一種礦山鏟、運、排動態(tài)臺效優(yōu)化系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于采礦技術(shù)領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種礦山伊、運、排動態(tài)臺效優(yōu)化系統(tǒng)及方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在露天礦的采礦排巖作業(yè)中，大部分的流程是:伊裝-汽運-皮帶排巖，通常 對車輛、伊裝設(shè)備配比，采用W下方式進行調(diào)度和生產(chǎn)：
[0003] 1、人工干預(yù)，整個過程都是根據(jù)經(jīng)驗，調(diào)度通過對講機進行車輛、伊裝設(shè)備分派， 主要根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗和實際情況進行；
[0004] 2、通過GI^系統(tǒng)自動配車，GPS根據(jù)伊、車的運距，采用合理算法進行配車W提高礦 山的生產(chǎn)效率。GPS系統(tǒng)對礦山生產(chǎn)效益的影響程度約15%左右，通過調(diào)節(jié)車輛、伊裝設(shè)備 配比來管理礦山在實際生產(chǎn)中車輛和伊裝設(shè)備利用的合理性問題，具有較高的實用價值。 礦山GPS系統(tǒng)可W減少生產(chǎn)成本，提高礦山生產(chǎn)效益，具有W下幾個明顯特點：1)可操作性 強，調(diào)度員根據(jù)現(xiàn)場提供的信息進行決策并下發(fā)指令;2)使用性強，系統(tǒng)根據(jù)調(diào)度人員的指 令對現(xiàn)場生產(chǎn)進行合理調(diào)配;3)銜接性強，調(diào)度與現(xiàn)場統(tǒng)籌并全面優(yōu)化銜接；
[0005] 但在礦山伊裝-汽運-皮帶排巖生產(chǎn)實踐中，往往由于各種因素而導(dǎo)致GPS調(diào)度系 統(tǒng)很難發(fā)揮作用，存在W下問題:第一，露天采場情況處于變化之中，皮帶運輸現(xiàn)場信息有 時不能準確和及時地反饋到調(diào)度室，給GPS調(diào)車系統(tǒng)帶來困難。第二，一般情況下，GPS系統(tǒng) 會自動對車輛和伊裝設(shè)備進行調(diào)度，若現(xiàn)場出現(xiàn)異常情況，調(diào)度人員可能對現(xiàn)場情況做出 錯誤判斷W致下發(fā)錯誤指令，造成生產(chǎn)混亂。第=，車輛和伊裝設(shè)備司機有時違反指令或看 錯指令W致現(xiàn)場出現(xiàn)混亂。第四，現(xiàn)場自卸汽車車速不一致，從而間接對GI^系統(tǒng)合理調(diào)車 產(chǎn)生影響；第五，GPS信號不穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)傳輸有死角，對調(diào)度系統(tǒng)產(chǎn)生直接影響;第六，GPS礦 車調(diào)度系統(tǒng)的各硬件部分、智能終端發(fā)生故障，也會造成現(xiàn)場出現(xiàn)混亂狀態(tài)。
[0006] 由于上面的原因，大部分生產(chǎn)還是多采用對講機，人工對車輛、伊裝設(shè)備進行調(diào) 配。
[0007] 另外，在伊裝-汽運-皮帶排巖作業(yè)過程中，皮帶運輸設(shè)及環(huán)節(jié)多，無論哪條皮帶出 問題，都直接影響排巖作業(yè);更主要的是皮帶運載能力直接影響車輛、伊裝設(shè)備配比，車輛 配多了擁擠，伊裝設(shè)備配少了都發(fā)揮不了皮帶運輸效率;在排巖破碎機翻車處，操作人員根 據(jù)車輛的疏密程度來調(diào)節(jié)皮帶的給礦速度，保證破碎機破礦的底部料倉料位在50%左右； 有時無車時，還需要停止皮帶運行，給生產(chǎn)人員帶來不便，同時降低生產(chǎn)效率。
[000引因此，研發(fā)伊裝-汽運-皮帶排巖作業(yè)過程中的車輛、伊裝設(shè)備配比和自動調(diào)節(jié)皮 帶給礦量的方法顯得十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種礦山伊、運、排動態(tài)臺效優(yōu)化系統(tǒng)及方法，通過GSP系統(tǒng)、 動態(tài)稱重系統(tǒng)、破碎機及皮帶控制系統(tǒng)分別對伊裝設(shè)備、汽運設(shè)備和排巖設(shè)備的各種參數(shù) 采集，應(yīng)用排隊論理論形成動態(tài)臺效優(yōu)化模型，計算出車伊配比，由GPS系統(tǒng)的調(diào)度系統(tǒng)對 車數(shù)量和伊裝設(shè)備進行合理調(diào)配，使礦山伊裝、汽運、皮帶混合排巖生產(chǎn)的資源調(diào)配更合 理，根據(jù)車的疏密程度，自動調(diào)節(jié)皮帶給礦量，提高了破碎機和皮帶生產(chǎn)效率。
[0010] 本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
[0011] -種礦山伊、運、排動態(tài)臺效優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于包括采集系統(tǒng)和可視化圖形成 系統(tǒng)，采集系統(tǒng)輸出的伊位置、車位置、裝車時間、卸車時間、運載能力、運行狀態(tài)、皮帶的速 度和破碎機的料位，在可視化圖形成系統(tǒng)中顯示出來，并由此建立動態(tài)臺效優(yōu)化模型，計算 出車伊配比；
[0012] 所述的采集系統(tǒng)包括伊裝設(shè)備的GPS系統(tǒng)、汽運設(shè)備的動態(tài)稱重系統(tǒng)和排巖設(shè)備 的破碎機及皮帶排巖控制系統(tǒng)。
[0013] -種礦山伊、運、排動態(tài)臺效優(yōu)化系統(tǒng)及方法，其特征在于包括如下步驟：
[0014] (1)數(shù)據(jù)采集
[0015] 采用GPS系統(tǒng)采集伊位置、車位置、裝車時間、卸車時間，同時根據(jù)計算的車伊優(yōu)化 配比實現(xiàn)自動調(diào)度；
[0016] 所述的動態(tài)稱重系統(tǒng)提供每臺車裝載巖石重量、到達時間、排巖破碎機翻車口的 到達車數(shù)，進而計算出運載能力；
[0017] 所述的破碎機及皮帶排巖控制系統(tǒng)提供皮帶和破碎機的運行狀態(tài)、皮帶的速度； 破碎機的料位；
[001引 （2)建模
[0019] 建立動態(tài)臺效優(yōu)化模型，通過采集GI^系統(tǒng)、動態(tài)稱重系統(tǒng)和破碎機及皮帶排巖控 制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，應(yīng)用排隊論對車輛、伊裝設(shè)備和皮帶進行建模，目標是滿足皮帶最大的臺效 (運載能力t/h)，模型的基本輸入是皮帶空閑后所發(fā)出的下個單位時間的負載量，對應(yīng)的排 隊論模型為對應(yīng)的排隊論模型為：
[0020] M1/M2/C/K;
[0021] 其中；
[0022] Ml:代表皮帶空閑后所發(fā)出的負載請求的發(fā)出頻率(符合泊松分布，每個請求的負 載量相同）；
[0023] M2:代表的是車輛、伊裝設(shè)備配合完成一個皮帶請求所需的時間分布(符合指數(shù)分 布）；
[0024] C:代表的是車輛+伊裝設(shè)備作為一個服務(wù)單元的單元個數(shù)；
[0025] K:代表的是皮帶的最大運輸量；
[0026] 如果Mi、C恒定，可W通過動態(tài)規(guī)劃的方法，來優(yōu)化M2,從而使得待處理的隊列長度 減小，通過排隊論來優(yōu)化車輛、伊裝設(shè)備配比；
[0027] (3)數(shù)學(xué)優(yōu)化
[0028] 在給定皮帶的期望負載后，根據(jù)貨車在皮帶的卸貨時間，可W獲得所有車輛+伊裝 設(shè)備服務(wù)單元的數(shù)學(xué)期望服務(wù)時間，其數(shù)學(xué)模型表達如下：
[0029]
[0030] 其中e :代表我們需要計算的目標期望服務(wù)時間；
[0031] j:已載貨車數(shù)；
[0032] X:空車；
[0033] k:總伊裝設(shè)備數(shù)；
[0034] 車Hf逛:代表的是某量空車在一個特定時間的GI^位置；
[0035] 伊W逛:代表的是某個伊裝設(shè)備的GI^位置；
:代表某輛空車到某個伊裝設(shè)備的位置；
[0037]車炯:代表該車在該伊裝設(shè)備處載貨所需時間（該時間與車的載重量，該伊裝 設(shè)備前貨車排隊數(shù)量有關(guān)）；
:代表該車在該伊裝設(shè)備載貨后，到達皮帶所需時間；
[0039] 車rfi咖炯:代表該車在皮帶處的卸貨時間；
[0040] (4)重新優(yōu)化
[0041] 根據(jù)期望服務(wù)時間，通過上面公式動態(tài)計算出車輛n到伊裝設(shè)備m的最優(yōu)時間，進 行排隊，重新優(yōu)化車輛、伊裝設(shè)備配比。
[0042] 本發(fā)明的優(yōu)點：
[0043] (1)本發(fā)明的礦山伊、運、排動態(tài)臺效優(yōu)化系統(tǒng)及方法采用排隊論模型來計算單位 時間內(nèi)系統(tǒng)的負載隊列長度，同時使用數(shù)學(xué)優(yōu)化的方法，來計算為了盡快的減小隊列長度， 所需的車輛、伊裝設(shè)備數(shù)量及分配策略，結(jié)合可視化圖形成系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)、動態(tài)稱重系統(tǒng)、 破碎機及皮帶排巖控制系統(tǒng)，通過滿足皮帶最大的臺效，運載能力t/h，計算出車輛、伊裝設(shè) 備最佳配比，實現(xiàn)皮帶在單位時間內(nèi)穩(wěn)定的高效率，自動調(diào)度車輛和伊裝設(shè)備，控制皮帶的 給礦量，提高生產(chǎn)效率，降低損耗，給生產(chǎn)指揮帶來極大方便，有很強的實用性。
[0044] (2)本發(fā)明的礦山伊、運、排動態(tài)臺效優(yōu)化系統(tǒng)及方法對伊裝、汽運和皮帶排巖量 進行了統(tǒng)籌考慮，把車輛和伊裝設(shè)備，W及破碎機和皮帶兩個運輸系統(tǒng)有機結(jié)合起來，把過 去根據(jù)經(jīng)驗人工估算的車輛和伊裝設(shè)備配比轉(zhuǎn)化成智能分析、自動配比，最大限度發(fā)揮皮 帶效率，使排巖生產(chǎn)實現(xiàn)從未知到先知，從被動到主動，從人為指導(dǎo)到智能控制，把車輛和 伊裝設(shè)備離散的調(diào)度，與破碎機和皮帶結(jié)合變成實時連續(xù)的全過程控制。
【附圖說明】
[0045] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
【具體實施方式】
[0046] 下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0047] 如圖1所示，一種礦山伊、運、排動態(tài)臺效優(yōu)化系統(tǒng)及方法，其特征在于包括采集系 統(tǒng)和可視化圖形成系統(tǒng)，采集系統(tǒng)輸出的伊位置、車位置、裝車時間、卸車時間、運載能力， 多少噸/小時、運行狀態(tài)、皮帶的速度和破碎機的料位，在可視化圖形成系統(tǒng)中顯示出來，并 由此建立動態(tài)臺效優(yōu)化模型，計算出車伊配比；
[0048] 所述的采集系統(tǒng)包括伊裝設(shè)備的GPS系統(tǒng)、汽運設(shè)備的動態(tài)稱重系統(tǒng)和排巖設(shè)備 的破碎機及皮帶排巖控制系統(tǒng)。
[0049] 所述的GI^系統(tǒng)由全球定位智能GPS終端、伊裝設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng) 組成，全球定位智能GPS終端安裝在每臺車和伊上，實時定位車伊位置;伊裝設(shè)備數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)對全球定位智能GI^終端的伊位置、車位置、裝車時間、卸車時間進行采集，同時根據(jù)計 算的車伊優(yōu)化配比通過生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)自動調(diào)度。
[0050] 所述的動態(tài)稱重系統(tǒng)安裝在破碎機翻車口，要由分體短稱臺、稱重工控機、稱重智 能儀、PLC控制柜、RFID射頻卡讀寫器、紅綠燈和大屏幕等組成，包括采用分體短砰臺動態(tài)稱 重方式，系統(tǒng)對汽車車號和車型自動識別、自動稱重，能實現(xiàn)全天候無人值守管理，主要為 本發(fā)明提供每臺車裝載巖石重量、到達時間、排巖破碎機翻車口的到達車數(shù)，進而計算出運 載能力，多少噸/小時；
[0051] 所述的破碎機及皮帶排巖控制系統(tǒng)包括破碎機化C控制系統(tǒng)、皮帶排巖化C控制系 統(tǒng)和PI實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，通過PI Ente巧rise Server的PI服務(wù)器，采集破碎機和皮帶的數(shù) 據(jù)，皮帶數(shù)據(jù)包括運行狀態(tài)、皮帶的瞬時值、皮帶的速度;破碎機數(shù)據(jù)包括運行狀態(tài)、破碎機 的料位和單班的排巖總量等。
[0052] 所述的可視化圖形成系統(tǒng)由地質(zhì)地形圖、車伊分配表、當班車運量、破碎機及皮帶 運行參數(shù)表組成，車、伊排隊情況和皮帶的運行情況一目了然;所述的地質(zhì)地形圖，連同實 時顯示更新的數(shù)據(jù)，形象逼真地顯示出排巖運行系統(tǒng)狀態(tài)，大大提高了礦山工作的效率。
[0053] 本發(fā)明的一種礦山伊、運、排動態(tài)臺效優(yōu)化系統(tǒng)及方法，其特征在于包括如下步 驟：
[0054] (1)數(shù)據(jù)采集
[0055] 所述的GI^系統(tǒng)能采集到伊位置、車位置、裝車時間、卸車時間，同時根據(jù)計算的車 伊優(yōu)化配比實現(xiàn)自動調(diào)度；
[0056] 所述的動態(tài)稱重系統(tǒng)提供每臺車裝載巖石重量、到達時間、排巖破碎機翻車口的 到達車數(shù)，進而計算出運載能力（多少噸/小時）；
[0057] 所述的破碎機及皮帶排巖控制系統(tǒng)提供皮帶和破碎機的運行狀態(tài)、皮帶的速度； 破碎機的料位；
[005引 （2)建模
[0059]建立動態(tài)臺效優(yōu)化模型，通過采集GI^系統(tǒng)、動態(tài)稱重系統(tǒng)和破碎機及皮帶排巖控 制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，應(yīng)用排隊論對車輛、伊裝設(shè)備和皮帶進行建模，目標是滿足皮帶最大的臺效 (運載能力t/h)，模型的基本輸入是皮帶空閑后所發(fā)出的下個單位時間的負載量，對應(yīng)的排 隊論模型為對應(yīng)的排隊論模型為：
[0060] M1/M2