露天矿卡调系统

露天矿智能化调度系统目录一、系统概况 (3)二、系统组成 (4)三、系统功能 (5)3.1优化调度 (5)3.2设备管理 (7)3.3自动计量 (7)3.4地图监控 (7)3.5地图编辑 (8)3.6生产数据统计 (9)3.7预警系统 (10)3.8 水位监控 (10)3.9 车辆防碰撞预警 (11)四、系统管理模块 (11)4.1 挖机管理 (11)4.2卡车管理 (12)4.3卡车水位实时监测预警系统 (13)4.4 露天矿车辆防撞预警系统 (14)4.5 调度管理 (15)五、系统十大特点 (16)5.1全自动的实时调度 (16)5.2直观方便的调度界面 (16)5.3司机对全局信息的知情 (16)5.4电铲装载能力的自动采集 (17)5.5特殊物料的自动派车 (17)5.6长距离派车问题的解决 (17)5.7灵活的局部定铲派车 (17)5.8高适应的智能终端 (18)5.9语音提示 (18)5.10系统适应性强 (18)露天矿挖机卡车智能化调度系统一、系统概况现在化露天矿山已全部采用机械化（挖机、电铲、卡车、钻车、洒水车、加油车等），机械化设备的投入将产能推向了高峰，但随着机械化的投入，运行效率是每一个矿山人不断思考的地方，如何提高每台设备的运行效率，如何规避卡车行进过程中的碰撞，如何实现自动化调试，如何实现油耗、卡车水箱水量监测以及及时提醒，是现在矿山人迫切需要实现的智能化需求。

综合运用现代化高新信息化技术，包括全球化定位技术、GIS、无线通信、人工智能、系统工程理论和最先进的优化技术等方式，对露天矿的主要设备（挖机、电铲、卡车、钻车、洒水车、加油车等）的精准工作位置、工作状态、工作量进行全天候数据化监控，自动适应采矿生产过程中的各种变化，实现对卡车、挖机的自动化调试，达到优化生产、安全生产、提高效率、提高产能、增加利润、降低油耗的目的。

建立生产监控、智能调度、智能生产指挥管理系统，彻底改变传统的生产管理模式，提高了企业的管理水平和信息化水平，为露天矿生产管理方式提供一场新的变革，为数字化矿山建设奠定基础，同时也是21世纪现代化矿山建设体系的必然要求和重要发展方向。

露天矿GPS卡车智能调度管理系统系统简介：露天矿采用大型自卸汽车进行运输作业，由于采区作业范围广，地点移动变化大，设备状态变化快，调度的难度也大。

采用传统对讲及跑现场的人工调度方式很难及时、全面、准确掌握现场作业条件的频繁变化。

调度员仅靠个人经验人工调度生产，无法保障采矿过程的实时优化、高效。

另外，人工调度模式下无法实现对采矿作业人员和设备的实时监督，管理难度大，管理成本高。

露天矿GPS卡车智能调度管理系统通过采用全球卫星定位技术(GPS)、计算机及网络技术、无线数字通信技术、矿山系统工程及优化理论、地理信息系统技术（GIS）、电子技术等高新技术，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、辅助设备等设备的运行，从而形成一种信息化、智能化、社会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，是数字矿山的关键技术内容之一。

本系统由调度中心、通讯及差分系统、车载智能终端三部分构成，实现对露天矿主要采矿设备（卡车、电铲、洒水车、平路机、推土机、加油车等）的位置及工作状态的跟踪，实时监视卡车及电铲的运行情况，适应采矿生产过程中情况的变化，系统以GPS定位技术为依托，线性规划算法模型为优化基础，无线通讯为数据传输手段，计算机技术为工具，在露天矿设备数量一定的情况下，实现对卡车、电铲等采矿设备的实时优化调度，自动、及时、高效地安排矿山设备的生产作业，达到优化管理矿山生产过程、提高产量，节省费用、取得较高经济效益之目的。

功能概述：优化调度：根据GPS信号跟踪和标注车辆和设备位置，实现实时监控，并自动统计电铲能力和各个运输周期数据；系统提供设备的历史回放功能；统筹所有电铲、卸点、重车和空车的实时运行状态，在满足生产中各种约束条件的情况下，为每台空车指派最合适的目标电铲，为每台重车指派最合适的目标卸点;在调度模块中有配煤控制功能。

二维监视：实时二维地图显示界面，可以显示所有相关的工程位置，如采掘面、装载区域/装载点、卸载区域/卸载点（排土场和破碎站）、储煤场、加油站、停车场、维修厂/车间、矿区道路网、矿区边界等，动态实时显示运输设备在道路网上的运行状况，并可以显示或查询各工程位置的相关基础数据（位置/GPS坐标、名称、类型、物料、状态等等）。

基于SA—GA模型的露天矿卡车调度系统优化研究摘要：针对露天“卡调”系统路线寻优的非线性问题，利用模拟退火算法和遗传算法相结合，弥补了传统遗传算法容易陷入局部极值的缺陷。

仿真结果表明，改进的遗传算法在找到同样最短距离的情况下，节省了7代的迭代次数，节省了路径优化时间，为该领域提供了一条新思路。

关键词：卡车调度；遗传算法；模拟退火算法；路径优化1序言露天“卡调”系统于20世纪中叶就被提出，随着计算机技术的日益发展，国内外各个高校及科研院所的学者将最先进的技术及理论都集成到露天矿的生产调度过程中，通信方式也经历了由有线到无线的质的飞跃，一改传统通过人为调度方法，改善了卡车滞留、拥堵等事件的发生，提高了露天矿的整体生产效率，从而带动了经济增长点。

随着卡车调度系统的发展，系统已经由理论研究过渡到实际应用，尤其是GPS技术的诞生，美国公司于1990年将该技术应用于卡调系统中，感知了卡车速度，并使定位精度得到了大幅度提升；1990年到2000年期间，国内如西安煤科院、抚顺煤科院和中国矿业大学等高校及科研院所都涌入了该领域的研究，获得了较多科研成果。

21世纪初期，中国东方测控集团也研发了卡调系统，将最先进的定位技术和无线电技术等集成于系统，实现了全矿井生产、调度系统于一体，该套系统在鞍钢矿业公司得到推广与使用，提高了矿山的整体效率，经济效益突出。

卡车调度体统究其根本是非线性系统，随着人工智能的发展，神经网络、粒子群、遗传算法等最先进的理论可以解决非线性问题，可以应用在优化调度方面。

2应用于卡调系统的遗传退火算法2.1模拟退火算法2.2遗传算法该算法于20世纪70年代由美国教授提出来，算法主要来自于仿生进化思想，即“适者生存”原则，是机器学习领域主要算法，适用于模型构建，算法本身具有自组织、自学习能力。

算法的具体实施流程是：第一步，种群随机化形成，并选择适合的循环次数及适应函数；第二部：优胜劣汰，保留强壮个体，舍弃不适类别；第三部，交叉选择，迭代更强种类，并进行变异化改进；第四部：参数寻优，找到全局最优解。

露天矿卡车调动系统数据库设计调动系统的数据库设计1.1 观点模型设计用户需求确立好以后，要将用户需求的条件抽象成为数据库观点模型。

观点模型是将所需的数据依据特定的方法抽象为独立于任何详细机器的数据模型。

在本数据库中，应设计的实体主要包含用户类实体、生产运输设施实体、各工作地区及运输线路实体等。

在定义实体的同时还理应确立实体的属性,主要包含5：1）用户类实体。

主要来自于现场工作人员人的信息，依据不一样的工种，使用不一样的客户端，依据不一样的岗位享受不一样的操作权限，应包含姓名、ID、密码、权限等属性信息。

2）生产运输设施类实体。

主要指卡车、电铲等设施，将这些设施管理起来，供不一样的系统用户、道路、工作场所、生产调度实体使用，其属性信息包含设施ID、设施类、维修时间、生产状态以及有关的地点、运输等信息。

3）各工作地区及运输路线等实体。

主要指装场所、排弃场所、维修养护场所、交接班场所、设施寄存场所、各运输路线等。

其属性信息应包含名称、空间地点、等级编号、工作时间、状态等。

为了正确清楚的表达用户需求，可以用E-R模型表达观点模型的实例，E-R模型的组成成分是实体集、属性和联系集，以用户实体为例，其E-R模型如图1。

1.2 逻辑构造设计观点模型设计好的E-R模型是独立于任何详细的DBMS系统的模型，因此，为了将这些观点模型变换为某个详细的DBMS所支持的数据模型，需要推行数据库逻辑构造的设计。

数据库逻辑构造设计的过程为：将E-R 模型变换为关系模型，经过模型优化除去冗余的联系，最后形成协力的逻辑构造模型。

本数据库的主要逻辑构造模型为6：1）用户信息（姓名、ID、密码、权限级别）。

2）地区节点信息（地区编号、地区名称、地区种类、节点列表）。

3）路径信息（路径编号、路径名称、路径起点、路径终点、路径长度、路径形状、节点列表）。

4）路径状态信息（路径编号、道路等级、通行状态、状态改变时间）。

5）卡车基本信息（卡车ID、卡车种类、卡车运载量、卡车维修时间）。

智能卡车调度系统在露天矿的应用摘要：露天矿是以挖掘为核心、运输为系带的大型生产行业，施工生产效率和经济效益的高低，取决于车辆调度是否合理，而车辆的合理分配是生产计划和任务完成的关键因素。

传统的人工调度存在管理难度大、生产效率低等问题。

为解决这些问题，矿山GPS（Global Positioning System，全球定位系统）卡车智能调度系统应运而生。

本文对智能卡车调度系统在露天矿的应用进行分析。

关键词：智能卡车调度系统；露天矿；应用，１智能卡车调度系统调度理论卡车调度系统基于计算机技术，依托GPS卫星，以矿山数据库为核心，综合利用无线传输技术，集成各个生产指挥环节，将GPS位置信息发送到内置GPS接收模块的终端设备，实现实时动态调度，具有生产管理、监控、统计、决策、优化等功能。

卡车调度理论包含确定最优路线、车流规划、实时调度三个方面。

（1）确定最优路线。

最优路线的确定旨在适应矿山配置形态变化，它在庞大的采场道路网中解算出所有两点间的最短路线。

在图论和运筹学中，最短路径算法通常用来求解最优路径。

常用的算法有Dijkstra、Floyd、矩阵算法、动态规划算法等。

（2）车流规划。

车流规划就是通过数学规划，在满足运输量、剥采比、车流连续性、产品质量搭配等约束条件下，对发往各装卸点的车流进行优化分配，其结果是对运输系统中卡车进行实时调度的基础。

（3）实时调度。

实时调度是在车流规划的基础上，应用适当的实时调度准则，根据当前系统的运行情况，对卡车进行实时调度，给出每台卡车优化的运行方向。

2卡车调度系统架构组成露天矿智能卡车调度系统，通常包括硬件系统和软件系统。

从功能板块来说，包括综合管理平台、生产与安全管理系统、设备辅助管理系统、系统辅助管理系统、地质模块管理系统和智能调度系统。

从构架来说，该系统通过GPS及北斗双星定位，包含4GLTE通讯基站、车载终端、挖机终端、调度控制中心等硬件设施建设及调度控制软件程序（如图１）。

露天矿山GPS车辆智能调度系统设计方案矿山GPS车辆智能调度系统主要解决卡车运输过程中的无序问题，保证生产调度合理、按计划完成；减少人为因素，杜绝作弊现象，消极怠工情况；减少轮胎磨损、节约油耗、减少运距；杜绝窜铲、偷油、偷矿、超速等管理漏洞；加强人员、设备、加油、维检管理。

计量统计真实可查，历史回放可以得知道往日行车过程，方便事故调查与产量核对。

从各个角度实现采矿运输作业的节能提产，降低生产成本，增加企业利润。

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。

1系统实施的范围本系统的实施范围是在方圆约3km的某露天矿区建立一整套包括矿区总调、现场分调、无线通讯、车载终端、调度软件等在内的车辆智能调度系统，对采矿场范围内的主要设备进行实时优化调度。

实施控制的采矿设备包括牙轮钻机9台、电铲8台、自卸卡车57台、潜孔钻机l台、前装机6台、推土机8台、压路机1台、空压机4台、碎石机2台。

2系统设计原则依据对露天矿山的生产工艺、作业设备、质量管理等内容的调研情况，结合国内外露天矿卡车优化调度技术的最新发展，确定系统设计遵循如下原则：(1)以实用、适用、方便、高效为原则满足露天矿对本系统的需求。

(2)系统设计采用先进的差分(GPS)卫星定位方式、高速的无线通讯模式、独特的信标识别技术以及定制的车载移动终端。

(3)保证系统具有良好的可靠性，配套终端设备能适应露天矿生产的恶劣环境，抗干扰、抗震动、防尘、防水性能好，功能完善，操作简单，使用方便，易于维护。

(4)系统设计充分考虑矿山发展，预留硬、软件扩充接口，便于系统扩展升级。

(5)系统采用合理实用的配置，努力减少工程造价。

3系统实现的功能(1)设备监测与状态识别系统自动优化采集各移动终端信息(如位置、时问、速度、方向、物料等)，根据采场地理信息系统(GIS)数据对采集信息进行分析，自动识别出各类设备运行状态(如装车、卸车、空运、重运、待装、待卸等)和辅助状态(如故障、延迟、备用等)，并将设备运行位置、设备状态等信息在矿区二维／三维电子地图上实时显示出来，保证调度员及时掌握设备运行情况。