松建軍

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南 文山 663701）

1 銅曼露天礦山智能卡車調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度理論

云南華聯(lián)鋅銦公司始終牢固樹立和落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，緊緊圍繞“做好錫、做大鋅、做強(qiáng)銦”的發(fā)展戰(zhàn)略，以建立現(xiàn)代化企業(yè)集團(tuán)的工業(yè)企業(yè)為目標(biāo)，通過強(qiáng)化內(nèi)部管理，狠抓安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)，加大技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)工藝改造力度，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，項(xiàng)目建設(shè)快速推進(jìn)，企業(yè)管理水平不斷提升。公司旨在打造“大型化、數(shù)字化、現(xiàn)代化”綠色露天礦山，投資10.64億元，引進(jìn)55～100噸級(jí)礦用卡車、15m3～18m3電動(dòng)液壓鏟等國(guó)際、國(guó)內(nèi)先進(jìn)大型穿孔、鏟裝、運(yùn)輸設(shè)備。于2014年初引進(jìn)上海早訊公司第一代卡車智能調(diào)度系統(tǒng)并持續(xù)運(yùn)用到現(xiàn)階段升級(jí)的東方測(cè)控公司二代卡車智能調(diào)度系統(tǒng)。銅街—曼家寨礦區(qū)特點(diǎn)：①規(guī)模大：采場(chǎng)及排土場(chǎng)位置分散，面積大；②復(fù)雜：區(qū)域大，地形復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)無線信號(hào)的全覆蓋有一定的難度；③難度大：采區(qū)運(yùn)距長(zhǎng)、坡度大，卸點(diǎn)分散；④爆區(qū)內(nèi)礦巖分界及品位分布多樣化。

2020年銅曼露天礦山生產(chǎn)工序成本占比中鏟裝和運(yùn)輸兩大工序的成本高達(dá)65%，其中運(yùn)輸工序占比49%、鏟裝工序占比16%，與國(guó)內(nèi)外大型先進(jìn)礦山成本管控?cái)?shù)據(jù)對(duì)比，結(jié)合礦山現(xiàn)有鏟裝運(yùn)輸設(shè)備匹配現(xiàn)狀，工序成本還有大幅度下降的空間，而如何利用卡車智能調(diào)度系統(tǒng)大幅提高兩大工序的生產(chǎn)效率，達(dá)到降本增效的目的對(duì)于本企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和成本控制將起到關(guān)鍵性作用。

2 項(xiàng)目實(shí)施內(nèi)容

2.1 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的革新與升級(jí)（2G-4G）

GPS信號(hào)與網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的同步升級(jí)，硬件裝備隨著科技進(jìn)步的大環(huán)境穩(wěn)步提升卡調(diào)系統(tǒng)改造升級(jí)更新為4G通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，確保正常作業(yè)時(shí)信息采集自動(dòng)化、業(yè)務(wù)信息集成化、信息管理網(wǎng)絡(luò)化，為礦區(qū)提供可靠的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)具有較高的可靠性和可用性，在系統(tǒng)故障或事故造成中斷后，能確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和一致性，并具備迅速恢復(fù)的功能，同時(shí)系統(tǒng)采用先進(jìn)完整的系統(tǒng)管理策略和層次化，保證系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。

2.2 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)量數(shù)據(jù)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)自動(dòng)采取

大幅減少調(diào)度員繁雜的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)錄入及統(tǒng)計(jì)工作,系統(tǒng)自動(dòng)記錄整臺(tái)設(shè)備運(yùn)行過程，實(shí)現(xiàn)設(shè)備實(shí)動(dòng)率、可動(dòng)率的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。所有設(shè)備的運(yùn)行信息都實(shí)時(shí)向外分發(fā)并轉(zhuǎn)存數(shù)據(jù)庫(kù)，記錄設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的開始時(shí)間、狀態(tài)結(jié)束時(shí)間，根據(jù)這個(gè)時(shí)間可以在圖表中進(jìn)行顯示和統(tǒng)計(jì)查詢。跟據(jù)各種定位設(shè)備存入數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)備運(yùn)行信息，可以顯示電鏟、卡車等設(shè)備的24小時(shí)各個(gè)班的歷史數(shù)據(jù)，并可以按類型、按組、單臺(tái)設(shè)備等進(jìn)行查詢分析各狀態(tài)以及設(shè)備時(shí)間的利用率。車載終端實(shí)時(shí)記錄設(shè)備的工作狀況，并自動(dòng)計(jì)算、存儲(chǔ)以及同步復(fù)制到調(diào)度中心服務(wù)器，系統(tǒng)自動(dòng)記錄每臺(tái)卡車的裝車地點(diǎn)、卸車地點(diǎn)及運(yùn)行路線，從而可自動(dòng)計(jì)算出各裝載點(diǎn)產(chǎn)量、各排卸點(diǎn)產(chǎn)量、各區(qū)域產(chǎn)量、各司機(jī)產(chǎn)量、各卡車產(chǎn)量等，避免人工計(jì)量產(chǎn)生的誤差，減少對(duì)講機(jī)溝通頻率，大幅減少調(diào)度員繁雜的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)錄入及統(tǒng)計(jì)工作。

2.3 實(shí)施報(bào)表定制化，為技術(shù)員分析提供快捷方式

報(bào)表系統(tǒng)包括了產(chǎn)量類報(bào)表、報(bào)警類報(bào)表、設(shè)備運(yùn)行報(bào)表、計(jì)件核算報(bào)表、效率分析報(bào)表、后臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)報(bào)表等。按照時(shí)間分為按年、季度、月、日、班、小時(shí)、自定義時(shí)間段查詢等等。針對(duì)特殊使用需求，提供靈活選取需求內(nèi)容的自定義報(bào)表，通過自己添加約束條件，從而導(dǎo)出自己需要的報(bào)表格式內(nèi)容。在授權(quán)允許、符合生產(chǎn)邏輯的條件下，管理員可更改部分系統(tǒng)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際需要留有人工錄入接口。通過對(duì)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行逐級(jí)歸類匯總，產(chǎn)生匯總數(shù)據(jù)，滿足日常查詢統(tǒng)計(jì)及報(bào)表制作的需要，并顯著提高查詢統(tǒng)計(jì)速度，報(bào)表可以根據(jù)需要以Word.、Excel、PDF等格式打印或?qū)С觥?/p>

2.4 實(shí)現(xiàn)組內(nèi)設(shè)備智能調(diào)度功能

通過等待裝車時(shí)間最小化的原理自動(dòng)匹配鏟和車，最大限度減少互相等待時(shí)間系統(tǒng)自動(dòng)采集設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備位置、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)電鏟裝車能力、卸點(diǎn)卸載能力、路徑運(yùn)行時(shí)間，在大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的支撐下結(jié)合人為設(shè)定的現(xiàn)場(chǎng)規(guī)則和生產(chǎn)計(jì)劃，通過系統(tǒng)分析計(jì)算后給出當(dāng)前條件下的最佳目標(biāo)裝車點(diǎn)。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，露天礦生產(chǎn)調(diào)度也可以劃分區(qū)域進(jìn)行局部自動(dòng)調(diào)度，局部自動(dòng)調(diào)度和人工臨時(shí)調(diào)度都可以通過系統(tǒng)來進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，根據(jù)路徑優(yōu)化和車流規(guī)劃結(jié)果，形成最優(yōu)的調(diào)度方案。人工調(diào)度與自動(dòng)優(yōu)化調(diào)度組合，調(diào)度人員參與系統(tǒng)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際要求，調(diào)整挖機(jī)的優(yōu)先派車邏輯，車鏟的配比要求限制，卸點(diǎn)供貨限制，卡車作業(yè)限制等要求，系統(tǒng)結(jié)合調(diào)度人員的要求，實(shí)現(xiàn)車鏟配比最優(yōu)化，調(diào)度人員也可以對(duì)已指派車輛的調(diào)度目標(biāo)進(jìn)行更改，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況的突變，最大化減少車輛待裝時(shí)間。

2.5 研發(fā)大循環(huán)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸設(shè)備交叉循環(huán)運(yùn)輸

采場(chǎng)物料類型、運(yùn)輸卸載點(diǎn)變化頻繁，銅街選礦車間、大坪選礦車間、東邦排土場(chǎng)運(yùn)輸路徑呈現(xiàn)對(duì)角，按照空載車輛運(yùn)行距離最小化原則，對(duì)角點(diǎn)之間的物料采取循環(huán)運(yùn)輸模式，將達(dá)到條件的挖機(jī)、卡車劃分到大循環(huán)調(diào)度組，開啟自動(dòng)派車功能后，實(shí)現(xiàn)循環(huán)運(yùn)輸，裝載挖機(jī)指令交叉互換，使空車運(yùn)行時(shí)間最短，充分利用設(shè)備生產(chǎn)作業(yè)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

2.6 研究設(shè)置二次呼叫點(diǎn)

通過二次呼叫點(diǎn)劃分車輛的模式實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的車輛調(diào)度,由于礦山生產(chǎn)情況是隨時(shí)發(fā)生變化，一個(gè)生產(chǎn)因素發(fā)生變化，會(huì)對(duì)已經(jīng)派出的車輛產(chǎn)生影響，這對(duì)于運(yùn)距較長(zhǎng)的車輛尤其如此。比如某臺(tái)挖機(jī)從故障狀態(tài)恢復(fù)作業(yè)，如果按照正常的派車流程，則需要等到下一個(gè)沒有被指派出去的空車，才給予調(diào)度指令。而二次派車功能可以立即選擇一個(gè)合適的已經(jīng)有任務(wù)指令的空車，變更其調(diào)度指令。通過研究二次呼叫點(diǎn)的設(shè)置位置，逐步提高二次派車精準(zhǔn)率，優(yōu)化二次派車模式。

3 項(xiàng)目實(shí)施的技術(shù)路線、采取的技術(shù)措施、方法和步驟

3.1 項(xiàng)目實(shí)施技術(shù)路線

3.1.1 逐步分區(qū)開展智能調(diào)度

銅街曼家寨露天礦山卡車智能調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度準(zhǔn)則為最早裝車法，系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)測(cè)算將車輛派往預(yù)計(jì)能最早得以裝車的那臺(tái)裝載設(shè)備，以求實(shí)現(xiàn)班產(chǎn)量最大化。因此系統(tǒng)均是在卡車卸載完成后，通過兩地之間的距離計(jì)算到達(dá)時(shí)間和到達(dá)裝載點(diǎn)后的等待時(shí)間而確定調(diào)車方案。

在權(quán)衡利弊后舍去露天全境界智能調(diào)度模式，選取挖掘設(shè)備鄰近區(qū)域分組智能調(diào)度模式，調(diào)度員優(yōu)選將同一卸載點(diǎn)、相鄰兩個(gè)平臺(tái)的裝載點(diǎn)的鏟運(yùn)設(shè)備劃分為一個(gè)智能調(diào)度小組，組內(nèi)設(shè)備通過上述原理自動(dòng)計(jì)算和下達(dá)指令，分組時(shí)兼顧組內(nèi)運(yùn)輸車輛的共同線路最長(zhǎng)，空車運(yùn)行路徑最短，運(yùn)輸車駕駛員熟悉作業(yè)環(huán)境，操作熟練度高且效率高。

3.1.2 二次呼叫點(diǎn)的應(yīng)用研究

D2#電鏟和D3#電鏟的鏟裝工作面均位于采場(chǎng)的最上部，兩臺(tái)電鏟與排土場(chǎng)之間有2km以上的共同路段，符合智能調(diào)度的所有條件，生產(chǎn)中通常把這兩臺(tái)設(shè)備分為一個(gè)智能調(diào)度組。在車輛共同都經(jīng)過的路段內(nèi)每間隔500米左右設(shè)置一個(gè)二次計(jì)算點(diǎn)，用于調(diào)整因組內(nèi)設(shè)備狀態(tài)、車輛運(yùn)行速度等動(dòng)態(tài)信息變化而導(dǎo)致的指令誤差，實(shí)踐中通常把最后一個(gè)二次計(jì)算點(diǎn)設(shè)置在分岔口的前端50m左右，以確保指令下發(fā)后駕駛員有時(shí)間在分岔口做出正確的選擇。

當(dāng)D2#電鏟由延誤狀態(tài)（非作業(yè)狀態(tài)）轉(zhuǎn)換為作業(yè)狀態(tài)后，此時(shí)若D3#電鏟處有車輛排隊(duì)時(shí)，計(jì)算機(jī)通過平均裝車時(shí)間計(jì)算，若車輛等待裝車時(shí)間大于到達(dá)D2#電鏟的時(shí)間，則系統(tǒng)將向排隊(duì)的車輛下達(dá)前往D2#電鏟裝車的指令；若D3#電鏟處沒有車輛排隊(duì)，則系統(tǒng)會(huì)根據(jù)返程途中車輛的位置進(jìn)行一次測(cè)算，重新計(jì)算和下達(dá)調(diào)度指令，即組內(nèi)鏟裝設(shè)備狀態(tài)發(fā)生一次變化后，系統(tǒng)便按照就近裝車的原則進(jìn)行一次計(jì)算并下達(dá)調(diào)度指令。3.1.3 循環(huán)運(yùn)輸模式的應(yīng)用研究

銅街選礦車間位于采場(chǎng)的正北方1290m標(biāo)高位置，其中一個(gè)排土場(chǎng)位于采場(chǎng)東側(cè)的1180m標(biāo)高位置；新田選礦車間位于采場(chǎng)西側(cè)1080m標(biāo)高位置，其中一個(gè)排土場(chǎng)位于采場(chǎng)東側(cè)1100m標(biāo)高；這兩組卸載點(diǎn)之間形成了對(duì)角分布，具備礦巖循環(huán)運(yùn)輸條件。生產(chǎn)中當(dāng)下部的礦石拉運(yùn)至銅街選礦車間后，返回時(shí)均指定從上部1260-1350m區(qū)域位置裝載廢土至排土場(chǎng)卸載，而后再由卸載點(diǎn)轉(zhuǎn)至下部礦石裝載點(diǎn)繼續(xù)裝載物料至銅街選礦車間，實(shí)現(xiàn)空車運(yùn)行時(shí)間最短的目的。

3.1.4 在設(shè)備延誤情況下探索開展智能派車

銅曼露天采場(chǎng)選取現(xiàn)場(chǎng)就餐模式，各生產(chǎn)區(qū)域按照挖掘機(jī)所在平臺(tái)為組分時(shí)段就餐，兩臺(tái)就餐車分別從食堂出發(fā)，各自負(fù)責(zé)服務(wù)劃定的就餐區(qū)域，就餐時(shí)的車輛重載率達(dá)到60%以上，挖掘機(jī)駕駛員必須完成對(duì)60%以上的車輛進(jìn)行裝載后方可停機(jī)就餐，大幅減少就餐完成后所有車輛集中等待裝車的現(xiàn)象；銅曼露天采場(chǎng)采取無縫交接班模式，各生產(chǎn)區(qū)域按照挖掘機(jī)所在平臺(tái)交接班，通勤車按照劃定的通行路線將所有操作人員送至作業(yè)面進(jìn)行交接班，通勤車未到達(dá)前挖掘機(jī)始終處于裝車狀態(tài)，以確?？ㄜ囍剌d交班率達(dá)到50%以上。另外開班前按照運(yùn)行路徑、作業(yè)平臺(tái)將生產(chǎn)挖機(jī)進(jìn)行分組（不論是否開展智能調(diào)度），當(dāng)挖機(jī)上報(bào)打黃油、加油、處理工作面時(shí)，班工作時(shí)間利用系數(shù)提高1.5%左右。

3.2 采取的技術(shù)措施、方法

銅街曼家寨露天礦山的挖掘設(shè)備和運(yùn)輸設(shè)備類型及品牌復(fù)雜，不同斗容的挖掘機(jī)挖掘高度不統(tǒng)一，不同載重量的運(yùn)輸車輛寬度、高度等尺寸不一致，為了在智能調(diào)度環(huán)境下各類型鏟裝設(shè)備和運(yùn)輸設(shè)備均能一一匹配，首先礦山需要通過理論計(jì)算和生產(chǎn)試驗(yàn)確定一套符合智能調(diào)度的采礦工藝參數(shù)，并培訓(xùn)所有操作人員均能熟練按照該工藝參數(shù)要求完成采剝作業(yè)。

銅曼露天礦山經(jīng)過長(zhǎng)期摸索和實(shí)踐，探索了一系列工藝參數(shù)并形成標(biāo)準(zhǔn)，其中采掘帶寬度為20m，以確保最小的鏟裝設(shè)備能條帶式開采；最小工作平臺(tái)寬度為30m，以確保最大的運(yùn)輸車輛能環(huán)行式或雙側(cè)折返式調(diào)頭；反鏟挖掘機(jī)作業(yè)機(jī)臺(tái)高度為2.5m，以確保所有反鏟挖掘機(jī)能為最大噸位的車輛進(jìn)行裝載；礦山雙車道路寬20m，單車道路寬15m，已確保最大噸位的車輛能快速安全通行。

4 結(jié)論

系統(tǒng)前期經(jīng)過8個(gè)月的建設(shè)改造，目前已正常運(yùn)行，從實(shí)施效果看，智能調(diào)度系統(tǒng)的成功運(yùn)用，使露天礦所有生產(chǎn)設(shè)備參與到智能調(diào)度，方便了調(diào)度管理人員及時(shí)掌握設(shè)備、生產(chǎn)等信息，提高了信息傳輸?shù)臅r(shí)效性；將最新、最及時(shí)的生產(chǎn)信息反饋到生產(chǎn)管理人員，為生產(chǎn)管理人員及時(shí)、準(zhǔn)確決策提供了手段和依據(jù)，提升了生產(chǎn)管理水平，加速了露天礦向數(shù)字化、自動(dòng)化方向發(fā)展。因此，調(diào)度技術(shù)人員需繼續(xù)做好系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)與功能開發(fā)應(yīng)用，為建造高效、一流的現(xiàn)代化露天礦山提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。