【導讀】KeywordsGIS;GPS;GPRS;dispatch;dataprocessing;openpit. tions.

　　

【正文】 ，并作為地理研究和決策工具。它的一些基本功能，如電子地圖，空間數(shù)據(jù)管理和空間信息的分析。地理信息系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在許多領(lǐng)域建立各種空間數(shù)據(jù)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(jīng)進入礦山。這項技術(shù)已逐步在露天礦山應(yīng)用于追蹤卡車和電 鏟的監(jiān)測調(diào)度信息系統(tǒng)。監(jiān)測和管理的生產(chǎn)設(shè)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。 （ 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(gòu)成的一個網(wǎng)絡(luò)。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(jīng)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(jīng)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，全天候的運行。使用全球定位系統(tǒng)沒有認購費或建設(shè)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(yīng)用 GPS 技術(shù)。在露天礦山使用全球定位系統(tǒng)，卡車和電鏟監(jiān)測調(diào)度信息系統(tǒng)，可以提供卡車和電鏟的精確位置（經(jīng)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。 (GPRS) 通用分組無線業(yè)務(wù)（ GPRS）是一個 GSM 二代 和分組無線業(yè)務(wù)的結(jié)合 ， 可以提供快速 的數(shù)據(jù)傳輸速度。從理論上說，這項技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速度比目前應(yīng)用的電路交換數(shù)據(jù)服務(wù)的 GSM 網(wǎng)絡(luò)快 10 倍。 GPRS 使用和 GSM 相同的頻率范圍，帶寬，快分結(jié)構(gòu)的無線調(diào)制標準，跳頻規(guī)則和 TDMA 幀結(jié)構(gòu)。 在露天礦山，卡車和電鏟監(jiān)測調(diào)度信息系統(tǒng)在很大程度上使用的 GPRS 的優(yōu)勢，如更快的速度、需要時的即時連接和按數(shù)據(jù)量收費。它可以提供實時的無線傳輸，是非常快無需撥號的調(diào)制解調(diào)器連接到全球定位系統(tǒng)設(shè)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(jù)和需要頻繁交轉(zhuǎn)。因此，該系統(tǒng)可以很好地利用 GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳 輸 GPS 定位信息。 卡車和電鏟監(jiān)測調(diào)度系統(tǒng) 監(jiān)測調(diào)度系統(tǒng)由車載可移動的終端設(shè)備、通訊網(wǎng)絡(luò)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(jīng)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(wǎng)傳送至監(jiān)控中心。 GPRS，作為一個移動終端和監(jiān)控中心之間的電信網(wǎng)絡(luò)，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(diào)度和控制命令傳遞給移動終端設(shè)備。 在監(jiān)測中心，由通信服 務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和控制臺連接構(gòu)成一個百兆局域網(wǎng)。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(shè)立監(jiān)測和調(diào)度子系統(tǒng)。監(jiān)測中心可以獨立或相對獨立的監(jiān)測調(diào)度這個分中心的功能。 圖 1 監(jiān)測調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 卡車和電鏟的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 卡車和電鏟的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，首先通過 GPS 和 GPRS 實時找到現(xiàn)場卡車的位置；然后通過安裝在電鏟上的移動終端來確定裝 載礦物的位置 A（經(jīng)度，緯度），通過全球定位系統(tǒng)設(shè)備來確定卸載礦物的位置 B（經(jīng)度，緯度）；通過安裝在卡車上的終端設(shè)備來確定卡車的實時位置 C（經(jīng)度，緯度）。如圖 2 所示。 圖 2 數(shù)據(jù)運算示意圖 4. 三道莊露天礦卡車和電鏟的監(jiān)測調(diào)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(chǎn)量為 1000 萬 t。開采境界長度為 2350m，寬度為 1350 m；開采高程在 1114m 水平之間；開采深度為 ，臺階高度 12m。采礦使用旋轉(zhuǎn)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(diào)度信息系統(tǒng)主要由終端設(shè)備和監(jiān)控調(diào)度軟件組成。 軟件構(gòu)成及其功能 地理信息系統(tǒng)監(jiān)控調(diào)度客戶端（ GMDC） 地理信息系統(tǒng)監(jiān)調(diào)度客戶端可以安裝在監(jiān)測中心用來調(diào)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?nèi)我饽繕说牡乩硇畔⒌取? 2）車輛顯示：顯示多個不同的卡車或電鏟，例如，根據(jù)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(nèi)的行車路線。 4）確定卡車位置：在任何時候都可以查詢?nèi)我豢ㄜ嚨漠斍拔恢?，速度，狀態(tài)和司機情況。 5）指令調(diào)度：監(jiān)控中心可以發(fā)出文本形式的調(diào)度指令；卡車上自帶的終端可以清晰地顯示。 6）語音調(diào)度：監(jiān)控中心可以呼叫任何一個卡車上自帶的用于調(diào)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(shè)備能將卡車原有的信息反饋給監(jiān)測中心，這樣調(diào)度中心可以及時的處理這些信息。 GPS 數(shù)據(jù)處理 客戶端（ GDPC） GPS 數(shù)據(jù)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(nèi)，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(jù)用戶需求，統(tǒng)計的數(shù)據(jù)結(jié)果可以被轉(zhuǎn)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(nèi)任意一臺電鏟裝載的次數(shù)，其他功能與 “1） ”相同。 全球定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器（ GLDP） 該 GPS 處理服務(wù)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(jù)， 以提高準確性性和統(tǒng)計的效率。 數(shù)據(jù)通信控制服務(wù)器（ DCCS） 通信控制服務(wù)器主要通過 TCP/IP 收集，傳輸數(shù)據(jù)，分析通信協(xié)議和數(shù)據(jù)的分發(fā)；這一部分還負責業(yè)務(wù)處理（監(jiān)控，調(diào)度等）和其他數(shù)據(jù)連接（定位數(shù)據(jù)輸入，狀態(tài)，車輛更新等）。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ DBMS） 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要負責數(shù)據(jù)庫，根據(jù)車輛、司機和操作者的情況增加、刪除、修改或提取數(shù)據(jù)，并定期備份數(shù)據(jù)，然后刪除它。 系統(tǒng)應(yīng)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(fù)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（ HQ60006T10）是由深圳華強集團有限公司提供的，在較早時期已經(jīng)有 75 輛卡車和電鏟安裝了該型號終端設(shè)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(diào)試。使用一個操作手柄來設(shè)置各主要部件的參數(shù)（號碼、網(wǎng)絡(luò)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(jié)構(gòu)示意圖如圖 3所示。數(shù)據(jù)通信控制系統(tǒng)連接 在公司的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；定位數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理服務(wù)器連接在公司的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)示意圖 4）坐標標定：首先，應(yīng)該更新現(xiàn)有的露天礦地形圖。利用 AutoCAD2020，我們可以把它從 DWG格式轉(zhuǎn)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(jīng)緯網(wǎng)（ wgs84 ），并選擇了幾個坐標：第一點的大地測量坐標是：（ ， ），緯度 /經(jīng)度坐標（ ，）；第二點是：（ ， ） ，緯度 /經(jīng)度坐標（ ，）。它們的參照結(jié)果如圖 4所示。在設(shè)置好電子地圖的格式后，將電子地圖由 Geoset格式。 圖 4 坐標登記 5）系統(tǒng)調(diào)試：考慮到實際情況，許多參數(shù)需要在該系統(tǒng)中調(diào)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(yù)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 運行系統(tǒng) 2020 年 3 月三道莊露天礦開始應(yīng)用監(jiān)測調(diào)度信息系統(tǒng)。自應(yīng)用起有些問題就已經(jīng)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(jīng)得到解決。經(jīng)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(diào)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(jù)系統(tǒng)結(jié)果。 圖 6 卡車生產(chǎn)數(shù)據(jù) 5 .結(jié)論 1）基于 GIS / GPS / GPRS 技 術(shù)的露天礦卡車和電鏟的監(jiān)測調(diào)度信息系統(tǒng)，是一多功能，實時，高效的軟件系統(tǒng)。實際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)提高了開采過程勞動生產(chǎn)率和生產(chǎn)調(diào)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(jù)看，該系統(tǒng)能確定卡車的運行時間和電鏟的裝載時間。其精確程度是 99％ ~100％ 。該系統(tǒng)大大節(jié)省了勞動成本，減少了人為因素對生產(chǎn)調(diào)度的影響，并為鐵礦石的匹配提供了準確的依據(jù)。 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。