GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)在露天礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

李強(qiáng)兵，宋偉韜，沈佳興

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司， 四川 成都 610037)

露天采礦是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要因素之一，采礦運(yùn)輸屬于一項(xiàng)較為復(fù)雜、危險(xiǎn)的行業(yè)。結(jié)合當(dāng)前露天采礦發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，隨著經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)需求的增加，無(wú)論是生產(chǎn)還是運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，都隨之提高了要求，而運(yùn)輸作為采礦的薄弱環(huán)節(jié)，嚴(yán)重地制約著采礦行業(yè)的發(fā)展。GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)能夠有效改善露天的運(yùn)輸環(huán)節(jié)，對(duì)此進(jìn)行研究對(duì)于露天礦山具有實(shí)質(zhì)性意義。

1 GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)簡(jiǎn)述

GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)借助全球衛(wèi)星定位技術(shù)，以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線數(shù)字通訊等技術(shù)，結(jié)合礦山系統(tǒng)工程、優(yōu)化理論等內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)度，相較于傳統(tǒng)的人工調(diào)度來(lái)講，具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在工作效率高、準(zhǔn)確性強(qiáng)等。GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)借助生產(chǎn)設(shè)備的動(dòng)態(tài)信息，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控來(lái)實(shí)現(xiàn)卡車的調(diào)度優(yōu)化，主要針對(duì)卡車、電鏟及輔助設(shè)備等，在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了露天礦山開(kāi)采卡車調(diào)度的系統(tǒng)化、智能化與信息化。GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)在應(yīng)用中的主要優(yōu)勢(shì)具體體現(xiàn)在優(yōu)化卡車的運(yùn)行，減少采裝、運(yùn)輸所用的時(shí)間，提升生產(chǎn)運(yùn)輸效率，達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)，同時(shí)還體現(xiàn)在科學(xué)、合理的調(diào)配卡車、電鏟等設(shè)備，降低人為干預(yù)的影響[1]。

2 GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用的效益

總體來(lái)講，應(yīng)用GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)可以有效地保障采礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，但是結(jié)合現(xiàn)狀來(lái)看，許多企業(yè)在系統(tǒng)應(yīng)用中具有很大的局限性，導(dǎo)致工作效率低、經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益低等問(wèn)題。主要體現(xiàn)在大部分露天采礦企業(yè)當(dāng)前多是使用原始的定鏟定車，即固定的電鏟分配定量的卡車，但是通過(guò)電鏟分配的卡車數(shù)量并沒(méi)有規(guī)律和計(jì)劃，在調(diào)度方面過(guò)于隨意。在進(jìn)行定鏟定車調(diào)度期間，因?yàn)轳{駛員在操作習(xí)慣上有很多的差別，直接影響了裝載工作的效率，在卡車數(shù)量特定的情況下，就會(huì)出現(xiàn)裝載過(guò)慢而導(dǎo)致電鏟擠壓卡車的問(wèn)題，再加上司機(jī)在工作期間不能及時(shí)明確情況與問(wèn)題，無(wú)法保障工作效率。露天采礦行業(yè)的成本效益在很大程度上與運(yùn)輸環(huán)節(jié)有關(guān)。在進(jìn)行調(diào)度之前，大部分企業(yè)都無(wú)法全面地掌握卡車的運(yùn)輸距離，部分企業(yè)只能通過(guò)估算來(lái)簡(jiǎn)單計(jì)算裝卸點(diǎn)距離，很難準(zhǔn)確地知道電鏟到卸點(diǎn)之間的距離，再加上采礦區(qū)域時(shí)常出現(xiàn)改道，導(dǎo)致估算距離與實(shí)際距離差距過(guò)大，嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，大部分統(tǒng)計(jì)工作都采用人工，統(tǒng)計(jì)人員在許多情況下受到多種因素的影響，并不能保證統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，這也直接影響了經(jīng)濟(jì)成本。

3 GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)的構(gòu)成與功能

GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)的組成較為復(fù)雜，包含著許多不同的設(shè)備與部件，主要是為了滿足調(diào)度方案的制定與優(yōu)化，為調(diào)度控制工作提供最佳條件。主要的設(shè)備包含了卡車、電鏟、輔助設(shè)備、無(wú)線設(shè)備、軟件等[2]。

在工作中，首先通過(guò)車載終端系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與定位，然后經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的整合分析得到車輛的地理坐標(biāo)、時(shí)間等信息顯示在設(shè)備終端中。然后通過(guò)信息的共享功能發(fā)送到總網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)依據(jù)協(xié)議內(nèi)容將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器中，最后經(jīng)過(guò)軟件來(lái)發(fā)送指令實(shí)現(xiàn)調(diào)度與控制，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成

3.1.1 智能終端

露天采礦行業(yè)工作較為復(fù)雜，而且工作環(huán)境也極其惡劣，所以對(duì)于智能終端設(shè)備的適應(yīng)性要求較高，無(wú)論是面對(duì)炎熱環(huán)境，還是面對(duì)高壓環(huán)境，都要具備一定的自保能力，同時(shí)還要具備較強(qiáng)的抗震、防塵、防水等性能。在工作中通過(guò)智能終端將指令發(fā)送出去，然后收集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)地理位置與運(yùn)行情況，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)調(diào)度。在工作中所體現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)不僅超越了人工作業(yè)，而且操作也非常簡(jiǎn)單。智能終端所使用的是橫屏控制，界面清晰簡(jiǎn)潔，具有很強(qiáng)的操作優(yōu)勢(shì)。

3.1.2 無(wú)線通訊系統(tǒng)

系統(tǒng)中信息傳輸?shù)闹饕h(huán)節(jié)是通訊，所以無(wú)線通訊是GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)的核心內(nèi)容之一，其性能直接關(guān)乎著系統(tǒng)的整體運(yùn)行質(zhì)量，并且在采礦區(qū)內(nèi)具有較多的工作優(yōu)點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下5個(gè)方面。

（1）無(wú)線數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)的自建。

（2）適應(yīng)露天采礦的惡劣工作環(huán)境。

（3）在網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)不存在盲區(qū)，連接速率快，能有效滿足大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，保證了通訊的質(zhì)量，同時(shí)在通訊期間很少出現(xiàn)信息擁堵、緩慢等問(wèn)題，設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行無(wú)影響。

（4）安裝簡(jiǎn)單便捷，不需要大量的人工操作，可以隨著采礦區(qū)域的變動(dòng)而遷移，后期系統(tǒng)維護(hù)的經(jīng)濟(jì)成本較低，在應(yīng)用時(shí)不需要專門進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試以及設(shè)備的調(diào)整。

（5）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)較為智能化，能夠有效優(yōu)化通訊的路徑，自動(dòng)開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)檢查與診斷，在沒(méi)有嚴(yán)重問(wèn)題的情況下可自行修復(fù)。

3.1.3 GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)

通過(guò)GPS系統(tǒng)的應(yīng)用，可以準(zhǔn)確地知道運(yùn)輸卡車及電鏟等設(shè)備的實(shí)時(shí)位置，還能及時(shí)掌握卡車的運(yùn)行速度。

3.1.4 電子地圖系統(tǒng)

通過(guò)電子地圖系統(tǒng)，可以為系統(tǒng)提供采場(chǎng)內(nèi)的動(dòng)態(tài)位置以及實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，并自動(dòng)形成線路方案，提升運(yùn)輸安全與效率。并且后期維護(hù)簡(jiǎn)單便捷，無(wú)需繁瑣的程序，通過(guò)智能系統(tǒng)的分析與診斷可以輔助維護(hù)檢修。電子地圖系統(tǒng)還具有回放功能，可以及時(shí)為工作人員呈現(xiàn)卡車過(guò)去時(shí)段內(nèi)的工作狀態(tài)，為運(yùn)輸工作的組織與運(yùn)行等環(huán)節(jié)提供了充分的依據(jù)。相較于傳統(tǒng)人力現(xiàn)場(chǎng)管理來(lái)講，通過(guò)系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)高速的反應(yīng)與指揮，推動(dòng)了采礦行業(yè)的智能化發(fā)展[3]。

3.1.5 調(diào)度管理系統(tǒng)

通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，能夠掌握卡車的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，為工作管理提供依據(jù)，促進(jìn)產(chǎn)量提升。在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)設(shè)定系統(tǒng)的裝卸強(qiáng)度以及優(yōu)先級(jí)等內(nèi)容，來(lái)協(xié)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)配車的控制，落實(shí)局部定鏟調(diào)度與人工指派。

3.1.6 接口系統(tǒng)

一般情況下，系統(tǒng)中都會(huì)預(yù)留數(shù)據(jù)接口，為系統(tǒng)數(shù)據(jù)的管理與銜接提供便利。通過(guò)預(yù)留硬件的接口，可以為系統(tǒng)整合創(chuàng)造有效條件，為信息的共享與網(wǎng)絡(luò)連接提供必要條件，避免出現(xiàn)獨(dú)立系統(tǒng)被孤立的問(wèn)題。

3.2 系統(tǒng)功能

（1）優(yōu)化調(diào)度工作。通過(guò)GPS信號(hào)來(lái)進(jìn)行車輛的跟蹤與監(jiān)控，并統(tǒng)計(jì)設(shè)備的性能與運(yùn)輸?shù)葏?shù)構(gòu)成周期數(shù)據(jù)。借助歷史回放功能，統(tǒng)計(jì)設(shè)備的裝卸等運(yùn)行信息，在符合生產(chǎn)需要的情況下，為生產(chǎn)提供最符合要求的設(shè)備，保證工作的質(zhì)量與效率。

（2）實(shí)現(xiàn)二維監(jiān)視。通過(guò)二維地圖的界面顯示，可以獲得工程的具體位置，并掌握具體的裝卸區(qū)域范圍、裝卸點(diǎn)、儲(chǔ)煤場(chǎng)及維修廠等，顯示工程位置的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等。

（3）歷史視頻回放。通過(guò)管理人員對(duì)時(shí)間段的選擇，將時(shí)間段內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)呈現(xiàn)給工作人員，工作人員借助系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)畫面的播放速度與時(shí)間的調(diào)節(jié)，幫助生產(chǎn)進(jìn)程加速，為生產(chǎn)計(jì)劃與生產(chǎn)潛力的挖掘提供依據(jù)，為事故追查、統(tǒng)計(jì)調(diào)查創(chuàng)造真實(shí)憑據(jù)。

（4）報(bào)警處理。系統(tǒng)的智能化能夠區(qū)分并自動(dòng)跟蹤違規(guī)行為，如亂卸、進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域、超速、延誤等，在設(shè)備運(yùn)行期間出現(xiàn)異常時(shí)，及時(shí)報(bào)警通知管理人員，并監(jiān)察設(shè)備的異常情況。

（5）系統(tǒng)維護(hù)。管理人員可以在系統(tǒng)上進(jìn)行操作，來(lái)控制卸料地點(diǎn)的數(shù)量，以及道路節(jié)點(diǎn)等。針對(duì)道路上的信息進(jìn)行采集并處理，保證運(yùn)輸規(guī)劃與道路實(shí)際情況相符。如果控制系統(tǒng)因?yàn)槎喾N因素產(chǎn)生變化，管理人員可以通過(guò)刪除、修改等行為來(lái)進(jìn)行設(shè)置，確保軟件的使用正常，滿足工作需求。如果調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)內(nèi)容發(fā)生變化，可以通過(guò)調(diào)度中心的數(shù)據(jù)上傳來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的更新，保證數(shù)據(jù)的一致。

（6）統(tǒng)計(jì)報(bào)表。通過(guò)系統(tǒng)，可以獲得較為詳細(xì)、真實(shí)的報(bào)表，利用系統(tǒng)中所記錄的時(shí)間、狀態(tài)、位置與產(chǎn)量等信息，按照需求生成產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)及生產(chǎn)率的統(tǒng)計(jì)，為運(yùn)輸工作管理提供依據(jù)[4]。

4 GPS 卡車智能調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用分析

想要實(shí)現(xiàn)露天礦山設(shè)備運(yùn)輸?shù)闹悄芑{(diào)度，就要充分了解 GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)在應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，才能提升應(yīng)用的有效性，提高礦山開(kāi)采運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)效益，創(chuàng)造更高的社會(huì)效益。

4.1 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在實(shí)際應(yīng)用中，要全面地掌握GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用為露天礦山開(kāi)采帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合實(shí)際情況來(lái)看，具體主要體現(xiàn)在以下5個(gè)方面。

（1）簡(jiǎn)單、快捷、便于操作。利用終端就可以實(shí)現(xiàn)操作，是GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)之一。采礦行業(yè)工作人員素質(zhì)參差不齊，所以在操作期間工作效率存在著很大的差距。并且人們對(duì)于智能化設(shè)備了解較少，系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜不便于人們掌握操作內(nèi)容，而GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)操作的便捷性與簡(jiǎn)單性，則能夠很大程度上降低操作難度，在一般情況下還能通過(guò)語(yǔ)音指導(dǎo)與提示協(xié)助操作人員完成任務(wù)，有非常強(qiáng)的實(shí)用性與適應(yīng)性。

（2）避免人為操作的失誤。在調(diào)度的優(yōu)化方面，使用線性規(guī)劃以及任務(wù)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化的算法，結(jié)合當(dāng)前實(shí)際設(shè)備狀態(tài)，以及采裝能力等進(jìn)行設(shè)備匹配，實(shí)現(xiàn)調(diào)度的優(yōu)化，可避免人為操作的失誤，減少人為因素的干預(yù)，同時(shí)能夠有效節(jié)省勞動(dòng)力，推動(dòng)生產(chǎn)效率提升。

（3）增強(qiáng)生產(chǎn)管理效果。通過(guò)整體系統(tǒng)的監(jiān)視功能，能夠及時(shí)了解所有設(shè)備在所有時(shí)間的工作狀態(tài)，為管理人員提供真實(shí)、準(zhǔn)確的依據(jù)，有效提升組織協(xié)調(diào)工作的效率，落實(shí)綜合協(xié)調(diào)指揮的工作目標(biāo)。同時(shí)，從實(shí)際角度來(lái)講，生產(chǎn)運(yùn)輸包含多個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)各項(xiàng)工藝的協(xié)調(diào)，為綜合性收益的產(chǎn)生提供最佳條件。在車輛運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)能夠反映真實(shí)的駕駛情況，如果出現(xiàn)違規(guī)、違法等行為，就會(huì)及時(shí)報(bào)警，提升安全系數(shù)，保證設(shè)備與人員的安全，促進(jìn)運(yùn)輸效率的提升[5]。

（4）運(yùn)輸控制。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)道路網(wǎng)絡(luò)信息的整合與分析，計(jì)算出最短的運(yùn)輸路程，大大減少了空車運(yùn)行的路程，并且在運(yùn)行中還能減少油料、輪胎磨損，以及設(shè)備維修等方面的成本費(fèi)用。在進(jìn)行運(yùn)輸距離計(jì)算時(shí)，可以根據(jù)噸公里進(jìn)行周轉(zhuǎn)量的計(jì)算，借助自動(dòng)化操作與系統(tǒng)的分析為操作人員提供最佳方案，促進(jìn)司機(jī)工作積極性的提升。

（5）生產(chǎn)數(shù)據(jù)的提供。在系統(tǒng)應(yīng)用中，相關(guān)的管理人員、操作人員等可以隨時(shí)查詢當(dāng)前的運(yùn)輸、產(chǎn)量信息。借助系統(tǒng)的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)能力，可以滿足工作報(bào)表、數(shù)據(jù)圖表等多方面的需求，為產(chǎn)量的增加、設(shè)備運(yùn)行效率的提升提供最佳決策依據(jù)。在一定程度上推動(dòng)了企業(yè)的智能化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了無(wú)紙化辦公的模式。

4.2 應(yīng)用劣勢(shì)

雖然 GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)在應(yīng)用中具有較多的優(yōu)勢(shì)，但是管理人員與操作人員還需要掌握應(yīng)用的劣勢(shì)，才能更加有效地實(shí)現(xiàn)調(diào)度工作的優(yōu)化。

（1）對(duì)數(shù)據(jù)依賴性較強(qiáng)。系統(tǒng)的工作對(duì)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的依賴性較強(qiáng)，想要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)路網(wǎng)信息的工作優(yōu)化，就要及時(shí)更新路網(wǎng)的信息，如果不能及時(shí)提供最新內(nèi)容，就會(huì)影響調(diào)度工作，導(dǎo)致分配不均勻等問(wèn)題，不能有效實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。

（2）操作規(guī)程較為嚴(yán)格。在系統(tǒng)應(yīng)用中，雖然在很大程度上有著便捷、簡(jiǎn)單的操作優(yōu)勢(shì)，但在操作要求上需要一定的專業(yè)性，如果沒(méi)有按照要求操作，就會(huì)影響調(diào)度工作的正常進(jìn)行，還會(huì)影響系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，不能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與真實(shí)性，從而降低方案的優(yōu)化程度。

5 結(jié)束語(yǔ)

GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于操作人員的操作能力具有一定的要求，需要操作人員在特定的操作下控制系統(tǒng)。但是相較于劣勢(shì)而言，GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)為礦山開(kāi)采帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)更多，例如通過(guò)終端操作就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的調(diào)度與生產(chǎn)，能夠結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行車距、裝卸點(diǎn)距離的計(jì)算，為車輛的運(yùn)輸提供最短的路線方案，幫助采礦企業(yè)有效節(jié)省運(yùn)輸成本等。但是結(jié)合我國(guó)大部分采礦行業(yè)運(yùn)輸系統(tǒng)來(lái)看，GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用還需不斷優(yōu)化，才能充分發(fā)揮其功能與優(yōu)勢(shì)。