露天矿卡车智能调度系统解决方案

背景

露天矿山采区作业范围广，地点移动变化大，设备状态变化快，采用传统的生产调度与生产组织方式不能及时、全面、准确掌握现场作业条件频繁变化的情况，调度员靠个人经验调整生产，无法保障采矿生产过程的优化与高效率。人工收集信息、手工计算数据，数据准确性低，响应及时性差；人工执行配矿计划调度车辆，混矿品位波动大。为了提高生产效益，降低生产消耗，必须立足于对大规模生产的全局进行统筹管理，立足于对生产的实时信息进行最优的实时调度，形成科学智能的计算机调度系统，这样才能从根本上解决生产管理过程的问题，以确保实现高效高产的生产目标。

2001年，北京速力科技有限公司承接国家科技部“十五”科技攻关课题，开始自主研发卡车智能调度系统，2002年该于首钢水厂铁矿实施，2003年通过国家验收。经过二十多年潜心研究，已经发展至第五代卡车智能调度系统，并取得了如下成绩：

2006年北京市科委鉴定为“国内首创、国际先进”

2007年获得国家科技进步二等奖；

2011年取得露天采矿GPS卡车智能调度系统著作权

2012年取得“高精度GPS牙轮钻机自动布孔系统”发明专利

2019年获得建筑材料科学技术奖二等奖；

2019年获得“露天采场智能配矿系统”计算机软件著作登记权证书。

2019年 “露天矿燃油智能管控系统及关键技术研究” 冶金矿山科学技术三等奖。

解决方案

系统架构

系统综合利用全球卫星定位技术，无线通讯技术、云技术、人工智能和数据分析等技术，对采场空间范围内装、运、卸全过程进行智能管控。

系统由智能终端、控制中心、无线通讯系统三部分组成。

功能架构

系统采用模块化设计由众多子模块组成，包括：智能调度、二维电子地图、三维电子地图、智能报表、智能配矿、燃油管控、防碰撞、防疲劳驾驶、倒车影像、车载视频、胎压管理、称重管理、大屏幕、视频监控、钻机高精度自动布孔等模块。

网络架构

系统网络包括局域网络和采场无线网络。

根据矿山实际情况，采场无线网络支持MESH、4G自组网、5G自组网、4G公网、5G公网等方式实现采场的无线覆盖，并结合矿山管理网、控制网，实现多网合一，统一管理。

智能终端

智能终端安装在采场移动设备上，具有防水、防尘、防过热、抗震等功能，适应工业现场能力强，对过压、过流、过热、欠压具有自保护功能。采用彩色触摸屏菜单式操作，具有定位功能、设备状态自动识别、调度功能车辆状态报告功能、为其他设备代发信息、系统建立功能、计算功能、通讯功能、导航功能、接口功能、信息缓存功能、语音播报提示功能、信息查询、设备维护管理、报警功能、系统接口等功能。

生产指挥中心

生产指挥中心是采矿智能调度和未来智慧矿山系统建设的大脑，负责露天矿的生产指挥，对矿区生产进行总体协调，执行上级生产计划、管理等相关功能，是整个露天矿生产的现场直接指挥机构。

实施功能及优化提升

智能调度

实时对数据进行动态采集，综合20多个约束因子，无需人为干涉，对车辆动态智能调度。

设备状态监控

系统由北斗、GPS 跟踪系统自动进行位置监测，自动采集生产设备任何时间点的信息，如位置、状态、速度、方向、物料等,并随时在软件界面展现。

调度图表

系统能够实时自动生成各种生产数据统计报表，包括人员产量报表、车铲产量报表、设备运距查询、超速情况等，并以饼状图、柱状图、曲线图等直观方式展示，为生产决策提供依据。

管理业务驾驶舱

管理业务驾驶舱为管理者提供更全面、更直观、更具指导意义的决策数据。

智能配矿

根据露天矿开采现状、开采计划和爆堆品位分布，按照设定的矿量、品位约束条件，在多个爆堆之间进行优化计算得出最优的配矿方案，并可通过波动调节旋钮寻求配矿精细度和生产效率之间最佳平衡点。

油耗管控

系统主要由油罐车控制装置、受油车身份识别装置、受油车燃油消耗采集装置、车载终端、数据传输网络和中央管控中心组成。可以实现加油站、油罐车、自卸矿车及工程机械的油料流动和消耗的实时跟踪，能够有效防止加油过程中的油料的非正常损耗。

称重管理

系统采用激光雷达测量技术，将扫描设备安装在矿车必经之路的龙门吊上，当矿车以一定的速度匀速经过龙门吊下方时，激光雷达测量仪对矿车的车斗以扇形角度进行轮廓扫描，得出车斗所装载矿石的体积图像和数据。

胎压管理

矿用车辆轮胎作为矿山运营投入的三大消耗品之一，很多矿用轮胎报废属于轮胎早期失效,甚至自燃、爆炸、出现生命安全。胎压管理系统可以实时监测轮胎运行状态，及时发现轮胎故障，预防爆胎等突发事故，保障安全高效生产。

防碰撞

利用GPS 定位技术、无线通讯技术，并辅以语音报警和预测算法等技术，充分解决矿区作业空间复杂、作业强度大、盲区多、车型复杂以及人员长时间作业等因素造成的车辆碰撞事故等多种困扰生产管理者的问题，为露天矿的正常生产提供可靠的安全保障。

防疲劳系统

对驾驶员的危险驾驶行为进行分析预警及司机人脸考勤，采集的视频用于主机执行危险驾驶行为分析智能算法，可检测包含开车抽烟、打电话、不目视前方、疲劳驾驶等行为，及时发出报警提醒司机。

倒车影像

卡车倒车时通过智能终端展示倒车的影像，确保司机倒车安全。

钻机高精度布孔

利用厘米级高精度多系统卫星定位技术实现牙轮钻机钻杆位置精确定位，实现牙轮钻机布孔、穿孔过程，提高布孔、穿孔作业的自动化控制水平和精度，达到管理过程精细化、控制过程数字化。

应用效果与经济效益