用于管理工业车辆运行的系统 相关申请的交叉引用 本发明要求 2008 年 4 月 18 日提交的美国临时申请第 61/046,247 号的权益。 发明背景技术领域 本发明涉及诸如升降式卡车的工业车辆 ； 且更具体地涉及一种用于感测工业车辆 的性能特征并使用这些特征来管理车辆运行的系统。
背景技术 包括材料搬运车辆在内的各种类型的工业车辆用于在工厂、 仓库、 货物中转站、 商 店或其它类型设施内移动物件。 为了使仓库有效且高效地运行， 例如， 重要的是确保设备和 雇员尽可能有生产效率。 实际上， 最近的研究已经指出， 拥有和运行工业车辆成本的 70％至 80％归因于劳力成本。 对于仓库来说， 为了实现全球竞争， 持续改进操作者生产效率对于降 低成本来说是至关重要的。 为了符合这些目标， 通常采用仓库管理系统来控制存货、 确保设 备的适当维护以及监测操作者和设备效率。在这些仓库管理系统中， 集中式计算机系统监 测库存流量、 工业车辆的使用、 车辆维护状态以及操作者表现。
为了提供这些功能， 从每个工业车辆收集数据。为了收集数据， 通常在制造之后， 且常常在交付到仓库之后将导线线束和传感器添加到工业车辆。 这些导线线束将传感器和 其它装置连接到专用车载计算机， 并在车辆内提供多个连接点。 由于大量的连接点， 这些附 加系统易于出现故障。此外， 后制造传感器仅提供有限信息且会不精确。因此， 需要用于监 测车辆性能和运行的更优化系统。
工业车辆的安全操作需要操作员培训和技能、 良好的升降式卡车维护以及有适当 构造的升降式卡车的安全工作场所。对于仓库内的某些情况， 当操作者驾驶工业车辆太快 时， 易碎负载有时会跌落并损坏。 此外， 诸如冷藏区域和具有潜在爆炸气体的区域的某些仓 库环境， 需要设计成在这种环境下运行的专用工业车辆。 例如， 由美国依利诺斯州北布鲁克 (Northbrook) 的保险业劳动 (Underwriters Laboratories) 颁布的标准 UL583 指定用在存 放可燃材料的区域中的 EE 型工业车辆的 “防火花” 特征。当不是 EE 规定类型的车辆用在 这种存储区域时， 存在潜在危险。
随着工业车辆变得越来越复杂， 例如具有计算机化控制， 维护程序已经不得不相 应改变。特定的升降式卡车型号可具有使用者在制造期间可选择增加的多种选配特征。通 常， 经销商向仓库或工厂分派维护技术员进行对工业车辆的维护和修理。维护技术员需要 精确地知道哪种专用选项和特征包含在正在维护的车辆中并会需要得到与特定车辆型号 和所安装的选项和特征相关的几个维护手册。这意味着， 为了维护完整生产线上的工业车 辆和已经制造多年的不同型号， 这些维护技术员在仓库或工厂中时必须能够得到相当多的 手册库和补充资料。
发明内容 一种工业车辆具有计算机化控制器， 该计算机化控制器从多个传感器接收数据， 传感器监测车辆的不同运行参数。 该工业车辆具有通过双向仓库通信系统与车辆运行所在 的诸如仓库或工厂之类的设施处的计算机系统无线通信的部件。 这能够将关于运行参数的 数据发送到计算机系统并能够使工业车辆接收来自计算机系统的数据和命令。此外， 仓库 通信系统可通过诸如因特网之类的网络连接到诸如在操作设施的公司总部处或车辆制造 商处的远程计算机。
与其它计算机通信的工业车辆上的控制器能够执行控制车辆运行的各种功能。 一 个功能限制车辆运行以辅助保护易碎负载被粗心操作员损坏。 车辆上的控制系统读取正在 由工业车辆运输的负载上的指示器并从该指示器确定负载是否需要小心搬运。 如果是这种 情况， 工业车辆的运行限于提供这种小心搬运。例如， 车辆的速度和 / 或加速度可限制成低 于正常水平。
在不同实施例中， 读取负载上的指示器采取射频识别标签读取器、 条形码读取器 或利用由美国新泽西州纽约的电气和电子工程师联合协会 (The Institute of Electrical and Electronics Engineers， Inc.) 颁布的 IEEE 标准 1902.1 定义的通信协议的装置。
另一功能收集关于工业车辆运行以运输负载的数据， 并分析该数据来评估车辆性 能。这里， 传感器探测何时运输负载， 且工业车辆的车载控制器计算每个负载， 由此编译负 载数据。还可探测诸如每次负载的重量和每个负载被运输的时间之类的附加类型的数据， 并添加到负载数据。
控制器响应于给定事件借助于通信系统将负载数据无线发送到计算机系统。例 如， 控制器可将每个小时或每个工作班次的负载数据列成表格， 在结束时， 将负载数据发送 到车辆运行所在设施处的计算机系统。
该计算机系统将负载数据转化成指示工业车辆的运行效率的性能数据。例如， 将 来自一个工业车辆的负载数据与来自该设施或多个设施处其它工业车辆的类似数据比较。 这种比较提供一个车辆或一个操作员的性能的效率评估。
在另一种情况下， 通过诸如使用全球定位卫星系统或来自无线通信系统的信号来 探测工业车辆在设施处的位置。在设施处限制至少一个限制区域。采用该位置信息来确定 工业车辆何时在限制区域内， 在那种情况下限制车辆的运行。 例如， 在进入限制区域时使车 辆运行失效。
在该方法的另一方面， 还在设施处， 诸如在限制区域的入口前方限定警示区域。 当 确定工业车辆的位置在警示区域内时， 发出通知， 从而例如提醒车辆操作者正确的运行指 南。
另一功能包括运行工业车辆以高效地利用电池电力。 当必要时通过来自公共事业 公司的电力对电池充电， 公共事业公司在一天的第一时段期间以第一输电价格收费， 在该 天的第二时段以较高的第二输电价格收费。 限制工业车辆在第二时段期间的运行以延长电 池寿命。例如， 行进的最大速度限制成小于此时的正常值。因此， 当电池需要充电时， 该充 电很可能在实行较低电价的一天的第一时段进行。
通过其中车辆修理信息存储在由计算机系统执行的数据库中的方法来便于维护 工业车辆。在发生运行问题时， 工业车辆产生代表运行问题的故障编码。使用该故障编码
访问数据库并获得与运行问题相关的修理信息。
在一实施例中， 修理信息描述诊断运行问题的原因并识别需要更换的部件的过 程。此后， 访问描述用于更换造成运行问题的工业车辆部件的其它修理信息。
本发明的这些和其它方面将会从以下说明书中显现出来。 在说明书中， 参照附图， 附图是说明书的一部分， 且示出本发明的较佳实施例。这种实施例并不必定就代表本发明 的全部范围， 因此参照权利要求书来解释本发明的范围。 附图说明
图 1 是根据本发明的包括提供车辆控制器与仓库计算机系统之间无线通信的系 统的工业车辆的立体图 ；
图 2 是工业车辆的控制系统的框图 ；
图 3 是工业车辆的后视图， 去除了壳体以示出无线通信收发器到工业车辆的连 接；
图 4 是图 3 的由卵形虚线指示的放大部分， 示出到用于将无线通信收发器联接到 工业车辆中的导线线束的接线条的连接 ； 图 5 是导线线束的电路图 ；
图 6 示出示例性车队管理系统， 其中仓库内的工业车辆通过网络与仓库内链接到 远程数据库的中心计算机， 其它计算机有权使用该远程数据库 ；
图 7 是仓库内集中式计算机的框图 ；
图 8 是由工业车辆的控制系统管理运输易碎负载时执行的软件例程的流程图 ；
图 9 是使工业车辆积累关于所运输的负载的数据的软件例程的流程图 ；
图 10 是由工业车辆的控制系统执行的防止在限制区域运行的软件例程的流程 图； 以及
图 11 是仓库的建筑平面图， 具有限制成仅某些类型的工业车辆可进入的区域。
具体实施方式
本发明涉及工业车辆的运行。 尽管在用在仓库的直立式平衡升降式卡车的上下文 中描述本发明， 但本发明概念也可应用于其它类型的工业车辆且尤其是材料搬运车辆， 以 及它们在诸如工厂、 仓库、 货物中转站和商店的各种设施中的使用。
首先参照图 1， 工业车辆 10， 具体是升降式卡车， 包括操作者舱室 11， 该舱室 11 具 有用于操作者进出的开口 19。与操作者舱室 11 关联的是控制手柄 14、 底板开关 13 以及方 向盘 16。用于与外部仓库系统无线通信的天线 75 联接到工业车辆 10， 并如下文更充分描 述的那样， 连接到内部车辆控制器 12( 图 2)， 从而提供与仓库系统的双向通信。 尽管工业车 辆 10 示例地示出为直立式、 前后姿势操作者构造前伸式叉车， 但对本领域的技术人员来说 显然本发明并不限于该类型的车辆， 而是也可设置在其它类型工业车辆构造中， 包括但不 限于， 材料搬运车辆、 码垛车、 升降式叉车、 拣选车、 侧向装卸机、 堆垛机、 前伸式叉车、 摆动 前伸式叉车、 牵引车、 平衡叉式装卸车以及其它工业卡车。此外， 尽管在电动车辆的上下文 中描述本发明的概念， 但这些概念同样应用于具有内燃机的车辆。
现参照图 2， 示出用于可提供本发明的典型工业车辆 10 的控制系统 20 的框图。 控制系统 20 包括车辆控制器 12， 该车辆控制器 12 是基于微机的装置， 其包括存储器 24 和输 入 / 输出回路。输入 / 输出回路接收来自操作者控制手柄 14、 方向盘 16、 按键式开关 18 以 及底板开关 13 的操作者输入信号， 并向升降式马达控制器 23 和驱动系统 25 中的每个提供 命令信号， 该驱动系统 25 包括牵引马达控制器 27 和转向马达控制器 29。驱动系统 25 提 供用于沿所选方向驱动工业车辆 10 的原动力， 同时升降马达控制器 23 沿柱 33 驱动载重叉 31 以使负载 35 升高或下降， 如下所述。工业车辆 10 和车辆控制器 12 通过一个或多个电池 37 供电， 电池 37 通过一组熔断器或电路断路器 39 电联接到车辆控制器、 驱动系统 25、 转向 马达控制器 29、 以及升降马达控制器 23。
如上所述， 操作者输入装置包括按键式开关 18、 底板开关 13、 方向盘 16、 以及操作 者控制手柄 14。触发按键式开关 18 来对车辆控制器 12 施加电力， 由此使工业车辆 10 工 作。底板开关 13 向车辆控制器 12 提供信号以运行制动器 22 以执行叉杆 (deadman) 制动 功能， 该功能使车辆运动停止， 直到操作者触发底板开关为止。
操作者控制手柄 14 沿垂向平面的转动向车辆控制器 12 提供行进请求信号， 该信 号指示工业车辆 10 的行进方向和速度。位于手柄 14 顶部的四向开关 15 在沿向前和向后 方向触发时提供上倾 / 下倾功能， 并在向右和向左触发时提供侧向右移和左移功能。位于 手柄 14 上的多个控制致动器 41 涉及多个附加功能， 并可包括例如前伸按钮、 回缩按钮、 喇 叭按钮以及提供升降功能的电位计。根据工业车辆 10 的结构和打算的用途， 还可提供多个 其它车辆功能。 牵引马达控制器 27 驱动一个或多个牵引马达 43， 该牵引马达 43 连接到推进轮 45 以为工业车辆提供原动力。牵引马达 43 和相关推动轮的速度和方向由操作员通过控制手 柄 14 指定， 并通过源自转动传感器 44 的反馈进行监测和控制。转动传感器 44 可以是联接 到牵引马达 43 的编码器或运动传感器， 且来自其的信号用于测量车辆行进的距离。转动传 感器信号用于在车辆里程计上执行的软件的增量。推进轮 45 还通过牵引马达 43 连接到摩 擦制动器 22， 从而为工业车辆 10 提供维护和停车制动功能。摩擦制动器 22 可以是弹簧触 发的， 从而其默认为 “制动” 状态， 使得底板开关 13 和关联的制动器 22 因此提供叉杆制动 功能。操作者必须提供指示松开叉杆制动以驱动工业车辆的信号， 这里通过底板开关 13 提 供， 如上所述。牵引马达 43 通常是电动机， 且关联的摩擦制动器 22 可以是电动操作或液压 操作装置。尽管示出一个摩擦制动器 22、 牵引马达 43 和推动轮 45， 但工业车辆 10 通常包 括多个这些构件。
转向电动机控制器 29 连接成沿由操作者通过转动转向轮 16 选择的方向来驱动转 向马达 47 和关联的可转向轮 49， 如上所述。可转动轮 49 的转动方向确定工业车辆 10 行进 的方向。
升降马达控制器 23 发送命令信号来控制连接到液压回路 53 的升降电动机 51， 它 们形成用于根据控制手柄 14 处选择的方向沿柱 33 升高和降低叉 31 的升降组件。在某些 应用中， 柱 33 可以是伸缩柱， 在该情况下， 液压回路也升高和降低该柱。如本文所示的， 在 柱控制系统中设置高度传感器 59 来向车辆控制器 12 提供指示柱 33 的高度的信号。高度 传感器 59 可以是例如编码器、 液压系统中的流动传感器、 光束或其它类型传感器。类似地， 在叉 31 上设置重量传感器 57。 重量传感器 57 可以例如是升降系统中的测压元件、 应变仪、 光束或压力传感器， 并向车辆控制器 12 提供指示叉上是否有负载以及负载的重量的信号。
在柱上安装负载传感器 58 以获得正在运输的货物的识别。负载传感器 58 可以是例如射频 识别 (RFID) 标签读取器、 符合 IEEE 标准 1902.1 的 RubeeTM 装置、 条形码读取器、 或能够读 取货物上或保持货物的货盘上的相应标识的其它装置。
除了对驱动和升降控制系统提供控制信号之外， 车辆控制器 12 向为车辆操作者 呈现信息的显示器 55 提供数据。该信息可包括例如所移动的托盘的数量、 在一定时段内 ( 例如每个小时或每个班次 ) 期间移动的托盘的数量、 车辆每天移动的托盘的平均数量、 每 个托盘或负载的重量， 以及正在运输的货物的识别。此外， 显示器指示车辆运行参数， 诸如 行进速度、 电池充电水平、 运行小时数、 当日时间、 以及所要进行的维护。尽管本文未示出， 但也可包括温度传感器来监测马达和其它部件的温度。 如本文所使用的术语 “行进的速度” 和 “行进速度” 是指工业车辆 10 在仓库地板上移动的速率。此外， 此后所述的约束或限制 行进速度的功能是指从否则工业车辆会达到的水平降低速度。换言之， 如果不进行或不允 许这种约束或限制， 则操作者能够以更大的速度驱动工业车辆。
仍然参照图 2， 多个数据输入和输出装置也可连接到车辆控制器 12， 包括例如用 于诸如温度和电池充电水平的参数的车辆传感器 66、 使用者输入装置 67、 GPS 接收器 68、 通 信端口 69 和维护服务端口 72。 使用者输入装置 67 使操作者、 监管者、 或其它人员能够将数 据输入车辆控制器 12， 并可实施为显示器 55 上的触摸屏、 键盘、 一系列离散按钮、 鼠标、 操 纵杆或其它输入装置， 如对本领域的普通技术人员显而易见的那样。
通信端口 69 连接到无线通信装置 71， 无线通信装置 71 具有用于与工业车辆 10 运 行所在的仓库或工厂内的通信系统交换数据的天线 75。无线通信装置 71 包括用于向仓库 通信系统发送信息并从其接收信息的收发器 73。 较佳的是， 收发器采用射频， 尽管也可使用 其它光学、 超声和其它形式的无线通信。可使用诸如 Wi-Fi 的多种通信协议中的任何一种 来通过通信链路交换信息和数据。每个工业车辆 10 具有唯一的标识， 使得信息能够特定地 与该车辆通信。唯一标识可以是工业车辆的序列号或仓库通信系统上的唯一地址。唯一标 识通常包括在发往和来自工业车辆 10 的每个信息中， 但是某些信息是通过使用所有车辆 响应的广播标识对仓库内所有工业车辆的广播。
现参照图 3-5， 邻近车辆控制器 12 的壳体在工业车辆 10 的导线线束中设置通信端 口 69。无线通信装置 71 包括可直接连接到通信端口 69 的匹配连接器。如本文所示， 附加 连接做成提供到电池 37 的电力连接的接线板。但是， 显然， 电池电力也可通过通信端口 69 的附加端子直接发送。该连接能够将来自车辆控制器 12 的传感器数据、 运行状态数据、 以 及开关和控制状态数据发送到外部设备。 此外， 由于直接连接到车辆控制器 12， 无线通信装 置 71 可接收来自外部设备的命令并将这些命令提供给车辆控制器。这些命令可限制车辆 的速度和加速度、 提供显示器上的数据、 并停止车辆运行、 以及控制车辆的其它功能， 如下 文更完整描述的那样。
再参见图 2， 车辆控制器 12 存储关于工业车辆 10 的运行的数据。 该数据可包括运 行的小时数、 电池充电状态、 以及遇到的故障编码。可根据闭合按键式开关 18 的时间、 按压 车辆控制器 12 地板开关 13 的时间、 升降马达 51 触发的时间、 或工业车辆 10 基于来自连接 到牵引马达 43 的转动传感器 44 的反馈行进的时间来计算运行小时数。此外， 可使用升降 马达 51 触发的时间来监测升降装置的运行。也可监测诸如车辆和柱 33 的速度和加速度之 类的各种速度参数。将车辆运行数据收集并存储在车辆控制器 12 内的存储器或其它存储装置中。 车辆运行数据还可包括诸如名字或雇员工号之类的操作者标识， 其通过使用者输 入装置 67 输入车辆控制器 12。此外， 操作者检查清单， 包括美国职业安全和健康管理局 (Occupational Safety and Health Administration)(OSHA) 要求的那些可通过显示器 55 呈现给操作者。 从这些检查清单获取的数据可和关于该人的驾驶参数相关的数据一起与操 作者关联。 例如， 可监测平均车辆加速度和速度、 以及碰撞数据、 移动的托盘的数量、 或用于 监测操作者表现和效率的其它数据。操作者采用使用者输入装置 67 来输入对检查清单项 目的响应。
现参照图 6， 一辆或多辆工业车辆 10 在其中运行的仓库 100 包括通信系统 102， 该 通信系统将车辆链接到集中式仓库计算机系统 104。该通信系统 102 包括分布在仓库 100 中， 诸如分布在装运台和存货区域的多个无线接入点 106。无线接入点 106 是无线收发器， 该无线收发器通过常规局域网 105 或 TCP/IP 通信链路连接到集中式仓库计算机系统 104。 替代地， 无线接入点 106 可以通过诸如 Wi-Fi 链接无线联接到仓库计算机系统 104。
参照图 7， 仓库计算机系统 104 包括处理器 80， 处理器 80 执行存储在形成存储系 统 83 的一部分的存储器 82 内的程序指令。处理器 80 是设计成运行例如微软 Windows
操作系统的市场可购得的装置。其包括内存和 I/O 控制器以便于系统整合， 并包括集成存 储器管理电路以处理所有外部存储器 82。 处理器 80 还包括提供与多位总线 84 直接接口的 总线驱动器。
总线 84 是在处理器 80 与多个外围装置之间传送数据的工业标准总线。这些装置 包括盘控制器 86， 该盘控制器 86 提供送往和来自 CDROM 驱动器 88 和硬盘驱动器 90 的高速 数据传送。图形控制器 91 通过标准 VGA 连接 94 将总线 84 联接到标准监测器 92， 且键盘和 鼠标控制器 95 接收通过键盘 93 和鼠标 97 手动输入的数据。总线 84 还连接到车辆通信接 口 96， 该接口 96 连接到无线接入点 106， 并设置因特网接口 98 以将仓库计算机系统 104 链 接到因特网。
回到图 6， 除了其不通过局域网 105 连接到无线接入点 106 之外， 在仓库公司总部 处的管理计算机系统 114 类似于对就本发明所描述的仓库计算机系统 104。 因此， 仓库计算 机系统 104 和仓库管理计算机系统 114 执行用于存储、 分析和报告工业车辆的运行信息的 相同软件。
仓库计算机系统 104 到因特网 108 或其它外部通信网络的连接将仓库计算机系统 联接到存储由制造商从制造商计算机 112 提供的车辆具体数据的数据库 110。也可通过例 如仓库管理人员或车辆经销商访问选择的数据， 他们可通过外联网或类系系统通过因特网 108 连接到数据库 110。
可参照具体车辆的序列号或型号访问存储在数据库 110 中的数据， 数据包括例如 以下数据 ：
车辆文件和部件 & 维护手册，
现场维护报告和其它信息，
增加的选项 ( 车辆改型历史 )，
刚完工的材料清单，
刚完工的车辆性能信息，维护和更换部件历史，
运行历史 ( 撞击、 里程表、 故障编码、 使用年限 )，
使用历史 ( 里程表、 故障编码、 电池充电状态 )，
出售 / 转售历史， 以及
预计的终止服务日期。
数据库 110 中的数据可与具体车辆的序列号关联。该序列号可用于访问关于特定 车辆的详细信息。 此外， 根据该序列号， 可访问适当的车辆文件、 部件和维护手册、 以及现场 维护报告或其它信息。
仍参照图 6， 在典型运行期间， 仓库内的每个工业车辆 10 将包含运行数据和其序 列号的信息通过天线 75 和通信系统 102 发送到存储该信息的仓库计算机系统 104。 在车辆 运行的同时， 在定义时段或在班次结束时可连续发送该数据。然后将从每个车辆 10 收集的 信息通过因特网 108 偶尔中继到数据库 110， 并还可发送到仓库公司总部的仓库管理计算 机系统 114。
由于车辆控制器 12 与仓库通信系统 102 之间的双向通信， 仓库计算机系统 104 还 可控制车辆运行参数。具体来说， 该系统可控制工业车辆沿向前和相反行进方向的最大行 进速度和加速度。此外， 也可沿上下方向控制柱的速度和加速度。当探测到某些运行情况 时， 也可通过仓库计算机系统 104 触发诸如喇叭之类的其它车辆功能作为警告。 因此， 例如仓库控制系统可将车辆的作业强度与关键部件经历的磨损程度相互关 联。 例如， 如果温度传感器指示部件温度以比预期高的速率升高， 但未超过生产率的总体水 平， 可以得出结论， 操作者在某段时期高强度使用该工业车辆， 然后闲坐。为了防止车辆过 热， 仓库通信系统可限制工业车辆的加速度和最大速度。诸如速度和加速度的车辆运行参 数也可限制成控制车辆的能耗， 并推进 “绿色” 车辆使用。
可出于各种目的使用由车辆控制器 12 积累并存储在其存储器 24 内的数据来控制 工业车辆 10 的运行。一种功能是限制运输易碎负载时车辆的速度和加速度。这通过探测 每次叉 31 如图 2 中所示沿柱 33 升高或降低时负载的特性来完成。当车辆控制器 12 向升 降马达控制器 23 发送运动命令时， 控制器还开始执行由图 8 中流程图所示的软件负载控制 例程 120。该例程开始于步骤 122， 在该步骤， 车辆控制器检查来自叉升降系统上重量传感 器 57 的信号。 如果该信号指示叉 31 不在运输负载， 则例程直接分支到步骤 132， 在该步骤， 在例程结束之前恢复车辆的正常运行。当从叉移除先前承载的负载且重量传感器 57 指示 没有负载时， 进行这种正常运行的恢复。
或者， 在步骤 122 当重量传感器 57 指示叉正在承载负载时， 例程前进到步骤 124， 在该步骤， 车辆控制器 12 读取来自安装在柱 33 或叉 31 上的负载传感器 58 的信号， 从而读 取负载 35 或保持负载的托盘 56 上的指示器。如前所述， 负载传感器 58 可以是用于从目标 获得信息的多个常规已知装置中的任何一个。这些传感器的实例包括射频识别标签读取 器、 符合 IEEE 标准 1902.1 的 RubeeTM 装置或条形码读取器。这些装置从负载或托盘读取识 别正在运载的负载的指示器。例如， 每个托盘 56 可具有唯一标识， 因此将托盘与仓库中的 其它托盘区分开。无论指示器是否在负载 35 或托盘 56 上， 来自负载传感器 58 的信号都称 为 “负载标识” 。
然后在步骤 126， 车辆控制器通过图 2 中的通信端口 69 和无线通信装置 71 向图 6
中的仓库通信系统 102 发送问询消息。该问询消息包含分配给该工业车辆 10 的唯一识别 码， 其用作仓库通信系统 102 中的车辆地址。该问询消息还包含刚刚读取的负载识别和请 求关于该负载的信息的消息的符号。将该问询消息从工业车辆 10 发送到最靠近该工业车 辆的仓库通信系统接入点 106。 接收到时， 接入点 106 将该消息通过局域网 105 转发到集中 式仓库计算机系统 104。当转发该问询消息时， 特定接入点 106 包括其局域网地址。
仓库计算机系统 104 认为收到的消息为来自工业车辆的负载问询并通过从该消 息提取负载标识响应。然后利用该负载标识访问包含仓库 100 内每个托盘上材料特性的数 据库。具体来说， 通过使仓库计算机系统 104 能够获得关于特定负载的特征的信息的负载 标识来索引数据库信息。在这些特征中有负载是否易碎且因此需要小心搬运的指示。易碎 指示通过仓库计算机系统 104 在回复消息中传送， 该回复消息发送给送出问询的工业车辆 10。具体来说， 将由问询消息携带的工业车辆识别码作为预期接受车辆的地址复制到回复 消息中。还包括处理该问询消息的特定接入点 106 的局域网地址。然后由仓库计算机系统 104 通过局域网 105 向指定接入点 106 发送公式化的回复消息， 该指定接入点然后将该回复 消息无线发送到指定工业车辆。或者， 在工业车辆 10 已经移出初始接入点 106 的范围外的 情况下， 可将该回复消息发送给所有接入点 106， 使得该回复在整个仓库 100 内广播。 再参照图 8 以及图 2， 在从仓库计算机系统 104 接收到回复消息时， 由车辆控制器 12 执行的负载控制例程 120 行进到步骤 128， 在该步骤， 读取消息内容以确定是否指示易碎 负载。如果是指示易碎负载， 则程序执行行进到步骤 130， 在该步骤， 将车辆设置成受限运 行， 从而提供负载的小心搬运。 可通过在车辆控制器 12 的存储器 24 内设置易碎标记来指示 搬运类型， 该标记在每次操作者要求运行牵引马达 43 或升降马达 51 时读取。设置的易碎 标记使得车辆控制器 12 限制发送到牵引马达控制器 27 和升降马达控制器 23 的命令。因 此， 无论操作者对控制器致动器 41 的操纵指示的所要求的运动如何， 车辆控制器 12 都会限 制牵引马达 43 的行进速度和加速度， 且因此限制工业车辆 10 的这些参数。还通过约束升 降马达 51 的运行来限制负载升高和降低的速度。于是， 当正在运载易碎或精密负载时， 工 业车辆以较不易于扰动或损坏负载的方式运行。
但是， 如果回复消息指示负载不是易碎的， 则负载控制例程 120 从步骤 128 分支到 步骤 132， 在该步骤车辆控制器存储器 24 内的易碎标记重置成进行完全、 正常车辆运行。 这 去除对速度或加速度的任何约束， 且因此车辆可以这些参数的最大值运行。
尽管通常希望对仓库内每个材料托盘分配唯一的标识， 使得可为其它目的识别负 载的特定内容物， 但负载 35 或托盘 36 上的指示器可仅指示负载是否是易碎的。换言之， 指 示器对于特定负载并不是单独的， 而是在所有易碎负载上使用一种形式的指示器， 而在所 有非易碎负载上使用另一种形式。在该情况下， 车辆控制器 12 不必向中心仓库计算机系统 104 询问易碎信息， 而是可车载确定负载是否易碎且因此相应地运行牵引马达。 在后一种情 况下， 每个工业车辆自主控制。
在任一种情况下， 当工业车辆 10 将负载存放在其运输目的处且叉 31 为空时， 在步 骤 122 探测该情况为叉上无负载。 如先前在该情况下所指出的， 分支到步骤 132， 在该步骤， 车辆重置成正常运行， 直到探测到另一易碎负载为止。
参照图 2 和 9， 也可利用负载重量传感器 57 来执行跟踪工业车辆 10 的性能和效率 的另一功能。该功能可通过每次升降马达 51 运行时由车辆控制器 12 执行的负载性能例程
170 来实施， 此时， 在步骤 172 检查到来自重量传感器 57 的信号以确定是否刚拾取了新的负 载时升降马达 51 运行。或者， 可使用负载传感器 58 来确定叉 31 上负载 35 的存在， 但除非 车辆上也包括重量传感器 57， 该技术不允许监测每个负载的重量。 对于任一种方法， 存储器 24 内的负载标记指示叉 31 上是否存在负载。因此， 如果重量传感器信号指示叉上有负载， 则例程行进到步骤 174， 在该步骤检查负载标记。如果已经设置负载标记， 如先前拾取负载 时所进行的那样， 例程结束， 直到升降马达 51 再次运行为止。
或者， 在步骤 174 发现负载标记未设置， 表示刚刚拾取了新的负载。现在例程分支 到步骤 176， 在该步骤设置负载标记。然后在步骤 178， 增加存储在存储器 24 内的负载的计 数。接着， 在步骤 180 使用来自重量传感器 57 的信号确定新负载的重量， 并将结果值存储 在保存在存储器 24 内的负载数据表。还通过在步骤 182 启动负载计时器测量每个负载被 工业车辆 10 运输的长度， 且通过在步骤 183 存储当前里程表值而开始行进距离的测量。此 后， 负载性能例程 170 结束， 直到升降马达 51 再次运行为止。
如果在步骤 172 开始执行负载性能例程时， 发现叉 31 上没有负载， 则分支到步骤 184， 在该步骤检查负载标记。如果设置负载标记， 则刚刚从叉移除了负载。该确定使得执 行步骤 186， 该步骤重置负载标记以指示空叉。然后在步骤 188， 负载计时器停止， 且在步 骤 190， 将负载运输时间和用于该负载的其它数据一起存储在存储器 24 内。接下来， 在步 骤 191， 读取里程表， 并计算行进距离和该距离的平均速度并作为负载数据的一部分存储， 然后行进到步骤 192。否则， 如果在步骤 184， 发现负载标记指示空叉， 则负载性能例程直接 跳到步骤 192 而不存储任何负载数据。负载数据因此包括负载计数、 负载重量、 运输时间、 行进距离和平均速度， 并可包括其它类型数据， 诸如关于工业车辆运行的功耗和闲置时间。
在预定时段期间， 诸如一小时、 一班次或一天内将这样积累的负载数据列成表。 在 步骤 192 通过车辆控制器 12 读取实时时钟可确定预定时段的结束， 在步骤 194， 该事件使得 控制系统 20 通过仓库通信系统 102 向仓库计算机系统 104 无线发送负载数据。 除了使用实 时时钟， 也可响应于从仓库计算机系统 104 接收指令来发送负载数据， 仓库计算机系统 104 随后将这些命令发送到仓库内所有的工业车辆。在发送负载数据之后， 在步骤 196 清除控 制器的存储器 24 以进行另一数据获取时段。
中心仓库计算机系统 104 从仓库 100 内所有的其它工业车辆 10 接收类似负载数 据。在本实例中， 图 6 中的中心仓库计算机系统 104 分析负载数据来确定每个车辆的性能 和效率。 车辆的性能和效率的分析可采用来自制造商的基本数据和从在仓库的车辆运行收 集的数据。
工业车辆的制造商通常进行表征特定车辆型号性能的生产能力测试。例如， 标准 化测试可定义为在特定高度拾取标准重量负载， 将该负载运输经过已知距离的预定路径， 将货物放置在给定高度， 并行进回到起始点。在该动作顺序期间， 感测并存储车辆运行参 数。 将该动作顺序重复几次以测量每小时车辆能够进行这种循环的次数并产生用于车辆运 行参数的平均值。这提供用于该车辆型号的生产能力基本数据。
将来自仓库内每个工业车辆的运行数据与生产能力基本数据相比较来确定每个 车辆是否根据制造商的规格运行。 在同一时段内还将每个车辆的运行数据与由其它仓库车 辆产生的类似数据比较， 以探测是否一个或多个车辆运行效率显著低于其它车辆。与基本 数据或仓库处同一类型的其它车辆性能的显著分歧指示有机械问题或操作者效率低下。 将这种这种分歧报告给仓库监管人员以辅助他们履行其职责来监管操作者和以其它方式管 理仓库运行。
还将最近收集的运行数据与在仓库从同一工业车辆或同一类型或型号的其它车 辆在过去的作业时段收集的类似数据比较。 也将当前数据与过去收集的数据之间的显著变 化报告给仓库监管人员。
还可利用该数据来确定每个工业车辆的负载之间的时间量， 以及因此确定整个工 业车辆车队利用多少车辆。 可回顾工业车辆车队的总利用以确定是否应当获得附加车辆用 在仓库中或另一方面是否有太多车辆且因此可减少车队并仍提供高效的仓库运行。
车辆的数据比较和分析可在图 6 中的仓库计算机系统 104 处进行， 并限于来自在 该一个设施处车队的数据， 可在仓库管理计算机系统 114 处进行， 并使用来自企业内多个 设施处车辆的数据， 或可在制造商计算机 112 处进行， 利用来自使用该品牌车辆的多个公 司的数据。对于后两种情况， 通过因特网 108 或其它通信链路将来自不同设施的数据发送 到仓库管理计算机系统 114 或制造商计算机 112。 因此， 可将来自一辆车辆的运行数据与本 地或全球收集的数据相比较。
使用由控制系统 20 收集的数据执行的另一功能防止在限制区域内使用未授权车 辆。如上所述， 诸如冷藏区域和具有潜在爆炸气体的区域的某些仓库环境， 需要设计成在 这种环境下运行的专用工业车辆。例如， EE 型工业车辆设计成用在存放可燃材料和如果材 料泄漏存在潜在爆炸或着火危险的区域。EE 型车辆符合保险业劳动标准 (Underwriters Laboratories Standard)UL 583 中定义的防火花特征。此外， 许多型号的工业车辆不能在 不利地影响电池电力和液压系统的较冷环境中令人满意地作业。于是， 特殊型号的工业车 辆设计成用在较冷存储区域。多个仓库可具有两种特殊区域， 诸如较冷存储区域或可燃材 料存储区域， 以及用于一般目的存储的其它区域。培训操作者仅专门设计的车辆应当在这 种专门区域内运行。
为了加强培训， 可由当前工业车辆控制系统 20 执行的功能之一是自主探测未授 权车辆何时靠近限制区域并向操作者提供通知。此后， 如果没注意到通知且车辆进入限制 区域， 则其不能运行。参照图 2， 这通过车辆控制器 12 周期性地监测其由 GPS 接收器 68 指 示的位置来实现。GPS 接收器 68 是利用全球定位系统的常规装置， 该全球定位系统包括持 续发送包含发送消息时间和关于卫星的精确轨道的天文数据的地球轨道卫星的星群。 工业 车辆 10 上的车载 GPS 接收器 68 使用来自这些卫星中三个或更多个的信号来确定车辆的精 确位置。通常， GPS 接收器确定工业车辆的经度和纬度。
或者， 可从与三个独立无线接入点 106 的通信确定工业车辆 10 的位置。每个无线 接入点 106 被分配唯一的地址， 该地址与当日时间一起包括在发送到工业车辆 10 的每个无 线消息内。每个工业车辆 10 具有内部时钟并能够告知接收每个消息的当日时间。从发送 时间和接收时间， 可计算从无线接入点 106 到车辆的消息传播时间。通过从至少三个无线 接入点 106 接收消息并通过得知这些接入点中每个的仓库内的固定位置和相应消息传播 时间， 可使用三角测量确定车辆位置。
周期性地， 诸如每几秒响应于定时中断， 车辆控制器 12 开始执行由图 10 的流程图 示出的位置控制例程 140。该例程开始于步骤 142， 在该步骤， 车辆控制器从 GPS 接收器 68 读取车辆位置。 然后在步骤 144， 将车辆位置与仓库内定义的用于相关级别工业车辆的警示区、 区域的数据库相比较。
另外参考图 11， 示例性仓库 100 具有其中存储可燃材料 162 的空间 160， 且如果这 些材料从其容器溅出或泄漏则该空间可能具有爆炸性环境。于是， 仅允许额定用于这种爆 炸环境的工业车辆 10 在空间 160 内， 该空间被认为是仓库内的受限区域。此外， 具有由虚 线指示的边界 166 的警示区 165 定义在仓库 100 内进入受限区域空间 160 的门 164 前方的 未受限区域内。例如， 该警示区域 165 由进入受限区域空间 160 的门道内的警示位置 163、 以及绕该警示位置延伸的距离 D 限定， 由此指定警示区的半圆形边界 166。 尽管定义半圆形 或圆形警示区执行起来相对容易， 因为仅需要两个数据项 ( 警示位置和到其的距离 )， 也可 实施警示区的其它边界形状。用于特定工业车辆 10 的警示区 165 的规格包含在仓库的所 有这种区域的数据库中， 该数据库存储在车载存储器 24 内。也可在车载存储器 24 中提供 定义用于特定车辆的诸如空间 160 的受限区域的类似数据库。
因此， 在步骤 144， 车辆控制器 12 将来自 GPS 接收器 68 的位置信息与其数据库中 所示的警示区比较。当工业车辆 10 的位置到警示位置 163 的位置小于距离 D 时， 在步骤 146 确定车辆在警示区内。如果是， 则程序执行分支到步骤 148， 在该步骤向车辆操作者发 出通知。例如， 通过诸如车辆显示器 55 或声响警报 70( 参见图 2) 之类的警报器产生通知。 但是， 如果在步骤 146， 确定工业车辆 10 不在定义的警示区之一内， 则过程分支到步骤 150， 在该步骤停止任何先前的警示。 无论执行步骤 148 还是 150， 此后程序行进到步骤 152， 在该步骤将现有车辆位置 与指示受限区域的车辆控制器存储器 24 内的数据库相比较。然后在步骤 154， 确定工业车 辆 10 是否已进入受限区域。操作者可能会注意到警示且不进入受限区域， 在该情况下， 程 序执行结束。如果与他或她的培训相反， 操作者没有注意到警示且继续驾驶工业车辆 10 进 入受限区域 ( 空间 160) 则该事件使位置控制例程 140 分支到步骤 156。此时， 车辆控制器 12 使工业车辆 10 不能继续运行。换言之， 车辆控制器停止升降马达 51、 牵引马达 43 以及 转向马达 47。也停用车辆的其它功能。除了完全停止运行， 车辆控制器 12 会严格限制运 行， 诸如通过将行进速度限制到极慢的最大值或仅停用某些功能。然后在步骤 158， 车辆控 制器 12 通过通信端口 69 和无线通信装置 71 向仓库通信系统 102 发送消息来通知仓库计 算机系统 104 工业车辆已经停用。在该停用状态， 车辆不能运行， 直到授权人员将密码输入 用户输入装置 67 并再次使车辆运行。因此， 发送到仓库计算机系统 104 的消息通知监管人 员， 工业车辆 10 已经停用并给出该车辆的位置。
在上述实施方式中， 警示区和受限区域的数据库存储在每个工业车辆的车载存储 器 24 内， 这使得在每个车辆控制器 12 上可执行位置控制例程 140。或者， 数据库和位置控 制例程 140 可存储在仓库计算机系统 104 内。对于每个警示区或受限区域， 数据库指示允 许在其中运行的特定车辆。现在， 每次车辆控制器 12 从关联的 GPS 接收器 68 读取位置， 就 将该位置与车辆唯一标识一起通过通信系统 102 无线发送到仓库计算机系统 104。然后计 算机系统 104 以与上述类似的方式确定车辆是否在该车辆不应在其中运行的警示区内或 受限区内。 如果是， 则将消息送回到特定工业车辆 10， 适当地命令或者向操作者发出警示或 者停止车辆运行。
车辆控制系统 20 还使车辆能够在节能或 “绿色” 方式使用。电力公司有在一天的 不同时间对于电耗收取不同价钱的价格程序。 在这些价格程序下， 在峰时， 通常是高峰时段
用电比非高峰时段用电费用高， 高峰时段通常是白天时间， 非高峰时段通常出现在夜间。 当 车辆电池 37 的电量耗尽且需要充电时， 将电池从车辆拆除并放置到充电站。然后将先前充 好电的电池插入车辆继续使用， 同时对耗尽的电池进行充电。 因此， 理想的是在电力价格最 低的非高峰期间对电池进行充电。 因此， 理想的是， 在一天的峰时期间需要使用在另一充好 电的电池更换电池时， 以节省电力的方式运行工业车辆。 换言之， 理想的是以延长电池寿命 的方式运行工业车辆， 直到更换电池在较低电价期间已充好电的时期为止。
为了完成它， 车辆控制器 12 控制牵引马达 43 的运行， 从而限制车辆可行进的最大 速度和其加速度， 由此最有效地使用电池电力。此外， 驱动泵的升降马达 51 可以类似的节 能方式运行。于是， 即使车辆操作者可能以通常会产生快速加速度或车辆高行进速度的方 式操纵控制致动器 41， 车辆控制器 12 也会在电池 37 如果耗尽则必须用在峰时电价期间充 好电的电池进行更换期间限制加速度和速度。另一方面， 在非高峰用电期间， 诸如晚间， 去 除对车辆速度和加速度的限制， 使得车辆能够以最大可能的速度和加速度运行。
为了进行这种节能， 车辆控制器 12 具有当日时间时钟或通过通信系统 102 从仓库 计算机系统 104 接收当日时间。当需要触发牵引马达 43 时， 车辆控制器问询存储在存储器 24 内限制使用的时段的表。 如果当前当日时间在这些时段中的一个内， 则车辆控制器 12 限 制发送到牵引马达控制器 27 的命令来调节车辆加速度和速度进行节能。 车载车辆控制系统 20 的另一功能便于工业车辆 10 的维护和修理服务。 如前所述， 特定工业车辆可能具有基于订购方的订单由制造商包含的多个可选特征中的任何特征。 当 维修技术员去往仓库对特定工业车辆进行维护或修理， 该技术员需要知道车辆的 “刚完工 的” 构造， 从而知道所要进行的适当维护程序和怎样诊断特定问题的原因。以前， “刚完工 的” 信息对于在工作现场的维修技术员来说不容易得到， 除非在技术员被分派到仓库之前 从制造商那里获得该信息。此外， 技术员的服务车先前必须携带用于技术员可能会维修的 所有不同型号工业车辆的大量的手册库以及用于所有所有可利用选项特征的手册。
为了便于维护和修理工作， 将关于每个具体工业车辆 10 的维护信息存储在图 2 中 其车辆控制器 12 的存储器 24 内。维护信息包括关于具体车辆的排除故障手册、 修理手册、 部件手册、 操作手册、 维修报告、 材料单、 “刚完工的” 信息、 以及关于维护、 修理和维修车辆 的其它信息。该信息可首先作为制造过程的一部分由制造商存储。此后， 当发布维修报告 时， 部件数量改变， 且其它数据变得可用， 制造商可将数据从图 6 中其计算机 112 通过因特 网 108 发送到其中使用相关车辆的仓库 100。 接收时， 仓库计算机系统 104 将新的信息通过 局域网 105 和无线接入点 106 中继到信息所属的具体工业车辆 10。此外， 每次维修特定工 业车辆 10， 就更新其存储器 24 内的维修日志以包括该维修的参考资料， 从而使日志包含全 部维修记录。
开始在特定工业车辆 10 上作业时， 技术员将便携式计算机插入图 2 中所示控制系 统的维修端口 72。附加于或代替用于线路连接的维修端口 72， 也可设置诸如使用蓝牙或 WiFi 通信协议的无线接口以在工业车辆与便携式计算机之间通信。 这使得技术人员能够读 取由车辆控制器 12 产生的指示车辆遇到的特定问题的常规故障编码， 如常规实践中那样。 然后技术员可选择故障编码中的使便携式计算机向车辆控制器 12 发送问询消息寻求关于 故障编码的更多信息的一个编码。车辆控制器响应而访问手册库和维修报告， 从而获得关 于诊断故障编码原因的程序的信息。因此， 车辆控制器 12 自动地访问其库中的适当材料以
辅助技术员维修工业车辆。此外， 一旦诊断出问题， 车辆控制器 12 也自动访问维修手册的 描述调整问题和如何更换部件的程序的相应部分。
此外， 通过维修端口 72 连接的便携式计算机可访问用于所维修的特定车辆的 “刚 完工的” 信息， 这大大有助于技术员理解车辆上的装置和其操作。 一旦识别手册中的修正维 修程序， 则车辆控制器 12 还产生实现维修所需要的零件， 包括零件编号的指示。或者， 可采 用车辆的使用者输入装置 67 来访问然后通过车载显示器 55 呈现给技术员的该信息。通过 将这种信息存储在车辆存储器 24 内， 维修技术员不需要收集关于所要维修的具体车辆的 详细信息， 维修车也不需要携带用于维修所有可能的不同车辆型号和构造的完整维修资料 库。
前面的描述主要涉及工业车辆的一较佳实施例。尽管已注意各种变型， 但是应该 预料到， 熟悉本领域的技术人员将很可能意识到现在从这些实施例的说明中变得显而易见 的附加变型。 因此， 覆盖的范围应由下面的权利要求书来确定， 而不应由上面的说明书来限 制。