緬甸萊比塘銅礦GPS 卡車智能調(diào)度系統(tǒng)可視化生產(chǎn)管理

陶 體 盛，劉 平 旭，魏 凡 森，黃 曉 華

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

1 概 述

萊比塘銅礦位于緬甸實皆省(Sagaing)南部，距蒙育瓦(Monywa)直線距離約5 km，公路里程約26 km；礦區(qū)地理坐標(biāo)為北緯22°07′，東經(jīng)95°02′，礦坑面積約6 km2。萊比塘銅礦生產(chǎn)期設(shè)計年采剝總量為6 900萬t，其中廢石剝離量為3 865萬t，礦石量為3 035萬t，破碎、堆浸日處理礦量為92 kt/d。該項目生產(chǎn)期為33 a，其中投產(chǎn)期1 a(包括建設(shè)期)，達產(chǎn)期30 a，減產(chǎn)期2 a。

根據(jù)達產(chǎn)期年度生產(chǎn)規(guī)劃，萊比塘銅礦主要采剝設(shè)備配置為：12 m3液壓挖掘機14臺配備99臺礦用卡車， 2臺22 m3正鏟配備10臺NTE260礦用卡車，主要進行覆蓋層廢石剝離，運輸距離為1.8～5 km，車鏟的匹配根據(jù)年度生產(chǎn)規(guī)劃、運距的長短合理配置，主要進行礦區(qū)礦石及部分廢石的采運作業(yè)。

GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)建立前, 萊比塘銅礦采剝生產(chǎn)設(shè)備調(diào)度相對比較落后,班前調(diào)度由中方管理人員將工作內(nèi)容寫在黑板上,通過緬語翻譯傳達給緬籍管理人員,再傳達至每個緬籍操作人員，調(diào)度工作流程長且信息傳遞過程中難免會出現(xiàn)偏差，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備調(diào)度失誤的現(xiàn)象，特別是生產(chǎn)過程中調(diào)度工作的糾偏，由于信息傳遞時間長，進而影響到設(shè)備的運行效率，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，存在夜班個別操作手或司機怠工無法管控或需增加中方現(xiàn)場管理人員進行管控的情況。

大型露天礦山采剝生產(chǎn)調(diào)度可視化管理是其實現(xiàn)“精細化”管理的主要內(nèi)容之一，其前提條件為：一是采剝生產(chǎn)區(qū)域相對集中，方便安裝實現(xiàn)可視化管理的硬件網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；二是采剝生產(chǎn)區(qū)域年限較長，可實現(xiàn)更好的生產(chǎn)效益；三是生產(chǎn)作業(yè)設(shè)備相對單一，利于生產(chǎn)調(diào)度管理、生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計和數(shù)據(jù)分析；四是通過可視化管理，可以實現(xiàn)減少人力資源投入、提高設(shè)備的生產(chǎn)效率以創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟效益的目的。由上述內(nèi)容可見，緬甸萊比塘銅礦具備建立GPS 卡車智能調(diào)度系統(tǒng)可視化生產(chǎn)管理模式的條件。

2 GPS 卡車智能調(diào)度系統(tǒng)可視化生產(chǎn)管理

2.1 GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)

“GPS 卡車智能調(diào)度系統(tǒng)[1]”(簡稱卡調(diào)系統(tǒng))通過采用全球衛(wèi)星定位技術(shù)(GPS)、信息處理技術(shù)、露天礦山工程優(yōu)化理論等對傳統(tǒng)的人工調(diào)度系統(tǒng)及管理體制進行改造，通過采集生產(chǎn)設(shè)備動態(tài)信息，實時監(jiān)控和優(yōu)化調(diào)度卡車、鏟裝設(shè)備、輔助設(shè)備等設(shè)備的運行，進而形成一種信息化、智能化、社會化的新型現(xiàn)代調(diào)度控制系統(tǒng)和全方位的采礦生產(chǎn)管理控制自動化決策平臺，是數(shù)字礦山和露天礦山采剝 “精細化[2]”生產(chǎn)管理的關(guān)鍵技術(shù)之一。

卡調(diào)系統(tǒng)主控室通過相關(guān)軟、硬件系統(tǒng)收集并處理生產(chǎn)設(shè)備運行信息，采用自動傳輸或人工輸入指令方式對設(shè)備生產(chǎn)進行調(diào)度優(yōu)化，自動生成二維畫面的信息數(shù)據(jù)和圖表。通過建立局域網(wǎng)，連接業(yè)主、項目管理層以及項目生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備維修、物資采購、人力資源管理等部門，及時將設(shè)備信息傳輸至項目管理層或相關(guān)職能部門，實現(xiàn)全過程、全員參與的生產(chǎn)管理模式(圖1)。

圖1 GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

2.2 生產(chǎn)調(diào)度可視化管理

主控室生產(chǎn)調(diào)度是露天采礦工程生產(chǎn)管理的核心，車載卡調(diào)系統(tǒng)終端設(shè)備根據(jù)其運行狀態(tài)傳回運行信息，卡調(diào)系統(tǒng)中心經(jīng)過技術(shù)處理繪制成二維畫面，通過主控室電腦向其傳輸設(shè)備運行狀態(tài)，調(diào)度管理人員根據(jù)信息判斷設(shè)備是否處于正常狀態(tài)，若與計劃產(chǎn)生偏差，則立即采取糾偏措施，通過主控室電腦發(fā)出指令，及時調(diào)整該設(shè)備工作，使其回歸正常的運行狀態(tài)，并作為主控室調(diào)度人員根據(jù)卡調(diào)系統(tǒng)對生產(chǎn)設(shè)備進行動態(tài)管理的主要工作之一，是其調(diào)度管理技術(shù)先進性的體現(xiàn)。

卡調(diào)系統(tǒng)根據(jù)卡車運行軌跡可繪制二維礦區(qū)運輸路線圖(圖2)?？ㄜ囇b載完畢，由挖機操作手確定裝載物料類型，卡調(diào)接收物料類型信息后確定

圖2 GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)設(shè)備運行示意圖

卸載位置并根據(jù)礦區(qū)運輸路線圖按最短運距設(shè)置該礦車運輸路線，以達到節(jié)約運輸成本的目的。

萊比塘露天銅礦采剝生產(chǎn)借助卡調(diào)系統(tǒng)管理平臺增設(shè)了高精度攝像頭，覆蓋礦區(qū)所有作業(yè)臺階、主要運輸?shù)缆芳鞍胍苿有仄扑檎?，主控室大屏幕可以分屏顯示多個區(qū)域的實際生產(chǎn)狀態(tài) ，主控室調(diào)度員可進一步確認生產(chǎn)設(shè)備發(fā)生異常的客觀情況并作出更加準(zhǔn)確的調(diào)度指令，同時，高精度攝像監(jiān)控裝置可自動存儲視頻資料，并將其作為異常事件處理的證據(jù)。

2.3 生產(chǎn)技術(shù)可視化管理

采區(qū)物料類型的區(qū)分是按照每個采剝臺階每次爆破區(qū)域編號圈定的，生產(chǎn)技術(shù)部通過取樣、送樣化驗并根據(jù)化驗成果報告作圖、現(xiàn)場圈定等工作步驟完成物料類型的圈定工作，同時利用3DMine、CAD專業(yè)繪圖軟件繪制出每個炮區(qū)不同物料類型邊界，通過特定技術(shù)處理上傳至卡調(diào)系統(tǒng)，卡調(diào)系統(tǒng)采用不同顏色標(biāo)記不同物料類型并制作二維畫面，再通過局域網(wǎng)將信息傳輸至相關(guān)部門電腦及主控室。

各個爆區(qū)各種物料的正確裝卸是控制礦石貧化率、損失率指標(biāo)最重要的方法。將每個爆破物料類型及圈定工程量錄入卡調(diào)系統(tǒng)(圖3)[3]，挖機操作手可以通過卡調(diào)系統(tǒng)機載終端顯示屏讀取挖機位置和鏟裝物料類型，鏟裝完成后根據(jù)該圖信息向卡車司機發(fā)送物料類型指令，卡調(diào)系統(tǒng)通過信息處理，確定該礦用卡車卸料地點并向該礦用卡車發(fā)出運輸路線及卸點指令，該卡車按照既定路線運輸至指定地點進行卸料，進而完成一車物料的裝卸循環(huán)?？ㄕ{(diào)系統(tǒng)自動記錄每個爆區(qū)物料采剝完成量并自動與該爆區(qū)圈定的工程量進行對比，以報表方式提供相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，爆破采剝完成后，通過兩者工程量的對比進行分析，“若超過既定指標(biāo)值，生產(chǎn)技術(shù)部將根據(jù)分析結(jié)果及時采取措施進行糾偏[4]”。

對于不同物料分布邊界位置的正確采裝控制，技術(shù)人員根據(jù)卡調(diào)二維圖像、現(xiàn)場物料圈定情況指派地質(zhì)技術(shù)人員進行現(xiàn)場監(jiān)督，并在每日兩次的地質(zhì)技術(shù)交底時著重強調(diào)該位置物料采裝控制，從而進一步保證物料的正確采剝和卸料。鑒于物料圈定二維圖像可視化技術(shù)在國內(nèi)外的應(yīng)用尚屬首例，目前該技術(shù)還在作進一步的深入研究，待其成熟應(yīng)用后將對礦石開采的準(zhǔn)確性和礦石開采的貧化損失控制起到重要作用。

2.4 全員參與的生產(chǎn)可視化管理模式

全員參與的生產(chǎn)可視化管理可定義為以卡車調(diào)度系統(tǒng)為平臺實現(xiàn)萊比塘銅礦采剝工程項目各個部門之間的信息資源共享和工作相互協(xié)調(diào)的管理模式?？ㄕ{(diào)系統(tǒng)可自動統(tǒng)計設(shè)備的運行時間、生產(chǎn)效率、產(chǎn)量、運距等基本生產(chǎn)數(shù)據(jù)，主控室、生產(chǎn)技術(shù)部、修理廠通過項目局域網(wǎng)實現(xiàn)信息共享并設(shè)置輸入端口，采用人工方式輸入相關(guān)工作信息。如修理廠錄入每臺設(shè)備的故障檢修時間及部位，調(diào)度員錄入施工日志，生產(chǎn)技術(shù)部的技術(shù)人員錄入爆破地質(zhì)二維圖及物料的相關(guān)數(shù)據(jù)、設(shè)備加油量等，卡調(diào)系統(tǒng)對其進行運算處理后自動存儲，通過卡調(diào)系統(tǒng)以報表的形式調(diào)出不同時段的數(shù)據(jù)信息。萊比塘銅礦項目各部門通過互聯(lián)網(wǎng)建立部門工作管理群，卡調(diào)系統(tǒng)信息資源根據(jù)不同部門的需要以報表或圖片的方式上傳至工作管理群，實現(xiàn)各部門成員之間的資源共享，提高各部門相互協(xié)作的工作效率，從而進一步保證了各部門工作的順利進行和相關(guān)工作的相互協(xié)調(diào)。

3 卡調(diào)系統(tǒng)生產(chǎn)效益分析

礦用卡車運輸產(chǎn)量的增加代表采剝生產(chǎn)效益的提高，萊比塘銅礦主要運輸設(shè)備為TEREX-TR100礦用卡車，其生產(chǎn)效率柱狀對比情況見圖4，圖4中2016年為智能調(diào)度系統(tǒng)運作前的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，2017年則為智能調(diào)度系統(tǒng)運作后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

圖3 GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)爆區(qū)物料圈定示意圖

圖4 礦用卡車生產(chǎn)效率對比示意圖

2017年與上一年度相比較，TEREX-TR100礦用卡車完好率增加了5%，利用率增加了8.2%，單臺運輸設(shè)備平均產(chǎn)量增長了15.8%。

4 結(jié) 語

隨著社會的不斷發(fā)展，計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工程中的應(yīng)用不斷優(yōu)化，提高了工程生產(chǎn)能力，“對于工程中進行的邏輯思考、運算和順序思維活動，計算機的速度更快、效果更佳，減輕人的左腦思維[5]”，這是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，對大型露天礦山的采剝生產(chǎn)實現(xiàn)可視化生產(chǎn)管理意義重大。萊比塘銅礦采剝工程項目一直致力于露天礦山開采程序的研究和優(yōu)化，GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)建成并投入使用后，主要采剝及運輸設(shè)備生產(chǎn)效益得到了大幅度提高，標(biāo)志著該課題的研究邁上了新的臺階。生產(chǎn)調(diào)度的可視化管理以卡調(diào)系統(tǒng)為中心，以局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)為傳輸媒介，以圖表形式向各個職能部門以及技術(shù)管理人員傳輸信息，在提高項目生產(chǎn)效益的同時，各職能部門之間的工作配合更加密切，相互協(xié)調(diào)工作更加同步化、有序化，對實現(xiàn)大型露天礦山“精細化[5]”生產(chǎn)管理模式起到了重要的紐帶作用。