(57)【要約】自律機械（１６）を含む採掘現場（１２）のための制御システム（１０）は、サーバ群（４６）の正確に１つのサーバ（７２）上で自律制御サーバ・アプリケーションを実行するように構成されるサーバ群（４６）を含む中央制御システム（１４）を含む。ＲＡＩＤシステム（５６）は、サーバ群（４６）と通信する。第１スイッチ（４２）は、第１ネットワーク（３８）をサーバ群（４６）に相互接続し、また、第２スイッチ（４４）は、第２ネットワーク（４０）をサーバ群（４６）に相互接続する。ＵＰＳシステム（６０）は、電源（６２、６３）をサーバ群（４６）、ＲＡＩＤシステム（５６）ならびに第１および第２スイッチ（４２、４４）に相互接続する。機械制御システム（２４）は、無線ネットワーク（７４）ならびに第１および第２ネットワーク（３８、４０）の一方経由で中央制御システム（１４）に通信により結合される。機械制御システム（２４）は、機械位置情報を自律制御サーバ・アプリケーションに送り出し、かつ、自律制御サーバ・アプリケーションにより作成された運行計画（９０）を受け取る。
2015514173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律機械（１６）を含む採掘現場（１２）のための制御システム（１０）であって、以下：
中央制御システム（１４）であって、以下：
サーバ群（４６）の正確に１つのサーバ（７２）の上で自律制御サーバ・アプリケーションを実行するように構成されるサーバ群（４６）、
サーバ群（４６）と通信するＲＡＩＤシステム（５６）、
第１ネットワーク（３８）をサーバ群（４６）に相互接続する第１スイッチ（４２）および第２ネットワーク（４０）をサーバ群（４６）に相互接続する第２スイッチ（４４）、および
電源（６２，６３）をサーバ群（４６）、ＲＡＩＤシステム（５６）ならびに第１および第２スイッチ（４２、４４）に相互接続するＵＰＳシステム（６０）、および
自律機械（１６）の車台（２０）上に保持され、かつ、中央制御システム（１４）と無線ネットワーク（７４）ならびに第１および第２ネットワーク（３８、４０）の一方を経由して通信により結合される機械制御システム（２４）を含み、機械制御システム（２４）は、機械位置情報を自律制御サーバ・アプリケーション送り出し、かつ、自律制御サーバ・アプリケーションにより作成された運行計画（９０）を受け取る、中央制御システム（１４）を含み、
自律機械（１６）は、採掘現場（１２）において運行計画（９０）に従って操縦される、制御システム（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載の制御システム（１０）であって、サーバ群（４６）のそれぞれのサーバが仮想化されたサーバ（５４）を含み、かつ、自律制御サーバ・アプリケーションが仮想化されたサーバ（５４）上で動作する制御システム（１０）。
【請求項３】
請求項２に記載の制御システム（１０）であって、中央制御システム（１４）がブレード・システム（４８）を含み、かつ、サーバ群（４６）のそれぞれのサーバがブレード・サーバ（５２）に対応する、制御システム（１０）。
【請求項４】
請求項１に記載の制御システム（１０）であって、サーバ群（４６）が自律制御サーバ・アプリケーションが実行されているサーバ群（４６）の正確に１つのサーバ（７２）の故障を識別し、故障に応答してサーバ群（４６）の別の１つのサーバ（７６）上で自律制御サーバ・アプリケーションを再開するように構成される制御システム（１０）。
【請求項５】
請求項１に記載の制御システム（１０）であって、中央制御システム（１４）が第１および第２ネットワーク（３８、４０）の一方に対応する通信故障を識別し、通信故障に応答して第１および第２ネットワーク（３８、４０）の他方を経由して運行計画（９０）および機械位置情報を送り出すように構成される制御システム（１０）。
【請求項６】
採掘現場（１２）において自律機械（１６）を制御する方法であって、以下：
中央制御システム（１４）のサーバ群（４６）の正確に１つのサーバ（７２）の上で自律制御サーバ・アプリケーションを実行するステップと、
機械制御システム（２４）により作成された機械位置情報を自律機械（１６）から無線ネットワーク（７４）ならびに第１ネットワークおよび第２ネットワーク（３８、４０）の一方を経由して送り出すステップであって、第１ネットワーク（３８）は第１スイッチ（４２）経由でサーバ群（４６）に相互接続されており、また、第２ネットワーク（４０）は第２スイッチ（４４）経由でサーバ群（４６）に相互接続されている、ステップと、
自律制御サーバ・アプリケーションにおいて機械位置情報を受け取るステップと、
自律制御サーバ・アプリケーションにより少なくとも部分的に機械位置情報に基づいて作成された運行計画（９０）を第１および第２ネットワーク（３８、４０）の一方ならびに無線ネットワーク（７４）経由で送り出すステップと、
自律機械（１６）の機械制御システム（２４）において運行計画（９０）を受け取ること、
採掘現場（１２）において機械制御システム（２４）を使用し、運行計画（９０）に従って自律機械（１６）を操縦するステップと、
サーバ群（４６）の残存群（７６）を使用してサーバ群（４６）の正確に１つのサーバ（７２）の故障を検出するステップと、
故障に応答して残存サーバ群（７６）の少なくとも１つのサーバにより残存サーバ群（７６）の正確に１つのサーバ（７８）上で自律制御サーバ・アプリケーションを自動的に再開するステップと、
自動再開ステップ後に、自律制御サーバ・アプリケーションにより更新された運行計画（９０）を第１および第２ネットワーク（３８、４０）の一方ならびに無線ネットワーク（７４）経由で送り出すステップと
を含む方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、さらに以下：
第１および第２ネットワーク（３８、４０）の一方に対応する通信故障を識別するステップと、
通信故障に応答して、運行計画（９０）および機械位置情報を第１および第２ネットワーク（３８、４０）の他方経由で送り出すステップと
を含む方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法であって、さらにサーバ群（４６）がＲＡＩＤシステム（５６）からデータを入手するステップを含む方法。        
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、さらに電源（６２、６３）の電力をＵＰＳシステム（６０）経由でサーバ群（４６）、ＲＡＩＤシステム（５６）ならびに第１および第２スイッチ（４２、４４）に供給するステップを含む方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の方法であって、さらにサーバ群（４６）の正確に１つのサーバ（７２）の仮想化されたサーバ（５４）上で自律制御サーバ・アプリケーションを実行するステップを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して自律機械を含む採掘現場の制御システムに、より具体的には自立機械と通信により結合される高可用性中央制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自律機械の利用は、より一般的となり、特に鉱業において利益を与えている。具体的には、自律機械は、たとえば、高高度または人口の希薄な砂漠地帯などの人間オペレータに適切でない環境において作動することができる。加えて、自律機械は、有人機械より長時間にわたり作動することができ、それにより高い生産性を与え、かつ、効率の最適化および排出の低減を目的とする厳密な制御戦略に従って作動することができる。さらに、運用を最適化することにより、自律機械の保守費用は低減される可能性がある。自律機械を利用する鉱山などの現場は、自律機械群に種々の半自律機械および有人機械を組み込んでいてもよい。したがって、自律機械の安全かつ信頼できる制御が、致命的に重要である。
【０００３】
自律制御は、自律機械に位置決め装置および運行指示装置を含む機械制御システムを設けることにより達成される。運行指示装置は、位置決め装置により作成される機械位置情報を使用することにより、たとえば指定経路、道筋および障害物を含む運行計画に従って自律機械を操作する。具体的には、運行指示装置は、作業を行うために運行計画に従って機械の速度および進行方向を電子的に制御することができる。運行計画は、自律機械と通信により結合される中央制御システムにより作成・更新され得る。中央制御システムは、採掘現場で作動するすべての機械から機械位置情報を受け取り、この位置情報に基づいて更新した運行計画を自律機械に送る。したがって、自律機械と中央制御システムとの間の情報交換は、自律機械の安全かつ効率的な運用にとって致命的に重要である。
【０００４】
Ｏｌｓｅｎらによる（特許文献１）において、１つの分散型鉱山管理システムが教示されている。具体的には、Ｏｌｓｅｎらによる鉱山管理システムは、移動機械に設置される移動コンピュータと通信する中央コンピュータを含んでいる。移動コンピュータは、中央コンピュータから指示を受け、その指示に従って移動機械の作動を制御する。Ｏｌｓｅｎらは、モバイル・ホットスポット経由で中央コンピュータと間欠的に通信する遠隔採掘現場コンピュータも教示している。遠隔採掘現場コンピュータは、中央コンピュータからのデータを間欠的に複製・記憶し、移動コンピュータと中央コンピュータ間の通信が途絶した場合に複製データを移動コンピュータに伝えることができる。その結果、移動機械は、通信途絶事象中に遠隔採掘現場コンピュータから少なくともなんらかの作動指示を受け取ることができる。しかし、移動コンピュータと中央コンピュータ間の通信途絶が継続する場合、遠隔採掘現場コンピュータが移動機械の作動継続を支援する時間の長さは、不明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／００９６６３７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、上述の問題の１つ以上を対象とする。
【０００７】
一態様において、自律機械を含む採掘現場の制御システムは、中央制御システムおよび機械制御システムを含んでいる。中央制御システムは、サーバ群を含んでおり、これらのサーバは、それらのうちの正確に１つのサーバ上において自律制御サーバ・アプリケーションを実行するように構成されている。中央制御システムは、サーバ群、第１ネットワークをサーバ群に相互接続する第１スイッチ、および第２ネットワークをサーバ群に相互接続する第２スイッチと通信するＲＡＩＤシステムも含んでいる。ＵＰＳシステムは、電源をサーバ群、ＲＡＩＤシステムならびに第１スイッチおよび第２スイッチに相互接続する。機械制御システムは、自律機械の車台に支承され、無線ネットワークならびに第１および第２ネットワークの一方を経由して中央制御システムに通信により結合される。機械制御システムは、機械位置情報を自律制御サーバ・アプリケーションに送り、かつ、自律制御サーバ・アプリケーションにより作成された運行計画を受け取る。自律機械は、採掘現場において運行計画に従って自律的に作動する。
【０００８】
別の態様において、採掘現場において自律機械を制御する方法は、中央制御システムのサーバ群のうちの正確に１つのサーバ上において自律制御サーバ・アプリケーションを実行することを含んでいる。機械制御システムにより作成された機械位置情報は、自律機械から無線ネットワークならびに第１ネットワークおよび第２ネットワークの一方を経由して送り出される。第１ネットワークは、第１スイッチ経由でサーバ群に相互接続され、また、第２ネットワークは、第２スイッチ経由でサーバ群に相互接続される。自律制御サーバ・アプリケーションは、機械位置情報を受信し、次に、自律制御サーバ・アプリケーションにより少なくとも部分的に機械位置情報に基づいて作成された運行計画を第１および第２ネットワークの一方ならびに無線ネットワーク経由で送り出す。自律機械は、運行計画を受け取り、その運行計画に従って採掘現場において自律作動する。サーバ群のうちの正確に１つのサーバの故障がサーバ群の残存サーバ群を使用して検出された場合、その故障に応答して自律制御サーバ・アプリケーションは、サーバ群の残存サーバ群のうちの正確に１つのサーバ上において残存サーバ群のうちの少なくとも１つのサーバにより自動的に再開される。次に運行計画が自律制御サーバ・アプリケーションにより更新され、第１および第２ネットワークの一方ならびに無線ネットワーク経由で送り出される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示による高可用性自律機械制御システムの例示的ネットワーク・アーキテクチャの略図である。
【図２】図２は、本開示の一態様による図１の高可用性自律機械制御システムの構成要素間の例示的情報授受を示すブロック・ダイアグラムである。
【図３】図３は、本開示の別の態様による行方不明機械に対応する回避領域を含む採掘現場の図形的表現（運行計画により示される）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
高可用性自律機械制御システムの例示的ネットワーク・アーキテクチャを概略的に図１に示す。具体的には、採掘現場１２の制御システム１０は、採掘現場１２の複数の自律機械１６および複数の有人機械１８と通信により結合される中央制御システム１４を含む。１つの具体例に従うと、採掘現場１２は、掘削機、バックホー、フロントエンド・ローダー、採掘シャベルなどの重機を利用して鉱石を採掘し、採掘現場から精錬施設に運搬する鉱山環境であってもよい。自律機械１６および有人機械１８のそれぞれは、地上走行機能を備えており、複数の地面噛み合い要素２２を保持する車台２０を含んでいる。具体的な採掘現場および機械の実施形態について記述するが、当然のことながら本出願において記述する高可用性自律機械制御システムは、自律機械、半自律機械および有人機械の任意の組み合わせを含む種々の工事現場に広く適用することができることは明らかである。
【００１１】
自律機械１６および有人機械１８のそれぞれは、車台２０上に支持される機械制御システム２４を含み得る。機械制御システム２４は、電子制御装置２６、位置決め装置２８、および運行指示装置３０を含み得る。電子制御装置２６は、機械１６、１８の有線制御運転を行うように構成されており、したがって機械１６、１８の種々の構成要素と制御通信を行うことにより、機械１６、１８の少なくとも進行速度および方向を制御する。当然のことであるが、電子制御装置２６は、機械１６、１８の作動を監視し、それにより効果的に制御するために種々のセンサーおよび装置と通信することもできる。
【００１２】
運行指示装置３０は、機械１６、１８の作動を制御するために使用される運行計画を受信、検索および／または記憶し得る。たとえば、運行計画は、採掘現場に位置する機械１６、１８、装置、鉱石、障害物などの位置を含む採掘現場の地形図を含み得る。運行計画は、機械１６、１８の作業に関する進行経路も含み得る。運行指示装置３０は、位置決め装置２８と通信する。位置決め装置２８は、衛星３２から情報を受信して機械位置情報を計算する１つ以上のグローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）装置を含み得る。運行指示装置３０は、機械位置情報を使用して機械１６、１８の現在位置および運行計画に従って機械１６、１８の行くべき場所を確認することができる。具体的には、運行指示装置３０は、機械１６、１８の具体的進行経路を運行計画から抽出し、かつ、電子制御装置２６と通信して機械１６、１８のために設定された指示に従って推進制御、舵取り、制動などにより機械１６、１８を操縦することができる。
【００１３】
電子制御装置２６、運行指示装置３０、および位置決め装置２８は、それぞれ、標準設計とすることができ、かつ、たとえば中央処理装置などの処理装置、メモリ、および電子制御装置内外との通信を容易にする入出力回路を含み得る。処理装置は、たとえばメモリに記憶されているコンピュータ読み取り可能プログラム・コードなどの動作命令を実行することにより、電子制御装置２６、運行指示装置３０または位置決め装置２８のそれぞれの動作を制御し得るが、この場合、動作は、それぞれの電子装置から内部的または外部的に開始され得る。たとえば、センサー、アクチュエータまたは制御装置などのシステムまたは装置の出力を入／出力回路経由で監視して、種々の他のシステムまたは装置への入力を制御する制御方式を利用することができる。
【００１４】
メモリは、たとえばキャッシュ、仮想メモリ、またはランダム・アクセス・メモリなどの一時記憶領域、またはたとえば読み取り専用メモリ、リムーバブル・ドライブ、ネットワーク／インターネット記憶装置、ハード・ドライブ、フラッシュ・メモリ、メモリ・スティックなどの永久記憶領域、またはその他の既知揮発性または非揮発性データ記憶装置を含み得る。このような装置は、それぞれの電子制御装置２６、運行指示装置３０または位置決め装置２８の内部または外部に配置することができる。当業者は、自律機械１６および有人機械１８の構成要素を制御するために同様な構成要素を利用する任意のコンピュータ利用システムまたは装置が本開示による使用に適していることを理解するであろう。
【００１５】
当然のことながら、自律機械１６のそれぞれは、自律制御を行うために他のシステムおよび／または構成要素を含み得る。たとえば、自律機械１６は、機械１６がどのように運動しているか機械制御システム２４に知らせる慣性計測装置を備えることもできる。機械制御システム２４は、レーザー・センサー、視覚センサーおよびレーダー・センサーを含む付加障害物検知機能および回避機能も含み得る。これらの装置のすべては、運行計画中に提供される指示に従って自律機械１６を操作するために既知の方法で使用することができる。
【００１６】
機械１６および１８のそれぞれからの機械位置情報は、機械１６および１８から中央制御システム１４に送り出すことができる。具体的には、各機械１６、１８は、無線通信塔３４経由などの無線ネットワークを介して中央制御システム１４と通信する無線トランシーバーを含み得る。中央制御システム１４の無線トランシーバー３６は、無線通信塔３４をネットワーク３８および４０と通信により結合することができる。第１ネットワーク３８は、第１ネットワーク３８を中央制御システム１４の複数の構成要素に相互接続する第１スイッチ４２を含み得る。これに対し、第２ネットワーク４０は、第２ネットワーク４０を中央制御システム１４の複数の構成要素に相互接続する第２スイッチ４４を含み得る。
【００１７】
当然のことながら、ネットワーク３８および４０のそれぞれは、たとえば、ケーブル、電話回線、光ファイバー回線、無線電波、電力線などの種々の有線または無線媒体経由の通信に適合された情報装置を含み得る。加えて、ネットワーク３８および４０が同一構成要素のいくつかと通信により相互接続することにより、いくつかの構成要素が第１ネットワーク３８および第２ネットワーク４０のいずれか経由で通信するように、それらの構成要素を構成することができる。さらに、ネットワーク３８および４０のそれぞれは、専用回線、公衆回線、パケット交換、回線交換、ローカル・エリア、ワイド・エリア、インターネット、イントラネット、ＩＰ、無線および／またはそれらの均等物とすることができる。
【００１８】
中央制御システム１４は、相互接続されるサーバ群４６を含んでいる。たとえば、サーバ群４６は、単一サーバとして協同動作するように相互接続することができ、かつ、ほとんどの場合、単一サーバのように見え得る。具体的には、サーバ群４６は、群４６中のサーバの１つのみに故障が発生した場合にその作業負荷がサーバ群４６の他の１つのサーバに再分配されるように、構成することができる。したがって、サーバ群４６は、中央制御システム１４により利用されるサーバ・システム、ハードウェアおよびサービスの可用性を高めることができる。
【００１９】
例示的実施形態によると、サーバ群４６は、ブレード・システム４８として実現することができる。このシステムは、当業者により知られているように、複数のブレード・サーバ５２をサポートするシャシー５０を含んでいる。ブレード・サーバ５２が中核処理要素のみを含み得るのに対し、シャシー５０は、各ブレード・サーバ５２のための電源、冷却、接続性および管理を与える。一部の実施形態によれば、ブレード・サーバ５２のそれぞれ、すなわち群４６のノードは、仮想化されたサーバ５４を含むことができる。仮想化されたサーバは、一般的にサーバのソフトウェアによる実現（物理サーバをエミュレートする）を含むものとして知られている。特定の実施形態によると、Ｐａｌｏ  Ａｌｔｏ，  Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａに本社を置くＶＭＷａｒｅ（登録商標）により提供されるＶＭＷａｒｅ（登録商標）  Ｈｉｇｈ  Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ  （ＨＡ）などのユーティリティをブレード・サーバ５２上で実行して物理サーバ５２および仮想化されたサーバ５４を監視することおよび故障を検出することができる。検出された故障に応答して、ＶＭＷａｒｅ（登録商標）  ＨＡは、任意の故障したサービスをシステム４８の別のサーバ５２または５４上で再開することができる。
【００２０】
ＲＡＩＤシステム５６は、サーバ群４６と通信する。ＲＡＩＤシステム５６は、この技術において独立ディスクの冗長配列として知られており、同じデータを複数のハード・ディスク５８上の異なった場所に格納する方法である。当然のことながら、データを複数のディスク５８に置くことにより、性能およびフォールト・トレランスが強化され得る。ある実施形態によれば、ホット予備ドライブの使用を組み込むことが望ましいこともある。ホット予備ドライブは、システム５６に設けられているが、その他のハード・ディスク５８の１つが故障するまで休止しているドライブである。一般的にＲＡＩＤシステム５６は、故障したディスク５８をホット予備ドライブで自動的に置き換え、かつ、ホット予備ドライブを含むシステム５６を再構築または再構成するように構成される。
【００２１】
ＵＰＳシステム６０は、この技術において知られているように、電源６２を少なくともサーバ群４６、ＲＡＩＤシステム５６ならびに第１スイッチ４２および第２スイッチ４４に相互接続する。無停電電源（ＵＰＳ）システム６０は、主電源が失われたときに中央制御システム１４の構成要素が走行し続けることを可能にする装置である。たとえば、ＵＰＳシステム６０は、主電源からの電力が失われたときに即時にまたは瞬間的に電力を中央制御システム１４に供給する電池のような代替電源を含んでいる。当然のことながら、中央制御システム１４は追加すなわち二次電源６３を利用して主電源６２からの電力が失われたときにはいつでも二次電源６３から自動的に給電を受けることもできる。さらに、主電源６２および二次電源６３の両方から１つ以上のＵＰＳシステム６０経由で電力を供給することが望ましいこともある。
【００２２】
追加ネットワーク６４は、第１ネットワーク３８および第２ネットワーク４０にファイアウォール６６および６８経由で通信により結合され得る。ファイアウォール６６および６８は、第１ネットワーク３８および第２ネットワーク４０に対するアクセスを制限するように適合され、かつ、ハードウェアおよび／またはソフトウェアを含み得る。したがって、ある実施形態によると、ネットワーク３８および４０は専用ネットワークを示し得る一方、ネットワーク６４は、たとえば、インターネットなどの公衆網を表すことができる。ネットワーク６４は、１つ以上の外部または遠隔装置またはシステム７０から中央制御システム１４の１つ以上の構成要素と通信するためにアクセスされ得る。当然のことながら、中央制御システム１４は、特定のアプリケーションの要求に従って種々の他のネットワークまたはシステムと相互接続または相互作用することができる。
【００２３】
自律制御サーバ・アプリケーションは、サーバ群４６の正確に１つのサーバ、たとえばサーバ７２上で実行される。具体的には、自律制御サーバ・アプリケーションは、サーバ７２の仮想構成要素５４上で実行され得る。自律制御サーバ・アプリケーションは、ＲＡＩＤシステム５６の独立ディスク５８の１つ以上にアクセスして採掘現場１２において作動する１つ以上の機械１６および１８の運行計画を作成および／または更新することができる。運行計画は、図２に示すように、マルチキャスト・メッセージ８０として送り出され、自律機械１６および有人機械１８において受け取られ得る。具体的には、マルチキャスト・メッセージ８０は、自律制御サーバ・アプリケーションにより第１ネットワーク３８および第２ネットワーク４０の一方ならびに図１の７４に概略的に示すように無線ネットワークを経由して送出され得る。
【００２４】
マルチキャスト・メッセージ８０に含まれる運行計画は、機械１６および１８のそれぞれの機械制御システム２４において受け取られ得る。機械１６および１８のそれぞれに対して固有の識別子を割り当てることができ、また、機械制御システム２４は、固有機械識別子に対応する運行計画から情報を抽出するように構成することができる。たとえば、８２に示される固有機械識別子“Ｘ１２３”は、図２に示されている自律機械１６に対応し得る一方、８４に示される固有機械識別子“Ｙ４５６”は、図２に示されている有人機械１８に対応し得る。したがって、同一情報が機械１６および１８のすべてに対しマルチキャストされるかまたは別法として同報され得るが、各機械１６、１８は、８２および８４などの機械１６、１８に割り当てられた固有機械識別子に対応する情報のみ抽出・利用するように構成することができる。
【００２５】
自律機械１６のそれぞれの運行指示装置３０は、位置決め装置２８により作成された機械位置情報を使用して運行計画に従って自律機械１６を操作し得る。具体的には、運行指示装置３０は、電子制御装置２６と通信して自律機械１６の少なくとも進行速度および方向を電子的に制御し得る。機械制御システム２４も、たとえば、ユニキャスト・メッセージ８６および８８を無線ネットワーク７４および第１ネットワーク３８および第２ネットワーク４０の一方を経由して送出することなどにより、機械位置情報を送出する。機械位置情報は、中央制御システム１４により受け取られ、自律制御サーバ・アプリケーションにより運行計画を作成および／または更新するために使用される。当然のことながら、自律機械１６および有人機械１８のそれぞれは、位置決め装置２８を備え、したがって機械位置情報を中央制御システム１４に送り出すように構成することができる。自律制御サーバ・アプリケーションは、機械１６および１８のすべてからの機械位置情報を使用して運行計画上において機械１６および１８を効果的に追跡・識別する。これにより各機械１６および１８は、採掘現場１２において運行計画に従って安全に操作され得る。
【００２６】
中央制御システム１４と機械１６および１８との間の情報の電子的交換（「ハートビート」とも呼ばれる）は、所定の頻度で行われる。たとえば、運行計画情報は１秒間に１回または２回、また、機械位置情報も１秒間に１回または２回送出され得る。当然のことながら、別の頻度も使用できる。機械１６および１８が予期していた運行計画、すなわちハートビートを所定時間後に受け取らなかった場合には、その作動を停止するように機械１６および１８を構成することができる。しかし、中央制御システム１４が機械１６および１８の１つから予期していた機械位置情報、すなわちハートビートを受け取らなかった場合には、当該機械を行方不明機械として指定するように自律制御サーバ・アプリケーションを構成することができる。
【００２７】
ここで図３を参照する。採掘現場９２の図形表現９０が示されている。採掘現場９２は、鉱石現場９６と精錬施設９８との間に広がる複数の経路９４を含み得る。採掘現場９２の単純化２次元表現が示されているが、当然のことながら、その代わりに地形の３次元表現を示すこともできる。図形表現９０は、採掘現場９２における１台以上の機械１００の運行計画の一部分を表現することができ、かつ、ある実施形態によれば、採掘現場９２におけるすべての装置、障害物およびその他の関心領域の位置情報を含むことができる。
【００２８】
図形表現９０は、上述した行方不明機械１０２も描いている。具体的には、中央制御システム１４が行方不明機械１０２から所定時間内に機械位置情報を受け取らなかった場合、自律制御サーバ・アプリケーションは運行計画を更新して行方不明機械１０２に対応する回避領域１０４を指定する。回避領域１０４は、行方不明機械１０２の最終既知位置および行方不明機械１０２の進行していた速度と軌跡に基づいて推定した他の機械１００の回避するべき領域であり得る。回避領域１０４は、自律機械と有人機械１００の両方により、採掘現場９２を安全に走行するために参照され得る。
【００２９】
サーバ群４６は、自律制御サーバ・アプリケーションが実行されている正確に１つのサーバ７２の故障を識別するように構成され、この故障に応答してサーバ群４６の別の１つのサーバ上で自律制御サーバ・アプリケーションを再開する。たとえば、サーバ群４６の残存サーバ群７６は、サーバ７２の故障を検出し、それに応答して、残存サーバ群７６のうちの正確に１つのサーバ上で自律制御サーバ・アプリケーションを自動的に再開することができる。たとえば、自律制御サーバ・アプリケーションは、サーバ７８、すなわち、より詳しくは、サーバ７８の仮想構成要素５４の上で再開され得る。その後、自律制御サーバ・アプリケーションは、自律制御サーバ・アプリケーションにより作成および／または更新された運行計画を機械１６および１８に送り出すことができる。
【００３０】
中央制御システム１４は、第１ネットワーク３８および第２ネットワーク４０の一方に対応する通信故障を識別するように構成され、それに応答し、その通信故障に応答して、第１ネットワーク３８および第２ネットワーク４０の他の一方を経由して運行計画および機械位置情報を送り出すことができる。たとえば、第１スイッチ４２がサーバ群４６を第１ネットワーク３８に通信により相互接続している場合、第２スイッチ４４は、休止状態に留まり得る。しかし、第１ネットワーク３８に対応する通信故障が発生した場合、第１スイッチが休止状態に留まる一方、第２スイッチ４４が動作状態とり得る。したがって、中央制御システム１４における通信は、第２ネットワーク４０を使用して継続可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本開示は、採掘現場の制御システムにおける潜在用途を見出す。さらに、本開示は、採掘現場の任意の自律機械と通信により結合される中央制御システムにおける応用に特に適し得る。さらにまた、本開示は、高可用性を必要とする自律機械を含む採掘現場の制御システムに適用することができる。このような採掘現場は、鉱石を採掘して採鉱現場から精錬施設に運搬するために掘削機、バックホー、フロントエンド・ローダー、採掘シャベルなどの自律機械および有人重機を利用する鉱山環境を含み得る。
【００３２】
図１〜３を概略的に参照する。採掘現場１２の制御システム１０は、概して、採掘現場１２の複数の自律機械１６および複数の有人機械１８と通信により結合される中央制御システム１４を含み得る。自律機械１６および有人機械１８のそれぞれは、電子制御装置２６、位置決め装置２８および運行指示装置３０を含む機械制御システム２４を含み得る。自律機械１６のそれぞれの運行指示装置３０は、位置決め装置２８により作成された機械位置情報を使用して運行計画に従って自律機械１６を操作することができる。具体的には、運行指示装置３０は、電子制御装置２６と通信して自律機械１６の少なくとも進行速度および方向を電子的に制御することができる。
【００３３】
機械１６および１８のそれぞれからの機械位置情報は、機械１６および１８から中央制御システム１４に送出され得る。具体的には、機械１６および１８に対応する機械位置情報は、無線ネットワーク７４ならびに第１ネットワーク３８および第２ネットワーク４０の一方を経て送り出すことができる。第１ネットワーク３８が第１ネットワーク３８を中央制御システム１４の複数の構成要素に相互接続する第１スイッチ４２を含むのに対し、第２ネットワーク４０は、第２ネットワーク４０を中央制御システム１４の複数の構成要素に相互接続する第２スイッチ４４を含み得る。第１スイッチ４２および第２スイッチ４４は、現用されているネットワーク３８または４０に関する通信故障の場合にネットワーク３８または４０の他方が通信のために使用されるように構成することができる。
【００３４】
自律制御サーバ・アプリケーションは、たとえば、サーバ７２などのサーバ群４６のうちの正確に１つのサーバ上で実行される。特定の実施形態によると、自律制御サーバ・アプリケーションは、複数の仮想化されたサーバ５４のうちの１つの上で動作し、かつ、ＶＭＷａｒｅ（登録商標）  ＨＡソフトウェアを使用して管理され得る。自律制御サーバ・アプリケーションは、ＲＡＩＤシステム５６の独立ディスク５８の１つ以上にアクセスして採掘現場１２において作動している１台以上の機械１６および１８の運行計画を作成および／または更新することができる。運行計画は、図２に示すように、マルチキャスト・メッセージ８０として送り出され、自律機械１６および有人機械１８において受け取られ得る。具体的には、マルチキャスト・メッセージ８０は、自律制御サーバ・アプリケーションにより第１ネットワーク３８および第２ネットワーク４０の一方ならびに無線ネットワーク７４を経由して送出され得る。
【００３５】
機械１６および１８と中央制御システム１４との間のこの情報交換は、採掘現場１２における安全かつ効率的な作業のために致命的に重要である。したがって、サーバ群４６は、自律制御サーバ・アプリケーションが実行されている正確に１つのサーバ７２の故障を識別し、その故障に応答してサーバ群４６の他の１つの上で自律制御サーバ・アプリケーションを再開するように構成される。たとえばサーバ群４６の残存群７６は、サーバ７２の故障を検出し、この故障に応答して残存サーバ群７６の正確に１つのサーバ上で自律制御サーバ・アプリケーションを自動的再開することができる。たとえば、自律制御サーバ・アプリケーションは、サーバ７８、すなわち、より具体的には、サーバ７８の仮想構成要素５４の上で再開され得る。その後、自律制御サーバ・アプリケーションは、自律制御サーバ・アプリケーションにより作成および／または更新された運行計画を機械１６および１８に送り出すことができる。
【００３６】
また、中央制御システム１４は、第１ネットワーク３８および第２ネットワーク４０の一方に対応する通信故障を識別し、これに応答して、この通信故障に応答して第１ネットワーク３８および第２ネットワーク４０の他方を経て運行計画および機械位置情報を送り出すように構成することができる。たとえば、第１スイッチ４２がサーバ群４６を第１ネットワーク３８に通信により相互接続しているときには、第２スイッチ４４は動作していない場合がある。しかし、第１ネットワーク３８に対応する通信故障が発生した場合には、第２スイッチ４４が動作状態となり得、その間、第１スイッチは不動作のままとなり得る。したがって、中央制御システム１４における通信は、第２ネットワーク４０を使用して継続し得る。
【００３７】
本出願において提供されるネットワーク・アーキテクチャは、高可用性自律機械制御システムを与える。サーバ、記憶装置、ネットワークおよび電源に関する冗長性および高可用性を与えることにより、本出願において記述された中央制御システムは、システムおよびハードウェアの故障に備えるとともにアプリケーションおよびサービスの故障に対して自衛する。したがって、継続的かつ従属的な制御通信が重要な自律機械採掘現場などの環境において、ここで開示された制御環境は、稼働停止時間および故障した制御システムおよび／またはネットワーク構成要素の再構築および再構成に要する費用を大幅に低減するほぼ途切れのない障害迂回を与える。
【００３８】
当然のことながら、上記の記述は、説明のみを目的としており、本開示の範囲を限定することは全く意図していない。したがって、当業者は、本開示のその他の態様が図面、本開示および添付の特許請求の範囲の検討により得られることを理解するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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