信息多維度交互管理在露天銅礦的應(yīng)用研究

劉 卓，張 錄 彬，吳 智 勇，蘆 小 強(qiáng)

(1.中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830；2.萬寶礦產(chǎn)緬甸銅業(yè)有限公司，北京 100053)

1 概 述

萊比塘露天銅礦位于緬甸實(shí)皆省(Sagaing)南部，距最近的城市蒙育瓦(Monywa)市直線距離5 km，公路里程26 km。礦區(qū)地理坐標(biāo)為北緯22°07'，東經(jīng)95°02'，礦坑面積為6 km2。項(xiàng)目生產(chǎn)規(guī)模為設(shè)計(jì)年采剝總量6 900萬t，其中礦石開采量為3 035萬t，破碎站、堆浸場日處理礦石量為9.2 kt/d。該項(xiàng)目生產(chǎn)期為33 a，其中投產(chǎn)期1 a(包括建設(shè)期)，達(dá)產(chǎn)期30 a，減產(chǎn)期2 a。

萊比塘銅礦項(xiàng)目采用牙輪鉆機(jī)穿孔爆破、挖掘機(jī)配卡車鏟裝運(yùn)輸?shù)姆峙_階間斷式開采工藝，將廢石運(yùn)輸?shù)?#～3#廢石場排放，礦石運(yùn)輸?shù)娇涌谄扑檎酒扑楹蠼悠C(jī)輸送到1#堆浸場堆筑，部分直接運(yùn)到3#堆浸場堆筑。項(xiàng)目主要配置了大型牙輪鉆機(jī)10臺，大型挖掘機(jī)14臺，大型卡車89臺等總計(jì)113臺(套)大型采剝設(shè)備，加上各類生產(chǎn)輔助設(shè)備，采剝工程的設(shè)備已達(dá)到289臺(套)。項(xiàng)目采礦生產(chǎn)點(diǎn)多、面廣，施工組織復(fù)雜，其中信息交流不暢對礦山安全生產(chǎn)、高效運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響。急需找到一種高效的解決辦法。

為解決采礦生產(chǎn)點(diǎn)多、面廣、施工組織復(fù)雜、信息交流的不通暢問題，項(xiàng)目部應(yīng)用了信息多維度交互管理平臺組織生產(chǎn)。信息多維度交互管理平臺是以GPS智能調(diào)度系統(tǒng)為依托，將視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字對講機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行集成，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息實(shí)時(shí)更新、共享交流，使生產(chǎn)調(diào)度實(shí)現(xiàn)了智能化、可視化、可追溯，達(dá)到了礦山安全、綠色、高效運(yùn)行的生產(chǎn)目標(biāo)。信息多維度交互管理平臺的原理見圖1。筆者對其應(yīng)用情況進(jìn)行了闡述。

圖1 信息多維度交互管理平臺原理圖

2 GPS智能調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 GPS智能調(diào)度系統(tǒng)功能模塊

GPS智能調(diào)度系統(tǒng)主要包括GPS智能調(diào)度模塊、二維路網(wǎng)監(jiān)視模塊、爆區(qū)管理模塊、疲勞監(jiān)測模塊、卡車超速報(bào)警模塊、卡車防碰撞模塊、舉斗傳感器運(yùn)距統(tǒng)計(jì)模塊等新型功能模塊。

(1)GPS智能調(diào)度模塊。GPS智能調(diào)度模塊模擬生產(chǎn)全過程，可以準(zhǔn)確顯示從調(diào)度起點(diǎn)到調(diào)度目標(biāo)的距離、空車路徑上的卡車、空車路徑上預(yù)計(jì)最先到達(dá)挖掘機(jī)所需要的時(shí)間、挖掘機(jī)作業(yè)位置、挖掘機(jī)作業(yè)炮區(qū)、挖掘機(jī)的工作狀態(tài)、挖掘機(jī)當(dāng)前物料、挖掘機(jī)優(yōu)先級、當(dāng)前產(chǎn)量、系統(tǒng)計(jì)算需車數(shù)及系統(tǒng)已經(jīng)派出的車數(shù)、挖掘機(jī)最近一小時(shí)的效率、卡車裝載區(qū)、挖掘機(jī)平均裝車時(shí)間、重車路徑的運(yùn)距、等待卸載區(qū)、重車卸載點(diǎn)等信息。通過系統(tǒng)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)GPS智能調(diào)度。

(2)二維路網(wǎng)監(jiān)視模塊。二維路網(wǎng)監(jiān)視模塊通過采裝運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行軌跡點(diǎn)的編輯，形成礦區(qū)運(yùn)輸線路網(wǎng)，利用運(yùn)輸線路網(wǎng)的運(yùn)距可以合理調(diào)整物料卸點(diǎn)，達(dá)到運(yùn)輸路徑的最優(yōu)化。二維路網(wǎng)監(jiān)視模塊可以清晰地了解裝載點(diǎn)、運(yùn)輸線路、卸載點(diǎn)之間的車輛運(yùn)行分布情況，及時(shí)、合理地進(jìn)行調(diào)度以防止因車輛分布過于密集而影響生產(chǎn)效率[1]。通過不同物料的圖例，清晰判斷運(yùn)輸車輛的運(yùn)輸線路是否正確，減少礦石的貧化、損失，降低礦石的貧化率、損失率，提高生產(chǎn)調(diào)度過程中的質(zhì)量管理水平。二維路網(wǎng)監(jiān)視模塊見圖2。

(3)爆區(qū)管理模塊。GPS智能調(diào)度系統(tǒng)爆區(qū)管理模塊以爆區(qū)為管理對象進(jìn)行穿孔、爆破、采裝過程以及物料運(yùn)輸?shù)母櫣芾恚饕δ馨ㄅ趨^(qū)狀態(tài)、設(shè)計(jì)方量、礦石平均品位、爆破余量以及物料運(yùn)輸信息管理。在爆區(qū)管理模塊中，根據(jù)爆區(qū)作業(yè)狀態(tài)分為：待鉆、鉆孔、待爆、爆破、待采、采掘、暫停、完成，保證爆區(qū)的全生命周期可追溯，有利于相關(guān)人員的信息共享及交流管理。

圖2 二維路網(wǎng)監(jiān)視模塊圖

(4)疲勞監(jiān)測模塊。疲勞監(jiān)測模塊基于駕駛員面部反應(yīng)圖像，利用駕駛員的面部特征、瞳孔監(jiān)測、頭部運(yùn)動等判斷駕駛員是否處于疲勞狀態(tài)并進(jìn)行報(bào)警提示及相關(guān)數(shù)據(jù)分析。萊比塘露天銅礦的10輛NTE260卡車和79輛TR100卡車已全部安裝疲勞監(jiān)測設(shè)備，為礦山的安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。

(5)卡車超速報(bào)警模塊?？ㄜ囀堑V山采剝運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分,卡車車速的控制對于卡車的安全運(yùn)行意義重大。為充分利用GPS智能調(diào)度系統(tǒng)保證安全生產(chǎn)開發(fā)了卡車超速報(bào)警模塊，該模塊全天候GPS定位，使車輛的位置得以快速地確定[2]，通過專有LTE物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊，使信息傳輸更快捷;具有超速報(bào)警、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、超速分析等功能，從而為礦山的安全管理提供了有力保障。

(6)卡車防碰撞模塊?？ㄜ嚪琅鲎材K在后臺實(shí)時(shí)運(yùn)行，當(dāng)出現(xiàn)安全隱患時(shí)車載終端將有報(bào)警提示，司機(jī)在聽到報(bào)警提示時(shí)應(yīng)注意周圍的作業(yè)環(huán)境、路況等信息變化，減速慢行，以保障卡車安全運(yùn)行。

(7)舉斗傳感器運(yùn)距統(tǒng)計(jì)模塊。利用舉斗傳感器和GPS實(shí)時(shí)定位功能，通過系統(tǒng)計(jì)算可以準(zhǔn)確地記錄每次卡車運(yùn)輸循環(huán)的相關(guān)信息，然后提取產(chǎn)量運(yùn)距進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析形成相關(guān)圖表。通過該模塊信息，可以清晰地了解運(yùn)距具體的分布情況，為后續(xù)的生產(chǎn)調(diào)度提供數(shù)據(jù)支持，使生產(chǎn)數(shù)據(jù)更加直觀、形象，有利于后續(xù)生產(chǎn)的計(jì)劃、調(diào)整、決策等[3]。舉斗傳感器運(yùn)距統(tǒng)計(jì)模塊見圖3。

圖3 舉斗傳感器運(yùn)距統(tǒng)計(jì)模塊圖

3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

根據(jù)礦區(qū)生產(chǎn)管理需要，為保證礦區(qū)生產(chǎn)過程可視，經(jīng)認(rèn)真調(diào)研論證，在礦區(qū)共設(shè)置了9臺視頻監(jiān)控設(shè)備，監(jiān)控區(qū)域覆蓋礦坑、東山采區(qū)、西山采區(qū)、破碎站、堆浸場、排土場等主要生產(chǎn)區(qū)域?，F(xiàn)場監(jiān)控視頻通過無線網(wǎng)橋或光纜的方式實(shí)時(shí)傳輸回調(diào)度室[4]，并通過大屏幕進(jìn)行展示。為保證視頻監(jiān)控系統(tǒng)的高效運(yùn)行管理，對視頻監(jiān)控站點(diǎn)的信息進(jìn)行了匯總(表1)。

表1 視頻監(jiān)控站點(diǎn)信息匯總表

3.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)在生產(chǎn)調(diào)度過程中的作用

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在生產(chǎn)調(diào)度中主要具有以下作用：

(1)通過視頻監(jiān)控，可以清晰了解每個(gè)區(qū)域的生產(chǎn)情況，使生產(chǎn)過程清晰可視。

(2)視頻監(jiān)控?cái)z像頭通過云臺360°調(diào)整監(jiān)控方向且具有調(diào)焦功能，可以進(jìn)行監(jiān)控距離的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)零距離觀察監(jiān)控區(qū)域的目的。

詩前半寫景，后半則化用《楚辭·漁父》之典故，抒發(fā)其優(yōu)游自得、無往不適的情懷。由于詩中所寫清水游鱗之水景，與《楚辭》中的滄浪之詠景象類似，即便將滄浪之水看成是本詩中所寫的新安江水，也無不可；再加上情緒、心境的契合無間，故本處所用典故，對于閱讀本詩并不構(gòu)成絲毫障礙。明了者知其為用典，不明了者無妨視其為寫實(shí)。典故融化于詩句之中，渾然一體，可謂是“用事不覺”，而對于詩意的理解來說，其用事之平易，又可謂是“易見事”矣。

(3)視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有錄像功能，監(jiān)控區(qū)域每天24 h均可實(shí)現(xiàn)歷史查閱、歷史回放，使生產(chǎn)過程可追溯。

4 數(shù)字集群對講機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1 數(shù)字對講機(jī)系統(tǒng)的頻道分組

根據(jù)生產(chǎn)需要，經(jīng)對工藝流程、話務(wù)量等進(jìn)行認(rèn)真調(diào)研分析論證，將數(shù)字對講機(jī)系統(tǒng)分為中方管理人員頻道、挖掘機(jī)及NTE260卡車頻道、TR100卡車頻道、鉆機(jī)頻道。對講機(jī)分為手持對講機(jī)、車載對講機(jī)兩種類型，其中配備手持對講機(jī)45臺，車載對講機(jī)123臺，共計(jì)168臺。

中方管理人員頻道：由項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)、現(xiàn)場生產(chǎn)管理人員以及各職能部門的中方管理人員交流使用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息共享交流，均采用手持對講機(jī)；挖掘機(jī)及NTE260卡車頻道： 由14臺挖掘機(jī)司機(jī)、10輛NTE260卡車司機(jī)、10臺輔助設(shè)備司機(jī)交流使用，均采用車載臺對講機(jī)；TR100卡車頻道：由79輛TR100卡車司機(jī)交流使用，均采用車載臺對講機(jī)；鉆機(jī)頻道：由10臺鉆機(jī)司機(jī)交流使用，均采用車載臺對講機(jī)。

4.2 對講機(jī)交流系統(tǒng)的作用

數(shù)字對講機(jī)交流系統(tǒng)分為組內(nèi)通話交流和跨組通話交流[5]兩種方式。

4.2.1 組內(nèi)通話交流

組內(nèi)通話實(shí)現(xiàn)了各分組內(nèi)部生產(chǎn)信息交流共享，實(shí)現(xiàn)了頻道內(nèi)順利交流而不相互影響，有效地提高了信息共享的價(jià)值。

(1)中方管理人員頻道：現(xiàn)場生產(chǎn)工作安排及協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了信息的及時(shí)上傳下達(dá)，使問題得以及時(shí)溝通、快速解決。

(3)TR100卡車頻道：TR100卡車司機(jī)就生產(chǎn)狀況、運(yùn)輸路況、卸點(diǎn)信息等進(jìn)行溝通匯報(bào)。

(4)鉆機(jī)頻道：鉆機(jī)設(shè)備就生產(chǎn)狀況、爆區(qū)信息等進(jìn)行溝通匯報(bào)。

4.2.2 跨組通話交流

與組內(nèi)通話交流類似，但跨組通話可根據(jù)權(quán)限設(shè)置通過更改頻道旋鈕的方式與其它通話組進(jìn)行必要的工作聯(lián)絡(luò)，以滿足生產(chǎn)過程中的信息傳遞和調(diào)度安排的需求。對講機(jī)跨組通話交流原理見圖4。

5 信息多維度交互管理平臺應(yīng)用效益分析

通過信息多維度交互管理平臺的應(yīng)用，項(xiàng)目生產(chǎn)及調(diào)度過程實(shí)現(xiàn)了可視化，信息交流共享程度得到了很大的改善，主要采裝設(shè)備生產(chǎn)效率明顯提高。具體分析后得出的結(jié)論如下：

(1)從2016～2019年，項(xiàng)目主要采裝設(shè)備工作效率提高明顯，其中挖掘機(jī)效率提高了9.3%、利用率提高了3.2%； NTE260卡車效率提高了8.1%、利用率提高了2.8%；TR100卡車效率提高了7.1%、利用率提高了3.4%，為采運(yùn)設(shè)備效率及利用率的進(jìn)一步提高打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

圖4 對講機(jī)跨組通話交流原理圖

(2)GPS智能調(diào)度系統(tǒng)徹底改變了傳統(tǒng)的定鏟定車配車模式，調(diào)度決策合理可靠，減少了挖掘機(jī)、卡車的生產(chǎn)性延誤時(shí)間[6]。充分利用現(xiàn)有采裝運(yùn)輸設(shè)備，最大程度地發(fā)揮了設(shè)備的生產(chǎn)能力。

(3)生產(chǎn)過程虛擬化展示，結(jié)合視頻監(jiān)控上下、左右、前后及調(diào)焦功能，實(shí)現(xiàn)了360°現(xiàn)場查看和錄像，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場生產(chǎn)活動全面掌控，歷史生產(chǎn)過程可還原追溯。

(4)信息多維度交互管理平臺實(shí)現(xiàn)了在24.46 km2的礦區(qū)、高差達(dá)240 m的范圍內(nèi)無障礙、無盲區(qū)的生產(chǎn)信息交流溝通，實(shí)現(xiàn)了礦山安全、綠色、高效運(yùn)行的生產(chǎn)目標(biāo)。

6 結(jié) 語

緬甸萊比塘露天銅礦項(xiàng)目一直致力于露天礦山開采技術(shù)的研究和優(yōu)化，項(xiàng)目應(yīng)用以“GPS智能調(diào)度系統(tǒng)+視頻監(jiān)控系統(tǒng)+數(shù)字集群對講機(jī)系統(tǒng)”為主體的信息多維度交互管理平臺，建立了人人交流、人機(jī)交流、機(jī)機(jī)交流的信息共享機(jī)制。通過信息多維度交互管理平臺的應(yīng)用，項(xiàng)目在生產(chǎn)調(diào)度過程、生產(chǎn)可視化程度、信息交流共享等方面均有了很大程度的改善和提高，提高了主要采裝設(shè)備的生產(chǎn)效率，使礦山生產(chǎn)調(diào)度過程的智能化、可視化、可追溯、可查詢生產(chǎn)模式更加成熟，為礦山安全、綠色、高效運(yùn)行提供了有力的支撐。