一種礦山鏟、運、排動態臺效優化系統及方法技術方案

本發明專利技術屬于采礦技術領域，尤其是涉及礦山鏟、運、排動態臺效優化系統及方法，其中礦山鏟、運、排動態臺效優化系統，包括鏟裝設備的GSP系統、汽運設備的動態稱重系統、排巖設備的破碎機及皮帶控制系統，采用排隊論模型來計算單位時間內系統的負載隊列長度，同時使用數學優化的方法，計算出車輛、鏟裝設備最佳配比，實現皮帶在單位時間內穩定的高效率，自動調度車輛和鏟裝設備，控制皮帶的給礦量，提高生產效率，降低損耗，給生產指揮帶來極大方便，有很強的實用性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于采礦
，尤其是涉及一種礦山鏟、運、排動態臺效優化系統及方法。
技術介紹
目前，在露天礦的采礦排巖作業中，大部分的流程是：鏟裝-汽運-皮帶排巖,通常對車輛、鏟裝設備配比，采用以下方式進行調度和生產：1、人工干預,整個過程都是根據經驗，調度通過對講機進行車輛、鏟裝設備分派，主要根據生產經驗和實際情況進行；2、通過GPS系統自動配車,GPS根據鏟、車的運距，采用合理算法進行配車以提高礦山的生產效率。GPS系統對礦山生產效益的影響程度約15％左右，通過調節車輛、鏟裝設備配比來管理礦山在實際生產中車輛和鏟裝設備利用的合理性問題，具有較高的實用價值。礦山GPS系統可以減少生產成本，提高礦山生產效益，具有以下幾個明顯特點：1)可操作性強，調度員根據現場提供的信息進行決策并下發指令；2)使用性強，系統根據調度人員的指令對現場生產進行合理調配；3)銜接性強，調度與現場統籌并全面優化銜接；但在礦山鏟裝-汽運-皮帶排巖生產實踐中，往往由于各種因素而導致GPS調度系統很難發揮作用，存在以下問題：第一，露天采場情況處于變化之中，皮帶運輸現場信息有時不能準確和及時地反饋到調度室，給GPS調車系統帶來困難。第二，一般情況下，GPS系統會自動對車輛和鏟裝設備進行調度，若現場出現異常情況，調度人員可能對現場情況做出錯誤判斷以致下發錯誤指令，造成生產混亂。第三，車輛和鏟裝設備司機有時違反指令或看錯指令以致現場出現混亂。第四，現場自卸汽車車速不一致，從而間接對GPS系統合理調車產生影響；第五，GPS信號不穩定，網絡傳輸有死角,對調度系統產生直接影響；第六，GPS礦車調度系統的各硬件部分、智能終端發生故障，也會造成現場出現混亂狀態。由于上面的原因，大部分生產還是多采用對講機，人工對車輛、鏟裝設備進行調配。另外，在鏟裝-汽運-皮帶排巖作業過程中，皮帶運輸涉及環節多,無論哪條皮帶出問題，都直接影響排巖作業；更主要的是皮帶運載能力直接影響車輛、鏟裝設備配比，車輛配多了擁擠，鏟裝設備配少了都發揮不了皮帶運輸效率；在排巖破碎機翻車處，操作人員根據車輛的疏密程度來調節皮帶的給礦速度，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，給生產人員帶來不便，同時降低生產效率。因此，研發鏟裝-汽運-皮帶排巖作業過程中的車輛、鏟裝設備配比和自動調節皮帶給礦量的方法顯得十分必要。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種礦山鏟、運、排動態臺效優化系統及方法，通過GSP系統、動態稱重系統、破碎機及皮帶控制系統分別對鏟裝設備、汽運設備和排巖設備的各種參數采集，應用排隊論理論形成動態臺效優化模型，計算出車鏟配比，由GPS系統的調度系統對車數量和鏟裝設備進行合理調配，使礦山鏟裝、汽運、皮帶混合排巖生產的資源調配更合理，根據車的疏密程度，自動調節皮帶給礦量，提高了破碎機和皮帶生產效率。本專利技術的目的是通過下述技術方案來實現的：一種礦山鏟、運、排動態臺效優化系統，其特征在于包括采集系統和可視化圖形成系統，采集系統輸出的鏟位置、車位置、裝車時間、卸車時間、運載能力、運行狀態、皮帶的速度和破碎機的料位，在可視化圖形成系統中顯示出來，并由此建立動態臺效優化模型，計算出車鏟配比；所述的采集系統包括鏟裝設備的GPS系統、汽運設備的動態稱重系統和排巖設備的破碎機及皮帶排巖控制系統。一種礦山鏟、運、排動態臺效優化系統及方法，其特征在于包括如下步驟：(1)數據采集采用GPS系統采集鏟位置、車位置、裝車時間、卸車時間，同時根據計算的車鏟優化配比實現自動調度；所述的動態稱重系統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，進而計算出運載能力；所述的破碎機及皮帶排巖控制系統提供皮帶和破碎機的運行狀態、皮帶的速度；破碎機的料位；(2)建模建立動態臺效優化模型，通過采集GPS系統、動態稱重系統和破碎機及皮帶排巖控制系統的數據，應用排隊論對車輛、鏟裝設備和皮帶進行建模，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出的下個單位時間的負載量，對應的排隊論模型為對應的排隊論模型為：M1/M2/C/K；其中：M1：代表皮帶空閑后所發出的負載請求的發出頻率(符合泊松分布，每個請求的負載量相同)；M2：代表的是車輛、鏟裝設備配合完成一個皮帶請求所需的時間分布(符合指數分布)；C：代表的是車輛+鏟裝設備作為一個服務單元的單元個數；K：代表的是皮帶的最大運輸量；如果M1、C恒定，可以通過動態規劃的方法，來優化M2，從而使得待處理的隊列長度減小，通過排隊論來優化車輛、鏟裝設備配比；(3)數學優化在給定皮帶的期望負載后，根據貨車在皮帶的卸貨時間，可以獲得所有車輛+鏟裝設備服務單元的數學期望服務時間，其數學模型表達如下：其中ε:代表我們需要計算的目標期望服務時間；j:已載貨車數；x:空車；k:總鏟裝設備數；車n位置:代表的是某量空車在一個特定時間的GPS位置；鏟m位置:代表的是某個鏟裝設備的GPS位置；代表某輛空車到某個鏟裝設備的位置；車n載貨時間:代表該車在該鏟裝設備處載貨所需時間(該時間與車的載重量，該鏟裝設備前貨車排隊數量有關)；代表該車在該鏟裝設備載貨后，到達皮帶所需時間；車n卸貨時間：代表該車在皮帶處的卸貨時間；(4)重新優化根據期望服務時間，通過上面公式動態計算出車輛n到鏟裝設備m的最優時間，進行排隊，重新優化車輛、鏟裝設備配比。本專利技術的優點：(1)本專利技術的礦山鏟、運、排動態臺效優化系統及方法采用排隊論模型來計算單位時間內系統的負載隊列長度，同時使用數學優化的方法，來計算為了盡快的減小隊列長度，所需的車輛、鏟裝設備數量及分配策略，結合可視化圖形成系統、GPS系統、動態稱重系統、破碎機及皮帶排巖控制系統，通過滿足皮帶最大的臺效，運載能力t/h，計算出車輛、鏟裝設備最佳配比，實現皮帶在單位時間內穩定的高效率，自動調度車輛和鏟裝設備，控制皮帶的給礦量，提高生產效率，降低損耗，給生產指揮帶來極大方便，有很強的實用性。(2)本專利技術的礦山鏟、運、排動態臺效優化系統及方法對鏟裝、汽運和皮帶排巖量進行了統籌考慮，把車輛和鏟裝設備，以及破碎機和皮帶兩個運輸系統有機結合起來，把過去根據經驗人工估算的車輛和鏟裝設備配比轉化成智能分析、自動配比，最大限度發揮皮帶效率,使排巖生產實現從未知到先知，從被動到主動，從人為指導到智能控制，把車輛和鏟裝設備離散的調度，與破碎機和皮帶結合變成實時連續的全過程控制。附圖說明圖1為本專利技術的系統框圖。具體實施方式下面結合附圖進一步說明本專利技術的具體實施方式。如圖1所示，一種礦山鏟、運、排動態臺效優化系統及方法，其特征在于包括采集系統和可視化圖形成系統，采集系統輸出的鏟位置、車位置、裝車時間、卸車時間、運載能力，多少本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種礦山鏟、運、排動態臺效優化系統，其特征在于包括采集系統和可視化圖形成系統，采集系統輸出的鏟位置、車位置、裝車時間、卸車時間、運載能力、運行狀態、皮帶的速度和破碎機的料位，在可視化圖形成系統中顯示出來，并由此建立動態臺效優化模型，計算出車鏟配比；所述的采集系統包括鏟裝設備的GPS系統、汽運設備的動態稱重系統和排巖設備的破碎機及皮帶排巖控制系統。

【技術特征摘要】
1.一種礦山鏟、運、排動態臺效優化系統，其特征在于包括采集系統和可視化圖形成系統，采集系統輸出的鏟位置、車位置、裝車時間、卸車時間、運載能力、運行狀態、皮帶的速度和破碎機的料位，在可視化圖形成系統中顯示出來，并由此建立動態臺效優化模型，計算出車鏟配比；
所述的采集系統包括鏟裝設備的GPS系統、汽運設備的動態稱重系統和排巖設備的破碎機及皮帶排巖控制系統。
2.一種礦山鏟、運、排動態臺效優化系統及方法，其特征在于包括如下步驟：
(1)數據采集
采用GPS系統采集鏟位置、車位置、裝車時間、卸車時間，同時根據計算的車鏟優化配比實現自動調度；
所述的動態稱重系統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，進而計算出運載能力；
所述的破碎機及皮帶排巖控制系統提供皮帶和破碎機的運行狀態、皮帶的速度；破碎機的料位；
(2)建模
建立動態臺效優化模型，通過采集GPS系統、動態稱重系統和破碎機及皮帶排巖控制系統的數據，應用排隊論對車輛、鏟裝設備和皮帶進行建模，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出的下個單位時間的負載量，對應的排隊論模型為對應的排隊論模型為：
M1/M2/C/K；
其中：
M1：代表皮帶空閑后所發出的負載請求的發出...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王勐，楊勇，孫亞鑫，梁小軍，高景俊，張博，
申請(專利權)人：鞍鋼集團礦業公司，
類型：發明
國別省市：遼寧;21