物联网技术在露天矿的应用与发展前景

邢景超 李炳辰 侯唐业

摘 要：以矿山区物联网、矿区装备控制智能化及采矿作业自助化、自主化的发展态势为依托，以达到露天矿开凿作业的智能控制化为目标，以恰当处置眼下露天矿开凿作业在管控、平稳及讯息处置等方面蕴含着的问题为宗旨，以当今通讯技术、自助化控制技术及编程软硬件技术为立足点，着力探讨了露天式矿山智能开凿爆破作业的总体思路、中心任务、核心技术等。拟定的主体内容包括：①依托钻机设备的自助钻进及运作流程、钻眼精准定位和定向、凿眼参数记录、常用件及磨损件讯息载录等效能;②服务于露天矿开凿工程的通讯网络和参数库;③露天矿地况监测及开凿程序软件。此系统在矿山生产中获取到了普遍运用。

关键词：物联网技术;露天矿山;智能爆破;应用;发展前景

引言

现阶段，我们国家露天矿区的全智能化控制系统特别是重型规模的全智能化控制系统，侧重选取国外高端化技术，消耗费用多、设备维护不便捷，亟需展开本土研发及装备设计。开凿爆破是属于实现露天矿区作业自助化高效化的关键环节，穿爆作业的成功与否在很大程度上关联着矿山后继作业程序的安稳和顺利，比如露天开凿路线、转装、运送、边坡强化等。尽管最近几年我们国家在露天型矿区安全管理及爆破作业获取到了显著的提升，然而在讯息化、自助化、规范化及科学化等项内容上依然表现着严重的欠缺，在自助穿眼、标准装药、实地监控、人事装备管理、安全管控、穿眼开凿设计等相关内容上的水准亟待着实现大幅度提升，从而达到露天矿山开凿爆破作业的整体自动化控制。

1、露天矿物联网体系基本结构

以现实高端化物联网技术及讯息化技术为依托，拟建以网络体系为支撑的自动型露天矿山开凿爆破作业方案。

1.1物联网体系的组成架构

物联网体系中的应用层重点涵盖矿山工程管理人员所需用的爆破作业程序软件，监控数据软件，适合借助于网页来观览对应数据库中所储存的讯息以便可以精准把握住矿山工程进程中的具体施工形态;亦涵盖钻机自助化的各类运用。在物联网的网络层选取了采用高速参数传送的蜂窝型网络传输技术，也就是第3代网络传输技术，可以在同一时间一并传输声音讯息和参数讯息，其传输速率通常在数百kbps之上，另外信号传送范围广，可实现大数据讯息传送的平稳性。再有，和有线性网络及办公网络进行紧密的结合，实现了物联网中实用层和感应层之间的通信功能。

1.2 网络体系中的拓扑部分

网络技术人员借助于爆破程序传输终端把数据传送到参数库服务器里边，钻孔设备可借助于无线化网络把穿眼设计键入到钻孔装备控制机内部，钻空作业人员依照导航界面指令自助或手工定位至炮孔部位，钻控设备依照其自身配置的传感器参数自助完成拟定钻深的钻孔过程。在实地发生一些变动情况时，还可依照设备操控者管理终端的实际授权来快捷布孔或外增钻眼。爆破作业组操作人员由网络上去领取钻孔过程的装药程序设计，依照GPS空间定位程序模块及装药车自助化装备，依孔排列装药。在起爆开始前，利用平板电脑来接纳爆破限制区及人员装备所处的具体位置讯息。

2、钻机设备具备的操作功能

钻机设备是属于露天矿穿眼开凿作业中的关键性设备，是作为大批传感机构、监控设施、显示器材、机械装备、通讯装备的支撑，是属于露天矿区实施自主爆破作业中的关键性组分。工控设备利用can 功能接口和控制机构展开通讯，接纳讯息参数并传达指令，接纳视频参数，和 3G 无线性网络进行连通，借助于触屏液晶屏幕、can 功能数据传输线及相应驱动器函数、VisualStudio 实用程序研发机构、新一代 Windows 8 触控操作系统相结合开发相关功能软件。

2.1 履带钻机的运动机构

履带钻机采用履带作为行走装置，可以实现整体向前，向后，转弯行驶和原地转向等。履带钻机通过控制左右履带的速度差来实现转向，由于爆破现场的地面起伏，转向轨迹的可控性较差。忽略了轉向离心力、阻力、接地压力、纵向滑移、横向滑移等非线性因素，采用理想模型分析。

2.2钻孔的精确定位与导航

GPS 定位模块通过露天矿现场 RTK 技术的精度修正，抗干扰能力强，可以使孔间的定位精度误差达到厘米级。根据技术人员传输过来的穿孔设计，显示在钻机操作人员面前。显示界面包括钻机坐标、钻杆坐标、钻孔孔口坐标、钻孔倾斜方向和角度、设计钻深、已钻进深度、设计装药量、已装药量、钻渣范围、钻机自动行走路线、钻孔锁定状态、爆破边界线。当钻机距离导航锁定目标钻孔距离小于 2m时，导航行界面为大图标显示，便于观察。界面实时显示钻机距该孔距离，钻机开始减速。

2.3钻机的自动穿孔

以中大型的露天矿用钻机为例，其钻杆与地面角度为 90～70°，

无托架。钻机采用3个 GPS 定位模块和倾角传感器定位钻机、钻杆和钻孔三维空间位置，接收爆破设计，按设计路线自动行走穿孔。由于钻机自动调平速度缓慢，在钻机与水平倾角较小情况下，将省去调平环节。

结语

研究露天矿智能爆破的总体架构、核心内容、关键技术等主要问题，依靠物联网技术的迅猛发展，在现代通信技术、自动化技术和软硬件技术的支持下，以露天矿用钻机为主要技术平台，使得露天矿爆破实现了数字化、网络化、可视化、精细化和智能化。

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