松建軍

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南 文山 663701）

1 銅曼露天礦山智能卡車調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度理論

云南華聯(lián)鋅銦公司始終牢固樹立和落實科學(xué)發(fā)展觀，緊緊圍繞“做好錫、做大鋅、做強銦”的發(fā)展戰(zhàn)略，以建立現(xiàn)代化企業(yè)集團(tuán)的工業(yè)企業(yè)為目標(biāo)，通過強化內(nèi)部管理，狠抓安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)，加大技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)工藝改造力度，生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模不斷擴大，項目建設(shè)快速推進(jìn)，企業(yè)管理水平不斷提升。公司旨在打造“大型化、數(shù)字化、現(xiàn)代化”綠色露天礦山，投資10.64億元，引進(jìn)55～100噸級礦用卡車、15m3～18m3電動液壓鏟等國際、國內(nèi)先進(jìn)大型穿孔、鏟裝、運輸設(shè)備。于2014年初引進(jìn)上海早訊公司第一代卡車智能調(diào)度系統(tǒng)并持續(xù)運用到現(xiàn)階段升級的東方測控公司二代卡車智能調(diào)度系統(tǒng)。銅街—曼家寨礦區(qū)特點：①規(guī)模大：采場及排土場位置分散，面積大；②復(fù)雜：區(qū)域大，地形復(fù)雜，實現(xiàn)無線信號的全覆蓋有一定的難度；③難度大：采區(qū)運距長、坡度大，卸點分散；④爆區(qū)內(nèi)礦巖分界及品位分布多樣化。

2020年銅曼露天礦山生產(chǎn)工序成本占比中鏟裝和運輸兩大工序的成本高達(dá)65%，其中運輸工序占比49%、鏟裝工序占比16%，與國內(nèi)外大型先進(jìn)礦山成本管控數(shù)據(jù)對比，結(jié)合礦山現(xiàn)有鏟裝運輸設(shè)備匹配現(xiàn)狀，工序成本還有大幅度下降的空間，而如何利用卡車智能調(diào)度系統(tǒng)大幅提高兩大工序的生產(chǎn)效率，達(dá)到降本增效的目的對于本企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營和成本控制將起到關(guān)鍵性作用。

2 項目實施內(nèi)容

2.1 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號的革新與升級（2G-4G）

GPS信號與網(wǎng)絡(luò)信號的同步升級，硬件裝備隨著科技進(jìn)步的大環(huán)境穩(wěn)步提升卡調(diào)系統(tǒng)改造升級更新為4G通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，確保正常作業(yè)時信息采集自動化、業(yè)務(wù)信息集成化、信息管理網(wǎng)絡(luò)化，為礦區(qū)提供可靠的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)具有較高的可靠性和可用性，在系統(tǒng)故障或事故造成中斷后，能確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和一致性，并具備迅速恢復(fù)的功能，同時系統(tǒng)采用先進(jìn)完整的系統(tǒng)管理策略和層次化，保證系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定的運行。

2.2 實現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)量數(shù)據(jù)及設(shè)備運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)自動采取

大幅減少調(diào)度員繁雜的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)錄入及統(tǒng)計工作,系統(tǒng)自動記錄整臺設(shè)備運行過程，實現(xiàn)設(shè)備實動率、可動率的自動統(tǒng)計。所有設(shè)備的運行信息都實時向外分發(fā)并轉(zhuǎn)存數(shù)據(jù)庫，記錄設(shè)備運行狀態(tài)的開始時間、狀態(tài)結(jié)束時間，根據(jù)這個時間可以在圖表中進(jìn)行顯示和統(tǒng)計查詢。跟據(jù)各種定位設(shè)備存入數(shù)據(jù)庫的設(shè)備運行信息，可以顯示電鏟、卡車等設(shè)備的24小時各個班的歷史數(shù)據(jù)，并可以按類型、按組、單臺設(shè)備等進(jìn)行查詢分析各狀態(tài)以及設(shè)備時間的利用率。車載終端實時記錄設(shè)備的工作狀況，并自動計算、存儲以及同步復(fù)制到調(diào)度中心服務(wù)器，系統(tǒng)自動記錄每臺卡車的裝車地點、卸車地點及運行路線，從而可自動計算出各裝載點產(chǎn)量、各排卸點產(chǎn)量、各區(qū)域產(chǎn)量、各司機產(chǎn)量、各卡車產(chǎn)量等，避免人工計量產(chǎn)生的誤差，減少對講機溝通頻率，大幅減少調(diào)度員繁雜的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)錄入及統(tǒng)計工作。

2.3 實施報表定制化，為技術(shù)員分析提供快捷方式

報表系統(tǒng)包括了產(chǎn)量類報表、報警類報表、設(shè)備運行報表、計件核算報表、效率分析報表、后臺基礎(chǔ)數(shù)據(jù)報表等。按照時間分為按年、季度、月、日、班、小時、自定義時間段查詢等等。針對特殊使用需求，提供靈活選取需求內(nèi)容的自定義報表，通過自己添加約束條件，從而導(dǎo)出自己需要的報表格式內(nèi)容。在授權(quán)允許、符合生產(chǎn)邏輯的條件下，管理員可更改部分系統(tǒng)數(shù)據(jù)，根據(jù)實際需要留有人工錄入接口。通過對實時運行數(shù)據(jù)進(jìn)行逐級歸類匯總，產(chǎn)生匯總數(shù)據(jù)，滿足日常查詢統(tǒng)計及報表制作的需要，并顯著提高查詢統(tǒng)計速度，報表可以根據(jù)需要以Word.、Excel、PDF等格式打印或?qū)С觥?/p>

2.4 實現(xiàn)組內(nèi)設(shè)備智能調(diào)度功能

通過等待裝車時間最小化的原理自動匹配鏟和車，最大限度減少互相等待時間系統(tǒng)自動采集設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備位置、自動統(tǒng)計電鏟裝車能力、卸點卸載能力、路徑運行時間，在大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的支撐下結(jié)合人為設(shè)定的現(xiàn)場規(guī)則和生產(chǎn)計劃，通過系統(tǒng)分析計算后給出當(dāng)前條件下的最佳目標(biāo)裝車點。根據(jù)實際生產(chǎn)需要，露天礦生產(chǎn)調(diào)度也可以劃分區(qū)域進(jìn)行局部自動調(diào)度，局部自動調(diào)度和人工臨時調(diào)度都可以通過系統(tǒng)來進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，根據(jù)路徑優(yōu)化和車流規(guī)劃結(jié)果，形成最優(yōu)的調(diào)度方案。人工調(diào)度與自動優(yōu)化調(diào)度組合，調(diào)度人員參與系統(tǒng)，可根據(jù)現(xiàn)場的實際要求，調(diào)整挖機的優(yōu)先派車邏輯，車鏟的配比要求限制，卸點供貨限制，卡車作業(yè)限制等要求，系統(tǒng)結(jié)合調(diào)度人員的要求，實現(xiàn)車鏟配比最優(yōu)化，調(diào)度人員也可以對已指派車輛的調(diào)度目標(biāo)進(jìn)行更改，以適應(yīng)現(xiàn)場生產(chǎn)情況的突變，最大化減少車輛待裝時間。

2.5 研發(fā)大循環(huán)調(diào)度，實現(xiàn)運輸設(shè)備交叉循環(huán)運輸

采場物料類型、運輸卸載點變化頻繁，銅街選礦車間、大坪選礦車間、東邦排土場運輸路徑呈現(xiàn)對角，按照空載車輛運行距離最小化原則，對角點之間的物料采取循環(huán)運輸模式，將達(dá)到條件的挖機、卡車劃分到大循環(huán)調(diào)度組，開啟自動派車功能后，實現(xiàn)循環(huán)運輸，裝載挖機指令交叉互換，使空車運行時間最短，充分利用設(shè)備生產(chǎn)作業(yè)時間，提高生產(chǎn)效率。

2.6 研究設(shè)置二次呼叫點

通過二次呼叫點劃分車輛的模式實現(xiàn)精準(zhǔn)的車輛調(diào)度,由于礦山生產(chǎn)情況是隨時發(fā)生變化，一個生產(chǎn)因素發(fā)生變化，會對已經(jīng)派出的車輛產(chǎn)生影響，這對于運距較長的車輛尤其如此。比如某臺挖機從故障狀態(tài)恢復(fù)作業(yè)，如果按照正常的派車流程，則需要等到下一個沒有被指派出去的空車，才給予調(diào)度指令。而二次派車功能可以立即選擇一個合適的已經(jīng)有任務(wù)指令的空車，變更其調(diào)度指令。通過研究二次呼叫點的設(shè)置位置，逐步提高二次派車精準(zhǔn)率，優(yōu)化二次派車模式。

3 項目實施的技術(shù)路線、采取的技術(shù)措施、方法和步驟

3.1 項目實施技術(shù)路線

3.1.1 逐步分區(qū)開展智能調(diào)度

銅街曼家寨露天礦山卡車智能調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度準(zhǔn)則為最早裝車法，系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)測算將車輛派往預(yù)計能最早得以裝車的那臺裝載設(shè)備，以求實現(xiàn)班產(chǎn)量最大化。因此系統(tǒng)均是在卡車卸載完成后，通過兩地之間的距離計算到達(dá)時間和到達(dá)裝載點后的等待時間而確定調(diào)車方案。

在權(quán)衡利弊后舍去露天全境界智能調(diào)度模式，選取挖掘設(shè)備鄰近區(qū)域分組智能調(diào)度模式，調(diào)度員優(yōu)選將同一卸載點、相鄰兩個平臺的裝載點的鏟運設(shè)備劃分為一個智能調(diào)度小組，組內(nèi)設(shè)備通過上述原理自動計算和下達(dá)指令，分組時兼顧組內(nèi)運輸車輛的共同線路最長，空車運行路徑最短，運輸車駕駛員熟悉作業(yè)環(huán)境，操作熟練度高且效率高。

3.1.2 二次呼叫點的應(yīng)用研究

D2#電鏟和D3#電鏟的鏟裝工作面均位于采場的最上部，兩臺電鏟與排土場之間有2km以上的共同路段，符合智能調(diào)度的所有條件，生產(chǎn)中通常把這兩臺設(shè)備分為一個智能調(diào)度組。在車輛共同都經(jīng)過的路段內(nèi)每間隔500米左右設(shè)置一個二次計算點，用于調(diào)整因組內(nèi)設(shè)備狀態(tài)、車輛運行速度等動態(tài)信息變化而導(dǎo)致的指令誤差，實踐中通常把最后一個二次計算點設(shè)置在分岔口的前端50m左右，以確保指令下發(fā)后駕駛員有時間在分岔口做出正確的選擇。

當(dāng)D2#電鏟由延誤狀態(tài)（非作業(yè)狀態(tài)）轉(zhuǎn)換為作業(yè)狀態(tài)后，此時若D3#電鏟處有車輛排隊時，計算機通過平均裝車時間計算，若車輛等待裝車時間大于到達(dá)D2#電鏟的時間，則系統(tǒng)將向排隊的車輛下達(dá)前往D2#電鏟裝車的指令；若D3#電鏟處沒有車輛排隊，則系統(tǒng)會根據(jù)返程途中車輛的位置進(jìn)行一次測算，重新計算和下達(dá)調(diào)度指令，即組內(nèi)鏟裝設(shè)備狀態(tài)發(fā)生一次變化后，系統(tǒng)便按照就近裝車的原則進(jìn)行一次計算并下達(dá)調(diào)度指令。3.1.3 循環(huán)運輸模式的應(yīng)用研究

銅街選礦車間位于采場的正北方1290m標(biāo)高位置，其中一個排土場位于采場東側(cè)的1180m標(biāo)高位置；新田選礦車間位于采場西側(cè)1080m標(biāo)高位置，其中一個排土場位于采場東側(cè)1100m標(biāo)高；這兩組卸載點之間形成了對角分布，具備礦巖循環(huán)運輸條件。生產(chǎn)中當(dāng)下部的礦石拉運至銅街選礦車間后，返回時均指定從上部1260-1350m區(qū)域位置裝載廢土至排土場卸載，而后再由卸載點轉(zhuǎn)至下部礦石裝載點繼續(xù)裝載物料至銅街選礦車間，實現(xiàn)空車運行時間最短的目的。

3.1.4 在設(shè)備延誤情況下探索開展智能派車

銅曼露天采場選取現(xiàn)場就餐模式，各生產(chǎn)區(qū)域按照挖掘機所在平臺為組分時段就餐，兩臺就餐車分別從食堂出發(fā)，各自負(fù)責(zé)服務(wù)劃定的就餐區(qū)域，就餐時的車輛重載率達(dá)到60%以上，挖掘機駕駛員必須完成對60%以上的車輛進(jìn)行裝載后方可停機就餐，大幅減少就餐完成后所有車輛集中等待裝車的現(xiàn)象；銅曼露天采場采取無縫交接班模式，各生產(chǎn)區(qū)域按照挖掘機所在平臺交接班，通勤車按照劃定的通行路線將所有操作人員送至作業(yè)面進(jìn)行交接班，通勤車未到達(dá)前挖掘機始終處于裝車狀態(tài)，以確?？ㄜ囍剌d交班率達(dá)到50%以上。另外開班前按照運行路徑、作業(yè)平臺將生產(chǎn)挖機進(jìn)行分組（不論是否開展智能調(diào)度），當(dāng)挖機上報打黃油、加油、處理工作面時，班工作時間利用系數(shù)提高1.5%左右。

3.2 采取的技術(shù)措施、方法

銅街曼家寨露天礦山的挖掘設(shè)備和運輸設(shè)備類型及品牌復(fù)雜，不同斗容的挖掘機挖掘高度不統(tǒng)一，不同載重量的運輸車輛寬度、高度等尺寸不一致，為了在智能調(diào)度環(huán)境下各類型鏟裝設(shè)備和運輸設(shè)備均能一一匹配，首先礦山需要通過理論計算和生產(chǎn)試驗確定一套符合智能調(diào)度的采礦工藝參數(shù)，并培訓(xùn)所有操作人員均能熟練按照該工藝參數(shù)要求完成采剝作業(yè)。

銅曼露天礦山經(jīng)過長期摸索和實踐，探索了一系列工藝參數(shù)并形成標(biāo)準(zhǔn)，其中采掘帶寬度為20m，以確保最小的鏟裝設(shè)備能條帶式開采；最小工作平臺寬度為30m，以確保最大的運輸車輛能環(huán)行式或雙側(cè)折返式調(diào)頭；反鏟挖掘機作業(yè)機臺高度為2.5m，以確保所有反鏟挖掘機能為最大噸位的車輛進(jìn)行裝載；礦山雙車道路寬20m，單車道路寬15m，已確保最大噸位的車輛能快速安全通行。

4 結(jié)論

系統(tǒng)前期經(jīng)過8個月的建設(shè)改造，目前已正常運行，從實施效果看，智能調(diào)度系統(tǒng)的成功運用，使露天礦所有生產(chǎn)設(shè)備參與到智能調(diào)度，方便了調(diào)度管理人員及時掌握設(shè)備、生產(chǎn)等信息，提高了信息傳輸?shù)臅r效性；將最新、最及時的生產(chǎn)信息反饋到生產(chǎn)管理人員，為生產(chǎn)管理人員及時、準(zhǔn)確決策提供了手段和依據(jù)，提升了生產(chǎn)管理水平，加速了露天礦向數(shù)字化、自動化方向發(fā)展。因此，調(diào)度技術(shù)人員需繼續(xù)做好系統(tǒng)優(yōu)化升級與功能開發(fā)應(yīng)用，為建造高效、一流的現(xiàn)代化露天礦山提供強有力的技術(shù)支撐。