牙輪鉆機GPS智能控制系統功能需求調查與分析

李志彬++劉林江++李學軍++吳英俊

【摘 要】 為實現生產作業節能提產，降低生產成本，增加企業利潤，引入了礦山GPS智能控制系統，為更好的適應當前礦山數字化建設及精細化管理發展需要，結合某礦山現有的條件進行分析，對牙輪鉆機GPS智能控制系統的功能進行了需求論證，使之更能滿足實際生產需求。

【關鍵詞】 牙輪鉆機 智能控制 功能分析

某露天礦由調度室負責露天礦的生產指揮，對礦區生產進行協調，執行公司的調度功能，并負責統計所有的生產數據和生產報表?，F有調度指揮方式以人工為主，對講機和手機為主要的通訊手段。生產過程中調整和新的調度指令的傳達需要到現場指揮或通過對講機直接或間接傳話。出現設備故障后，消息不能及時上報，一個小時可以解決的故障，往往要等待更長的時間才能檢修到位，計量產量由人工手動記錄，無法做到客觀準確，容易作弊、誤記、漏記，由于沒有有效監督機制，個別操作人員存在怠工、偷懶、產量上投機取巧的現象。調度人員工作強度大，幾乎所有數據由人工錄入，產量、調度圖表等信息由調度人員手工填寫，難免出現誤差或錯誤情況，采場生產數據人工統計，工作量大，勞動強度大，生產管理成本較高。

基于以上問題，引入露天礦GPS智能控制系統，必將能使礦山在生產調度與信息化管理水平上更上臺階。為使引入的GPS智能控制系統切合實際，發揮出最大的效益，對牙輪鉆機智能控制系統的功能需求調查與條件進行分析勢在必行。

1 條件分析

1.1 作業環境方面

設備主要在露天開采條件下使用，工作環境灰塵大、溫差大、高溫、嚴寒、雨雪頻繁、振動大，因此設備從設計到安裝都應能夠滿足防塵、防水、抗震、耐高低溫。

1.2 網絡環境方面

目前公司已搭建了完整的局域網運行環境，各部門間能夠通過局域網方便的進行辦公，公司已經接入寬帶，通過訪問Internet的路由方便的接入互聯網。

1.3 生產設備現狀

公司共有15臺大型牙輪鉆機，分布在方圓10公里的兩個采場，由于采區作業范圍廣，設備地點移動變化大，設備狀態變化快，調度的難度也大，采用傳統對講機跑現場的人工調度方式很難及時、全面、準確掌握現場作業條件的頻繁變化。

2 功能需求分析

智能終端硬件，其性能應能適應采場作業環境、牙輪鉆機作業時的高頻振蕩及采場供電條件。軟件方面，主要功能應有：鉆機數據采集分析及信息反饋；隨時反饋作業位置，能夠指導牙輪鉆機自動定位穿孔；能為企業信息化系統傳送鉆機的各種數據進行統計分析。大致可以分為以下幾個方面。

2.1 數據采集

主要實現對牙輪鉆機的提升、行走、穿孔工作過程中的各種參數進行采集分析。系統能夠實現與鉆機控制系統通訊，實時采集：鉆機穿孔深度值；空壓機排氣壓力、主機溫度、排氣溫度；各電機電壓、電流、溫度；液壓系統油溫、油壓；水箱剩余水量。

2.2 自動對孔

根據采礦生產管理的精細化需求，結合采礦生產數字化發展，將高精度的GPS定位系統應用到牙輪鉆機上，提高采礦的自動化水平，提高生產、作業效率。牙輪鉆機高精度GPS自動布孔系統主要利用高精度GPS信號，實現鉆機精確定位。

系統通過無線通訊方式將布孔位置下發到鉆機智能終端上。鉆機根據布孔位置自動找到孔位并鉆孔，將孔深及自身設備狀態等數據上傳，免去原來由測量人員實地測量擺石堆及鉆孔后驗收的工作。鉆機自動布孔系統主要功能如下。

智能終端根據作業計劃的孔位坐標值，在屏幕模擬顯示出爆區的布孔分布情況圖，當司機選中具體某一個鉆孔時，智能終端向司機提供該孔的坐標、孔深要求等其他詳細數據。GPS系統能夠自動指揮對孔，鉆機開始定位作業后，智能終端根據鉆機所處的位置計算出到穿孔位置的距離和方位，向牙輪鉆司機提示行進距離方向等信息。對鉆機的作業壞境識別標示，并自動確認安全環境，根據情況發出安全警報，以提高穿孔作業的安全性和準確性。系統提供鉆機作業信息，發出具體操作指令給鉆機，鉆機可根據指令精確對孔。當智能終端判斷出牙輪鉆機已經到達設計的穿孔位置，且誤差在控制范圍內之后，向牙輪鉆司機發出可以穿孔信息，開始穿孔作業。系統還應能夠對鉆機鉆孔水平進行控制，實現同一爆區孔底在同一水平。

2.3 傳遞反饋信息

系統應該能夠及時采集鉆機運行中的各種信息（開機、作業、移車、穿孔、停機、維修、各個過程的時間等），能夠將信息傳送至中心調度室，并與控制中心實時通訊。采集到的各種信息同時可以在公司內網以報表的形式進行實時查詢，以方便管理人員能夠隨時掌握設備的生產運行情況。在鉆機出現故障時及時向控制中心反饋情況，控制中心根據故障情況，能夠及時合理的安排修理人員進行處理。故障處理完畢后，向控制中心反饋信息。通過人員的簡單操作，系統能夠及時顯示鉆機的完好但非作業情況，如更換鉆頭、維護、加水、加油、避炮、交接班等狀態。

3 結語

隨著鉆孔設備自動化、智能化的發展，國內外先進鉆機已經能夠實現穿孔過程中各種參數的實時檢測和主要生產參數的智能控制，這為牙輪鉆機引入露天礦GPS智能控制系統提供了必要的基礎條件。為使引入的智能控制系統切合實際，發揮出最大的效益，必須深入到牙輪鉆機生產和管理的每一個環節進行系統、客觀的分析與調研，充分掌握現行管理的第一手資料，了解中層和基層管理人員的對系統建設的想法和意見，在充分掌握和了解情況的基礎上，按照一定的方式對管理工作流程、數據需求、系統的功能結構系統等按照需求分析。對于現行管理中存在的不合理因素、存在問題以及各種漏洞或缺陷，要如實反映，包括管理流程、業務流程、數據或報表的分析處理、工作崗位及其責任的設置等各個方面。只有在這樣的基礎上完成的系統需求分析才能具有生命力和價值。牙輪鉆機GPS智能控制系統的需求調查與分析，對下一步數字采礦提出了建設性的意見，其最終的目標是實現數字化礦山。

參考文獻：

[1]尹江平.某露天礦山GPS車輛智能調度系統設計方案[J].廣東科技，2009，08.

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