南泥湖露天礦600萬噸半連續(xù)工藝設計(翻譯部分)刪完原文之后的

1、中國礦業(yè)大學2014屆本科生畢業(yè)設計第8頁翻譯部分漢語翻譯基于GIS/GPS/GPRS的露天礦中卡車和電鏟監(jiān)測調度信息系統(tǒng)摘要 卡車和電鏟監(jiān)控調度系統(tǒng)，是一個集GIS, GPS 和 GPRS三種技術的系統(tǒng)已在露天礦得到了應用和發(fā)展。這個系統(tǒng)可以監(jiān)測和調度露天礦卡車和電鏟，并可以回放它們的歷史路徑。將這個智能的數(shù)據計算程序在實際應用，可以計算卡車運行和電鏟裝載的次數(shù)。現(xiàn)場實驗證實了這個系統(tǒng)是穩(wěn)定的，可以滿足露天礦的生產要求。關鍵詞 GIS;GPS;GPRS;調度；數(shù)據處理；露天礦1.引言到目前為止，全世界的卡車監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展，已經到達高度成熟的水平，如美國模塊公司的調度監(jiān)控系統(tǒng)。在多樣化的生產中

2、，被稱為“智能開采”的檢測調度系統(tǒng)，已被發(fā)展成為一個管理和決策的平臺。在1998年，該系統(tǒng)被引入到中國的江西德興銅礦。它明顯地提高了露天礦設備的效率、提高了管理水平，并獲得更好的綜合效益。 2003年，丹東測控公司和齊大山礦共同開發(fā)了一個調度管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)已成為日常生產中不可或缺的管理工具。必須強調指出，該系統(tǒng)的成本太高，這也是最大的缺點。主要的原因是在每一個露天礦都要建立和維護一個獨立的通信網絡，許多露天礦無法承受這樣的花費。該網絡可以通過第三方（如中國移動通信有限公司）進行維護和升級。這可以大大降低成本，并提供了一個良好的平臺，為中型和小型露天礦建立了一種快速，高效，和實用的地面運輸系統(tǒng)

3、。這種系統(tǒng)是非常重要的，在露天礦山前所未有的程度上提高勞動生產率，降低開采成本和促進采礦技術的發(fā)展。2.地理信息系統(tǒng)/全球定位系統(tǒng)/ 通用分組無線業(yè)務2.1地理信息系統(tǒng)（GIS）地理信息系統(tǒng)（GIS）是一種收集，存儲，管理，分析，顯示和應用地理信息的計算機系統(tǒng)。這是一種可以分析和處理大量的地理數(shù)據的綜合性技術。它的一些基本功能，如電子地圖，空間數(shù)據管理和空間信息的分析。地理信息系統(tǒng)已經應用在許多領域建立各種空間數(shù)據庫和決策支持系統(tǒng)，各有不同的標準，并提供許多不同的方案，如：空間查詢、空間分析、援助計劃和管理決策。迄今為止，地理信息系統(tǒng)已經進入礦山。這項技術已逐步在露天礦山應用于追蹤卡車和電鏟的

4、監(jiān)測調度信息系統(tǒng)。監(jiān)測和管理的生產設備，這在很大程度上取決于地理空間信息。因此，地理信息系統(tǒng)在屏幕監(jiān)控汽車運輸環(huán)節(jié)、實時動態(tài)管理和決策分析上都扮演重要得角色。2.2全球定位系統(tǒng)（GPS）全球定位系統(tǒng)（GPS）是一種衛(wèi)星導航系統(tǒng)，是由在軌道運行的24顆衛(wèi)星構成的一個網絡。它們地面站由美國國防部管理。至少利用三顆（4顆或更多的衛(wèi)星）在二維位置（經度和緯度）的軌道運動的衛(wèi)星發(fā)出的信號來鎖定GPS接收器，來確定卡車的三維位置（緯度，經度和海拔）。一旦確定卡車的位置，全球定位系統(tǒng)可以確定卡車的其他信息，如速度，運行方向，運行軌跡，運行距離，上班和下班時間及更多。全球定位系統(tǒng)可以在各種天氣條件下，任何地方

5、，全天候的運行。使用全球定位系統(tǒng)沒有認購費或建設費用。迄今為止，GPS接收器正變得越來越便攜，越來越便宜，有越來越多的露天礦山應用GPS技術。在露天礦山使用全球定位系統(tǒng)，卡車和電鏟監(jiān)測調度信息系統(tǒng)，可以提供卡車和電鏟的精確位置（經度和緯度）、運行速度、運行方向、運行周期、運行軌跡和更多的基本信息。2.3通用分組無線業(yè)務(GPRS)通用分組無線業(yè)務（GPRS）是一個GSM二代和分組無線業(yè)務的結合，可以提供快速的數(shù)據傳輸速度。從理論上說，這項技術的數(shù)據傳輸速度比GSM網絡快10倍。GPRS使用和GSM相同的頻率范圍，帶寬，快分結構。在露天礦山，卡車和電鏟監(jiān)測調度信息系統(tǒng)在很大程度上使用的GPRS的

6、優(yōu)勢，如更快的速度、需要時的即時連接和按數(shù)據量收費。它可以提供實時的無線傳輸，是非?？鞜o需撥號的調制解調器連接到全球定位系統(tǒng)設備的位置信息。這是非常重要的，因為GPS定位信息的空間，只有少量的數(shù)據和需要頻繁交轉。因此，該系統(tǒng)可以很好地利用GPRS網絡傳輸GPS定位信息。3.卡車和電鏟監(jiān)測調度系統(tǒng)的原理3.1卡車和電鏟監(jiān)測調度系統(tǒng)監(jiān)測調度系統(tǒng)由車載可移動的終端設備、通訊網絡和一個監(jiān)測中心組成，如圖1所示。在該系統(tǒng)中，移動終端接收GPS信號，然后計算出車輛的緯度，經度，角度，高度和速度。移動終端的其他接口可以通過許多控制線來獲得其他車輛的信息。各種信息通過GPRS和互聯(lián)網傳送至監(jiān)控中心。GPRS，

7、作為一個移動終端和監(jiān)控中心之間的電信網絡，主要是傳輸車輛的位置和狀態(tài)信息以及警報至監(jiān)測中心，反過來又把調度和控制命令傳遞給移動終端設備。在監(jiān)測中心，由通信服務器，數(shù)據庫服務器和控制臺連接構成一個百兆局域網。監(jiān)測中心控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)接收和處理來自控制車輛的各種信息。這些監(jiān)測和派遣車輛的方位，路徑和其他信息在監(jiān)測中心的顯示器和LED多媒體電子地圖上顯示。此外，該系統(tǒng)可在其他中心不同的區(qū)域設立監(jiān)測和調度子系統(tǒng)。監(jiān)測中心可以獨立或相對獨立的監(jiān)測調度這個分中心的功能。圖1 監(jiān)測調度系統(tǒng)結構圖3.2卡車和電鏟的數(shù)據處理系統(tǒng)卡車和電鏟的數(shù)據處理系統(tǒng)，首先通過GPS和GPRS實時找到現(xiàn)場卡車的位置；然后通過

8、安裝在電鏟上的移動終端來確定裝載礦物的位置A（經度，緯度），通過全球定位系統(tǒng)設備來確定卸載礦物的位置B（經度，緯度）；通過安裝在卡車上的終端設備來確定卡車的實時位置C（經度，緯度）。如圖2所示。圖2 數(shù)據運算示意圖4. 三道莊露天礦卡車和電鏟的監(jiān)測調度信息系統(tǒng)在三道莊露天礦是洛陽欒川鉬業(yè)集團的下屬企業(yè)，總產量為1000萬t。開采境界長度為2350m，寬度為1350 m；開采高程在1630.8m水平到1114m水平之間；開采深度為516.8m，臺階高度12m。采礦使用旋轉式鉆機，電鏟和卡車。運輸系統(tǒng)由若干輛卡車，一臺破碎站，一個溜井和電力機車組成。露天礦卡車和電鏟監(jiān)測調度信息系統(tǒng)主要由終端設備和

9、監(jiān)控調度軟件組成。4.1軟件構成及其功能4.1.1地理信息系統(tǒng)監(jiān)控調度客戶端（GMDC） 地理信息系統(tǒng)監(jiān)調度客戶端可以安裝在監(jiān)測中心用來調度、監(jiān)控卡車和電鏟。其功能如下： 1）地圖操作：放大，縮小，漫游，并顯示分層地圖；查詢地圖上任何一點的坐標;計算任意兩個點之間的距離；計算任意一個選定區(qū)域的面積；查詢任意目標的地理信息等。 2）車輛顯示：顯示多個不同的卡車或電鏟，例如，根據不同的指令，卡車或電鏟顯示不同顏色和標志。3）回放歷史路徑：在電子地圖上，可以回放任一卡車在任意一段時間內的行車路線。    4）確定卡車位置：在任何時候都可以查詢任一卡車的當前位置，速度，狀態(tài)和司機情

10、況。   5）指令調度：監(jiān)控中心可以發(fā)出文本形式的調度指令；卡車上自帶的終端可以清晰地顯示。6）語音調度：監(jiān)控中心可以呼叫任何一個卡車上自帶的用于調度的終端，終端上的紅色指示燈會指示收到指令。 7）終端信息反饋：卡車上的終端設備能將卡車原有的信息反饋給監(jiān)測中心，這樣調度中心可以及時的處理這些信息。4.1.2 GPS數(shù)據處理客戶端（GDPC）GPS數(shù)據處理功能：記錄卡車的運行時間和電鏟裝載的次數(shù)。具體功能如下：   1）記錄卡車運行時間：在某一段時間內，準確記錄每一輛卡車從裝載點到卸車點的運行時間；這些時間段被用戶記錄保存；根據用戶需求，統(tǒng)計的數(shù)據結果可以

11、被轉換成班次、月份和季度的報告形式。   2）電鏟裝載次數(shù)：準確記錄一段時間內任意一臺電鏟裝載的次數(shù)，其他功能與“1）”相同。4.1.3全球定位系統(tǒng)數(shù)據處理服務器（GLDP）   該GPS處理服務器的主要功能是過濾信息，篩選和加工卡車和電鏟的定位數(shù)據，以提高準確性性和統(tǒng)計的效率。4.1.4數(shù)據通信控制服務器（DCCS）  通信控制服務器主要通過TCP/IP收集，傳輸數(shù)據，分析通信協(xié)議和數(shù)據的分發(fā)；這一部分還負責業(yè)務處理（監(jiān)控，調度等）和其他數(shù)據連接（定位數(shù)據輸入，狀態(tài)，車輛更新等）。4.1.5數(shù)據庫管理系統(tǒng)（DBMS）   數(shù)據庫管理系統(tǒng)主要負

12、責數(shù)據庫，根據車輛、司機和操作者的情況增加、刪除、修改或提取數(shù)據，并定期備份數(shù)據，然后刪除它。4.2系統(tǒng)應用程序安裝整個系統(tǒng)安裝的過程如下：    1）前期準備：露天礦的地形是復雜的，通信信號不好，甚至有通信盲區(qū)。中國移動通信公司在該區(qū)域建立了通信基站和中繼器，解決了露天礦信號差的問題。 2）終端安裝：該類型的終端（HQ60006-T10）是由深圳華強集團有限公司提供的，在較早時期已經有75輛卡車和電鏟安裝了該型號終端設備。該終端主要由主機、GPS天線、GPRS天線、顯示屏、紅色的指示燈、耳機、音箱以及麥克風組成。安裝完畢后，終端需要調試。使用一個操作手柄來設置各主要部件的

13、參數(shù)（號碼、網絡協(xié)議、端口等）。3）軟件安裝：該系統(tǒng)有五個子系統(tǒng)。安裝結構示意圖如圖3所示。數(shù)據通信控制系統(tǒng)連接在公司的網絡服務器；定位數(shù)據處理系統(tǒng)和數(shù)據庫管理服務器連接在公司的數(shù)據庫服務器；數(shù)據處理客戶端以及卡車和電鏟的監(jiān)控客戶端連接在露天礦監(jiān)測中心。圖3 部署結構示意圖 4）坐標標定：首先，應該更新現(xiàn)有的露天礦地形圖。利用AutoCAD2006，我們可以把它從DWG格式轉換為DXF格式。然后我們就可以參照原地形圖來制作新的DXF格式地形圖。建立一個經緯網（ wgs84 ），并選擇了幾個坐標：第一點的大地測量坐標是：（ 6755.3044 ，4850.7990），緯度/經度坐標（111.50

14、6202，33.91905）；第二點是：（6549.1311，5442.2904） ，緯度/經度坐標（111.59205，33.46928）。它們的參照結果如圖4所示。在設置好電子地圖的格式后，將電子地圖由MapX5.0保存為Geoset格式。圖4 坐標登記5）系統(tǒng)調試：考慮到實際情況，許多參數(shù)需要在該系統(tǒng)中調試。最重要的參數(shù)是露天礦所有掃描區(qū)域的劃分。目前有五個掃描區(qū)域，一號、二號、三號破碎站，南溝和預備開采區(qū)。他們主要通過掃描多輛卡車往返路徑的方法，來確定該地區(qū)的參數(shù)。除此之外，在一些特殊的地區(qū)域，不規(guī)則的掃描區(qū)域可以用點和直線的方式來確定。軟件系統(tǒng)的操作界面如圖5所示。圖5 軟件操作外觀

15、4.3運行系統(tǒng)2007年3月三道莊露天礦開始應用監(jiān)測調度信息系統(tǒng)。自應用起有些問題就已經出現(xiàn)，如全球定位系統(tǒng)的精密性。通過優(yōu)化系統(tǒng)軟件，這些問題已經得到解決。經過現(xiàn)場實驗證實，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定。它不僅可以跟蹤和定位卡車，查看行車路線，自動監(jiān)測車輛，還可以通過語音和指令調度卡車，準確計算卡車和電鏟的工作量。圖6列舉了一些卡車數(shù)據系統(tǒng)結果。圖6 卡車生產數(shù)據5 .結論1）基于GIS / GPS / GPRS技術的監(jiān)測調度信息系統(tǒng)，是一多功能先進，實時，高效的效益高系統(tǒng)。實際應用表明，該系統(tǒng)提高了開采過程勞動生產率和生產調度的效率，節(jié)省了大量的投資和運輸費用。 2）從GPS精確的數(shù)據看，該系統(tǒng)能確定卡

16、車的運行時間和電鏟的裝載時間。其精確程度是99100 。該系統(tǒng)大大節(jié)省了勞動成本，減少了人為因素對生產調度的影響，并為鐵礦石的匹配提供了準確的依據。    3）該系統(tǒng)在實現(xiàn)卡車和信息管理自動化方面是非常重要的，這當然適用于其他露天礦山。鳴謝  本人非常感謝洛陽欒川鉬業(yè)集團有限公司和深圳華強集團有限公司的合作，同時也感謝其他參與者的支持。致 謝值此畢業(yè)論文完成之際，我首先要向關心、幫助我的老師們和同學們致以最崇高的敬意！本論文是在導師姬長生教授的悉心指導下完成的。導師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學術目標、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了導師大量的心