矿车智能化技术在矿山运输中的应用研究

摘要：矿山智能化技术具有实时数据分析优化运输路径、自动化装载与卸货减少人为错误、车辆自动诊断与预防性维护降低停机时间等特性，显著提高了矿山运输效率和安全性。基于此，结合智能化技术的实际运用，以矿山运输中矿车智能化技术为核心，分析智能调度与管理系统的应用及无人驾驶矿车的实地测试与部署，提出矿车智能化技术实施优化策略，以期为矿山运输的智能化发展提供有效参考。

关键词：矿车智能化矿山运输实时数据分析自动化装载无人驾驶

ResearchontheApplicationofIntelligentMiningVehicleTechnologyinMiningTransportation

GAOJian

（GansuJingtieMountainMiningCo.，Ltd，Jiayuguan，GansuProvince，735100China）

Abstract：Intelligentminingtechnologyhasthecharacteristicsofreal-timedataanalysistooptimizetransportationpaths，automatedloadingandunloadingtoreducehumanerrors，automaticvehiclediagnosisandpreventivemaintenancetoreducedowntime，andsignificantlyimproveminingtransportationefficiencyandsafety.Basedonthis，combinedwiththepracticalapplicationofintelligenttechnology，withtheintelligent miningvehicletechnologyinminingtransportationasthecore，thispaperanalyzestheapplicationofintelligentschedulingandmanagementsystemsandtheon-sitetestinganddeploymentofunmannedminingvehicles，andproposesoptimizationstrategiesfortheimplementationofminingvehicleintelligenttechnology，inordertoprovideeffectivereferencefortheintelligentdevelopmentofminingtransportation.

KeyWords：Intelligentminingvehicle;Miningtransportation;Realtimedataanalysis;Automatedloading;Autonomousdriving

在矿产资源的开采过程中，矿山运输作为连接采矿、加工和市场的重要环节，其效率和安全性对整个矿业生产链具有决定性影响。传统的矿车运输方式依赖大量的人工操作，不仅效率低下，且存在较大的安全隐患。随着智能化技术的发展应用，矿车智能化已成为提升矿山运输效率、降低事故发生率的关键途径。通过引入智能调度系统、自动化装卸技术、车辆自动诊断与预防性维护等技术，矿车智能化可在一定程度上优化运输路径，提高装载效率。

1矿车智能化技术对矿山运输的影响

1.1实时数据分析优化运输路径

实时数据分析在矿车智能化技术中扮演着重要的角色，能够优化矿山运输路径，提高运输效率和降低运营成本。通过收集车辆的实时位置、速度、负载状态及路况信息，智能系统能够分析并计算出最佳运输路径，避免拥堵和不必要的迂回，确保矿车的高效调度和运行。例如：通过全球定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS）和车载传感器收集的数据可以输入到地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）中，结合矿山地形和已知的障碍物分布，系统能够生成最短或最省能的路径规划，且利用历史数据和机器学习算法，系统还可以预测并应对未来可能出现的路况变化，实现动态路径调整。

1.2自动化装载与卸货技术减少人为错误

矿车智能化技术对矿山运输有着重要影响，在自动化装载与卸货技术方面的应用尤为显著。引入自动化系统，可以大幅度减少人为错误，提升作业效率和安全性。例如：在西沟矿的矿山中，尝试引入自动化装载系统的矿车，精确控制装载量，并通过预设程序确保物料均匀分布，该系统的实施预测结果显示，装载误差由过去的±5%降低到了±1%，显著减少了物料溢出或装载不足的情况，且由于减少了对人工操作的依赖，每辆车的处理时间从原来的10min缩短至现在的7min，提高了30%的效率。智能山矿项目的成功实施也表明自动化技术能显著降低安全事故发生率。

1.3车辆自动诊断与预防性维护减少停机时间

随着先进传感器技术和实时数据分析软件的融合，现代矿车能够持续监测关键部件的性能并预测潜在的故障点。凭借这一能力，使得维护作业可以在故障发生前妥善安排，规避了紧急修理所需的额外时间和成本。通过部署智能矿车自动诊断系统，将会实现矿车制动系统、引擎性能和传动装置等关键组件的状态监控[1]，系统可以分析这些部件的运行数据，并在达到预定的维护阈值时提醒技术人员进行干预。预计矿车因故障导致的非计划性停机时间从月均12h减少到2h，有效提高了设备的可靠性和生产线的连续性，不仅优化了设备的使用寿命，亦为企业带来了显著的经济效益。

2矿车智能化技术在矿山运输中的应用实际研究

2.1智能调度与管理系统的应用案例

镜铁山矿矿山是酒钢集团的矿产资源开采基地之一，每日运输量达数千吨。为了提高运输效率、降低成本，该矿山计划引入了智慧矿山管理系统，以适应新时代下矿山生产要求。计划在该矿山布置多个传感器和监控摄像头，覆盖矿山关键位置，如矿车装载点、交叉路口等，这些传感器实时监测矿车的位置、速度、装载情况及周围环境，监控摄像头记录矿车的运输路线和装载情况。例如：位置传感器如GPS提供矿车的精确地理位置信息；加速度计和陀螺仪监测矿车的运动状况[2]；温度、压力和湿度传感器则分别监控发动机工作温度、液压系统的压力及物料的水分含量等。传感器收集的数据通过车载通信模块被传输至控制中心或云服务器，通信模块包括行动热点、蓝牙、蜂窝网络（如4G或5G）等无线技术，支持长距离和高速的数据传输，并可在矿场内建立起稳定、可靠的通信网络。

当矿车通过传感器所在位置时，系统能够实时获取其位置和装载情况，并记录路线信息，以便后续分析和调度。系统能够对实时数据进行分析，如监测交通拥堵情况。该数据示例中，预计从A区到B区的运输路线可能延误15min，这有助于提前调整运输策略。历史数据分析功能帮助识别交通拥堵的高发时段，从而提供更好的调度参考。历史数据分析显示，每周五下午是拥堵高峰期，系统预测最佳运输路径是经过C区道路，预计延误时间为10min。对于最佳装载方案，根据负载量与运输距离的关系，预测A区的矿石装载量为90%。

2.2无人驾驶矿车的实地测试与部署情况

在镜铁山矿矿山，采用无人驾驶矿车技术实施过程计划如下。针对该矿区的具体环境进行高精度地图的制作，确保覆盖所有作业区域，此地图将作为无人车辆导航的基础，其精度直接关系到车辆定位的准确性。选定具有代表性的无人驾驶矿车型，按照预定的技术参数对矿车进行改装，包括安装激光雷达（LightDetectionandRanging，eUZrw68xtQ+jLrbyWndUqg==LiDAR）、摄像头、GPS等传感器，以及配套的通信与控制系统。在保证硬件达标的前提下，对软件系统进行编程和调试，使其能够根据实时数据计算最优行驶路径自动避障。完成初步实验室内的软硬件调试后，在封闭场地内模拟实际运输条件，进行无人驾驶矿车的动态测试。在此过程中，工程技术人员密切监控车辆运行状态，记录并分析各种操作和应急处理情况下车辆的表现，对导航算法进行微调[3]。

经过严格测试后，将无人驾驶矿车投入到实际的矿区作业环境中进行试运行。初始阶段，设置人工监控确保安全，不断收集车辆在实际工作环境中的性能数据。为了验证无人驾驶矿车的长期稳定性和可靠性，制订了周期性维护和偶发性故障的快速响应机制。随着试验数据的积累和问题解决，逐步扩大无人驾驶矿车在全矿山的应用范围。最终目标是实现车队的完全自动化管理，以提高矿山的运营效率、降低人工成本，并显著提升安全保障水平。通过这种系统的实地测试与部署，下沙矿山成功实现了智能化运输的升级改造，为其他矿山提供了宝贵的实践经验和技术参考。

2.3遥感技术在矿车监控中的具体运用

在矿车监控领域，遥感技术主要涉及对矿车的实时定位、状态监测及周围环境的感知。这些技术的运用旨在实现对整个矿山运输流程的自动化和智能化管理，提升效率与安全性，表1罗列了部分遥感技术在矿车监控中的运用情况。实时定位技术是遥感监控的基础，通过安装在矿车上的GPS接收器或射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）标签，控制中心能够精确地追踪每辆矿车的地理位置和行驶速度；利用差分全球定位系统（DifferenceGlobalPositioningSystem，DGPS）或实时动态差分技术（RealTimeKinematic，RTK），可进一步提高定位精度，有效规划矿车的最优路径，避免交通堵塞，减少不必要的等待和行驶时间[4]。

状态监测则是确保矿车的健康状态和运行安全的关键，传感器如油压传感器、温度传感器和振动分析仪被广泛用于监测矿车的机械状况。例如：油压传感器可以实时监测液压系统的工作状态，温度传感器可以预警电机过热，振动分析仪可用于检测轴承或齿轮箱的异常，这些数据实时传输到控制中心，使得维护人员可以及时了解每台设备的健康状况，提前进行维护或更换，以降低故障率；环境感知技术则允许矿车在复杂的矿山环境中自主导航；激光雷达传感器能够生成矿车周围的三维地图，辅以机器视觉技术，矿车能够识别道路边界、障碍物及其他车辆。

3矿车智能化技术实施优化策略探究

3.1跨部门合作模式促进技术整合

在矿车智能化技术的实施过程中，跨部门合作模式起到了至关重要的作用。由于矿山运输涉及多个部门，如物流、机械维护、生产计划及安全监控等，有效的通信和协作对于保证矿车智能化系统顺畅运行至关重要。

跨部门合作模式通过建立共享平台实现，该平台能够实时收集和分析来自不同部门的数据。例如：物流部门可以提供矿车运行的实时数据，机械维护部门可以分享设备状态和维护记录，生产计划部门则可以提供产量和运输需求信息，对这些数据进行集成分析，各部门可以协调制订更为精确、高效的矿车调度计划，及时发现并解决潜在1Qx4kvNLS5a8Iv//g03nCxZM9qhpxW2gu8+rBImhGWg=的问题。安全监控部门在跨部门合作中也扮演着重要角色，利用智能化技术对矿车运行进行实时监控，确保运输过程的安全性。遇到紧急情况时，安全监控部门能够迅速响应，并与物流和机械维护部门合作，共同采取措施，以防范事故的发生[5]。

3.2面向操作员的智能系统培训计划

为确保矿车智能化技术能够高效且安全地应用于矿山运输，制订面向操作员的智能系统培训计划尤为重要。表2列出了面向操作员的智能系统培训计划。该培训计划应包括综合的理论教育、实操训练和模拟应急演练，确保操作员能全面掌握智能系统的使用。理论教育部分介绍智能矿车的工作原理、主要功能模块、标准操作程序及日常维护知识，旨在建立操作员对矿车智能系统的基本认识和理解。实操训练环节将使操作员在真实的矿车或模拟操作系统上进行实际操作，包括数据监控、路线规划、故障诊断和系统维护等实践操作，培养操作员的实际操作技能。

4结论

矿车智能化技术的运用对矿山运输具有显著影响，实现了运输路径的实时优化、装卸过程的自动化、车辆维护的智能化。应用智能调度系统、无人驾驶技术、遥感监控及物联网集成，可在一定程度上提升矿山运输系统运行效率，确保整个过程的安全性和可靠性。基于此，矿车智能化技术将继续推动矿山运输向更高效、安全和自动化的方向发展。

参考文献

[1]孟亦凡.智慧矿山物联网接口机制与信息资源调度方法研究[D].淮南：安徽理工大学，2022.

[2]朱权洁.基于Blender引擎的矿山虚拟现实自动建模与运输仿真研究[D].武汉：武汉科技大学，2010.

[3]毛志宏.信息化、智能化技术的应用与发展[J].中国金属通报，2021（6）：10-11.

[4]杨光辉，陈园园，管树林，等.四向穿梭车智能化密集存储技术的研究与应用[J].起重运输机械，2020（20）：85-88.

[5]张永，赵伟.新安矿井斜巷绞车智能化控制技术及系统研发应用[J].山东煤炭科技，2020（9）：203-204，211.