巴润矿业公司智能调度指挥系统的研究

【摘 要】 卡车智能调度系统控制的设备为矿车和电铲。系统通过计算机对装、运、卸的全过程进行控制与管理，自动实现各种生产资源的合理配置利用，从而实现效率最高，消耗最低， 产量最大的智能派车的目标。并为进一步促进采场加强生产组织；提高采场安全管理水平；加强设备管理能力；加强企业管理，促进管理提升；实现提高生产效率、降低生产成本、提升管理、决策水平并为数字矿山奠定基础。

【关键词】 卡车智能调度系 合理配置 提高效率 降低成本

【Abstract】 The truck control intelligent scheduling system equipment for carand electric shovel.System control and management on the wholeprocess of loading，transportation，unloading by computer， automaticrealization of the rational allocation of production resources， so as toachieve the highest efficiency，lowest consumption，yield the largestintelligent vehicle target.And to further promote the strengthening ofproduction organization of stope stope；improve the level of safety management；to strengthen the management capacity of the equipment；to strengthen enterprise management，promote themanagement；improve production efficiency，reduce production costs，improve management，decision-making level and lay the foundation for a digital mine.

【Keywords】 intelligent truck dispatch system reasonableconfiguration improve efficiency reduce costs

1 引言

目前，露天矿智能调度指挥系统在世界范围内得到了广泛的应用，已经成为增加露天矿经济效益、提高现代化管理水平的一个重要的技术发展方向。露天矿智能调度指挥系统由调度中心、通讯及差分系统、车载智能终端三部分构成。系统加速了矿山信息化和数字化建设的步伐，因而是21世纪现代化矿山建设体系的必然要求和重要发展方向。国外有100多个露天矿采用卡车优化调度系统，经统计，可提高生产效率6%～32%。露天矿智能调度指挥系统作为数字矿山建设的重要组成部分，集成了GPS和GIS技术。该系统能够接收GPS位置信息并收集设备各种状态信息，通过无线通信系统将这些数据实时地传送到调度中心，由计算机进行快速决策运算，并将调度命令发送给各装运设备，从而实现动态优化调度。另外，卡车、电铲以及生产设备运行的信息和航迹在2维和3维GIS上可以可视化监视，从而实现实时动态管理以及辅助决策分析。

露天矿智能调度指挥系统实现了优化卡车运输，降低总运输功和采装与运输设备的等待时间，节能降耗，有效提高采装与运输效率；实现电铲、卡车、钻机调度，优化生产，合理配矿，提高资源利用率；及时应对生产中出现的突发事件，以实现及时响应生产、及时调整生产和安全生产。 “露天矿智能调度指挥系统”通过采用现代高新技术和符合露天矿生产实际的最优化模型，彻底改变了传统的生产管理模式，是露天矿生产管理模式的一场革命。

2 目的和意义

巴润矿业公司作为包钢（集团）公司资源的主要生产基地，承载着公司1/3左右的原料输出任务，如何使生产高效稳步运行，关系着矿山又快又好发展乃至公司的命运，而矿山公路运输是露天矿的主要薄弱环节，是制约矿山生产能力和效益的重要因素。大型矿山由于作业范围广、采场移动道路变化快，控制的难度大。随着采场逐渐深步开采，开采条件日趋恶劣，运距和提升高度增加，使运输成本逐步攀升。目前大多数露天矿山的运输成本占总成本的35%左右，有的竞高达60%，因此矿山运输已成为制约矿山降低成本、提高经济效益的关键所在。故如何撇弃传统的低效高耗生产调度方式，选择一种科学的调度指挥系统，如何使铲、车配比最合理，行车路径最优，如何实现自动、及时、高效安排矿山设备生产作业，是亟待解决的重大课题。

意义就是能够充分挖掘卡车的运输能力，提高运输效率，优化卡车的运行路线，减少轮胎损耗及油耗；能够解决卡车运输过程中的无序运行问题，保证生产调度合理进行；能够减少人为因素，杜绝作弊、消极怠工情况；合理配比矿产资源，实现地质模型的数字化和采掘计划的科学自动生成。总之，从各个角度实现采矿运输作业的节能提产，降本增效。并可作为数字化矿山的平台，适应当前矿山数字化、精细化管理的发展需要，全面提高矿山管理水平。

3 卡车智能调度系统总体

根据巴润矿业公司调度室、采场和卸料的布置情况，公司的网络情况及管理目标，设计卡车智能调度系统由三部分组成：数据采集与通讯系统（以下简称GPS系统），调度与管理信息系统，核心调度软件系统。系统总体结构图如图。

3.1 数据采集与通讯系统

数据采集与通讯系统的主要功能是完成实时数据与信息的采集、通讯，其基本组成包括车载计算机系统、无线数据通讯系统和GPS定位系统。

（1）车载终端系统。移动式车载智能终端系统安装于巴润矿业公司采区作业现场的卡车、电铲、钻机等主要设备上。用于实时、多任务、分布式计算，采集生产设备运行状态及监控信息，实时地将信息传递给调度室总控服务器和设备司机。车载智能终端系统主要包括图像显示/触摸屏输入控制盘和移动式计算机等。

（2）无线数据通讯系统。在巴润矿业公司采场布置无线通讯系统，用于为总控服务器系统和车载计算机系统间提供可靠的无线数据通讯。

（3）GPS定位系统。根据巴润矿业公司设备点位监控和卡车调度优化的要求，安装GPS定位系统跟踪卡车、电铲、钻机的位置，通过无线数据通讯系统送至中央计算机系统。

3.2 调度与管理信息系统

根据巴润矿业公司的生产管理需求，设计信息与控制的中心：调度与管理信息系统。基于GPS系统采集的各种实时数据和信息，其主要任务是对接收到的数据进行分解、存储、发送等处理，并对露天矿装、运、卸的全部目标、全部过程进行实时的生产管理和调度管理，以实现各种资源的合理配置，使系统在优化的状态下运行。调度与管理信息系统的基本功能有以下几项：

（1）数据库的存储与实时更新；

（2）生产调度过程的监控；

（3）调度申请与调度指令的实时管理；

（4）电子地图的实时显示与回放显示；

（5）数据查询与报表统计。

3.3 核心调度软件系统

根据巴润矿业公司生产约束及设备管理情况，设计在卡车智能调度系统中，核心调度软件系统采用了自主设计的一种卡车优化调度模型，该模型由最短路算法、车流规划模型和实时调度准则组成。

为了实现整体设计的目标，整个核心调度软件系统分为三个主要模块：最短路算法模块，车流规划模型模块和实时调度准则模块。它们之间的关系如图2所示。

3.4 系统组成

智能终端：为了适应巴润矿业公司采区低温、高振动、粉尘等恶劣环境，采用车、铲、钻通用的工业级军品智能终端，终端配置工业级X86构架、800MHZ的CPU，512M内存和8.4英寸显示屏。

无线通讯系统：由于巴润矿业公司采区将近40平方公里，为了实现无线通讯全覆盖和考虑未来的采场扩展，在采场周围搭建9座通讯塔和2个移动小车负责采场的无线通讯覆盖，通讯电台选用美国STRIX产品进行无线覆盖，通讯基站采用太阳能和市电双路供电，主基站采用市电和UPS双路供电，形成不间断和无盲区的无线通讯系统。为保证整个系统的网络带宽，设计两座落地主基站。覆盖采区、排土场、破碎站、保养间、修理厂房等重要点位。

100M/1000M网络通信系统：巴润矿业公司的网络系统比较完善，因此无线通讯两座主基站通过12芯的铠装光纤接入到机房的思科交换机，然后和总控服务器、调度员工作站形成网络通讯系统，再接入到公司现在的局域网络。

GPS卫星定位系统：通过全球卫星定位系统，采用工业级GPS定位模块进行定位，确保车铲定位精度在2米。

网络安全和管理系统：巴润矿业公司统一部署的防病毒软件，但是上网管理混乱经常造成网络异常，为保证系统的稳定和网络安全可控，安装公司统一布置的防病毒软件，并增加上网行为管理系统，提升网络的安全稳定性和记录各种网络访问，便于监控网络运行状态和异常。

4 系统实施后的效益效果

人工调度时采用围绕电铲固定配车（定铲派车）的调度方法，这种方法对调度指挥人员的工作经验和技能的要求较高，且不能从全局、全过程进行优化；检测与通讯方式落后；各种信息严重滞后，不能应对复杂时变的生产环境。

人工调度方式存在以下弊端：

（1）不能平衡调度目标（铲、车、卸点）的全局资源。

（2）装、卸点出现故障之后调整时间长，影响作业效率。

直接效益：

（1）生产效率的提高。1）通过最短路径算法，实现卡车运输距离最短。2）通过合理的车流配置，实现车不等铲，铲不待车。充分发挥电铲的装车能力；3）信息传递及时准确，车铲发生故障后可以及时转移车流，克服人工调度的滞后性，提高生产效率。4）合理准确配矿。5）系统实施后，通过路径优化，矿车运距减少，矿车油耗、备件消耗、零星材料消耗等会有明显的减少。6）全自动的调度系统减少了调度层次，降低了调度人员的作业强度。

综合以上因素，结合巴润矿业公司实际规模及作业设备数量，矿车调度系统应用后车铲综合效率可提高10%。

（2）通过先进的技术手段，采集了大量的原始数据，从而彻底杜绝偷懒、瞒报、虚报产量等现象，提高管理水平。

（3）在调度室对生产情况一目了然，彻底改变了管理人员只有到现场才能够获取这些信息的现状，大大提高系统的反应速度。

（4）系统数据的网络化，实现多专业的远程管理。

间接效益：

（1）为采矿信息化、数字化建设奠定坚实基础。

（2）通过项目的实施，培养技术人员。

5 结语

露天矿智能调度指挥系统通过采用多种现代高新技术，对传统的人工调度系统及管理体制进行改造，通过采集生产设备动态信息，实时监控和优化调度卡车、电铲等设备的运行，从而形成一种信息化、智能化、自动化的新型现代调度控制系统和全方位的采矿生产管理控制自动化决策平台。露天矿智能调度指挥系统强调的是运输设备的系统性，调度的最优化、自动化和智能化，信息交流的及时性和交互性，以及服务的广泛性。露天矿智能调度指挥系统综合运用计算机技术、 现代通讯技术、全球卫星定位（GPS）技术、系统工程理论和最优化技术等先进手段，建立生产监控、智能调度、生产指挥管理系统，对生产采装设备、移动运输设备、卸载点及生产现场进行实时监控和优化管理。