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

李強兵，宋偉韜，沈佳興

(中國水利水電第十工程局有限公司， 四川 成都 610037)

露天采礦是我國社會經(jīng)濟的重要因素之一，采礦運輸屬于一項較為復(fù)雜、危險的行業(yè)。結(jié)合當(dāng)前露天采礦發(fā)展現(xiàn)狀來看，隨著經(jīng)濟市場需求的增加，無論是生產(chǎn)還是運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，都隨之提高了要求，而運輸作為采礦的薄弱環(huán)節(jié)，嚴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輸環(huán)節(jié)，對此進行研究對于露天礦山具有實質(zhì)性意義。

1 GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)簡述

GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)借助全球衛(wèi)星定位技術(shù)，以及計算機網(wǎng)絡(luò)、無線數(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)容進行系統(tǒng)調(diào)度，相較于傳統(tǒng)的人工調(diào)度來講，具有較強的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在工作效率高、準(zhǔn)確性強等。GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)借助生產(chǎn)設(shè)備的動態(tài)信息，通過實時監(jiān)控來實現(xiàn)卡車的調(diào)度優(yōu)化，主要針對卡車、電鏟及輔助設(shè)備等，在實際應(yīng)用中實現(xiàn)了露天礦山開采卡車調(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)勢具體體現(xiàn)在優(yōu)化卡車的運行，減少采裝、運輸所用的時間，提升生產(chǎn)運輸效率，達到節(jié)能降耗的目標(biāo)，同時還體現(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)濟效益與社會效益，但是結(jié)合現(xiàn)狀來看，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)濟效益與社會效益低等問題。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，但是通過電鏟分配的卡車數(shù)量并沒有規(guī)律和計劃，在調(diào)度方面過于隨意。在進行定鏟定車調(diào)度期間，因為駕駛員在操作習(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，就會出現(xiàn)裝載過慢而導(dǎo)致電鏟擠壓卡車的問題，再加上司機在工作期間不能及時明確情況與問題，無法保障工作效率。露天采礦行業(yè)的成本效益在很大程度上與運輸環(huán)節(jié)有關(guān)。在進行調(diào)度之前，大部分企業(yè)都無法全面地掌握卡車的運輸距離，部分企業(yè)只能通過估算來簡單計算裝卸點距離，很難準(zhǔn)確地知道電鏟到卸點之間的距離，再加上采礦區(qū)域時常出現(xiàn)改道，導(dǎo)致估算距離與實際距離差距過大，嚴重影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時，大部分統(tǒng)計工作都采用人工，統(tǒng)計人員在許多情況下受到多種因素的影響，并不能保證統(tǒng)計數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，這也直接影響了經(jīng)濟成本。

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、無線設(shè)備、軟件等[2]。

在工作中，首先通過車載終端系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的采集與定位，然后經(jīng)過對數(shù)據(jù)的整合分析得到車輛的地理坐標(biāo)、時間等信息顯示在設(shè)備終端中。然后通過信息的共享功能發(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)過軟件來發(fā)送指令實現(xiàn)調(diào)度與控制，并進行實時監(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，所以對于智能終端設(shè)備的適應(yīng)性要求較高，無論是面對炎熱環(huán)境，還是面對高壓環(huán)境，都要具備一定的自保能力，同時還要具備較強的抗震、防塵、防水等性能。在工作中通過智能終端將指令發(fā)送出去，然后收集現(xiàn)場設(shè)備的實時地理位置與運行情況，進一步實現(xiàn)協(xié)調(diào)調(diào)度。在工作中所體現(xiàn)的優(yōu)勢不僅超越了人工作業(yè)，而且操作也非常簡單。智能終端所使用的是橫屏控制，界面清晰簡潔，具有很強的操作優(yōu)勢。

3.1.2 無線通訊系統(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)的整體運行質(zhì)量，并且在采礦區(qū)內(nèi)具有較多的工作優(yōu)點，主要體現(xiàn)在以下5個方面。

（1）無線數(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)男枨螅ＷC了通訊的質(zhì)量，同時在通訊期間很少出現(xiàn)信息擁堵、緩慢等問題，設(shè)備的運動速度對系統(tǒng)的運行無影響。

（4）安裝簡單便捷，不需要大量的人工操作，可以隨著采礦區(qū)域的變動而遷移，后期系統(tǒng)維護的經(jīng)濟成本較低，在應(yīng)用時不需要專門進行現(xiàn)場測試以及設(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，自動開展網(wǎng)絡(luò)檢查與診斷，在沒有嚴重問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GPS系統(tǒng)的應(yīng)用，可以準(zhǔn)確地知道運輸卡車及電鏟等設(shè)備的實時位置，還能及時掌握卡車的運行速度。

3.1.4 電子地圖系統(tǒng)

通過電子地圖系統(tǒng)，可以為系統(tǒng)提供采場內(nèi)的動態(tài)位置以及實時狀態(tài)信息，并自動形成線路方案，提升運輸安全與效率。并且后期維護簡單便捷，無需繁瑣的程序，通過智能系統(tǒng)的分析與診斷可以輔助維護檢修。電子地圖系統(tǒng)還具有回放功能，可以及時為工作人員呈現(xiàn)卡車過去時段內(nèi)的工作狀態(tài)，為運輸工作的組織與運行等環(huán)節(jié)提供了充分的依據(jù)。相較于傳統(tǒng)人力現(xiàn)場管理來講，通過系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)高速的反應(yīng)與指揮，推動了采礦行業(yè)的智能化發(fā)展[3]。

3.1.5 調(diào)度管理系統(tǒng)

通過系統(tǒng)的實現(xiàn)，能夠掌握卡車的實時運行狀態(tài)，為工作管理提供依據(jù)，促進產(chǎn)量提升。在實際應(yīng)用中，通過設(shè)定系統(tǒng)的裝卸強度以及優(yōu)先級等內(nèi)容，來協(xié)調(diào)現(xiàn)場配車的控制，落實局部定鏟調(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)獨立系統(tǒng)被孤立的問題。

3.2 系統(tǒng)功能

（1）優(yōu)化調(diào)度工作。通過GPS信號來進行車輛的跟蹤與監(jiān)控，并統(tǒng)計設(shè)備的性能與運輸?shù)葏?shù)構(gòu)成周期數(shù)據(jù)。借助歷史回放功能，統(tǒng)計設(shè)備的裝卸等運行信息，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）實現(xiàn)二維監(jiān)視。通過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、儲煤場及維修廠等，顯示工程位置的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等。

（3）歷史視頻回放。通過管理人員對時間段的選擇，將時間段內(nèi)的設(shè)備運行狀態(tài)呈現(xiàn)給工作人員，工作人員借助系統(tǒng)可以實現(xiàn)對畫面的播放速度與時間的調(diào)節(jié)，幫助生產(chǎn)進程加速，為生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)潛力的挖掘提供依據(jù)，為事故追查、統(tǒng)計調(diào)查創(chuàng)造真實憑據(jù)。

（4）報警處理。系統(tǒng)的智能化能夠區(qū)分并自動跟蹤違規(guī)行為，如亂卸、進入危險區(qū)域、超速、延誤等，在設(shè)備運行期間出現(xiàn)異常時，及時報警通知管理人員，并監(jiān)察設(shè)備的異常情況。

（5）系統(tǒng)維護。管理人員可以在系統(tǒng)上進行操作，來控制卸料地點的數(shù)量，以及道路節(jié)點等。針對道路上的信息進行采集并處理，保證運輸規(guī)劃與道路實際情況相符。如果控制系統(tǒng)因為多種因素產(chǎn)生變化，管理人員可以通過刪除、修改等行為來進行設(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，可以通過調(diào)度中心的數(shù)據(jù)上傳來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的更新，保證數(shù)據(jù)的一致。

（6）統(tǒng)計報表。通過系統(tǒng)，可以獲得較為詳細、真實的報表，利用系統(tǒng)中所記錄的時間、狀態(tài)、位置與產(chǎn)量等信息，按照需求生成產(chǎn)量的統(tǒng)計及生產(chǎn)率的統(tǒng)計，為運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

想要實現(xiàn)露天礦山設(shè)備運輸?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)勢與劣勢，才能提升應(yīng)用的有效性，提高礦山開采運輸?shù)慕?jīng)濟效益，創(chuàng)造更高的社會效益。

4.1 應(yīng)用優(yōu)勢

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

（1）簡單、快捷、便于操作。利用終端就可以實現(xiàn)操作，是GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)勢之一。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。并且人們對于智能化設(shè)備了解較少，系統(tǒng)過于復(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語音指導(dǎo)與提示協(xié)助操作人員完成任務(wù)，有非常強的實用性與適應(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)動優(yōu)化的算法，結(jié)合當(dāng)前實際設(shè)備狀態(tài)，以及采裝能力等進行設(shè)備匹配，實現(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)，同時能夠有效節(jié)省勞動力，推動生產(chǎn)效率提升。

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

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

（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查詢當(dāng)前的運輸、產(chǎn)量信息。借助系統(tǒng)的自動統(tǒng)計能力，可以滿足工作報表、數(shù)據(jù)圖表等多方面的需求，為產(chǎn)量的增加、設(shè)備運行效率的提升提供最佳決策依據(jù)。在一定程度上推動了企業(yè)的智能化發(fā)展，實現(xiàn)了無紙化辦公的模式。

4.2 應(yīng)用劣勢

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，但是管理人員與操作人員還需要掌握應(yīng)用的劣勢，才能更加有效地實現(xiàn)調(diào)度工作的優(yōu)化。

（1）對數(shù)據(jù)依賴性較強。系統(tǒng)的工作對于實時數(shù)據(jù)的依賴性較強，想要實現(xiàn)系統(tǒng)路網(wǎng)信息的工作優(yōu)化，就要及時更新路網(wǎng)的信息，如果不能及時提供最新內(nèi)容，就會影響調(diào)度工作，導(dǎo)致分配不均勻等問題，不能有效實現(xiàn)優(yōu)化。

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

5 結(jié)束語

GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)在實際應(yīng)用中，對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)。但是相較于劣勢而言，GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)為礦山開采帶來的優(yōu)勢更多，例如通過終端操作就可以實現(xiàn)設(shè)備的調(diào)度與生產(chǎn)，能夠結(jié)合實際情況進行車距、裝卸點距離的計算，為車輛的運輸提供最短的路線方案，幫助采礦企業(yè)有效節(jié)省運輸成本等。但是結(jié)合我國大部分采礦行業(yè)運輸系統(tǒng)來看，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。