露天矿采矿车辆调度算法研究及系统设计

基于数据驱动的露天矿新能源矿卡多目标调度建模及算法研究基于数据驱动的露天矿新能源矿卡多目标调度建模及算法研究摘要：随着全球对环境保护和可持续发展的关注增加，新能源矿卡作为一种环保、高效的运输工具越来越受到矿山行业的关注。

本文基于数据驱动的方法，针对露天矿新能源矿卡的多目标调度问题进行建模和算法研究。

通过分析矿卡调度的主要影响因素和目标，提出了基于数据驱动的露天矿新能源矿卡多目标调度模型，并设计了相应的调度算法。

实验结果表明，该模型和算法能够有效提高矿卡的运输效率和能源利用率。

关键词：露天矿，新能源矿卡，数据驱动，多目标调度，能源利用率1. 引言随着全球资源的日益枯竭和环境问题的日益突出，矿山行业在保证矿产资源供应的同时，也面临着环境保护和可持续发展的压力。

传统的露天矿矿卡多目标调度问题主要以节约时间和降低成本为目标，但忽略了能源消耗和环境污染等因素。

新能源矿卡作为一种环保、高效的运输工具，有望在解决这些问题中发挥重要作用。

因此，研究新能源矿卡的多目标调度问题具有重要的理论和实际意义。

2. 相关工作目前，关于露天矿矿卡调度的研究大多集中在传统矿卡上，很少有针对新能源矿卡的多目标调度研究。

而新能源矿卡与传统矿卡相比，在能源利用效率和环境污染减少方面有明显优势。

因此，本文基于数据驱动的方法，对露天矿新能源矿卡的多目标调度问题进行研究。

3. 方法和模型3.1 数据收集和预处理首先，我们需要收集露天矿的相关数据，包括矿卡的实时位置、运输时间、能源消耗等信息。

对于不同类型的矿卡，我们需要进行数据预处理，将其标准化，确保数据的准确性和可比性。

3.2 目标函数的定义针对露天矿新能源矿卡的多目标调度问题，我们需要定义合适的目标函数。

一般来说，目标函数应包括矿卡的运输时间、能源消耗和环境影响等因素。

我们可以通过权衡这些因素的重要性，确定合适的目标函数。

3.3 基于数据驱动的多目标调度模型基于收集到的露天矿数据，我们可以建立一个多目标调度模型。

露天煤矿智能安全监控及运输调度方法研究摘要：随着现代科技的不断发展，露天煤矿的开采工艺不断升级，在保证安全开采基础上，露天煤矿智能运输调度系统能对生产过程中产生的海量数据进行分析处理并给出最优调度策略。

为了提高煤炭企业的经济效益和社会效益，需要对露天煤矿进行智能化管理，在此过程中，可以采用多种技术手段来实现对露天煤矿的安全监管与运输调度工作。

关键词：露天煤矿；智能安全监控；运输调度基于物联网的露天煤矿远程智能监控系统及运输调度系统，通过物联网、云计算、大数据等技术实现矿区和车辆实时监测可视化管理，实现车辆轨迹跟踪及车辆状态信息采集，并可根据需求随时启动预警模式。

露天煤矿在我国煤炭工业发展中占有重要地位，在一定程度上决定着我国能源供给结构，随着科技水平的不断提升和国家政策的支持，露天煤矿开采工艺不断升级。

一、露天煤矿概述我国是世界上最大的煤炭生产国，煤炭产量占世界总开采量的1/3以上。

露天煤矿占有重要地位，它的开采对煤炭资源品质、能源储备、环境保护等方面都有很大影响【1】。

露天煤矿安全监测监控系统是实现矿山安全生产的重要技术手段。

近年来，随着科技水平的不断提升和国家政策的支持，在露天煤矿智能运输调度平台中集成了诸多智能化设备和控制系统，以实现车辆运行实时监控、车辆位置跟踪、路径规划以及矿区路况监测等功能。

通过数据分析系统实现对车辆运动状态和数据记录管理，利用大数据技术对矿区内车辆运行状况进行分析，为车辆调度提供决策支持。

采用无线通信技术与GIS系统相结合，形成移动端、网页三屏显示模式，在保证数据安全的前提下实现信息共享，同时还可以利用物联网技术建立多层次立体化监测体系，通过传感器对矿区内环境、设备状态等进行实时监测，通过移动端APP可实时监控调度中心的运行状况。

二、露天煤矿智能安全监控（一）露天煤矿矿用卡车监控系统设计露天煤矿矿用卡车是露天煤矿生产的重要设备，其在生产作业过程中需要频繁地移动，所以对矿用卡车的行驶速度和车辆在各区域之间的行走距离等参数进行采集。

露 天 矿 生 产 的 车 辆 安 排摘 要本文用线性规划的方法，就在两条不同的原则要求下，分别给出了露天矿生产的车辆安排问题的数学模型。

利用Mathematcia 软件进行运算，得出了一组解，根据具体要求，通过对解的分析和比较、讨论，然后得出铲位、路线、车次、总运量、总产量等一组最优结果。

针对所给实例，我们分别计算出了①最小总运量为8.48292万 吨公里，出动的最小卡车数是13辆以及一个经过优化的具体卡车运输安排表；②最大产量为10.3488万吨，优化出另一个具体的卡车运输安排表。

而且我们验证了从各铲位到各卸点得石料场均满足题目所规定得要求。

关键字：目标规划、线性规划、铲位、卸点、品位、品位限制、总运量、总产量一、问题的提出：露天开采铁矿，有固定的若干爆破生成的石原料（铲位）、卸货地点（卸点）、工作于铲位的电动铲车（铲车）和负责从铲位运输矿料到卸点的电动轮自卸卡车（卡车）。

现在要求在一个班次（8小时）的时间内，计算要出动多少辆铲车，分布在哪些适当的铲位，通过那些合适的路线来运送石料，且这些矿料要满足每个不同的卸点所需的量和质（品位）的要求，使得：○1总运量（吨公里）最小，且出动的卡车数目最少，从而获得最低的运输成本；○2利用现有的若干车辆运输，获得最大的产量。

二、模型假设：1、当铲位固有石料量不足一车时，不可以再运输2、铲位上的岩石矿石都已分号，且数量、品位已知3、铲车在一个铲点即可铲岩石，也可铲矿石4、卡车每次都是满载运输（154吨/车次）5、在实际运行过程中，装、卸车时间间隔允许有一些细小的调整6、卡车可以在一个班次内跑不固定的铲位和卸点7、卡车平均时速28km/h ，不熄火情况下消耗功率均为81吨/小时8、铲车可以在铲位连续工作8小时不休息9、 因为无法排时，不考虑卡车会在各铲位或者是卸点发生等待 10、矿石的铁含量要满足品位限制的要求三、参数设置：1、X ij ——从第i(i=0,1,2,3……n)个铲位到第j 个卸点（j=1,2,……k ）所运输岩石的次数，在本实例中，X oj 表示第10个铲位到第j 卸点所运输岩石的次数。

基于数据驱动的露天矿新能源矿卡多目标调度建模及算法研究摘要：随着新能源的快速发展，矿卡作为新能源矿山的主要设备，其调度问题引起了越来越多的关注。

本文基于数据驱动的方法，研究了露天矿新能源矿卡的多目标调度问题，并提出了相应的建模和算法。

首先，对矿卡调度问题进行了描述和分析，确定了优化目标和约束条件。

然后，通过数据分析和挖掘，构建了矿卡调度模型。

最后，基于贪心算法和遗传算法等优化算法，设计了多目标调度算法，并通过实验验证了算法的有效性。

关键词：新能源矿卡；多目标调度；数据驱动；建模；算法研究1.引言新能源矿卡在露天矿山中起着至关重要的作用，在矿山生产中起到了关键的推动作用。

针对新能源矿卡的调度问题，传统的调度方法存在着效率低下、决策缺乏科学依据等问题。

因此，有必要研究基于数据驱动的新能源矿卡多目标调度问题。

2.方法和步骤2.1矿卡调度问题描述和分析首先，对矿卡调度问题进行了描述和分析，确定了优化目标和约束条件。

主要考虑了矿卡的能耗、运行时间、运载量和空载率等目标。

2.2矿卡调度模型构建通过对矿卡运行数据的分析和挖掘，确定了影响调度的关键因素。

然后，构建了矿卡调度模型，将优化目标转化为数学表达式，并考虑了各种约束条件。

2.3多目标调度算法设计基于矿卡调度模型，设计了多目标调度算法。

首先，采用贪心算法进行初步调度，确定每个矿卡的调度顺序。

然后，通过遗传算法对初步调度结果进行优化，得到最优的调度方案。

3.实验和分析通过实验验证了算法的有效性。

首先，使用真实的矿卡调度数据进行了实验。

结果表明，所提出的多目标调度算法能够有效地提高矿卡的运行效率和能源利用率。

其次，与传统的调度方法进行对比，可以看出所提出的算法在多个优化指标上均具有显著的改进。

4.结论本文基于数据驱动的方法，研究了露天矿新能源矿卡的多目标调度问题，并提出了相应的建模和算法。

通过实验验证了算法的有效性。

未来的工作可以进一步优化算法，考虑更多的优化目标，提升调度效果和性能。

露天矿山车辆调度系统设计与实现的开题报告一、选题背景和意义随着我国经济的快速发展，矿山行业也呈现出了前所未有的蓬勃发展态势。

然而，传统的矿山车辆调度方式存在着调度效率低、成本高、安全隐患大等问题，因此急需一种先进的矿山车辆调度系统来解决这些问题。

对于露天矿山来说，车辆是生产中的重要资产，合理调度矿山车辆可以有效提高采矿效率、降低成本开支、保障矿山生产安全。

因此，设计和实现一套高效的露天矿山车辆调度系统具有非常重要的现实意义。

二、研究内容和技术路线本课题选取露天矿山的车辆调度作为研究对象，主要包括以下内容：1. 基础数据的采集和维护：针对用户、车辆、地点等基础数据的采集和维护，包括车辆信息、驾驶员信息、矿区地图等。

2. 任务管理模块设计：细化矿山生产中的调度任务，并对任务优先级进行合理管理。

3. 车辆调度模块设计：根据任务需求和车辆状态，分配合适的车辆进行调度，实现车辆的最优调度。

4. 数据统计与分析模块设计：对车辆调度情况进行统计、分析和报表展示，为矿山生产决策提供数据支持。

技术路线：1.采用Java语言和MySQL数据库进行系统开发；2.使用Spring、Struts和Hibernate这三个框架进行系统的开发和管理；3. 通过Web前端框架Bootstrap和JavaScript实现数据展示和用户交互功能；4. 采用Redis缓存技术，提高系统响应速度和并发处理能力；5. 使用Git等管理工具，实现代码版本控制。

三、研究计划和可行性分析本课题的主要研究计划如下：第一阶段（1月）：需求分析和系统设计；第二阶段（2月）：系统框架搭建、模块开发和测试；第三阶段（1个月）：系统性能测试和问题修复；第四阶段（1个月）：系统用户培训和使用。

本课题计划完成时间为5个月。

本项目具有一定的可行性和可实施性，具体分析如下：1.技术可行性：本项目采用的Java、MySQL、Spring、Struts、Hibernate等技术都是经典、成熟的技术，能够满足研究需求的实现。

基于SA—GA模型的露天矿卡车调度系统优化研究针对露天“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。

标签：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 模拟退火算法模拟退火算法（SA）早于1953年提出，该算法构思来源于物理学的物体退火降温过程。

根据物理学原理，固体从加热到冷却的过程中，原子运动由剧烈变为缓和，内能也伴随着温度的降低而由升高变为降低，此时，固体内部原子已发生重新排列，打破了原有平衡达到了一种新的稳态，以上是模拟退火算法的物理学意义。

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。

露天矿GPS车辆智能调度管理系统一、系统概述丹东东方测控技术有限公司自主研发的露天矿GPS车辆智能调度管理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，建立的生产监控、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。

露天矿GPS车辆智能调度管理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。

二、系统功能●优化卡车运输，降低总运输功率和采装运输设备的等待时间，实时应对电铲故障等各种原因导致不能作业的情况，减少生产运输环节不必要的空跑和消耗，有效提高采装与运输效率；●对采运作业的电铲和卡车进行自动优化和调度。

实现电铲、卡车、钻机、推土机、平路机、加油车等设备的远程调度，优化生产、合理配矿，提高资源利用率；●及时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。

三、系统特点⏹全自动的实时调度：系统根据实际生产中电铲、矿车、卸点、物料等情况的变化适时进行自动调度；⏹直观方便的调度界面：可以清晰地看到车的运行方向和车流规划的信息。

整个自动调度界面直观、美观，派车一目了然；⏹司机对全局信息的知情：司机知道全场的工作状况（比如电铲是否处于工作状态，卸点是否处于堵塞状态等）；司机可以实时的掌握自身产量信息；⏹人性化的电子地图监视与历史行车轨迹回放：如果是 C/S 模式，调度室和网络上其他的地图文件不同步，会造成道路网络发生变化，出现网络上的地图不一致的现象，而我们的电子地图是 B/S 模式，调度室和网络上其他的地图文件是同步的；⏹电铲装载能力的自动采集：系统会准确地自动采集电铲的装载能力，调度无需人工设定电铲能力来适应现场生产。

露天矿运输系统优化与卡车调度问题研究相对于井工开采,露天矿具有产量大、回采率高、全员效率高等特点,但因其多采用“电铲-卡车”间断式开采,且电铲、卡车都是专业的超大型设备,所以设备投资大、油耗较高。

在保证设备利用率和产能的同时,如何有效地节能降耗,成为露天开采中迫切需要解决的问题。

通常从矿山开发规划、装运设备、生产计划和物流作业管理的改进三个层面进行节能降耗。

本文分别从露天矿路网优化和卡车物流调度两个层面,改进矿山的生产物流过程。

其研究有助于露天开采中缩短平均运距、提高卡车有效使用率,实现节能降耗。

中间桥是在露天矿的两帮中间利用排土堆积成一条通路。

与端帮运输相比,中间桥节省卡车运距,在一定条件下合理采用中间桥运输,可以节省总的开采成本。

卡车运输是“电铲-卡车”间断式露天开采中燃油消耗的主要环节。

合理的卡车调度分派、装卸位置匹配及运输路径安排可以减少卡车等待时间、缩短运输距离,在保障产能的同时节能降耗。

围绕露天矿中间桥运输系统和卡车调度,进行如下研究:1)针对复杂地质条件下的大型露天矿,研究中间桥运输系统的适用性。

传统上,中间桥运输系统的应用多局限于近水平地层的间断式开采工艺。

本文就矿坑遭遇背斜及断层等复杂地质条件下中间桥运输系统的适用性进行分析,以搭桥内排运费不大于双环内排运费建立优化不等式,并给出相应的服务水平优化决策模型。

以具有背斜及断层等复杂地质条件的某露天矿为例,论证中间桥运输系统的适用性,还对中间桥搭设水平、服务水平等关键问题进行优化决策,应用中取得一定经济效益。

2)以露天矿“电铲-卡车”生产系统的生产计划与调度实际为背景,研究其中的卡车调度问题。

针对矿山的实际运输车辆和道路条件及效益要求,在考虑开采优先顺序的情况下,以总的运输价值为优化目标,建立问题的整数规划模型。

通过分析问题和模型的特征,提出有效不等式和问题的性质,引入问题上界。

利用问题的性质和上界,设计一种启发式算法和改进策略对问题进行求解。