信息多維度交互管理在露天銅礦的應用研究

劉 卓，張 錄 彬，吳 智 勇，蘆 小 強

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

1 概 述

萊比塘露天銅礦位于緬甸實皆省(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。礦區地理坐標為北緯22°07'，東經95°02'，礦坑面積為6 km2。項目生產規模為設計年采剝總量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。該項目生產期為33 a，其中投產期1 a(包括建設期)，達產期30 a，減產期2 a。

萊比塘銅礦項目采用牙輪鉆機穿孔爆破、挖掘機配卡車鏟裝運輸的分臺階間斷式開采工藝，將廢石運輸到1#～3#廢石場排放，礦石運輸到坑口破碎站破碎后接皮帶機輸送到1#堆浸場堆筑，部分直接運到3#堆浸場堆筑。項目主要配置了大型牙輪鉆機10臺，大型挖掘機14臺，大型卡車89臺等總計113臺(套)大型采剝設備，加上各類生產輔助設備，采剝工程的設備已達到289臺(套)。項目采礦生產點多、面廣，施工組織復雜，其中信息交流不暢對礦山安全生產、高效運行造成了嚴重影響。急需找到一種高效的解決辦法。

為解決采礦生產點多、面廣、施工組織復雜、信息交流的不通暢問題，項目部應用了信息多維度交互管理平臺組織生產。信息多維度交互管理平臺是以GPS智能調度系統為依托，將視頻監控系統、數字對講機系統進行集成，進而實現生產信息實時更新、共享交流，使生產調度實現了智能化、可視化、可追溯，達到了礦山安全、綠色、高效運行的生產目標。信息多維度交互管理平臺的原理見圖1。筆者對其應用情況進行了闡述。

圖1 信息多維度交互管理平臺原理圖

2 GPS智能調度系統的應用

2.1 GPS智能調度系統功能模塊

GPS智能調度系統主要包括GPS智能調度模塊、二維路網監視模塊、爆區管理模塊、疲勞監測模塊、卡車超速報警模塊、卡車防碰撞模塊、舉斗傳感器運距統計模塊等新型功能模塊。

(1)GPS智能調度模塊。GPS智能調度模塊模擬生產全過程，可以準確顯示從調度起點到調度目標的距離、空車路徑上的卡車、空車路徑上預計最先到達挖掘機所需要的時間、挖掘機作業位置、挖掘機作業炮區、挖掘機的工作狀態、挖掘機當前物料、挖掘機優先級、當前產量、系統計算需車數及系統已經派出的車數、挖掘機最近一小時的效率、卡車裝載區、挖掘機平均裝車時間、重車路徑的運距、等待卸載區、重車卸載點等信息。通過系統計算，實現GPS智能調度。

(2)二維路網監視模塊。二維路網監視模塊通過采裝運輸設備運行軌跡點的編輯，形成礦區運輸線路網，利用運輸線路網的運距可以合理調整物料卸點，達到運輸路徑的最優化。二維路網監視模塊可以清晰地了解裝載點、運輸線路、卸載點之間的車輛運行分布情況，及時、合理地進行調度以防止因車輛分布過于密集而影響生產效率[1]。通過不同物料的圖例，清晰判斷運輸車輛的運輸線路是否正確，減少礦石的貧化、損失，降低礦石的貧化率、損失率，提高生產調度過程中的質量管理水平。二維路網監視模塊見圖2。

(3)爆區管理模塊。GPS智能調度系統爆區管理模塊以爆區為管理對象進行穿孔、爆破、采裝過程以及物料運輸的跟蹤管理，主要功能包括炮區狀態、設計方量、礦石平均品位、爆破余量以及物料運輸信息管理。在爆區管理模塊中，根據爆區作業狀態分為：待鉆、鉆孔、待爆、爆破、待采、采掘、暫停、完成，保證爆區的全生命周期可追溯，有利于相關人員的信息共享及交流管理。

圖2 二維路網監視模塊圖

(4)疲勞監測模塊。疲勞監測模塊基于駕駛員面部反應圖像，利用駕駛員的面部特征、瞳孔監測、頭部運動等判斷駕駛員是否處于疲勞狀態并進行報警提示及相關數據分析。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測設備，為礦山的安全生產保駕護航。

(5)卡車超速報警模塊?？ㄜ囀堑V山采剝運輸的重要組成部分,卡車車速的控制對于卡車的安全運行意義重大。為充分利用GPS智能調度系統保證安全生產開發了卡車超速報警模塊，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物聯網數據通訊，使信息傳輸更快捷;具有超速報警、數據統計、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在后臺實時運行，當出現安全隱患時車載終端將有報警提示，司機在聽到報警提示時應注意周圍的作業環境、路況等信息變化，減速慢行，以保障卡車安全運行。

(7)舉斗傳感器運距統計模塊。利用舉斗傳感器和GPS實時定位功能，通過系統計算可以準確地記錄每次卡車運輸循環的相關信息，然后提取產量運距進行統計分析形成相關圖表。通過該模塊信息，可以清晰地了解運距具體的分布情況，為后續的生產調度提供數據支持，使生產數據更加直觀、形象，有利于后續生產的計劃、調整、決策等[3]。舉斗傳感器運距統計模塊見圖3。

圖3 舉斗傳感器運距統計模塊圖

3 視頻監控系統的應用

3.1 視頻監控系統

根據礦區生產管理需要，為保證礦區生產過程可視，經認真調研論證，在礦區共設置了9臺視頻監控設備，監控區域覆蓋礦坑、東山采區、西山采區、破碎站、堆浸場、排土場等主要生產區域?，F場監控視頻通過無線網橋或光纜的方式實時傳輸回調度室[4]，并通過大屏幕進行展示。為保證視頻監控系統的高效運行管理，對視頻監控站點的信息進行了匯總(表1)。

表1 視頻監控站點信息匯總表

3.2 視頻監控系統在生產調度過程中的作用

視頻監控系統在生產調度中主要具有以下作用：

(1)通過視頻監控，可以清晰了解每個區域的生產情況，使生產過程清晰可視。

(2)視頻監控攝像頭通過云臺360°調整監控方向且具有調焦功能，可以進行監控距離的調整，實現零距離觀察監控區域的目的。

詩前半寫景，后半則化用《楚辭·漁父》之典故，抒發其優游自得、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成絲毫障礙。明了者知其為用典，不明了者無妨視其為寫實。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)視頻監控系統具有錄像功能，監控區域每天24 h均可實現歷史查閱、歷史回放，使生產過程可追溯。

4 數字集群對講機系統的應用

4.1 數字對講機系統的頻道分組

根據生產需要，經對工藝流程、話務量等進行認真調研分析論證，將數字對講機系統分為中方管理人員頻道、挖掘機及NTE260卡車頻道、TR100卡車頻道、鉆機頻道。對講機分為手持對講機、車載對講機兩種類型，其中配備手持對講機45臺，車載對講機123臺，共計168臺。

中方管理人員頻道：由項目領導、現場生產管理人員以及各職能部門的中方管理人員交流使用，實現生產信息共享交流，均采用手持對講機；挖掘機及NTE260卡車頻道： 由14臺挖掘機司機、10輛NTE260卡車司機、10臺輔助設備司機交流使用，均采用車載臺對講機；TR100卡車頻道：由79輛TR100卡車司機交流使用，均采用車載臺對講機；鉆機頻道：由10臺鉆機司機交流使用，均采用車載臺對講機。

4.2 對講機交流系統的作用

數字對講機交流系統分為組內通話交流和跨組通話交流[5]兩種方式。

4.2.1 組內通話交流

組內通話實現了各分組內部生產信息交流共享，實現了頻道內順利交流而不相互影響，有效地提高了信息共享的價值。

(1)中方管理人員頻道：現場生產工作安排及協調，實現了信息的及時上傳下達，使問題得以及時溝通、快速解決。

(3)TR100卡車頻道：TR100卡車司機就生產狀況、運輸路況、卸點信息等進行溝通匯報。

(4)鉆機頻道：鉆機設備就生產狀況、爆區信息等進行溝通匯報。

4.2.2 跨組通話交流

與組內通話交流類似，但跨組通話可根據權限設置通過更改頻道旋鈕的方式與其它通話組進行必要的工作聯絡，以滿足生產過程中的信息傳遞和調度安排的需求。對講機跨組通話交流原理見圖4。

5 信息多維度交互管理平臺應用效益分析

通過信息多維度交互管理平臺的應用，項目生產及調度過程實現了可視化，信息交流共享程度得到了很大的改善，主要采裝設備生產效率明顯提高。具體分析后得出的結論如下：

(1)從2016～2019年，項目主要采裝設備工作效率提高明顯，其中挖掘機效率提高了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%，為采運設備效率及利用率的進一步提高打下了堅實基礎。

圖4 對講機跨組通話交流原理圖

(2)GPS智能調度系統徹底改變了傳統的定鏟定車配車模式，調度決策合理可靠，減少了挖掘機、卡車的生產性延誤時間[6]。充分利用現有采裝運輸設備，最大程度地發揮了設備的生產能力。

(3)生產過程虛擬化展示，結合視頻監控上下、左右、前后及調焦功能，實現了360°現場查看和錄像，實現了現場生產活動全面掌控，歷史生產過程可還原追溯。

(4)信息多維度交互管理平臺實現了在24.46 km2的礦區、高差達240 m的范圍內無障礙、無盲區的生產信息交流溝通，實現了礦山安全、綠色、高效運行的生產目標。

6 結 語

緬甸萊比塘露天銅礦項目一直致力于露天礦山開采技術的研究和優化，項目應用以“GPS智能調度系統+視頻監控系統+數字集群對講機系統”為主體的信息多維度交互管理平臺，建立了人人交流、人機交流、機機交流的信息共享機制。通過信息多維度交互管理平臺的應用，項目在生產調度過程、生產可視化程度、信息交流共享等方面均有了很大程度的改善和提高，提高了主要采裝設備的生產效率，使礦山生產調度過程的智能化、可視化、可追溯、可查詢生產模式更加成熟，為礦山安全、綠色、高效運行提供了有力的支撐。