邓斌
（云南华联锌铟股份有限公司，云南 文山 663700）
摘要：本文结合GPS卡车调度系统在铜街、曼家寨露天矿山的实际运用情况，在分析露天矿生产特点的基础上，论述了该套系统的开发背景、框架结构、应用成果以及系统正式运行后为企业创造的效益，GPS卡车调度系统的开发应用，能够全面准确地实时监管生产并优化生产组织，为露天矿山合理配置资源提供了一种科学有效的指导方式。
关键词：生产管理；露天矿山；经济效益；自动化
一、前言
露天矿山GPS卡车调度系统，主要功能是通过定位设备的位置、采集物料类型、运行状态、运行轨迹等信息实现矿山资源合理配比，优化设备运行，提高整体生产效率。随着GPS调度系统技术的发展成熟，对系统的应用开发已然成为国内各矿企的研究趋势。铜曼露天矿山是云南华联锌铟股份有限公司的主开采矿山，隶属于云南锡业集团公司，矿区位于云南省文山州马关县都龙镇，是以锌、锡、铟为主，伴生有铜、银、硫、铁等多种元素的矿床。
铜街曼家寨采场设备配置为：15m3～18m3的电动液压铲3台，；4.5m3～5.2m3 液压挖掘机7台；1.6m3液压挖掘机7台，100t级矿用卡车21台，55-60t级矿用卡车11台，50t级矿用卡车15台。潜孔钻2台，牙轮钻3台，装载机6台，推土机8台。所有上述工程设备采购成本中，47台运输车辆的投资额占比为47%。
2019年铜曼露天矿山生产工序成本占比中铲装和运输两大工序的成本高达65%，其中运输工序占比49%、铲装工序占比16%，与国内外大型先进矿山成本管控数据对比，结合矿山现有铲装运输设备匹配现状，工序成本还有大幅度下降的空间，而如何利用卡车智能调度系统大幅提高两大工序的生产效率，达到降本增效的目的对于本企业的生产经营和成本控制将起到关键性作用。
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铜曼露天矿山生产工序成本占比图
针对该露天矿设备数量大、设备类型多、铲装能力与运输能力变化频繁导致生产成本较高等存在的问题，结合当前最新的GPS生产调度系统前沿技术，打造建设一套适合于该露天矿山的调度系统，为指挥生产人员提供一种有效的现代化管理手段，成为一个解决方案。
二、系统应用成果
提高生产管理水平，提升采场设备生产效率是卡调系统建设的预期目标，系统应用效果具体有以下几个方面：
（1）生产监管
露天矿山卡车智能调度系统采用4G通信技术进行数据传输，并确保可靠的数据网络信号覆盖矿区，同时系统的软、硬件采用模块化、组态化，按相应标准规范设计，使终端故障率降低，减少数据缺失现象。因此，在设备定位追踪、生产监管方面更加高效可靠。该系统实时记录所有设备的运行状态，通过界面弹出的方式对单台设备的产量、车速、轨迹、物料信息进行展示，同时可导入矿山CAD图，方便查看设备所在平台，通过调度控制台对车流、车铲比进行跟踪，对关键卸载区域进行监视。
（2）人机交互
调度中心使用终端通讯功能将生产指令或相关通知以文字的形式发送到车载终端屏幕上，伴随声光提示司机，司机可通过手动操作进行反馈。所有设备的运行信息都实时向外分发并转存数据库，以司机操作时间截取为状态开始、结束的时间节点，根据时间信息在图表中进行图文展示、各状态线以不同颜色进行区分。可展示设备24小时各个班次的历史信息，可查询设备实时运行情况。
（3）提高生产效率
系统核心功能为“智能调度”派车模式，即系统自动采集设备状态、设备位置、自动统计挖机装载能力、卸点卸载能力、路径行驶时间，在大量生产数据的支撑下结合人为设定的现场规则和生产计划，通过分析计算后给出当前条件下的最佳目标装车点。根据路径规划、车流规划结果，形成最优的调度方案，实现全矿区自动化派车或分区域自动化派车，该智能派车方式，在降低排队装车率、维持车流连续性方面能发挥较好的作用。
（4）数据自动化收集，报表定制化输出
该系统在产量计量方面省去人工辅助记录工作，系统自动统计装车数、运距、装卸位置、司机信息等。同时开发出多样化、专业化报表系统，包括产量类报表、报警类报表、设备运行报表、计件核算报表、效率分析报表、后台基础数据报表。针对特殊使用需求，提供灵活选取需求内容的自定义报表，通过自己添加约束条件，从而导出自己需要的报表格式内容。在授权允许、符合生产逻辑的条件下，管理员可更改部分系统数据，如产量、设备运行记录，在一定程度上使生产数据更加贴近实际情况。通过生产在线数据统计系统和数据分析系统的建设，促进企业的生产、经营、管理和决策方式的改进和优化，提高企业整体创新能力、经济效益。
（5）安全生产管理
许多管理考核指标数据可通过卡调系统自动记录并统计导出，避免人为处理失误所带来的数据失真现象，同时减少不必要的数据处理工作。采区、爆区的导入及预警功能，能自动提示司机作业区域，有效监管采掘计划执行进度。历史回放功能具有完整的信息展示界面，可加载回放半年内的运行轨迹、设备状态、产量信息，为处理各种生产争议提供依据支持。另外，报警系统能及时对生产异常情况做出警示，包括超速、偏离路线、道路中断、未执行调度指令等，保证设备操作人员安全工作，便于调度管理人员及时作出生产调整。
三、系统框架结构
GPS卡车调度系统由3个部分组成，分别是无线网络数据传输模块、车载终端数据采集模块、调度中心生产指挥模块。
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1.无线网络数据传输模块
整体网络规划中，露天矿区调度室新建设一个数据中心（监控中心），露天采场使用移动网络无线信号覆盖。各生产技术部门采用局域网连接入数据中心，总部办公楼使用已有光纤网络接入数据中心，集团总部使用公网VPN 专线连接。
数据中心是企业内部的数据库系统，包括生产、经营、管理等综合信息，是企业实现经营管理信息化和资源管理数字化的基础。建设综合性的数据中心可以提高数据应用的质量，建立更便捷的数据联动管道。数据中心硬件架构包括服务器集群系统，大容量磁盘阵列，核心网络交换设备，桌面管理计算机，企业自建大屏幕显示系统，以及网络安全设备和供电系统。系统保留数据接口，一方面作为数据传达通道，一方面可提供与其他系统横向集成的数据连接接口。在公司数字化、信息化建设过程中，各个系统的数据接口设计是实现资源共享、管理通道全面优化的关键一步。
2.车载终端数据采集模块
车载终端是安装在运输设备、挖掘设备、辅助设备上的硬件单元，主要由电脑主机、定位天线、通讯天线、通讯单元（CPE）。GPS定位模块实时采集设备位置信息，电脑主机与液晶触摸屏一体化设计，精简Windows操作系统，具备独立的存储能力与高效的运算能力。通讯天线安装在驾驶室两侧，用于接收无线信号。车载终端软件根据设备类型的不同，主要有以下功能：定位、通讯、测速、司机入网退网、接收调度指令、产量查看、语音播报、事故预警等等。
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车载终端操作界面
3.调度中心生产指挥模块
调度中心生产指挥模块是整个系统的神经中枢，其中细分为以下六个功能模块：调度控制台、二位监视、地图编辑、历史回放、报表数据、报警系统。
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调度中心生产指挥操作界面
二位监视功能模块用于采集生产设备实时信息，包括位置、产量、状态，在软件界面时时刷新，动态呈现某一路段车流大小，是设备调派的主要依据。同时，在二位监视界面设置接口可导入矿山CAD图、采剥计划区、矿石质量预报，方便查看设备所在平台，及各个平台的物料、品味变化情况，通过设备GPS定位与数据库坐标匹配原理对司机是否在计划区域内作业进行预警。调度控制台功能模块，实时生产的虚拟展示平台，呈现路径上的车流量大小，调度中心进行后台操作的主要功能界面。地图编辑模块主要功能是维护系统地理信息，实现工程位置数据管理、路网节点、区域界限管理。路网轨迹可自动采集，通过加载生成参考路段，调度人员可在此基础上进行赋值修改，二次呼叫点、位置区域、路段的删除增加等编辑原理基本相同。历史回放模块，查询历史数据记录的有效工具，为管理者提供客观依据，为处理争议提供证据材料。报警系统，对矿山设备非正常生产情况进行总结，及时给出调整方案。报警内容包括：超速、驶离路线、未执行调度指令等。报表模块，主要包括系统维护基础数据报表、定制化报表、自定义报表三个类型共计42个并保留开发权限。
四、经济效益
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100t级矿用卡车台时工作效率对比得出，2019年比2018年增幅3.2%，2020年比2019年增幅5.5%；60t级矿用卡车台时工作效率对比得出，2019年比2018年增幅5.2%，2020年比2019年增幅6.7%；55t级矿用卡车台时工作效率2019年比2018年增幅5.4%，2020年比2019年增幅7.6%；50t级矿用卡车台时工作效率2019年比2018年增幅8.3%，2020年比2019年增幅10.7%。
总体测算，以提升生产效率为目的时，能解算出完成当前生产指标所需的最少卡车数，GPS卡车调度系统在每年的合理运用下，其节省的设备投资费用是该系统费用的3-4倍。
社会效益：一是推动矿山企业信息化、数字化、智能化建设；二是有效提高企业生产、管理、决策效率和水平，不断增强企业竞争力。
五、结语
GPS卡车调度系统经过8个月的初期建设改造，当前已正常运行指导生产，从实施效果看，该套系统的成功运用，使矿山生产调度指挥人员能够及时掌握设备、生产情况，提高了信息传输的时效性；将最新、最及时的生产信息反馈到生产管理人员，为生产管理人员及时、准确决策提供了手段和依据，提升了生产管理水平，加速了露天矿向数字化、自动化方向发展。因此，在系统不断更新与运用过程中，相关技术人员将继续做好系统优化升级与功能开发工作，为建造高效、一流的现代化露天矿山提供强有力的技术支撑。
参考文献
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[2]何帅.国外某露天矿GPS生产调度系统建设[J].露天采矿技术,2016(5):34-36.
[3]郭铕君. 黑岱沟露天煤矿GPS智能调度系统的设计与应用[D].华北电力大学,2016.
作者简介：
邓斌（1994-11），男，彝族，籍贯：云南红河，毕业于四川大学，学历：本科，专业：过程装备与控制工程，职称：机械助理工程师，主要从事露天矿山调度管理工作，Email:1240781063@qq.com，电话17787584569。邮寄地址：云南省文山州马关县都龙镇。