抚顺西露天矿GPS卡车调度系统技术改造

杨志勇

（煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁抚顺113122）

抚顺西露天矿GPS卡车调度系统技术改造

杨志勇

（煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁抚顺113122）

结合卡车调度系统的特点及矿山应用环境的特殊性，沈阳研究院针对抚顺西露天矿原有车载终端进行了整体技术改造升级，研制出了一种高可靠、高性能的完全符合正在军品要求的新一代车载终端，并在抚顺西露天矿成功应用，取得了良好的应用效果。

GPS；嵌入式；卡车调度；4G

0 引言

抚顺矿业集团有限责任公司西露天矿是建国初期建设的国内大型露天煤矿，作为当时国内5大露天煤矿之一，为国民经济的发展作出了巨大贡献。为了提高生产效率，节约生产成本，2004年抚顺西露天矿与煤炭科学研究总院抚顺分院（现更名为“煤科集团沈阳研究院有限公司”）合作开发了露天矿GPS卡车调度系统，并成功应用。随着采矿活动的进行，矿坑的逐渐深部推进，无线通讯系统逐渐出现了覆盖盲区，受限于原有通讯技术及通讯容量的制约，通讯系统已经无法继续满足卡车调度系统正常运转的需要。而车载终端，受限于当时的技术水平，使用寿命、运行速度、性能指标等也显得落后，因此煤科集团沈阳研究院有限公司受抚顺西露天矿的委托，对原卡车调度系统进行整体技术升级。

1 GPS卡车调度系统

卡车调度系统[1]用于在汽车运输露天矿中对卡车、电铲等生产设备进行实时优化调度，系统的主要功能就是通过对露天矿卡车、电铲等设备信息的采集，实现对卡车、电铲等设备位置及工作状态的实时跟踪、显示，优化调度卡车运行，及时准确查询统计生产情况，起到优化车队运行、准确执行生产计划等作用，以此达到提高矿山产量、节省费用、取得较高经济效益之目的。卡车优化调度系统是露天矿提高生产能力、节省投资、降低生产成本费用、提高矿山管理效率的有效手段，是汽车运输露天矿达到世界先进水平的关键技术之一[2]。

GPS卡车调度系统由智能移动车载终端系统、无线通讯系统、调度中心系统3部分组成[3]，其中：

1）智能移动车载终端：主要实现生产设备的实时运行状态信息的采集及显示调度中心发布的调度指令，移动车载终端利用GPS模块接收GPS信息实时解算自己的坐标位置，通过无线通讯模块发送到调度指挥中心。

2）无线通讯系统：负责整个调度系统的信息交互，信息的上传、下达，作为系统组成不可或缺的一部分，数据传输的效率、传输的完整性，直接影响系统运行效果。

3）调度指挥中心系统，为系统的核心，接收来自智能移动车载终端实时采集到的信息，根据专用的通讯协议进行解析，实现生产设备作业状态的解算，并根据生产计划情况、实时生产完成情况、生产设备的运行状况等综合信息进行优化计算，自动产生优化调度指令，并下发给智能移动车载终端，实现实时指挥生产，班后根据运行汇总数据，自动形成产量统计报表及各种运行报表。

2 原有系统应用状况

抚顺西露天矿GPS卡车调度系统建设与2004年5月，运行至今系统已经连续运转10余年，主要实现功能如下：

1）实现了设备运行位置和状态的实时监控，对密切生产、维修、调度之间的配合，提高生产效率提供了保证。

2）实现了产量、运行里程、加油量的自动统计，计量结果与人工计量对比，产量误差在1%左右，最大不超过3%。有效地避免了人情量、虚量现象的发生，为进行更为合理的司机计酬提供了有效保证。

3）按照抚顺西露天矿的生产调度方法和管理经验，实现了电铲、卡车等主要生产设备自动优化调度和固定配车、人工调度的有效结合，提高了调度指挥的质量和水平。

4）建立详细准确的生产数据库，实现查询统计的自动化，查询统计内容全面、快速、准确，避免了人为统计的误差，节约了大量的人工操作量，提高了工作效率，同时也为后期的数据分析、生产决策提供了数据支持。

通过建立专用的局域网络，将卡车调度系统的应用范围由坑下-188调度室扩展到了矿办公大楼的总调度室及相关领导和部门，进一步提高系统使用效果。

3 通讯方案选择

通讯系统是整个卡调系统能否正常运行的重要保障，它决定了整个系统的采样率、响应速度、定位精度等多项指标。

3.1 原通讯系统组成

通讯系统由有线通讯系统、无线通讯系统两部分组成。其中有线通讯系统包括调制解调器、通讯控制器、通讯控制平台组成。无线通讯系统由通讯控制系统、无线数传电台、无线差分系统、供电系统等。

无线通讯系统中，通讯控制平台为系统的核心，完成数据的融合与分发，采用TDMA及FDMA方式控制无线信道。通讯控制平台接收调度中心的控制指令，GPS差分基站数据，并对接收数据进行融合，同时通过时隙控制，将数据包发送给无线数传电台传输。通讯平台同时接收无线数传电台的数据，并进行融合，发送给调度中心。通讯控制平台对无线通讯系统的设备进行再线监控，实时向调度中心发送无线通讯系统状态信息。

随着露天矿采矿活动的推进，尤其是抚顺西露天的实际情况，不断的向深部采掘，矿坑覆盖范围及开采深度不断扩大，造成现有无线通讯系统的覆盖范围逐渐出现通讯盲区，而随着矿山的发展，投入的生产设备逐步增多，通讯系统容量、覆盖范围已经不能满足GPS卡车调度系统的需求，因此升级换代迫在眉睫。

3.24 G通讯技术应用

4G通讯技术[4]指的是第四代移动通讯技术。其特点在与信息传输的高速率，高灵活性、兼容性强、完全自治的网络结构，因此能够满足大信息量的传输，可以达到10 M/s，完全能够实现资源的自适应分配，在不同的环境中应用信号控制技术处理。网络标准定制实现了CDMMA／GSM 3大移动通讯标准的兼容，自动管理、智能动态改变，满足现代通讯系统的发展要求。

GPS卡车自动调度系统对传输质量、信号的稳定性、抗干扰性以及信号源频段兼容性要求较高，抚顺西露天矿原有的无线网络受限于设备能力及露天矿的复杂地理环境制约，如在原有网络上进行改造扩容，工程投资大，后期维护难，随着露天矿采矿活动的延续，覆盖盲区的问题仍不可避免。4G通讯技术的出现，有效的改善了传统无线信号传输的局限性。正交频分复用（OFDM）[5]技术是一种多载波数字通讯技术，这种技术的出现为实现高效的抗干扰调制技术和提高频带利用率开辟了一条的新路径。OFDM是4G网络技术的核心。OFDM的频谱效率高，其信号的相邻子载波相互重叠，这在频谱资源有限的无线网络中显得至关重要。其次，其抗噪声性能和抗衰落能力强。

4 智能移动车载终端升级

4.1 原系统车载终端

原系统移动车载终端为分体式设计，由终端主机和显示屏2部分组成，并配有GPS天线、通讯天线、电缆连接线、举斗开关（卡车）及电铲电源等部分组成。终端主机基于ARM模式开发（内嵌GPS定位模块、通讯模块、举斗信息采集模块等），NUCLUS嵌入式操作系统，采用1/4VGA彩色液晶显示，通过按键实现人工交互操作。

4.2 新型智能移动车载终端研制

经现场使用需求，设备驾驶室空间及安装位置等多方面因素考虑，新型移动车载终端采用一体式设计，电子元器件高度集成化。经多年研发、使用经验，露天矿使用环境恶劣，某些技术指标甚至高于军品标准，因此其性能指标要求更加严苛，新型移动车载终端在抗震动、防水防尘、防干扰、防雷等进行了优化设计，以适用于露天矿的恶劣环境，保证车载终端全天候连续运转，并采用军工级的宽温设计，以适应抚顺市冬季的低温环境。

配置参数：军工级计算机主板，CPU主频2.0 GMHZ，板载内存4 GMB,硬盘32 G，8寸液晶触摸屏，Win7嵌入式操作系统。无风扇、低功耗（2.8 W）设计，主板提供有标准的UART、USB、RJ45接口。

5 系统软件升级

系统软件升级主要包括车载终端软件和调度控制平台软件2部分。

1）车载终端软件升级。此次技术升级，车载终端采用Win7嵌入式操作系统，车载终端软件采用C#开发，C#是微软公司发布的一种面向对象的、运行于.NET Framework之上的高级程序设计语言，后期功能完善开发方便，实现了远程在线升级，避免了原车载终端软件升级需要每个终端单独到所安装设备上升级的问题。升级后的终端软件界面更加简洁，操作方便，并增加了语音播报功能，增强了与司机的交互性。

2）调度控制平台软件升级。调度控制平台软件主要升级数据采集分析处理模块，通讯协议及通讯模式的变化，该模块需全部重新设计，以便在保证目前调度平台软件的正常运行，保留现在调度员已经熟练使用的系统不变，只是更新后台处理部分，避免了系统升级给调度员造成的影响，实现了平稳过渡。

6 结论

此次技术升级，以目前应用广泛、成熟的4G通讯技术为核心升级无线通讯网络系统，使得无线网络覆盖死角问题得以解决，对于系统的扩容及随着矿坑范围的变化而引起的覆盖范围的变化等问题，得以彻底解决，矿方无法自己维护无线网络，而转由更专业的电信公司负责，节约矿山的投入资金及后期维护成本。车载终端采用目前最先进的嵌入式系统，使得系统运行更加稳定可靠，而且Windows操作系统为后期软件的功能升级扩展，提供了技术支持。调度中心系统调度控制平台软件的底层升级，保留现有调度操作软件界面，使得调度员能实现与新系统的无缝链接，无需改变其熟练的操作模式和习惯，避免了新系统不适应引起的不便。经现场的实际应用，本次升级非常成功，平稳过渡，解决了原系统中的弊端，在技术层面也实现了质的跨越，更好的为抚顺西露天矿服务。

［1］杨志勇．基于卡车调度系统的矿山道路网自动更新［C］∥中国煤炭学会.2008年全国煤矿安全学术年会论文集.北京：中国矿业大学出版社，2008．

［2］陈海华．露天矿卡车调度中移动车载终端系统的设计与实现［D］．成都：电子科技大学，2011．

［3］陈彦方．卡车自动化调度系统在露天矿的应用［J］．露天采矿技术，2012（2）：58-59．

［4］高华民．4G通讯技术及其在电力系统的应用分析．信息通讯，2016（3）：252-253．

［5］李山，李娜.4G网络技术及应用［J］．计算机光盘软件与应用，2013（24）：305-306．

【责任编辑：陈毓】

Technical innovation of GPS truck dispatching system in Fushun West Open-pit Mine

YANG Zhiyong
(China Coal Technology and Engineering Group Shenyang Research Institute,Fushun 113122,China)

Combining with the characteristics of truck dispatching system and special requirements of the mine application environment,based on the original vehicle terminal for technical upgrading,the mine develops a reliable and high performance fully meeting the new generation vehicle terminal,which successfully is applied in Fushun West Open-pit Mine and achieves good application effect.

GPS;flushbonading;truck dispatching;4G

TD672

B

1671-9816（2017）05-0065-05

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.05.018

杨志勇.抚顺西露天矿GPS卡车调度系统技术改造［J］.露天采矿技术，2017，32（5）：65-67.

2017-03-04

杨志勇（1978—），男，满族，辽宁锦州人，副研究员，本科，数字矿山研究所所长，2002年毕业于辽宁工程技术大学露天采矿专业，长期从事数字矿山建设、卡车自动化调度系统及露天开采安全技术研究工作。