・１８・ 露天采矿技术 ２０１４￣３期ｌ冒圈 ＤＯＩ：１０．１３２３５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｈｃｍ．２０１４．０３．００６ 卡车调度系统在安家岭露天矿的应用 杨志勇，佟德君，耿彦波，王侠，何帅，张东旭 （煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁抚顺１１３１２２） 摘要：随着科技的不断发展进步，露天矿卡车自动化调度系统的技术已经趋于成熟，该系统的建立已 经成为露天矿数字化、信息化建设的标志，数字矿山建设的基础。结合中煤平朔集团有限公司安家岭露天矿 的实际情况，论述了该矿ＧＰＳ卡车优化调度系统（简称“卡车调度系统”）的建设情况，分析了该项目的建设背 景、实施目标及所取得的成果，并对该项目中的关键技术进行了研究。 关键词：卡车调度；ＧＰＳ优化；差分；卡尔曼滤波；车流规划 中图分类号：ＴＤ８２４ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１６７１—９８１６（２０１４）０３—００１８—０３ ２卡车智能调度系统建设背景 平朔公司安家岭露天矿于１９９８年４月开始建 设，建矿设计时均采用当时国内、国际上最先进的生 产设备及单斗一卡车半连续生产工艺，调度管理方 １安家岭矿简介 安家岭露天矿是安家岭煤炭项目４个子项目之 一，于１９９８年４月开始建设，２００３年达到设计生产 能力。项目建设坚持严格执行有关基建管理制度，在 国内煤炭工业史上创造了工期短、投资少、质量好的 典范。． 安家岭露天矿采区范围由２９个拐点坐标连线 圈定，采矿权面积２ ８０８ ８３２ ｋｍ 、地表境界面积 式汲取国外的先进经验，采用值班工长现场调度指 挥的方式，产量统计为确保统计的准确性尽量减少 人工误差，采用电铲、卡车分别人工计量相互对比， 同时以月末测量验收量考核人工计量的误差，以确 保产量的准确性，由调度室进行全矿生产的协调调 度及报表汇总工作，在以矿领导班子的带领下，煤炭 ３０．０３ ｋｍ 、深部境界面积２２．０１ ｋｍ２，实行分区开采， 目前处于首采区。２００５年１１月开始进行改扩建， ２００８年６月又陆续投入了新的４台套设备，目前矿 坑原煤生产能力为２ ５００万ｔ，ａ。 安家岭露天矿剥离采用单斗一卡车间工艺，采 产量、生产效率逐年提高。 而近年来，随着经济的快速发展Ｉ”，科学技术的 进步，ＧＰＳ技术已经趋于成熟，ＧＰＳ技术在各个行业 领域内的应用越来越广泛，而基于ＧＰＳ卫星定位技 煤为半连续工艺，即电铲采掘一卡车运输一半固定 破碎站一胶带运输至选煤厂。露天矿采掘机械化程 度１００％，主要采运输设备从国外引进，达到世界先 进水平。露天矿主要生产环节包括整备、穿爆、采 装、运输、排卸、土地复垦等环节，各环节密切配合， 是露天矿安全、高产、高效的基础。 安家岭矿为了满足公司新的战略发展和生产经 术、无线通讯技术、计算机技术、电子技术等技术的 卡车自动化调度系统已经在国内外露天矿广泛应 用，打破了传统调度方式，加速了露天矿信息化、现 代化建设的步伐，平朔公司安家岭露天矿一直致力 于打造国内产量规模最大、现代化程度最高的露天 煤炭企业，因此在２０１１年平朔公司引进卡车自动化 调度系统，以充分发挥出设备、人员的工作效率。 ３系统总体目标 营管理需要，近年来，以建设数字化矿山为目标，积 极推进信息化建设，加大信息化投入，已经取得了一 定的成绩，露天矿生产经营管理和效益提升方面都 有了很大进步。 收稿日期：２０１３—１２—２６ 作者简介：杨志勇（１９７８一），男，满族，辽宁锦州人，副研 平朔煤业有限责任公司是一个现代化露天开采的 煤炭生产企业，矿山规模大、矿山布局复杂、生产设备 密集，卡车调度系统的实施可使生产管理和设备管理 究员，学士学位，２００２年毕业于辽宁工程技术大学露天采矿 专业，研究室主任，从事露天开采安全技术研究及矿山专业 软件的研发工作。 同步提高，加速平朔公司现代化、信息化建设的步伐。 １）结合平朔煤业有限责任公司的生产调度方法 及生产管理者的经验，实现对主要生产设备进行优 露天采矿技术 ２０１４年第３期 ・１９・ 化调度，结合人工调度、固定配车调度等多种调度方 法，实现提高生产效率［２１。 ２）通过实施卡车调度系统，对主要生产设备实 现实时动态监控，使矿山生产的全过程在调度中心 和有关领导的实时监控下，生产指挥者和管理者可 以随时掌握矿山当前的生产状况。同时也可以规范 司机操作，从而减少设备故障的发生，节约维修费 用，降低配件成本。 ３）通过自动优化调度，缩短有效运距，节约燃油 消耗及设备损坏，降低生产成本。 ４）通过实施卡车调度系统，实现主要生产设备的 自动计量，避免了人工计量的误差以及虚量、丢煤现 象的产生，而卡车调度系统基本杜绝了这种现象的发 生，同样取得可观的经济效益，同时自动计量的实现， 也减少了相应的计量人员和管理人员，节约人员成本。 ５）自动形成各种统计报表，通过数据统计分析 提高矿山各类报表的速度、精度，及时分析生产情 况，做出合理的班生产计划安排，为提升生产组织水 平、设备操作水平、设备维护保养、综合协调能力提 供了技术上的保障，为管理者做出及时、准确的决策 提供科学有效的数据支持。 通过该系统的应用，实现采矿设备统一管理、实 时优化调度、各生产环节的实时自动监控和管理、矿 山基础信息和运行数据的管理、查询和报告，进而达 到利用高科技手段来实现进一步提高生产率、降低 运营成本和提升矿山管理水平的总目标。 ４系统关键技术研究 １）升级高精定位算法，实现厘米级高精定位。由 于卡车调度系统需要实时掌握各种设备的位置、速 度、空运、重运、装车、待装、待卸、卸车等各种状态信 息［３］，而ＧＰＳ定位是卡车调度系统正常运转的前提， ＧＰＳ定位问题直接关系到卡车调度系统运行效果的 优劣，因此系统对ＧＰＳ定位精度要求较高，一是要 求定位精度高，二是要求定位解算实时性强。 为了提高定位精度，实现精确定位，该系统在研 究中对定位算法进行了优化，利用ＫＭｍａｎ卡尔曼滤 波解算模型嗍，由于Ｋａｌｍａｎ滤波采用递推算法，即由 参数的验前估值和新接收到的观测数据进行状态参 数的更新，所以Ｋａｌｍａｎ滤波一般只需存储验前一个 历元的状态参数估值，无需存储所有历史观测信息， 因此在确保ＧＰＳ精度的前提下解决了传统ＧＰＳ差 分算法中动态实时性的问题。 此外，为了实现毫米级高精定位，建立了差分系 统，在调度中心办公楼顶部建立了差分主站，系统运 行时，通过无线通讯网络将差分主站的差分信息下 发到移动车载终端，车载ＧＰＳ接收机实时捕获自身 的ＧＰＳ观测值进行实现动态ＧＰＳ解算，智能移动车 载终端根据接收到的差分分析对自身的解算出的 ＧＰＳ定位信息进行二次解算，实现了高精定位，定位 精度达到３０—５０ ｍｍ。 ２）优化核心调度算法，提高调度效率。系统需要 解决的关键技术问题可以概括为“一个核心、一个前 提、一个保证，一个目标”４个方面：即优化调度是系 统的核心，准确掌握设备的位置和状态是进行优化 调度的前提，实时可靠的通讯是系统稳定运行的保 证，现场使用并取得实效是系统追求的目标。 其中优化调度追求的目标主要有２种１５】：一是在 设备数量一定的情况下，使产量最大；二是在产量一 定的情况下，使出动的设备数量最少。国内外专家学 者在优化调度方面做了大量研究工作，提出了最早 装车法、最早装完车法、最大卡车法、最大电铲法、最 小饱和度法、两阶段模型法等多种方法。实际应用中 如何根据矿山的具体条件综合使用不同的方法，如 何准确的预测和获取卡车的装车时间、道路运行时 间、卸车时间等，在此基础上自反馈自适应进行优化 调度，是本部分的研究重点。 要实现优化调度的最终目的，实时调度必须以 车流规划为基础，尽量实现车流规划之结果，从而实 现整个系统的最优。据此决定安家岭优化调度采用 两阶段模型法进行：首先，根据班计划及生产的运行 情况对通往各装、卸载点的车流进行车流规划；然 后，在卡车需要调度时，根据生产的实际情况以车流 规划为基础进行实时调度。 ５系统实施效果 通过卡车智能调度系统的应用，实现采矿设备统 一管理、实时优化调度、各生产环节的实时自动监控 和管理、矿山基础信息和运行数据的管理、查询和报 告，进而达到利用高科技手段来实现进一步提高生产 率、降低运营成本和提升矿山管理水平的总目标嘲。 １）露天矿卡车自动化调度系统根据实际生产情 况，通过实时监控整个矿山的生产作业情况，实时查 看设备的状态信息，调度管理人员在调度中心就可 以实时掌握坑下设备的作业情况，对设备进行优化 调度，并根据实时、准确的数据对故障进行处理等。 ・２０・ 露天采矿技术 ２０１４＃－ｇ ３期 ５）系统通过生产运行回放对事故追查起到辅助 作用，在系统试运行期间结合视频监控系统追查出 ２）根据露天矿自身的实际生产模式及管理经验， 对卡车智能调度系统自动计量处理逻辑进行了重新 设计，符合安家岭矿的实际生产需求，经过设计调整 理论上自动计量准确率能达到１００％，但目前由于卡 车智能调度系统对生产管理人员、调度员、司机等都 是一个新生事物，对于熟练掌握应用需要有一个逐渐 过渡的过程，受此影响目前产量统计误差在１％左右。 ３）优化调度作为整个卡车智能调度系统的核心， 以车流规划为基础的“基于目标产量完成度＋当前车 ２起事故，成功找出事故责任人。 ６结语 安家岭露天矿是一个现代化露天开采的煤炭生产 企业，卡车智能调度系统的实施有效的提高了设备的生 产效率，丰富了生产管理手段，实现各种生产资源的合 理配置利用，从而达到保障安全、提高效率、降低成本 的目标，加速了安家岭矿现代化、信息化建设的步伐。 参考文献： ［１］孙效玉．露天矿卡车自动化调度系统的基础研究与应 用开发［Ｄ］．沈阳：东北大学，２００６． ［２］陈彦方．卡车自动化调度系统在露天矿的应用［Ｊ］，露 天采矿技术，２０１２（２）：５８—５９． 流饱和度”、“最早装完车法”、“电铲失衡调整法”等多 种优化调度算法的实现，实现了产量最大化、设备效 率最大化。优化调度根据矿区道路信息、各工程区域 信息、相关设备信息，对所有卡车的全部可能调度方 案进行优化运算，以最佳方案分派卡车以实现最高生 产率。根据当班生产计划完成情况及生产实际情况采 用车流规划方法随时对工作的车铲匹配提出建议。 ４）系统实现超速报警、驶离指定路段报警、非排 卸点卸车报警、无故停车超时报警等多种报警方式， 车载终端向司机报警并向调度中心报告，系统自动 记录报警位置、次数及时间，对安全行驶起到促进与 警示作用。从卡车智能调度系统运行以来，安家岭矿 超速现象基本消失。 （上接第１７页） ［３］杨志勇．卡车调度系统专题数据库的建立［Ｊ］．露天采 矿技术，２０１３（３）：２９—３０，３４． ［４］李鑫宝．基于三差观测值的卡尔曼滤波算法研究与实 现［Ｊ］．露天采矿技术，２０１３（３）：６６—６８，７２． ［５］邢军，孙效玉．基于产量完成度和车流饱和度的露天 矿卡车调度方法［Ｊ］．煤炭学报，２００７（５）：４７７—４８０． ［６］杨志勇．露天矿卡车自动化调度系统在安全生产中的 应用［Ｊ］．露天采矿技术，２０１０（１）：６３—６４． 以后解决，则２０１４年生产不仅要经受２０１３年欠剥离 度及平盘宽度也会逐渐加大，有利于设备效率的发挥。 ２）将南帮１０７０至１１３０的一系列斜坡道围绕东 宝煤矿进行设置，如图５，可以最大限度的增加南帮 量的影响，且每个月的生产任务的完成，也会在逐渐 恢复正常生产能力的过程中受到影响，按照影响正常 生产能力值３０％，影响时间半年计算，对２０１４年生产 的影响剥离量约为１ ８００万ｍ３，煤量４００万ｔ。 ８结 语 上部各平盘的工作线长度及剥离量。 ３）现有的１０７７水平地销煤储煤场应尽早移设， 可以布置电铲在东宝煤矿未征地范围北侧的１０７０ 平盘向东推进，增加一定的可剥离量。 ４）在剥离量十分紧张的情况下可以考虑将剥离 台阶进行并段处理，增加可剥离量，待征地解决后再 征地问题影响到露天煤矿开采的工作线长度、 平盘宽度、电铲可剥离量、回采煤量、卡车运输距离 等生产参数，从而间接的影响到生产任务的完成和 成本的控制。在露天煤矿生产中遇到征地问题时必 逐步进行破段处理，。在可采煤量十分紧张的情况 下，可以考虑将目前的３台阶采煤，变为２台阶采 须结合各种影响因素提前编制长、短期的详细计划， 对各方面的影响进行透析，并提出有针对性的缓解 煤，但在重新划分２台阶采煤高度时需综合考虑对 煤质波动的影响性。 ７征地问题对２０１４年生产的影响 措施，将征地问题对生产的影响降至最低。同时，必 须加强矿山企业与村民、的沟通协调，争取早日 解决征地问题，恢复正常的生产。 参考文献： ［１］罗怀廷，张亮．哈尔乌素露天煤矿北端帮运输系统优 化研究［Ｊ］．神华科技，２０１３（３）． 露天煤矿遇征地问题受阻的严重程度，将影响其 恢复正常生产能力的时间。一般恢复正常生产能力需 半年以上。如果６月份能将东宝煤矿及整体征地问题 解决则对２０１４年的生产造成的影响主要体现在要完 成２０１３年受征地影响而欠下的剥离量。若在９月份 ［２］钮景付，秦涛．哈尔乌素露天煤矿电铲效率影响因素 分析［Ｊ］．露天采矿技术，２０１３（５）．
