铜曼露天矿山智能卡车调度系统运用研究

松建军

（云南华联锌铟股份有限公司，云南 文山 663701）

1 铜曼露天矿山智能卡车调度系统调度理论

云南华联锌铟公司始终牢固树立和落实科学发展观，紧紧围绕“做好锡、做大锌、做强铟”的发展战略，以建立现代化企业集团的工业企业为目标，通过强化内部管理，狠抓安全生产和环境保护，加大技术创新和技术工艺改造力度，生产经营规模不断扩大，项目建设快速推进，企业管理水平不断提升。公司旨在打造“大型化、数字化、现代化”绿色露天矿山，投资10.64亿元，引进55～100吨级矿用卡车、15m³～18m³电动液压铲等国际、国内先进大型穿孔、铲装、运输设备。于2014年初引进上海早讯公司第一代卡车智能调度系统并持续运用到现阶段升级的东方测控公司二代卡车智能调度系统。铜街—曼家寨矿区特点：①规模大：采场及排土场位置分散，面积大；②复杂：区域大，地形复杂，实现无线信号的全覆盖有一定的难度；③难度大：采区运距长、坡度大，卸点分散；④爆区内矿岩分界及品位分布多样化。

2020年铜曼露天矿山生产工序成本占比中铲装和运输两大工序的成本高达65%，其中运输工序占比49%、铲装工序占比16%，与国内外大型先进矿山成本管控数据对比，结合矿山现有铲装运输设备匹配现状，工序成本还有大幅度下降的空间，而如何利用卡车智能调度系统大幅提高两大工序的生产效率，达到降本增效的目的对于本企业的生产经营和成本控制将起到关键性作用。

2 项目实施内容

2.1 实现网络信号的革新与升级（2G-4G）

GPS信号与网络信号的同步升级，硬件装备随着科技进步的大环境稳步提升卡调系统改造升级更新为4G通信技术进行数据传输，确保正常作业时信息采集自动化、业务信息集成化、信息管理网络化，为矿区提供可靠的数据通讯网络。系统具有较高的可靠性和可用性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统采用先进完整的系统管理策略和层次化，保证系统持续稳定的运行。

2.2 实现生产产量数据及设备运行状态的数据自动采取

大幅减少调度员繁杂的基础性数据录入及统计工作,系统自动记录整台设备运行过程，实现设备实动率、可动率的自动统计。所有设备的运行信息都实时向外分发并转存数据库，记录设备运行状态的开始时间、状态结束时间，根据这个时间可以在图表中进行显示和统计查询。跟据各种定位设备存入数据库的设备运行信息，可以显示电铲、卡车等设备的24小时各个班的历史数据，并可以按类型、按组、单台设备等进行查询分析各状态以及设备时间的利用率。车载终端实时记录设备的工作状况，并自动计算、存储以及同步复制到调度中心服务器，系统自动记录每台卡车的装车地点、卸车地点及运行路线，从而可自动计算出各装载点产量、各排卸点产量、各区域产量、各司机产量、各卡车产量等，避免人工计量产生的误差，减少对讲机沟通频率，大幅减少调度员繁杂的基础性数据录入及统计工作。

2.3 实施报表定制化，为技术员分析提供快捷方式

报表系统包括了产量类报表、报警类报表、设备运行报表、计件核算报表、效率分析报表、后台基础数据报表等。按照时间分为按年、季度、月、日、班、小时、自定义时间段查询等等。针对特殊使用需求，提供灵活选取需求内容的自定义报表，通过自己添加约束条件，从而导出自己需要的报表格式内容。在授权允许、符合生产逻辑的条件下，管理员可更改部分系统数据，根据实际需要留有人工录入接口。通过对实时运行数据进行逐级归类汇总，产生汇总数据，满足日常查询统计及报表制作的需要，并显著提高查询统计速度，报表可以根据需要以Word.、Excel、PDF等格式打印或导出。

2.4 实现组内设备智能调度功能

通过等待装车时间最小化的原理自动匹配铲和车，最大限度减少互相等待时间系统自动采集设备状态、设备位置、自动统计电铲装车能力、卸点卸载能力、路径运行时间，在大量生产数据的支撑下结合人为设定的现场规则和生产计划，通过系统分析计算后给出当前条件下的最佳目标装车点。根据实际生产需要，露天矿生产调度也可以划分区域进行局部自动调度，局部自动调度和人工临时调度都可以通过系统来进行统一调度管理，根据路径优化和车流规划结果，形成最优的调度方案。人工调度与自动优化调度组合，调度人员参与系统，可根据现场的实际要求，调整挖机的优先派车逻辑，车铲的配比要求限制，卸点供货限制，卡车作业限制等要求，系统结合调度人员的要求，实现车铲配比最优化，调度人员也可以对已指派车辆的调度目标进行更改，以适应现场生产情况的突变，最大化减少车辆待装时间。

2.5 研发大循环调度，实现运输设备交叉循环运输

采场物料类型、运输卸载点变化频繁，铜街选矿车间、大坪选矿车间、东邦排土场运输路径呈现对角，按照空载车辆运行距离最小化原则，对角点之间的物料采取循环运输模式，将达到条件的挖机、卡车划分到大循环调度组，开启自动派车功能后，实现循环运输，装载挖机指令交叉互换，使空车运行时间最短，充分利用设备生产作业时间，提高生产效率。

2.6 研究设置二次呼叫点

通过二次呼叫点划分车辆的模式实现精准的车辆调度,由于矿山生产情况是随时发生变化，一个生产因素发生变化，会对已经派出的车辆产生影响，这对于运距较长的车辆尤其如此。比如某台挖机从故障状态恢复作业，如果按照正常的派车流程，则需要等到下一个没有被指派出去的空车，才给予调度指令。而二次派车功能可以立即选择一个合适的已经有任务指令的空车，变更其调度指令。通过研究二次呼叫点的设置位置，逐步提高二次派车精准率，优化二次派车模式。

3 项目实施的技术路线、采取的技术措施、方法和步骤

3.1 项目实施技术路线

3.1.1 逐步分区开展智能调度

铜街曼家寨露天矿山卡车智能调度系统的调度准则为最早装车法，系统通过数据测算将车辆派往预计能最早得以装车的那台装载设备，以求实现班产量最大化。因此系统均是在卡车卸载完成后，通过两地之间的距离计算到达时间和到达装载点后的等待时间而确定调车方案。

在权衡利弊后舍去露天全境界智能调度模式，选取挖掘设备邻近区域分组智能调度模式，调度员优选将同一卸载点、相邻两个平台的装载点的铲运设备划分为一个智能调度小组，组内设备通过上述原理自动计算和下达指令，分组时兼顾组内运输车辆的共同线路最长，空车运行路径最短，运输车驾驶员熟悉作业环境，操作熟练度高且效率高。

3.1.2 二次呼叫点的应用研究

D2#电铲和D3#电铲的铲装工作面均位于采场的最上部，两台电铲与排土场之间有2km以上的共同路段，符合智能调度的所有条件，生产中通常把这两台设备分为一个智能调度组。在车辆共同都经过的路段内每间隔500米左右设置一个二次计算点，用于调整因组内设备状态、车辆运行速度等动态信息变化而导致的指令误差，实践中通常把最后一个二次计算点设置在分岔口的前端50m左右，以确保指令下发后驾驶员有时间在分岔口做出正确的选择。

当D2#电铲由延误状态（非作业状态）转换为作业状态后，此时若D3#电铲处有车辆排队时，计算机通过平均装车时间计算，若车辆等待装车时间大于到达D2#电铲的时间，则系统将向排队的车辆下达前往D2#电铲装车的指令；若D3#电铲处没有车辆排队，则系统会根据返程途中车辆的位置进行一次测算，重新计算和下达调度指令，即组内铲装设备状态发生一次变化后，系统便按照就近装车的原则进行一次计算并下达调度指令。3.1.3 循环运输模式的应用研究

铜街选矿车间位于采场的正北方1290m标高位置，其中一个排土场位于采场东侧的1180m标高位置；新田选矿车间位于采场西侧1080m标高位置，其中一个排土场位于采场东侧1100m标高；这两组卸载点之间形成了对角分布，具备矿岩循环运输条件。生产中当下部的矿石拉运至铜街选矿车间后，返回时均指定从上部1260-1350m区域位置装载废土至排土场卸载，而后再由卸载点转至下部矿石装载点继续装载物料至铜街选矿车间，实现空车运行时间最短的目的。

3.1.4 在设备延误情况下探索开展智能派车

铜曼露天采场选取现场就餐模式，各生产区域按照挖掘机所在平台为组分时段就餐，两台就餐车分别从食堂出发，各自负责服务划定的就餐区域，就餐时的车辆重载率达到60%以上，挖掘机驾驶员必须完成对60%以上的车辆进行装载后方可停机就餐，大幅减少就餐完成后所有车辆集中等待装车的现象；铜曼露天采场采取无缝交接班模式，各生产区域按照挖掘机所在平台交接班，通勤车按照划定的通行路线将所有操作人员送至作业面进行交接班，通勤车未到达前挖掘机始终处于装车状态，以确保卡车重载交班率达到50%以上。另外开班前按照运行路径、作业平台将生产挖机进行分组（不论是否开展智能调度），当挖机上报打黄油、加油、处理工作面时，班工作时间利用系数提高1.5%左右。

3.2 采取的技术措施、方法

铜街曼家寨露天矿山的挖掘设备和运输设备类型及品牌复杂，不同斗容的挖掘机挖掘高度不统一，不同载重量的运输车辆宽度、高度等尺寸不一致，为了在智能调度环境下各类型铲装设备和运输设备均能一一匹配，首先矿山需要通过理论计算和生产试验确定一套符合智能调度的采矿工艺参数，并培训所有操作人员均能熟练按照该工艺参数要求完成采剥作业。

铜曼露天矿山经过长期摸索和实践，探索了一系列工艺参数并形成标准，其中采掘带宽度为20m，以确保最小的铲装设备能条带式开采；最小工作平台宽度为30m，以确保最大的运输车辆能环行式或双侧折返式调头；反铲挖掘机作业机台高度为2.5m，以确保所有反铲挖掘机能为最大吨位的车辆进行装载；矿山双车道路宽20m，单车道路宽15m，已确保最大吨位的车辆能快速安全通行。

4 结论

系统前期经过8个月的建设改造，目前已正常运行，从实施效果看，智能调度系统的成功运用，使露天矿所有生产设备参与到智能调度，方便了调度管理人员及时掌握设备、生产等信息，提高了信息传输的时效性；将最新、最及时的生产信息反馈到生产管理人员，为生产管理人员及时、准确决策提供了手段和依据，提升了生产管理水平，加速了露天矿向数字化、自动化方向发展。因此，调度技术人员需继续做好系统优化升级与功能开发应用，为建造高效、一流的现代化露天矿山提供强有力的技术支撑。