JP6095007B2 - 作業機械の稼働データ収集システム - Google Patents

Description

本発明は、作業機械の稼働データ収集システムに関する。

世界各地の鉱山等で使用されるショベルやダンプトラック等の作業機械は、生産性向上のために連続稼働が要求されるケースが多い。しかし、突発的な故障が発生した場合には、点検・メンテナンスや部品交換のために、作業機械を停止する必要が生じる。

このような突発故障を未然に防ぐために、作業機械の稼働状況を常時監視するとともに、故障の予兆を捉えるための診断処理が必要となる。

作業機械の稼働状況の常時監視は、現場ではなく中央基地に設置したモニタリングシステムにて行われる。すなわち、作業機械の稼働データを無線通信ネットワーク経由で中央基地に収集し、複数のモニタリング画面にて作業機械の稼働状況を逐次監視する。監視対象とする作業機械が増大した場合には、同時に作業機械の状況をモニタリングすることが困難となるため、診断処理技術を導入して、正常動作時の稼働データの傾向との乖離を検知することでアラームを発報するようにして効率化を図るようにしている。

作業機械の稼働データの安定した回収のために、鉱山現場では、携帯電話通信網の基地局や無線ＬＡＮのアクセスポイントに相当する固定局が設置され、インターネットなどのネットワークを介して中央基地のサーバと繋がっている。サーバは固定局を介して、作業機械に搭載した稼働データ収集装置と通信を行うことで稼働データの回収を行っている。

しかし、例えば、稼働データ収集装置を搭載した作業機械（ショベル）が、固定局の通信可能エリア外に移動してしまった場合、サーバは作業機械（ショベル）から稼働データを回収することができなくなってしまう。また、鉱山現場では、日々の掘削作業により地形変化が激しく、日々無線環境が変化するため意図することなく固定局の通信可能エリア外になってしまう場合も起り得る。

このような問題に対して、無線通信装置を有するショベルと、無線通信装置（サーバ）を有する事務所との間を往復する無線データ搬送装置を有するダンプトラックとを備え、ダンプトラックがショベルの稼働データをキャリアとして運搬するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１３９１８６号公報

上述した特許文献１においては、例えば、ショベルが固定局の通信可能エリア外に移動した場合であっても、ダンプトラックが掘削した鉱石等を積載するためにショベルに近接したときに、ショベルの稼働データを入手できる。その後、ダンプトラックが固定局の通信可能エリア内に移動したときに、事務所のサーバへ通信することでショベルの稼働データが回収される。

ところで、鉱山等の現場が広大な場合には、１台のショベルに近接するダンプトラックは、１台に限らない。１台のショベルが固定局の通信可能エリア外で掘削していた場合、例えば４台のダンプトラックがこのショベルが掘削した鉱石を積載して、別々の複数の放土場へ移動する場合もあり得る。

上述した特許文献１の技術によれば、ショベルに近接したダンプトラック全てがショベルの稼働データを回収して移動する。このため、いずれかのダンプトラックが固定局の近傍へ移動することで、固定局を経由してサーバにショベルの稼働データを回収できる。しかし、回収するショベルの稼働データのデータ量は、多量であるため、すべてのダンプトラックが固定局を経由してデータをサーバに通信すると、無駄な通信が増え、通信コストが増大してしまう。

本発明は上述の事柄に基づいてなされたものであって、その目的は、通信の確実性を維持しつつ、通信コストの増大を防止できる作業機械の稼働データ収集システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、複数の自走式作業機械に搭載された稼働データ収集装置と、中央に設けられたサーバとの間で固定局を介してデータの授受を行う作業機械の稼働データ収集システムにおいて、前記稼働データ収集装置は、他の稼働データ収集装置と通信を行う移動局通信制御部と、前記固定局を介して前記サーバとの通信を行う固定局通信制御部と、自作業機械の稼働データと他作業機械の稼働データとを記憶する稼働データ記憶部と、ある時間間隔に対する前記サーバとの通信接続時間の割合を算出する通信確立割合算出部とを有し、前記サーバは、前記通信確立割合算出部が算出した前記通信接続時間の割合が最も高い稼働データ収集装置を選択し、選択した稼働データ収集装置の稼働データ記憶部を中継して別の他作業機械の稼働データを収集することを特徴とする。

本発明によれば、鉱山現場の掘削場で掘削物を掘削するショベルと、掘削場と放土場とを往復し掘削物を積載、運搬、放土するダンプとの運行パターンと、ダンプとショベルのグループとに着目して、作業機械同士の接触の可能性を把握したので、通信の確実性を維持しつつ、通信コストの増大を防止できる作業機械の稼働データ収集システムを提供することができる。

本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態の全体構成を示す概略図である。 本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態の動作を説明する概略図である。 本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態を構成する稼働データ収集装置を示す概略構成図である。 本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態を構成する稼働データ収集装置の稼働データの構成例を示す表図である。 本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態を構成する稼働データ収集装置の端末登録情報の構成例を示す表図である。 本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態を構成する稼働データ収集装置の通信確立割合情報の構成例を示す表図である。 本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態を構成するサーバを示す概略構成図である。 本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態を構成するサーバの通信確立割合情報の構成例を示す表図である。 本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態を構成するサーバのデータ処理部の処理内容を示すフローチャート図である。 本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態を構成するサーバのデータ処理部のメインコマンドの構成例を示す表図である。 本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態を構成するサーバのデータ処理部のサブコマンドの構成例を示す表図である。

以下、作業機械として鉱山等で用いられるショベルやダンプトラック（以下、「ダンプ」と略す）を例にとって本発明の作業機械の稼働データ収集システムの実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態の全体構成を示す概略図、図２は本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態の動作を説明する概略図である。

図１に示すように、鉱山の採石場では、ショベル１Ａやダンプ１Ｂなどの自走式の作業機械１が使用されており、それらの作業機械１の稼働データを収集する稼働データ収集システム３００が用いられている。この稼働データ収集システム３００では、採石場の近傍もしくは遠隔の管理センタ２０１に、サーバ２００が設置されている。また、ショベル１Ａやダンプ１Ｂなどには、ＧＰＳ衛星４０５を利用して自機の位置を取得する位置取得装置（図示せず）と、各種センサ（図示せず）が搭載されている。そして、ショベル１Ａやダンプ１Ｂなどに搭載した稼働データ収集装置１００Ａ、１００Ｂは、各種センサで取得した稼働データを収集して蓄積するとともに、無線通信回線４００を介してサーバ２００に送信するようになっている。なお、４０１は固定局である。

ショベル１Ａは、超大型の油圧ショベルであって、走行体２と、この走行体２上に旋回可能に設けた旋回体３と、運転室４と、旋回体３の前部中央に設けたフロント作業機５と、を備えて構成される。フロント作業機５は、旋回体３に回動可能に設けたブーム６と、このブーム６の先端に回動可能に設けたアーム７と、そのアーム７の先端に取り付けられたバケット８とで構成されている。また、運転席４の中には、ショベル１Ａの部位ごとの動作状態に関わる状態量を収集するためのコントローラネットワーク９が設けられている。なお、稼働データ収集装置１００Ａは、運転室４のなかに設置されており、運転室４の上部等の見通しの良い場所に固定局通信アンテナ１０３Ａと移動局通信アンテナ１０２Ａが設置されている。

また、ダンプ１Ｂは、本体を形成するフレーム５０５と、運転室５０４と、前輪５０１および後輪５０２と、フレーム５０５の後方部分に設けられたヒンジピン（図示せず）を回動中心として上下方向に回動可能な荷台５０３と、この荷台５０３を上下方向に回動させる左右一対のホイストシリンダ（図示せず）と、を備えて構成される。また、運転室５０４の中には、ダンプ１Ｂの部位毎の動作状態にかかわる状態量を収集するためのコントローラネットワーク５０９が設けられている。なお、稼働データ収集装置１００Ｂは、運転室５０４の中に設置されており、運転室５０４の上部等の見通しの良い場所に固定局通信アンテナ１０３Ｂと移動局通信アンテナ１０２Ｂが設置されている。

次に図２を用いて稼働データ収集システムの動作手順について説明する。作業機械１のダンプ１Ｂに搭載した稼働データ収集装置１００Ｂは、作業機械１（ダンプ１Ｂ及びショベル１Ａ）の稼働データを収集するとともに、作業機械１（ダンプ１Ｂ及びショベル１Ａ）の１運行周期を計測する。ここで１運行周期とは、ダンプ１Ｂがショベル１Ａの掘削物を積載、運搬し、放土場に放土して再びショベル１Ａに戻るまでの時間をいう。

鉱山現場では、作業エリアごとに複数の作業機械１（ダンプ１Ｂ及びショベル１Ａ）がグループとなって作業にあたっており、ダンプ１Ｂは基本的に同じルートを走行する繰り返し動作を行っている。ダンプ１Ｂの稼働データ収集装置１００Ｂは、他の作業機械１であるショベル１Ａに搭載した稼働データ収集装置１００Ａと通信接続可能であった時間を計測し、１運行周期に対する通信接続可能時間の割合を示す移動局間通信確立割合を計算する。また、ダンプ１Ｂの稼働データ収集装置１００Ｂは、固定局４０１を介してサーバ２００と通信接続可能であった時間を計測し、１運行周期に対する通信接続可能時間の割合を示す固定局間通信確立割合を計算する。

次に、サーバ２００はインターネットなどのネットワーク、および固定局４０１を介して作業機械１（ダンプ１Ｂ）に搭載した稼働データ収集装置１００Ｂと通信を行い、作業機械１（ダンプ１Ｂ）から前記移動局間通信確立割合と前記固定局間通信確立割合を取得するとともに、前記作業機械１（ダンプ１Ｂ及びショベル１Ａ）の稼働データを常時回収するように動作する。

サーバ２００は、固定局４０１の通信可能エリア外に例えば作業機械１（ショベル１Ａ）が移動した際には、通信可能エリア外に移動した作業機械１（ショベル１Ａ）に搭載した稼働データ収集装置１００Ａと最も通信接続の可能性の高い別の作業機械１（ダンプ１Ｂ）に搭載した稼働データ収集装置１００Ｂを前記移動局間通信確立割合と前記固定局間通信確立割合に基づいて検索し、当該稼働データ収集装置１００Ｂを仲介して前記通信可能エリア外に移動した作業機械１（ショベル１Ａ）の稼働データを回収するように動作する。

次に、図３乃至図６を用いて作業機械１に搭載される稼働データ収集装置１００の構成を説明する。図３は本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態を構成する稼働データ収集装置を示す概略構成図、図４は本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態を構成する稼働データ収集装置の稼働データの構成例を示す表図、図５は本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態を構成する稼働データ収集装置の端末登録情報の構成例を示す表図、図６は本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態を構成する稼働データ収集装置の通信確立割合情報の構成例を示す表図である。図３乃至図６において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図３に示すように稼働データ収集装置１００は、データ処理部１２０と、移動局通信制御部１１２と、固定局通信制御部１１３と、通信確立割合算出部１３０と、稼働データ受信部１８０と、通信確立割合記憶部１４０と、端末登録情報記憶部１５０と、稼働データ記憶部１６０と、コマンドファイル記憶部１７０とを備えている。

稼働データ受信部１８０は、自車の作業機械１に設置されている各種センサで取得した稼働データを受信する。稼働データ受信部１８０は、自車の作業機械１から稼働データを逐次受信して稼働データ記憶部１６０に保存する。
図４に稼働データ受信部１８０が自車の作業機械１から受信する稼働データの構成例を示している。稼働データとしては、メッセージ形式で構成し、受信日時と部位系統ＩＤと、センサＩＤと、センサ値とから構成されている。ここで、受信日時は、図示しない稼働データ収集装置１００が有している内部時計で計測した稼働データの受信日時を示している。また、部位系統ＩＤとは、自車の作業機械１を構成するエンジンやポンプなどの部位系統を同定するためのＩＤである。またセンサＩＤとは、前記部位系統ごとに取り付けられたセンサを特定するためのＩＤである。すなわち、部位系統ＩＤとセンサＩＤの組み合わせによって、一意にセンサを特定できるようになっている。そして、センサ値とは当該センサにて計測された数値を示している。

稼働データ受信部１８０が自車の作業機械１から受信した稼働データは稼働データ記憶部１６０に記憶される。稼働データ記憶部１６０は大きく２つの領域に分かれている。一方は自車の作業機械の稼働データを記憶する領域であり、他方は、他車の作業機械の稼働データを記憶する領域である。稼働データ受信部１８０から受信した稼働データは自車の作業機械の稼働データであるため、自車の作業機械の稼働データを記憶する領域に保存される。一方で、他車の作業機械の稼働データを記憶する領域には、サーバ２００からの指令で他車の作業機械の稼働データを中継する場合に一時的に格納するための領域である。
稼働データは、一定時間間隔にファイル形式で記録され、日付名称のディレクトリに格納されている。従って、サーバ２００からある特定の日の稼働データの送信要求が来た場合に、容易に稼働データの格納場所が分かるように構成されている。

移動局通信制御部１１２は、移動局通信アンテナ１０２を介して、他車の稼働データ収集装置１００との通信接続をつかさどる。移動局間通信としては、例えば、無線ＬＡＮのアドホックモード通信が相当し、端末間のＰ２Ｐ通信を実現する方式である。無線ＬＡＮのアドホックモードの場合、ＳＳＩＤ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ ＩＤｅｎｔｉｆｉｅｒ）と呼ばれるアクセスポイントの識別子について、すべての稼働データ収集装置１００で同一に設定することで、複数の端末間での通信接続が可能となる。従って、移動局通信制御部１１２は、他車の稼働データ収集装置１００に対して、通信接続可否を問う要求を送信し、それに対する応答を確認することで通信接続可否を確認する。従って、この応答を確認することで、他車の稼働データ収集装置１００と実際にデータ通信を行っていない状況であっても通信接続可能となったタイミングや通信接続時間を認知することが可能となる。

固定局通信制御部１１３は、固定局通信アンテナ１０３、固定局４０１を介してサーバ２００との通信接続をつかさどる。固定局通信としては、例えば、無線ＬＡＮのインフラモード通信が相当し、固定局４０１を親機、稼働データ収集装置１００を子機とした通信形態をとる。無線ＬＡＮのインフラモードの場合、ＳＳＩＤを同一に設定することで複数の稼働データ収集装置１００が固定局４０１と通信可能となる。ここで、固定局通信制御部１１３は、移動局通信制御部１１２とは別の構成をとり、別々のＳＳＩＤを設定することで独立に通信利用が可能なようになっている。また、固定局通信制御部１１３は、固定局４０１に対して通信接続可否を問う要求を送信し、それに対する応答を確認することで通信接続可否を確認する。従って、この応答を確認することで、固定局４０１と実際にデータ通信を行っていない状況であっても通信接続可能となったタイミングや通信接続時間を認知することが可能となる。

端末登録情報記憶部１５０は、作業現場にて通信接続候補となる端末の一覧を示す端末登録情報を格納している。図５に端末登録情報の構成例を示している。端末登録情報としては、端末の識別番号と、機種−号機と、ＩＰアドレスと、機械属性と、作業エリアＮｏとで構成している。

ここで、識別番号とは、端末を一意に同定するための番号であり、サーバ２００は０で固定とする。それ以外に関しては異なる端末で番号が重複しないように設定することで簡易な番号で端末を特定することが可能となる。機種−号機とは、稼働データ収集装置１００が搭載されている作業機械１を特定するための情報である。ここで、サーバ２００に関しては、０で固定とする。ＩＰアドレスとは、通信ネットワーク上で稼働データ収集装置１００を一意に同定するための番地情報である。このＩＰアドレスを把握することで特定の稼働データ収集装置１００との間でデータ通信を確立することが可能となる。機械属性とは、稼働データ収集装置１００が搭載されている作業機械１の属性を知るための情報である。作業エリアＮｏは、作業機械１が動作している作業場所を認識し、同一作業エリアで稼働している他の稼働データ収集装置１００を認識するための情報である。

図５に示す端末登録情報によれば、００１１号機のダンプを識別番号１１の作業機械、００１２号機のダンプを識別番号１２の作業機械、００２１号機のショベルを識別番号２１の作業機械とし、これらは、それぞれ別個の稼働データ収集装置１００を備え、同じ作業エリア１００内に配置されている。

図３に戻り、通信確立割合算出部１３０は、移動局通信制御部１１２と、固定局通信制御部１１３とから受信する他車の稼働データ収集装置１００との通信接続可否情報、もしくは固定局４０１との通信接続可否情報に基づいて１運行周期に相当する時間を計算するとともに、１運行周期に対する他車の稼働データ収集装置１００との通信確立割合と、１運行周期に対する固定局４０１との通信確立割合とを計算して、その結果を通信確立割合記憶部１４０に記憶する。

図６に通信確立割合記憶部１４０に保存している情報を示す。通信確立割合記憶部１４０には、図６（ａ）に示す通信確立割合算出部１３０が計測した１運行周期の計算結果と、図６（ｂ）に示す他車の稼働データ収集装置１００、もしくはサーバ２００との通信接続時間と１運行周期あたりの通信確立割合の２つの情報が格納されている。ここでは、自車の作業機械が識別番号１１の作業機械１である場合を例に示している。通信確立割合算出部１３０の動作内容については後述する。

図３に戻り、データ処理部１２０は、移動局通信制御部１１２と固定局通信制御部１１３を介して他車の稼働データ収集装置１００やサーバ２００と通信する際に、通信相手からの要求にこたえる処理を行うとともに、こちらからの要求をつかさどる処理を行う。状況としては以下の３つのケースに集約される。
（１）サーバ２００から固定局通信制御部１１３を介して自車の作業機械の稼働データの送信要求を受けた場合の送信処理。
（２）サーバ２００から固定局通信制御部１１３を介して他車の作業機械の稼働データの収集指示を受けた場合の他車の作業機械に対する稼働データの収集処理。
（３）他車の稼働データ収集装置１００から移動局通信制御部１１３を介して自車の作業機械の稼働データの送信要求を受けた場合の自車の作業機械の稼働データの送信処理。

（１）は、稼働データ収集装置１００が固定局４０１の通信可能エリア内にいる場合にサーバ２００から常時受け付ける稼働データの送信要求に対する応答処理である。
（２）は他車の稼働データ収集装置１００が固定局４０１の通信可能エリア外に移動してしまった場合に、その稼働データ収集装置１００から稼働データを回収するようにサーバ２００から指示を受けた場合の応答処理である。サーバ２００から他車の稼働データ収集装置１００の稼働データの回収要求を受ける場合には、サーバ２００からコマンドファイルが送信され、コマンドファイル記憶部１７０に保存される。データ処理部１２０は、そのコマンドファイルに基づいて指定の稼働データ収集装置１００との間で通信を行い稼働データの回収処理を実行する。その場合にデータ処理部１２０は、他車の稼働データ収集装置１００から受信した稼働データを稼働データ記憶部１６０の他車の作業機械の稼働データを記憶する領域に一時的に記録する。

（３）は、自車の作業機械が固定局４０１の通信可能エリア外に移動してしまった場合に、他車の稼働データ収集装置１００から自車の作業機械の稼働データの送信要求を受けた場合の送信処理である。

次に、稼働データ収集装置１００の通信確立割合算出部１３０が行う処理内容について詳細に説明する。
図３に戻り、通信確立割合算出部１３０は、移動局通信制御部１１２と、固定局通信制御部１１３とから受信する他車の稼働データ収集装置１００との通信接続可否情報、もしくは固定局４０１との通信接続可否情報に基づいて図６（ａ）に示す１運行周期を計算するとともに他車の端末との通信接続時間と通信確立割合とを計算する。

まず、１運行周期の計算方法について説明する。１運行周期の計算方法は自車の作業機械がダンプ１Ｂの場合とショベル１Ａの場合で計算手順が異なる。
自車の作業機械がダンプ１Ｂの場合の１運行周期の計算手順は以下となる。
（ステップ１）：通信確立割合算出部１３０は、端末登録情報記憶部１５０を参照し、同一作業エリアＮｏで動作している作業機械のうちでショベルを抽出する。例えば、図５のケースで自車の作業機械が“識別番号：１１”のダンプであった場合、“識別番号：２１”のショベルが選択される。

（ステップ２）：次に、通信確立割算出部１３０は、移動局通信制御部１１２から“識別番号：２１”のショベルとの通信接続可否情報を抽出するようにし、当該“識別番号：２１”のショベルとの通信接続が開始したタイミングと、一旦切断して再度通信接続するまでの時間を計測するようにする。この時間は、ダンプがショベルを離れて放土したのちに再度ショベルに戻ってくるまでの時間と考えられるため１運行周期に相当すると考えられる。

次に、自車の作業機械がショベル１Ａの場合の１運行周期の計算手順は以下となる。
（ステップ１）：通信確立割合算出部１３０は、端末登録情報記憶部１５０を参照し、同一作業エリアＮｏで動作している作業機械のうちでダンプを抽出する。例えば、図５のケースで自作業機械が“識別番号：２１”のショベルであった場合、“識別番号：１１”と“識別番号：１２”のダンプが選択される。

（ステップ２）：次に、通信確立割算出部１３０は、移動局通信制御部１１２から“識別番号：１１”と“識別番号：１２”のダンプとの通信接続可否情報を抽出するようにし、当該“識別番号：１１”と“識別番号：１２”のダンプとの通信接続が開始したタイミングと、一旦切断して再度通信接続するまでの時間をそれぞれ計測して、平均値を求めるようにする。この時間は、それぞれのダンプがショベルを離れて放土したのちに再度ショベルに戻ってくるまでの時間と考えられるため１運行周期に相当すると考えられる。

通信確立割合算出部１３０は、上記の方法にて１運行周期を計算し、図６（ａ）に示した通信確立割合記憶部１４０の１運行周期に記録する。

次に、通信確立割合算出部１３０の他の端末との通信接続時間の計算方法について説明する。
図３に戻り、通信確立割合算出部１３０は、前記した１運行周期の計測時間中に他の端末との通信接続可能時間を計測し、その時間の積算値を通信接続時間として図６（ｂ）に示した通信確立割合記憶部１４０の通信接続時間に記録する。例えば、自車の作業機械が“識別番号：１１”であった場合、通信確立割合算出部１３０は、１運行周期を計測するために移動局通信制御部１１２から“識別番号：２１”のショベルとの通信接続可否情報に基づいて通信接続開始のタイミングと、一旦切断したのちに再度通信接続するタイミングを計測している。この間に、“識別番号：１２”のダンプと“識別番号：２１”のショベルとの通信可能時間を積算することによって他車の稼働データ収集装置１００との通信接続時間を計算することができる。一方で、固定局との通信接続時間については、固定局通信制御部１１３から受信するサーバ２００との通信接続可否情報に基づいて計算することになる。

通信確立割合算出部１３０は、上記の方法にて通信接続時間を計算し、図６（ｂ）に示した通信確立割合記憶部１４０の通信接続時間に記録する。

次に、通信確立割合算出部１３０の他の端末との通信確立割合の計算方法について説明する。
通信確立割合算出部１３０は、上記で求めた１運行周期と通信接続時間との除算にて通信確立割合を計算し、図６（ｂ）に示した通信確立割合記憶部１４０の通信確立割合に記録する。

次に、図７乃至図１１を用いてサーバ２００の構成を説明する。図７は本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態を構成するサーバを示す概略構成図、図８は本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態を構成するサーバの通信確立割合情報の構成例を示す表図、図９は本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態を構成するサーバのデータ処理部の処理内容を示すフローチャート図、図１０は本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態を構成するサーバのデータ処理部のメインコマンドの構成例を示す表図、図１１は本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態を構成するサーバのデータ処理部のサブコマンドの構成例を示す表図である。図７乃至図１１において、図１乃至図６に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図７に示すようにサーバ２００は、データ処理部２１０と、固定局通信制御部２２０と、稼働データ記憶部２３０と、通信確立割合記憶部２５０と、端末登録情報記憶部２６０と、コマンドファイル記憶部２４０と、入出力処理部２７０とを備えている。

固定局通信制御部２２０は、固定局４０１を介して稼働データ収集装置１００との通信接続をつかさどる。固定局通信としては、無線ＬＡＮのインフラモード通信が相当し、その場合、固定局４０１を親機、稼働データ収集装置１００を子機とした通信形態をとる。

データ処理部２１０は、固定局通信制御部２２０、固定局４０１を介して稼働データ収集装置１００に対して稼働データの送信要求を出し、その応答に基づいて稼働データを受信して稼働データ記憶部２３０に保存する処理をメインで行う。データ処理部２１０の処理内容については後に詳述する。

稼働データ記憶部２３０は、サーバ２００が稼働データ収集装置１００から受信した稼働データを保存している。

端末登録情報記憶部２６０は、稼働データ収集装置１００の端末登録情報記憶部１５０に格納されているものと同様の図５に示した端末登録情報を記憶している。

入出力処理部２７０は、稼働データ記憶部２３０と、通信確立割合記憶部２５０と、端末登録情報記憶部２６０とに記憶されている各種情報をモニタ等を利用して画面出力するとともに、情報の編集を可能にする。

通信確立割合記憶部２５０は、複数の稼働データ収集装置１００から受信した図６に示した通信確立割合情報をもとに最新の通信確立割合情報を記憶している。
図８は、通信確立割合記憶部２５０が保存している通信確立割合情報の構成を示している。図８に示すように、通信確立割合情報は、識別番号で示す作業機械１ごとに、１運行周期に対する固定局４０１との通信接続時間の割合で定義する固定局間通信確立割合と、他の作業機械１との通信接続時間の割合で定義する移動局間通信確立割合の最新値を保存している。

図６に示した稼働データ収集装置１００が有する通信確立割合が“識別番号：１１”の作業機械１の通信確立割合であった場合、これをサーバ２００の通信確立割合情報に反映するケースについて説明する。
図６の稼働データ収集装置１００の通信確立割合情報において “識別番号：０”のサーバ２００との間の通信確立割合が６６．７％であることより、図８のサーバ２００の通信確立割合情報ではこれを反映して、“識別番号：１１”の固定局間通信のカラムに６６．７％を保存する。
また、図６の稼働データ収集装置１００の通信確立割合情報において “識別番号：１２”と“識別番号：２１”の通信確立割合がそれぞれ１．７％、１０．０％であることより、図８のサーバ２００の通信確立割合情報ではこれを反映して、“識別番号：１１”と“識別番号：１２”が重なる移動局間通信のカラムには１．７％が保存され、“識別番号：１１”と“識別番号：２１”が重なる移動局間通信のカラムには１０．０％が保存される。

このサーバ２００が有する通信確立割合情報は複数の作業機械１の稼働データ収集装置１００から受信した通信確立割合情報に基づいているので、例えば、同一カラムに保存すべき情報を重ねて受信した場合には、時間的に最新の情報に上書き保存する。例えば、“識別番号：１１”と“識別番号：１２”が重なる移動局間通信のカラムにおいて、前記では“識別番号：１１”の作業機械１からの情報を保存したが、その後に“識別番号：１２”の作業機械１から通信確立割合情報を受信した場合には、それを最新情報として上書き保存する。

次に、サーバ２００のデータ処理部２１０における処理内容について図９を用いて説明する。
まず、データ処理部２１０は、ステップ（Ｓ２０００）において、端末登録情報記憶部２６０に記憶している図５に示した端末登録情報を読み込む。

次に、データ処理部２１０は、ステップ（Ｓ２１００）において、図示しない内部時計により、現在日時を取得する。

次に、データ処理部２１０は、ステップ（Ｓ２２００）において、前記ステップ（Ｓ２０００）と（Ｓ２１００）とで取得した端末登録情報と現在日時とに基づいてメインコマンドファイルを作成すると共に、作成したメインコマンドファイルをコマンドファイル記憶部２４０のメインコマンド記憶用ディレクトリに保存する。

図１０は、データ処理部２１０が当該処理ステップで作成したメインコマンドの構成例を示している。
稼働データの取得はコマンドファイルを有している端末が主体となり、対象とする通信相手にアクセスして取得する形をとるため、コマンド形態としては“ＧＥＴ”と表現する。逆に、コマンドファイルを有する端末が主体となってデータを送信する場合には“ＰＵＴ”と表現する。そして、引数が３種類存在する。第１引数は、通信対象相手とする作業機械１の識別番号である。第２引数は、取得すべき稼働データの生成元である作業機械１の識別番号である。第３引数は、稼働データの取得対象とする日付を指定する。

すなわち、図１０に示しているメインコマンドファイルは、 “識別番号：１１”と、“識別番号：１２”と、“識別番号：２１”を通信対象として、それぞれ同一識別番号の作業機械の２０１３年３月２日の稼働データを取得するように指示するメインコマンドファイルになっている。なお、メインコマンドファイルに関しては、第１引数の対象通信相手の作業機械１の識別番号と第２引数の取得すべき稼働データの生成元である作業機械１の識別番号は同一としている。

図９に戻り、データ処理部２１０は、前記コマンドファイルの第１引数に指定している端末毎に（Ｓ２３００）以降の処理を繰り返す。以下に１つの端末における処理を説明する。

データ処理部２１０は、ステップ（Ｓ２３００）において、対象とする識別番号の稼働データ収集装置１００との間で通信接続が可能であるか否かを判断する。すなわち、データ処理部２１０は、当該処理ステップにおいて、固定局通信接続部２２０から受信している対象とする稼働データ収集装置１００との通信接続可否情報を基に判断する。ここで、接続可能と判断した場合にはステップ（Ｓ２４００）に進み、接続不可と判断した場合には、ステップ（Ｓ２７００）に進む。

データ処理部２１０は、ステップ（Ｓ２４００）において、対象とする識別番号の稼働データ収集装置１００との間で通信が接続されると、前記稼働データ収集装置１００が有している通信確立割合情報を取得する。そして、データ処理部２１０は、取得した稼働データ収集装置１００の通信確立割合情報に基づいて通信確立割合記憶部２５０の情報を更新する。

データ処理部２１０は、ステップ（Ｓ２５００）において、メインコマンドファイルの実行処理を行う。データ処理部２１０は、メインコマンドファイルのなかから対象とする識別番号が第１引数となっているコマンド行のみを検索して、当該コマンド行のみを実行する。すなわち、現在“識別番号：１１”と通信接続が行われている場合には、“識別番号：１１”が第１引数になっているコマンド行のみを実行し、“識別番号：１１”の作業機械１の２０１３年３月２日の稼働データを取得するように通信処理を実行する。ここで、データ処理部２１０は、稼働データ記憶部２３０に保存されている“識別番号：１１”の対象日の稼働データと“識別番号：１１”の稼働データ収集装置１００が有している対象日の稼働データとの差分に相当する未取得の稼働データのみを取得するように通信を行う。

ここで、メインコマンド実行時のサーバ２００と稼働データ収集装置１００との間の通信手順は以下となる。
（通信手順１）サーバ２００は稼働データ収集装置１００に対して稼働データ記憶部１６０の自車の作業機械の稼働データを記憶している領域に保存されている対象日の稼働データのファイルリストを要求して取得する。

（通信手順２）サーバ２００は、前記稼働データ収集装置１００から受信した対象日の稼働データのファイルリストに基づいて未回収の稼働データファイルのリストを作成して稼働データ収集装置１００に送信する。

（通信手順３）稼働データ収集装置１００は、サーバ２００から受信した稼働データファイルのリストに記載されている稼働データファイルを稼働データ記憶部１６０から検索してサーバ２００に対して送信する処理を行う。

（通信手順４）サーバ２００は稼働データ収集装置１００から受信した稼働データファイルを稼働データ記憶部２３０に保存する。

図９に戻り、データ処理部２１０は、ステップ（Ｓ２６００）において、サブコマンドファイルの実行処理を行う。このサブコマンドファイルは、コマンドファイル記憶部２４０のサブコマンド記憶用ディレクトリに保存されるコマンドファイルであり、後述するステップ（Ｓ２７００）の処理ステップで作成されたサブコマンドファイルを実行する。サブコマンドは、第１引数と第２引数の識別番号が異なるコマンドである。すなわち、通信対象とする作業機械１の稼働データ収集装置１００から別の作業機械１の稼働データを取得するように指示するコマンドである。

図１１は、サブコマンドの構成例を示している。この例の場合、“識別番号：１１”を対象に“識別番号：２１”の稼働データを取得するように指示するコマンドとなる。
サブコマンドの実行を必要とするケースは、第２引数に指定した作業機械１との間の固定局間通信が不通となったために第１引数に指定した作業機械１を介して第２引数に指定した作業機械１の稼働データを取得するためである。従って、当該処理ステップでは大きく以下の２通りの処理を実行する。

まず、第１の処理として、サブコマンドのうち第１引数に指定された作業機械１に対して第２引数に指定された作業機械１の稼働データを取得するためのコマンドファイルを生成して第１引数に指定された作業機械１に送信する。次に、第２の処理としてサブコマンドそのものを実行する。

図１１に示したサブコマンドを実行するケースを例にとって、サーバ２００と稼働データ収集装置１００との間の通信手順は以下となる。
（通信手順１）サーバ２００は“識別番号：１１”の稼働データ収集装置１００に対して“識別番号：２１”から稼働データを回収するための以下で記述されたコマンドファイルを送信する。ただし、既に送信済みの場合は当該ステップをスキップする。
“ｇｅｔ ２１ ２１ ２０１３０３０２”
（通信手順２）“識別番号：１１”の稼働データ収集装置１００はサーバ２００から受信したコマンドファイルをコマンドファイル記憶部１７０に保存する。ただし、既に受信済みの場合には当該ステップをスキップする。
これを受けて、“識別番号：１１”の稼働データ収集装置１００のデータ処理部１２０は、移動局間通信制御部１１２を介して“識別番号：２１”の稼働データ収集装置１００と通信を行い上記コマンドに従って処理を実行する。この処理動作についてはサーバ２００のステップ（Ｓ２５００）の処理内容と同一であるためここでは説明を省略する。

（通信手順３）サーバ２００は“識別番号：１１”の稼働データ収集装置１００に対して、稼働データ記憶部１６０の他車の作業機械の稼働データを記憶している領域に保存されている“識別番号：２１”の対象日の稼働データのファイルリストを要求して取得する。

（通信手順４）サーバ２００は、“識別番号：１１”の稼働データ収集装置１００から受信した“識別番号：２１”の対象日の稼働データのファイルリストに基づいて“識別番号：２１”の未回収の稼働データファイルのリストを作成して稼働データ収集装置１００に送信する。

（通信手順５）“識別番号：１１”の稼働データ収集装置１００は、サーバ２００から受信した“識別番号：２１”の稼働データファイルのリストに記載されている稼働データファイルを稼働データ記憶部１６０の他車の作業機械の稼働データを記憶する領域から検索してサーバ２００に対して送信する処理を行う。

（通信手順６）サーバ２００は“識別番号：１１”の稼働データ収集装置１００から受信した“識別番号：２１”の稼働データファイルを稼働データ記憶部２３０に保存する。

図９に戻り、データ処理部２１０のステップ（Ｓ２３００）において、対象端末との間で通信接続不可であった場合のステップ（Ｓ２７００）について説明する。ここでの処理は、通信接続が不可であった対象端末の稼働データを他の端末を仲介して回収するためのサブコマンドファイルの作成に関する処理である。

データ処理部２１０は、ステップ（Ｓ２７００）において、サブコマンドファイルを作成して、コマンドファイル記憶部２４０のサブコマンド記憶用ディレクトリに保存する。当該処理ステップにおける、サブコマンドの作成条件として、以下の３条件がある。
条件１：通信確立割合記憶部２５０に記憶している通信確立割合において、固定局間通信の通信確立割合がＸ％未満の場合に作成する。
条件２：通信確立割合記憶部２５０に記憶している通信確立割合において移動局間通信の通信確立割合が最も高い稼働データ収集装置１００を第１引数に指定するように作成する。
条件３：条件２において、移動局間通信の通信確立割合が同程度の場合には、機械属性等に基づいて移動速度の小さい作業機械を優先するように選択する。

条件１は、Ｘ％以上の割合でサーバ２００と直接通信が確立している稼働データ収集装置１００に関しては、サブコマンドファイルを作成せず、メインコマンドの実行時に稼働データを直接回収しようという考えに基づいている。例えばＸを１０％程度に設定した場合、図８に示す通信確立割合の場合には、“識別番号：２１”のみサブコマンドを作成して、他の稼働データ収集装置１００を仲介して回収することになる。

条件２は通信接続不可となった端末に対して最も移動局間通信が確立する可能性の高い稼働データ収集装置１００を仲介するように決定しようという考えに基づいている。例えば、“識別番号：２１”が対象端末の場合、図８に示す通信確立割合に基づくと、移動局間通信の通信確立割合を比較して“識別番号：１１”は１０．０％の通信確立割合であるのに対して、“識別番号：１２”は８．０％であり、“識別番号：２１”と通信接続割合の最も大きい端末は“識別番号：１１”であると判断することができる。

条件３は、条件２において複数の端末が仲介の候補として挙がり、それぞれの通信確立割合が同程度であった場合には、通信接続の安定性を考慮するために作業機械１の機械属性や移動速度を比較して、移動の少ない作業機械を優先するように選択するための条件である。
以上の条件に基づいて当該処理ステップではサブコマンドファイルを作成してコマンドファイル記憶部２４０のサブコマンド記憶用ディレクトリに保存する。

図９に戻り、データ処理部２１０は、ステップ（Ｓ２８００）において、ステップ（Ｓ２１００）で取得した日付が変わったか否かを判断し、日付が変わっていなければ、ステップ（Ｓ２３００）に戻って処理を繰り返し、日付が変わっていれば、ステップ（Ｓ２９００）に進む。

データ処理部２１０は、ステップ（Ｓ２９００）において、コマンドファイル記憶部２４０に記憶しているメインコマンドファイルとサブコマンドファイルとを削除し、ステップ（Ｓ２１００）に戻る。

以上のようにして、本発明の稼働データ収集システムのサーバ２００は、メインコマンドに基づいてすべての稼働データ収集装置１００から稼働データを回収するように動作し、ある作業機械１が通信可能エリア外に移動した場合には、前記作業機械１と同一作業エリアで動作している別の作業機械１のなかで、最も効率よく稼働データを回収できる作業機械１を固定局間通信確立割合と移動局間通信確立割合に基づいて決定し、サブコマンドにて当該作業機械１を介して前記固定局４０１の通信可能エリア外に移動した作業機械１の稼働データを回収するように動作することができる。

上述した本発明の作業機械の稼働データ収集システムの一実施の形態によれば、鉱山現場の掘削場で掘削物を掘削するショベル１Ａと、掘削場と放土場とを往復し掘削物を積載、運搬、放土するダンプ１Ｂとの運行パターンと、ダンプ１Ｂとショベル１Ａのグループとに着目して、作業機械同士の接触の可能性を把握したので、通信の確実性を維持しつつ、通信コストの増大を防止できる作業機械の稼働データ収集システムを提供することができる。

１ 作業機械
１Ａ ショベル
１Ｂ ダンプ
２ 走行体
３ 旋回体
４ 運転室
５ フロント作業機
９ コントローラネットワーク
１００ 稼働データ収集装置
１０２ 移動局通信アンテナ
１０３ 固定局通信アンテナ
１１２ 移動局通信制御部
１１３ 固定局通信制御部
１２０ データ処理部
１３０ 通信確立割合算出部
１４０ 通信確立割合記憶部
１５０ 端末登録情報記憶部
１６０ 稼働データ記憶部
１７０ コマンドファイル記憶部
１８０ 稼働データ受信部
２００ サーバ
２１０ データ処理部
２２０ 固定局通信制御部
２３０ 稼働データ記憶部
２４０ コマンドファイル記憶部
２５０ 通信確立割合記憶部
２６０ 端末登録情報記憶部
２７０ 入出力処理部

Claims (6)

1. 複数の自走式作業機械に搭載された稼働データ収集装置と、中央に設けられたサーバとの間で固定局を介してデータの授受を行う作業機械の稼働データ収集システムにおいて、
   前記稼働データ収集装置は、他の稼働データ収集装置と通信を行う移動局通信制御部と、前記固定局を介して前記サーバとの通信を行う固定局通信制御部と、自作業機械の稼働データと他作業機械の稼働データとを記憶する稼働データ記憶部と、ある時間間隔に対する前記サーバとの通信接続時間の割合を算出する通信確立割合算出部とを有し、
   前記サーバは、前記通信確立割合算出部が算出した前記通信接続時間の割合が最も高い稼働データ収集装置を選択し、選択した稼働データ収集装置の稼働データ記憶部を中継して別の他作業機械の稼働データを収集する
   ことを特徴とする作業機械の稼働データ収集システム。
2. 請求項１に記載の作業機械の稼働データ収集システムにおいて、
   前記作業機械は、ダンプトラックとショベルであって、
   前記通信確立割合算出部におけるある時間間隔とは、前記ダンプトラックが掘削場と放土場とを往復する１運行周期である
   ことを特徴とする作業機械の稼働データ収集システム。
3. 請求項２に記載の作業機械の稼働データ収集システムにおいて、
   前記１運行周期は、前記ダンプトラックと前記ショベルとに搭載した前記稼働データ収集装置の間の通信が接続して、一旦切断したのちに再び接続するまでの時間を計測して算出する
   ことを特徴とする作業機械の稼働データ収集システム。
4. 請求項３に記載の作業機械の稼働データ収集システムにおいて、
   前記サーバは、前記通信確立割合算出部が算出した前記通信接続時間の割合に基づいて１つの稼働データ収集装置を選択し、選択した稼働データ収集装置の稼働データ記憶部を中継して別の他作業機械の稼働データを収集する
   ことを特徴とする作業機械の稼働データ収集システム。
5. 請求項４に記載の作業機械の稼働データ収集システムにおいて、
   前記サーバは、前記通信確立割合算出部が算出した前記通信接続時間の割合が予め定めた一定割合未満の稼働データ収集装置に対しては、別の他作業機械の稼働データ収集装置の稼働データ記憶部を中継して自作業機械の稼働データを収集する
   ことを特徴とする作業機械の稼働データ収集システム。
6. 請求項４に記載の作業機械の稼働データ収集システムにおいて、
   前記サーバは、前記通信確立割合算出部が算出した前記通信接続時間の割合が同程度の場合には、前記稼働データ収集装置を搭載した前記作業機械の機械属性若しくは移動速度に基づいて１つの稼働データ収集装置を選択し、選択した移動の少ない作業機械に搭載された稼働データ収集装置の稼働データ記憶部を中継して別の他作業機械の稼働データを収集する
   ことを特徴とする作業機械の稼働データ収集システム。

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