牙輪鉆機(jī)GPS智能控制系統(tǒng)功能需求調(diào)查與分析

李志彬++劉林江++李學(xué)軍++吳英俊

【摘 要】 為實現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)節(jié)能提產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，增加企業(yè)利潤，引入了礦山GPS智能控制系統(tǒng)，為更好的適應(yīng)當(dāng)前礦山數(shù)字化建設(shè)及精細(xì)化管理發(fā)展需要，結(jié)合某礦山現(xiàn)有的條件進(jìn)行分析，對牙輪鉆機(jī)GPS智能控制系統(tǒng)的功能進(jìn)行了需求論證，使之更能滿足實際生產(chǎn)需求。

【關(guān)鍵詞】 牙輪鉆機(jī) 智能控制 功能分析

某露天礦由調(diào)度室負(fù)責(zé)露天礦的生產(chǎn)指揮，對礦區(qū)生產(chǎn)進(jìn)行協(xié)調(diào)，執(zhí)行公司的調(diào)度功能，并負(fù)責(zé)統(tǒng)計所有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)報表。現(xiàn)有調(diào)度指揮方式以人工為主，對講機(jī)和手機(jī)為主要的通訊手段。生產(chǎn)過程中調(diào)整和新的調(diào)度指令的傳達(dá)需要到現(xiàn)場指揮或通過對講機(jī)直接或間接傳話。出現(xiàn)設(shè)備故障后，消息不能及時上報，一個小時可以解決的故障，往往要等待更長的時間才能檢修到位，計量產(chǎn)量由人工手動記錄，無法做到客觀準(zhǔn)確，容易作弊、誤記、漏記，由于沒有有效監(jiān)督機(jī)制，個別操作人員存在怠工、偷懶、產(chǎn)量上投機(jī)取巧的現(xiàn)象。調(diào)度人員工作強度大，幾乎所有數(shù)據(jù)由人工錄入，產(chǎn)量、調(diào)度圖表等信息由調(diào)度人員手工填寫，難免出現(xiàn)誤差或錯誤情況，采場生產(chǎn)數(shù)據(jù)人工統(tǒng)計，工作量大，勞動強度大，生產(chǎn)管理成本較高。

基于以上問題，引入露天礦GPS智能控制系統(tǒng)，必將能使礦山在生產(chǎn)調(diào)度與信息化管理水平上更上臺階。為使引入的GPS智能控制系統(tǒng)切合實際，發(fā)揮出最大的效益，對牙輪鉆機(jī)智能控制系統(tǒng)的功能需求調(diào)查與條件進(jìn)行分析勢在必行。

1 條件分析

1.1 作業(yè)環(huán)境方面

設(shè)備主要在露天開采條件下使用，工作環(huán)境灰塵大、溫差大、高溫、嚴(yán)寒、雨雪頻繁、振動大，因此設(shè)備從設(shè)計到安裝都應(yīng)能夠滿足防塵、防水、抗震、耐高低溫。

1.2 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境方面

目前公司已搭建了完整的局域網(wǎng)運行環(huán)境，各部門間能夠通過局域網(wǎng)方便的進(jìn)行辦公，公司已經(jīng)接入寬帶，通過訪問Internet的路由方便的接入互聯(lián)網(wǎng)。

1.3 生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)狀

公司共有15臺大型牙輪鉆機(jī)，分布在方圓10公里的兩個采場，由于采區(qū)作業(yè)范圍廣，設(shè)備地點移動變化大，設(shè)備狀態(tài)變化快，調(diào)度的難度也大，采用傳統(tǒng)對講機(jī)跑現(xiàn)場的人工調(diào)度方式很難及時、全面、準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場作業(yè)條件的頻繁變化。

2 功能需求分析

智能終端硬件，其性能應(yīng)能適應(yīng)采場作業(yè)環(huán)境、牙輪鉆機(jī)作業(yè)時的高頻振蕩及采場供電條件。軟件方面，主要功能應(yīng)有：鉆機(jī)數(shù)據(jù)采集分析及信息反饋；隨時反饋作業(yè)位置，能夠指導(dǎo)牙輪鉆機(jī)自動定位穿孔；能為企業(yè)信息化系統(tǒng)傳送鉆機(jī)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。大致可以分為以下幾個方面。

2.1 數(shù)據(jù)采集

主要實現(xiàn)對牙輪鉆機(jī)的提升、行走、穿孔工作過程中的各種參數(shù)進(jìn)行采集分析。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與鉆機(jī)控制系統(tǒng)通訊，實時采集：鉆機(jī)穿孔深度值；空壓機(jī)排氣壓力、主機(jī)溫度、排氣溫度；各電機(jī)電壓、電流、溫度；液壓系統(tǒng)油溫、油壓；水箱剩余水量。

2.2 自動對孔

根據(jù)采礦生產(chǎn)管理的精細(xì)化需求，結(jié)合采礦生產(chǎn)數(shù)字化發(fā)展，將高精度的GPS定位系統(tǒng)應(yīng)用到牙輪鉆機(jī)上，提高采礦的自動化水平，提高生產(chǎn)、作業(yè)效率。牙輪鉆機(jī)高精度GPS自動布孔系統(tǒng)主要利用高精度GPS信號，實現(xiàn)鉆機(jī)精確定位。

系統(tǒng)通過無線通訊方式將布孔位置下發(fā)到鉆機(jī)智能終端上。鉆機(jī)根據(jù)布孔位置自動找到孔位并鉆孔，將孔深及自身設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)上傳，免去原來由測量人員實地測量擺石堆及鉆孔后驗收的工作。鉆機(jī)自動布孔系統(tǒng)主要功能如下。

智能終端根據(jù)作業(yè)計劃的孔位坐標(biāo)值，在屏幕模擬顯示出爆區(qū)的布孔分布情況圖，當(dāng)司機(jī)選中具體某一個鉆孔時，智能終端向司機(jī)提供該孔的坐標(biāo)、孔深要求等其他詳細(xì)數(shù)據(jù)。GPS系統(tǒng)能夠自動指揮對孔，鉆機(jī)開始定位作業(yè)后，智能終端根據(jù)鉆機(jī)所處的位置計算出到穿孔位置的距離和方位，向牙輪鉆司機(jī)提示行進(jìn)距離方向等信息。對鉆機(jī)的作業(yè)壞境識別標(biāo)示，并自動確認(rèn)安全環(huán)境，根據(jù)情況發(fā)出安全警報，以提高穿孔作業(yè)的安全性和準(zhǔn)確性。系統(tǒng)提供鉆機(jī)作業(yè)信息，發(fā)出具體操作指令給鉆機(jī)，鉆機(jī)可根據(jù)指令精確對孔。當(dāng)智能終端判斷出牙輪鉆機(jī)已經(jīng)到達(dá)設(shè)計的穿孔位置，且誤差在控制范圍內(nèi)之后，向牙輪鉆司機(jī)發(fā)出可以穿孔信息，開始穿孔作業(yè)。系統(tǒng)還應(yīng)能夠?qū)︺@機(jī)鉆孔水平進(jìn)行控制，實現(xiàn)同一爆區(qū)孔底在同一水平。

2.3 傳遞反饋信息

系統(tǒng)應(yīng)該能夠及時采集鉆機(jī)運行中的各種信息（開機(jī)、作業(yè)、移車、穿孔、停機(jī)、維修、各個過程的時間等），能夠?qū)⑿畔魉椭林行恼{(diào)度室，并與控制中心實時通訊。采集到的各種信息同時可以在公司內(nèi)網(wǎng)以報表的形式進(jìn)行實時查詢，以方便管理人員能夠隨時掌握設(shè)備的生產(chǎn)運行情況。在鉆機(jī)出現(xiàn)故障時及時向控制中心反饋情況，控制中心根據(jù)故障情況，能夠及時合理的安排修理人員進(jìn)行處理。故障處理完畢后，向控制中心反饋信息。通過人員的簡單操作，系統(tǒng)能夠及時顯示鉆機(jī)的完好但非作業(yè)情況，如更換鉆頭、維護(hù)、加水、加油、避炮、交接班等狀態(tài)。

3 結(jié)語

隨著鉆孔設(shè)備自動化、智能化的發(fā)展，國內(nèi)外先進(jìn)鉆機(jī)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)穿孔過程中各種參數(shù)的實時檢測和主要生產(chǎn)參數(shù)的智能控制，這為牙輪鉆機(jī)引入露天礦GPS智能控制系統(tǒng)提供了必要的基礎(chǔ)條件。為使引入的智能控制系統(tǒng)切合實際，發(fā)揮出最大的效益，必須深入到牙輪鉆機(jī)生產(chǎn)和管理的每一個環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)、客觀的分析與調(diào)研，充分掌握現(xiàn)行管理的第一手資料，了解中層和基層管理人員的對系統(tǒng)建設(shè)的想法和意見，在充分掌握和了解情況的基礎(chǔ)上，按照一定的方式對管理工作流程、數(shù)據(jù)需求、系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)等按照需求分析。對于現(xiàn)行管理中存在的不合理因素、存在問題以及各種漏洞或缺陷，要如實反映，包括管理流程、業(yè)務(wù)流程、數(shù)據(jù)或報表的分析處理、工作崗位及其責(zé)任的設(shè)置等各個方面。只有在這樣的基礎(chǔ)上完成的系統(tǒng)需求分析才能具有生命力和價值。牙輪鉆機(jī)GPS智能控制系統(tǒng)的需求調(diào)查與分析，對下一步數(shù)字采礦提出了建設(shè)性的意見，其最終的目標(biāo)是實現(xiàn)數(shù)字化礦山。

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