(10)進一步包括與所述信號發(fā)射裝置(46, 54)相連并用于對應(yīng) 于所述信號儲存所述采挖區(qū)域和所述填充區(qū)域中的至少一個區(qū)域的 分布數(shù)據(jù)的存儲器(30, 48, 61 ),以及一個存儲器寫入裝置(48，.63)其用于根據(jù)另外的位置數(shù)據(jù)和來自所述至少一個傳感器(64) 的另外的數(shù)據(jù)更新儲存在所述存儲器(30, 48， 61)中的分布數(shù)據(jù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10),其特征在于，進一步包 括數(shù)據(jù)處理器(30, 48, 60),用于響應(yīng)于所述信號選擇采挖位置 和填充位置中的至少一個位置，其中所述數(shù)據(jù)處理器(30， 48, 60) 進一步用于響應(yīng)于所述信號選擇多個采挖位置和多個填充位置，所 述系統(tǒng)(10)進一步包括顯示裝置(20)，其與所述第二機器(14, 14a, 14b)相連并用于根據(jù)顯示在其上的分布圖指示選擇的位置中 的至少一個位置。
6. —種控制系統(tǒng)(70),包括 至少一個數(shù)據(jù)處理器(30， 48, 60);所述至少一個數(shù)據(jù)處理器(30, 48， 60)用于接收指示采挖區(qū) 域和填充區(qū)域中的至少 一個區(qū)域的土壤濕度含量的傳感器數(shù)據(jù)；和所述至少一個數(shù)據(jù)處理器(30， 48, 60)進一步用于接收采挖 區(qū)域和填充區(qū)域中的至少 一個區(qū)域的位置數(shù)據(jù)；其中所述控制系統(tǒng)(70)進一步包括與所述至少一個數(shù)據(jù)處理 器(30, 48, 60)相連的信號發(fā)射裝置(46, 54),所述信號發(fā)射 裝置(46, 54)用于根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)和所述傳感器數(shù)據(jù)向填充土 壤運送機器(14, 14a， 14b)輸出控制信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)(70)，其特征在于，進一 步包括顯示裝置(20， 48),用于接收來自所述信號發(fā)射裝置(46， 54)的信號并響應(yīng)地顯示土壤濕度分布，所述顯示裝置(20, 48) 進一步用于對應(yīng)通過所述至少一個數(shù)據(jù)處理器(30, 48, 60)選擇 的位置指示一個位置和一個機器行進路線中的至少一個；并且一個存儲器(30, 48, 61 )用于對應(yīng)來自所述信號發(fā)射裝置(46， 54)的信號儲存土壤濕度分布數(shù)據(jù)，以及一個存儲器寫入裝置(48, 63),用于根據(jù)采挖區(qū)域和填充區(qū)域中的至少一個區(qū)域的另外的位 置數(shù)據(jù)和另外的傳感器數(shù)據(jù)替換儲存的土壤濕度分布數(shù)據(jù)。
8. —種準備工作場地的方法，包括步驟接收采挖區(qū)域和填充區(qū)域中至少 一個區(qū)域的土壤的土壤濕度數(shù)據(jù)；接收指示在采挖區(qū)域和填充區(qū)域中至少一個區(qū)域內(nèi)的位置的位 置數(shù)據(jù)；對應(yīng)于所述土壤濕度數(shù)據(jù)和所述位置數(shù)據(jù)輸出至少 一 個信號；和至少部分地根據(jù)所述至少 一 個信號選擇采挖區(qū)域中運送機器獲 得填充土壤的位置和填充區(qū)域中運送機器(14, 14a, 14b)堆放填 充土壤的位置中的至少一個位置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，進一步包括步驟 在采挖區(qū)域和填充區(qū)域中的至少 一個區(qū)域內(nèi)移動機器(50， 50a,50b);和在移動所述機器(50, 50a, 50b)過程中，通過安裝在所述機 器(50, 50a， 50b)上的至少一個傳感器(64)感應(yīng)一個參數(shù)，該 參數(shù)具有指示采挖區(qū)域和填充區(qū)域中的至少一個區(qū)域的土壤濕度含 量的數(shù)值；其中所述接收土壤濕度數(shù)據(jù)的步驟包括從至少 一 個傳感器(6 4 ) 接收數(shù)據(jù)，和其中輸出至少一個信號包括輸出多個信號，所述方法進一步包 括步驟至少部分地根據(jù)所述信號生成所述采挖區(qū)域和所述填充區(qū) 域中的至少 一個區(qū)域的土壤濕度分布圖。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，進一步包括步驟 ， 在運送機器(14, 14a, 14b)與采挖區(qū)域和填充區(qū)域中的至少一個區(qū)域之間運送填充土壤；跟隨運送的填充土壤接收采挖區(qū)域和填充區(qū)域中的至少 一個區(qū)域的另外的土壤濕度數(shù)據(jù)和另外的位置數(shù)據(jù)；和根據(jù)所述另外的土壤濕度數(shù)據(jù)和另外的位置數(shù)據(jù)生成更新的土壤濕度分布圖。
全文摘要
一種基于土壤濕度分布為土方工程項目運送土壤的方法，包括根據(jù)土壤濕度數(shù)據(jù)和指示所述土壤在采挖區(qū)域或填充區(qū)域的位置數(shù)據(jù)的輸出信號。該方法進一步包括根據(jù)所述信號在采挖區(qū)域內(nèi)選擇填充土壤的位置或在填充區(qū)域內(nèi)選擇堆放土壤的位置。一種為土方建設(shè)項目提供土壤的系統(tǒng)(10)，包括至少一個機器(50，50a，50b)，該機器具有一個傳感器(64)用于感應(yīng)土壤濕度，和一個接收器(25，26，56)用于對應(yīng)于所述土壤的位置接收位置數(shù)據(jù)，以及一個信號發(fā)射裝置(46，54)用于根據(jù)位置數(shù)據(jù)和土壤濕度數(shù)據(jù)輸出信號。系統(tǒng)(10)包括一個運送機器(14，14a，14b)用于根據(jù)所述信號在所述采挖區(qū)域和所述填充區(qū)域之間選擇性地運送填充土壤。
文檔編號E02D1/02GK101622401SQ200880006560
公開日2010年1月6日 申請日期2008年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月28日
發(fā)明者P·T·科科倫 申請人:卡特彼勒公司