露天采矿GPS生产管理系统(南宁0807).ppt

2020/11/7,1,首钢矿业公司2008.7.6,露天采矿GPS自动调度与计算机管理系统,2020/11/7,2,项目意义和价值,应用于露天采矿场，和矿车、电铲等采掘设备共同组成自动化控制系统，生产指挥替代人工调度，实现计算机自动调度。1、提高露天采矿生产作业的综合效率和效益。提高产量、降低消耗（柴油）；2、减少矿石的非正常损失；------直接效益3、为采矿信息化、数字化建设奠定坚实基础；4、提升企业文化，改善职工的价值观（虚产）。------间接效益,2020/11/7,3,项目研究背景,水厂铁矿采场,2020/11/7,4,项目研究背景,露天矿山生产组织没有一个固定的生产工艺，是一个较为粗旷的生产管理模式，由于采区作业范围广，装卸点位置及装卸点的工作状况随时变化，另外露天矿的地形多变，道路多由坡路组成，矿车空车、重车在上、下坡时的运行时间、油耗差别很大，因此在实际生产中蕴含着无法预见的各种变化因素。,2020/11/7,5,项目研究背景,目前多数露天矿山由人工调度组织生产，采用围绕电铲固定配车（定铲派车）的调度方式。定铲派车是根据电铲和卸料点之间的运输距离，配备一定数量的矿车，矿车在指定的装卸点之间往复运行。这种以每个电铲为一个独立的小系统，适合人工控制和管理，各小系统之间互相影响虽然很小，但对调度指挥人员的工作经验和技能的要求较高，但很难从全局、全过程进行整体优化,更难应对复杂时变的生产环境。,2020/11/7,6,项目研究背景,为了进一步提高生产效益，减小不同经验和水平的调度指挥人员对生产效益的影响，需要立足于大规模生产的全局进行统筹、立足于生产的实时信息进行最优的实时调度，将先进的生产管理经验形成固化的操作模式。另一方面,系统的规模较大，彼此之间的影响就多，控制和管理的难度也必然大大增加，只有采用先进的技术和相应的管理手段才能很好地控制和管理。为此我们采用自动化生产控制和管理的调度方式，从而实现全面优化作业。,2020/11/7,7,项目研究背景,2002年国家科委根据首钢矿业公司的申请，将矿车自动调度及管理系统的研究列入国家十五科技攻关项目，由首钢矿业公司、清华大学、北京科技大学共同攻关，并安排在首钢水厂铁矿进行试验。,2020/11/7,8,总体思路,露天采矿自动化调度及管理系统是将装，运，卸生产调度和管理为一体的。采用先进的全球定位测量宇宙站技术（GPS），最优化算法以及计算机技术等一系列先进技术，通过对装，运，卸生产过程的实时数据采集，判断，显示，控制与管理，自动实现各种生产资源的合理配置利用，从而实现消耗最低,产量最大化的自动派车的目标。,2020/11/7,9,设计目标,采矿生产自动调度系统,对铲、车、矿等资源合理实施自动配置，充分发挥电铲的最大装车能力，保证电铲满负荷工作,优化派车，合理分配车流，实现运距最短,充分发挥卸点、破碎站的最大能力，保证在最高强度作业,矿车综合效率比系统运行前提高电铲的综合效率比运行前提高,2020/11/7,10,技术方案,1．最优路径原则1.采场道路复杂多变，为了适应变化情况，将采区内道路根据现场情况按节点方式划分出若干路段，组成道路网，依据最优算法，计算出道路网络中从装点到卸点的最优路径。2.当道路发生变化时将变化的节点与原来节点连接，重新组成新的道路，避免大规模变化采场道路网。3.调车过程中当因各种情况导致堵路时，只需操作人员指定所堵的位置，系统自动重组装点到卸点的最优路径，重新规划车流，保证装、卸点车辆的最佳配比。,2020/11/7,11,技术方案,2．车流规划原则1.在进行车流规划的时候，保证了生产的均衡性。2.系统力求发挥开启电铲的最大装车能力，使开启电铲保证在强度上限工作。3.系统可以根据实际需求，实现实时按设定的品位要求配矿。在实现配矿目标质量的前提下实现产量最大。4.系统力求发挥卸点破碎站的最大破碎能力，使破碎机保持在强度上限。5.系统保证矿车在最优路线的基础上，进行车流规划。,2020/11/7,12,技术方案,3、实时调度原则1.给每一辆申请调度的重车指派目标卸点和最优行驶路线。2.重车在运行过程中故障后修复，根据当前道路、车载品种及卸料点状况，指派其目标卸料点及经过的道路节点。3.重车在运行途中目标卸料点发生故障，根据当前道路、车载品种及卸料点状况，指派其目标卸料点及经过的道路节点。4.给每一辆申请调度的空车指派目标电铲和最优行驶路线。5.空车在运行途中目标电铲发生故障，根据当前道路、各电铲状况及卸料点状况，指派其目标电铲点及经过的道路节点。,2020/11/7,13,技术方案,6.当电铲为矿车装出非预计品种时，根据当前道路、车载品种及卸料点状况，指派其目标卸料点及经过的道路节点。7.道路堵塞时，根据当前道路状况，指派矿车新的目标点及经过的道路节点。8.人工指派功能，可以实现人工指派装卸点。9.电铲在短时故障停机时，不改变已派的空车，但不再继续派车给临时停机的铲。10.卸料点在短时故障停机时，不改变已派的重车，但不再继续派车给临时停机的卸料点。,2020/11/7,14,技术方案,4、调度目标的优先级别原则根据现场作业情况，可以把装点、卸点划分为若干个优先级别，以满足配车。1.把作业的电铲根据情况，划分为若干个优先级别，在调度过程中，按照电铲的优先级别确定电铲的开启和配车，优先级别高的优先开启、优先配车。2.把卸点（破碎站、直排土场）划分为若干个优先级别，在调度过程中按照优先级别的高低派车。,2020/11/7,15,技术方案,5、自动实现中心和终端的数据一致性系统提供了系统建立、维护与扩展功能，当控制系统相关的因素发生变化时，生产管理人员可以根据需要增加、删除、修改系统需要的基础信息（岗位、矿车、电铲、卸点、路口、状态、交接班时间等）。系统可自动将中心与智能终端的数据保持一致，提高了系统的可维护性，使系统可以不依赖于开发商，而有很强的适应能力，提高了系统的使用寿命。在自动调度系统中数据的一致性非常重要，关系到系统的生命周期和可应用性。为了保证数据一致性采取了按数据类型分类群呼的方式，保证每一台调车终端数据和基础信息一致。,2020/11/7,16,技术方案,6、自动计算装车能力、道路节点距离1.自动采集计算电铲的装车能力，根据装车能力的变化情况自动调整配车数量。2.自动采集计算道路网路中任意节点之间的距离以及空、重车运行时间，保证道路网络中各参数的准确性，满足车流规划需要。,2020/11/7,17,整体架构,采矿生产自动调度系统,装运卸,,,,,,,,,采场空间范围内，对装、运、卸全过程进行控制与管理,,,2020/11/7,18,系统组成,系统硬件组成,控制中心,光纤收发器,,,,,,,光纤,数字电台,,,,,,,,2020/11/7,19,智能终端,2020/11/7,20,智能终端,终端安装位置,2020/11/7,21,接收全球定位测量宇宙站信号及差分信息，计算自己的位置,速度向调度中心发送自己的位置、状态、速度、时间等信息接收调度中心的调度指令及其它信息,终端功能,2020/11/7,22,,系通功能,中心控制室统计信息,2020/11/7,23,系统功能,中心控制室调车信息,2020/11/7,24,系统功能,中心调度操控界面,2020/11/7,25,,系统功能,中心调度电子地图,2020/11/7,26,特点,1、终端性能稳定，抗电磁干扰、电源干扰、高低温适应性强、通讯速度快5-6ms、通讯误码率低5‰；2、核心软件适用性强，模型适合不同采矿品种、装点、卸点，嵌套“局部自动定铲派车”，与地质数据库、ERP接口强大。3、矿车、电铲通用智能终端，互换性强；终端互相代发信息的功能；4、自动维护中心与终端基础数据一致性；5、采场道路自动维护到电子地图，并对道路数据加权修正；6、随时增减卸料点，满足生产过程的各种需求；,2020/11/7,27,创新点,1、提出了一种新的车流规划模型，其目标函数中的变量数比通常的方法减少了2/3左右，大大减少了实时计算量，保证了系统的效率；2、提出了一种新的基于目标流率饱和度的实时调度准则。该准则既可以在车流规划状态稳定时实现目标流率，又可以在车流规划状态转换时实现车流的迅速转移；3、通过对电铲作业强度的综合分析，不断修正配车数量，实现动态车铲配比通过矿车运行方向、速度、位置合理安排车流，并通过快速的信息交流与传递实现设备故障情况下的再指挥，最大限度的发挥铲、车的效能，提高生产效率。,2020/11/7,28,系统在首钢水厂铁矿应用后（2004年正式投入），进行生产过程的自动调度。采矿作业不仅全方位实现了可视化，与人工调度相比（原作业水平高），矿车综合效率提高7.96，达到了产量最大、效益最高、消耗最低的目的，年经济效益1080万元。,效益分析,2020/11/7,29,可推广性,露天矿矿车GPS自动调度与计算机管理信息系统是我国自主研制开发的，适合我国国情的，水平先进的调度系统。应用前景十分广阔，其在技术、功能、实用性及性价比等许多方面都具有很强的竞争力，同时适用于其它所有各种露天采矿生产，具有广阔的推广应用前景。目前已成功应用于首钢水厂铁矿、鞍钢大孤山铁矿、首钢孟家沟铁矿、唐钢司家营铁矿。,2020/11/7,30,项目总体评价,露天矿GPS生产信息系统是首矿自主研制的、适合我国国情的调度信息系统。2006年9月经北京市科委鉴定为“国内首创、国际先进”。,2020/11/7,31,项目团队,首矿具有一支深入矿山生产管理的、团队精神良好的、敬业的强大技术队伍，确保了系统不仅性能可靠、易于扩展而且不断完善系统功能，比如电铲电量采集、矿车自动称重等。,2020/11/7,32,数据web查询,2020/11/7,33,ERP接口,2020/11/7,34,ERP接口,2020/11/7,35,数字矿山建设的整体架构,,,物流、资金流、信息流“三流合一”，实现全面的宏观管理,,2020/11/7,36,矿山建设的整体架构,四块是从横向角度对生产和管理信息系统的划分，是数字矿山建设的重点和主体,2020/11/7,37,数字矿山建设的整体架构,采矿生产自动调度系统,计算机模拟爆破系统,Surpac工程软件应用系统,采集数据，完成矿床的地表地形、地质方面的三维成图工作，建立地表模型、地质数据库、地质模型。,,固定采场境界,优化境界设计,采矿计划安排,编制月度计划,,钻孔图,地表模型,实体模型,采场边坡动态监测系统,2020/11/7,38,数字矿山建设的整体架构,采矿生产自动调度系统,计算机模拟爆破系统,Surpac工程软件应用系统,采场边坡动态监测系统,爆破设计中的各种参数爆破分区条件参数爆破工程要求,爆破效果因素的定量预测,2003年通过专家鉴定，获钢协科技进步二等奖,判断设计参数的合理性、修改优化爆破设计,,自动生成完整的爆破设计文件,,,,,,,2020/11/7,39,数字矿山建设的整体架构,模块化的设计思想,2020/11/7,40,阶段性成果,,2020/11/7,41,沟通与交流,手机13931566161Emailtoday01网站姓名张立成职务主任单位首钢矿业公司部门计控室（计量、通讯、自动化、信息化）地址河北省迁安市首钢滨河村金都房间号1203,2020/11/7,42,谢谢各位,