礦車智能化技術(shù)在礦山運輸中的應(yīng)用研究

摘要：礦山智能化技術(shù)具有實時數(shù)據(jù)分析優(yōu)化運輸路徑、自動化裝載與卸貨減少人為錯誤、車輛自動診斷與預(yù)防性維護降低停機時間等特性，顯著提高了礦山運輸效率和安全性?；诖?，結(jié)合智能化技術(shù)的實際運用，以礦山運輸中礦車智能化技術(shù)為核心，分析智能調(diào)度與管理系統(tǒng)的應(yīng)用及無人駕駛礦車的實地測試與部署，提出礦車智能化技術(shù)實施優(yōu)化策略，以期為礦山運輸?shù)闹悄芑l(fā)展提供有效參考。

關(guān)鍵詞：礦車智能化礦山運輸實時數(shù)據(jù)分析自動化裝載無人駕駛

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

在礦產(chǎn)資源的開采過程中，礦山運輸作為連接采礦、加工和市場的重要環(huán)節(jié)，其效率和安全性對整個礦業(yè)生產(chǎn)鏈具有決定性影響。傳統(tǒng)的礦車運輸方式依賴大量的人工操作，不僅效率低下，且存在較大的安全隱患。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，礦車智能化已成為提升礦山運輸效率、降低事故發(fā)生率的關(guān)鍵途徑。通過引入智能調(diào)度系統(tǒng)、自動化裝卸技術(shù)、車輛自動診斷與預(yù)防性維護等技術(shù)，礦車智能化可在一定程度上優(yōu)化運輸路徑，提高裝載效率。

1礦車智能化技術(shù)對礦山運輸?shù)挠绊?/p>

1.1實時數(shù)據(jù)分析優(yōu)化運輸路徑

實時數(shù)據(jù)分析在礦車智能化技術(shù)中扮演著重要的角色，能夠優(yōu)化礦山運輸路徑，提高運輸效率和降低運營成本。通過收集車輛的實時位置、速度、負(fù)載狀態(tài)及路況信息，智能系統(tǒng)能夠分析并計算出最佳運輸路徑，避免擁堵和不必要的迂回，確保礦車的高效調(diào)度和運行。例如：通過全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem，GPS）和車載傳感器收集的數(shù)據(jù)可以輸入到地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem，GIS）中，結(jié)合礦山地形和已知的障礙物分布，系統(tǒng)能夠生成最短或最省能的路徑規(guī)劃，且利用歷史數(shù)據(jù)和機器學(xué)習(xí)算法，系統(tǒng)還可以預(yù)測并應(yīng)對未來可能出現(xiàn)的路況變化，實現(xiàn)動態(tài)路徑調(diào)整。

1.2自動化裝載與卸貨技術(shù)減少人為錯誤

礦車智能化技術(shù)對礦山運輸有著重要影響，在自動化裝載與卸貨技術(shù)方面的應(yīng)用尤為顯著。引入自動化系統(tǒng)，可以大幅度減少人為錯誤，提升作業(yè)效率和安全性。例如：在西溝礦的礦山中，嘗試引入自動化裝載系統(tǒng)的礦車，精確控制裝載量，并通過預(yù)設(shè)程序確保物料均勻分布，該系統(tǒng)的實施預(yù)測結(jié)果顯示，裝載誤差由過去的±5%降低到了±1%，顯著減少了物料溢出或裝載不足的情況，且由于減少了對人工操作的依賴，每輛車的處理時間從原來的10min縮短至現(xiàn)在的7min，提高了30%的效率。智能山礦項目的成功實施也表明自動化技術(shù)能顯著降低安全事故發(fā)生率。

1.3車輛自動診斷與預(yù)防性維護減少停機時間

隨著先進傳感器技術(shù)和實時數(shù)據(jù)分析軟件的融合，現(xiàn)代礦車能夠持續(xù)監(jiān)測關(guān)鍵部件的性能并預(yù)測潛在的故障點。憑借這一能力，使得維護作業(yè)可以在故障發(fā)生前妥善安排，規(guī)避了緊急修理所需的額外時間和成本。通過部署智能礦車自動診斷系統(tǒng)，將會實現(xiàn)礦車制動系統(tǒng)、引擎性能和傳動裝置等關(guān)鍵組件的狀態(tài)監(jiān)控[1]，系統(tǒng)可以分析這些部件的運行數(shù)據(jù)，并在達到預(yù)定的維護閾值時提醒技術(shù)人員進行干預(yù)。預(yù)計礦車因故障導(dǎo)致的非計劃性停機時間從月均12h減少到2h，有效提高了設(shè)備的可靠性和生產(chǎn)線的連續(xù)性，不僅優(yōu)化了設(shè)備的使用壽命，亦為企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟效益。

2礦車智能化技術(shù)在礦山運輸中的應(yīng)用實際研究

2.1智能調(diào)度與管理系統(tǒng)的應(yīng)用案例

鏡鐵山礦礦山是酒鋼集團的礦產(chǎn)資源開采基地之一，每日運輸量達數(shù)千噸。為了提高運輸效率、降低成本，該礦山計劃引入了智慧礦山管理系統(tǒng)，以適應(yīng)新時代下礦山生產(chǎn)要求。計劃在該礦山布置多個傳感器和監(jiān)控攝像頭，覆蓋礦山關(guān)鍵位置，如礦車裝載點、交叉路口等，這些傳感器實時監(jiān)測礦車的位置、速度、裝載情況及周圍環(huán)境，監(jiān)控攝像頭記錄礦車的運輸路線和裝載情況。例如：位置傳感器如GPS提供礦車的精確地理位置信息；加速度計和陀螺儀監(jiān)測礦車的運動狀況[2]；溫度、壓力和濕度傳感器則分別監(jiān)控發(fā)動機工作溫度、液壓系統(tǒng)的壓力及物料的水分含量等。傳感器收集的數(shù)據(jù)通過車載通信模塊被傳輸至控制中心或云服務(wù)器，通信模塊包括行動熱點、藍牙、蜂窩網(wǎng)絡(luò)（如4G或5G）等無線技術(shù)，支持長距離和高速的數(shù)據(jù)傳輸，并可在礦場內(nèi)建立起穩(wěn)定、可靠的通信網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)?shù)V車通過傳感器所在位置時，系統(tǒng)能夠?qū)崟r獲取其位置和裝載情況，并記錄路線信息，以便后續(xù)分析和調(diào)度。系統(tǒng)能夠?qū)崟r數(shù)據(jù)進行分析，如監(jiān)測交通擁堵情況。該數(shù)據(jù)示例中，預(yù)計從A區(qū)到B區(qū)的運輸路線可能延誤15min，這有助于提前調(diào)整運輸策略。歷史數(shù)據(jù)分析功能幫助識別交通擁堵的高發(fā)時段，從而提供更好的調(diào)度參考。歷史數(shù)據(jù)分析顯示，每周五下午是擁堵高峰期，系統(tǒng)預(yù)測最佳運輸路徑是經(jīng)過C區(qū)道路，預(yù)計延誤時間為10min。對于最佳裝載方案，根據(jù)負(fù)載量與運輸距離的關(guān)系，預(yù)測A區(qū)的礦石裝載量為90%。

2.2無人駕駛礦車的實地測試與部署情況

在鏡鐵山礦礦山，采用無人駕駛礦車技術(shù)實施過程計劃如下。針對該礦區(qū)的具體環(huán)境進行高精度地圖的制作，確保覆蓋所有作業(yè)區(qū)域，此地圖將作為無人車輛導(dǎo)航的基礎(chǔ)，其精度直接關(guān)系到車輛定位的準(zhǔn)確性。選定具有代表性的無人駕駛礦車型，按照預(yù)定的技術(shù)參數(shù)對礦車進行改裝，包括安裝激光雷達（LightDetectionandRanging，eUZrw68xtQ+jLrbyWndUqg==LiDAR）、攝像頭、GPS等傳感器，以及配套的通信與控制系統(tǒng)。在保證硬件達標(biāo)的前提下，對軟件系統(tǒng)進行編程和調(diào)試，使其能夠根據(jù)實時數(shù)據(jù)計算最優(yōu)行駛路徑自動避障。完成初步實驗室內(nèi)的軟硬件調(diào)試后，在封閉場地內(nèi)模擬實際運輸條件，進行無人駕駛礦車的動態(tài)測試。在此過程中，工程技術(shù)人員密切監(jiān)控車輛運行狀態(tài)，記錄并分析各種操作和應(yīng)急處理情況下車輛的表現(xiàn)，對導(dǎo)航算法進行微調(diào)[3]。

經(jīng)過嚴(yán)格測試后，將無人駕駛礦車投入到實際的礦區(qū)作業(yè)環(huán)境中進行試運行。初始階段，設(shè)置人工監(jiān)控確保安全，不斷收集車輛在實際工作環(huán)境中的性能數(shù)據(jù)。為了驗證無人駕駛礦車的長期穩(wěn)定性和可靠性，制訂了周期性維護和偶發(fā)性故障的快速響應(yīng)機制。隨著試驗數(shù)據(jù)的積累和問題解決，逐步擴大無人駕駛礦車在全礦山的應(yīng)用范圍。最終目標(biāo)是實現(xiàn)車隊的完全自動化管理，以提高礦山的運營效率、降低人工成本，并顯著提升安全保障水平。通過這種系統(tǒng)的實地測試與部署，下沙礦山成功實現(xiàn)了智能化運輸?shù)纳壐脑?，為其他礦山提供了寶貴的實踐經(jīng)驗和技術(shù)參考。

2.3遙感技術(shù)在礦車監(jiān)控中的具體運用

在礦車監(jiān)控領(lǐng)域，遙感技術(shù)主要涉及對礦車的實時定位、狀態(tài)監(jiān)測及周圍環(huán)境的感知。這些技術(shù)的運用旨在實現(xiàn)對整個礦山運輸流程的自動化和智能化管理，提升效率與安全性，表1羅列了部分遙感技術(shù)在礦車監(jiān)控中的運用情況。實時定位技術(shù)是遙感監(jiān)控的基礎(chǔ)，通過安裝在礦車上的GPS接收器或射頻識別（RadioFrequencyIdentification，RFID）標(biāo)簽，控制中心能夠精確地追蹤每輛礦車的地理位置和行駛速度；利用差分全球定位系統(tǒng)（DifferenceGlobalPositioningSystem，DGPS）或?qū)崟r動態(tài)差分技術(shù)（RealTimeKinematic，RTK），可進一步提高定位精度，有效規(guī)劃礦車的最優(yōu)路徑，避免交通堵塞，減少不必要的等待和行駛時間[4]。

狀態(tài)監(jiān)測則是確保礦車的健康狀態(tài)和運行安全的關(guān)鍵，傳感器如油壓傳感器、溫度傳感器和振動分析儀被廣泛用于監(jiān)測礦車的機械狀況。例如：油壓傳感器可以實時監(jiān)測液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)，溫度傳感器可以預(yù)警電機過熱，振動分析儀可用于檢測軸承或齒輪箱的異常，這些數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)娇刂浦行模沟镁S護人員可以及時了解每臺設(shè)備的健康狀況，提前進行維護或更換，以降低故障率；環(huán)境感知技術(shù)則允許礦車在復(fù)雜的礦山環(huán)境中自主導(dǎo)航；激光雷達傳感器能夠生成礦車周圍的三維地圖，輔以機器視覺技術(shù)，礦車能夠識別道路邊界、障礙物及其他車輛。

3礦車智能化技術(shù)實施優(yōu)化策略探究

3.1跨部門合作模式促進技術(shù)整合

在礦車智能化技術(shù)的實施過程中，跨部門合作模式起到了至關(guān)重要的作用。由于礦山運輸涉及多個部門，如物流、機械維護、生產(chǎn)計劃及安全監(jiān)控等，有效的通信和協(xié)作對于保證礦車智能化系統(tǒng)順暢運行至關(guān)重要。

跨部門合作模式通過建立共享平臺實現(xiàn)，該平臺能夠?qū)崟r收集和分析來自不同部門的數(shù)據(jù)。例如：物流部門可以提供礦車運行的實時數(shù)據(jù)，機械維護部門可以分享設(shè)備狀態(tài)和維護記錄，生產(chǎn)計劃部門則可以提供產(chǎn)量和運輸需求信息，對這些數(shù)據(jù)進行集成分析，各部門可以協(xié)調(diào)制訂更為精確、高效的礦車調(diào)度計劃，及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在1Qx4kvNLS5a8Iv//g03nCxZM9qhpxW2gu8+rBImhGWg=的問題。安全監(jiān)控部門在跨部門合作中也扮演著重要角色，利用智能化技術(shù)對礦車運行進行實時監(jiān)控，確保運輸過程的安全性。遇到緊急情況時，安全監(jiān)控部門能夠迅速響應(yīng)，并與物流和機械維護部門合作，共同采取措施，以防范事故的發(fā)生[5]。

3.2面向操作員的智能系統(tǒng)培訓(xùn)計劃

為確保礦車智能化技術(shù)能夠高效且安全地應(yīng)用于礦山運輸，制訂面向操作員的智能系統(tǒng)培訓(xùn)計劃尤為重要。表2列出了面向操作員的智能系統(tǒng)培訓(xùn)計劃。該培訓(xùn)計劃應(yīng)包括綜合的理論教育、實操訓(xùn)練和模擬應(yīng)急演練，確保操作員能全面掌握智能系統(tǒng)的使用。理論教育部分介紹智能礦車的工作原理、主要功能模塊、標(biāo)準(zhǔn)操作程序及日常維護知識，旨在建立操作員對礦車智能系統(tǒng)的基本認(rèn)識和理解。實操訓(xùn)練環(huán)節(jié)將使操作員在真實的礦車或模擬操作系統(tǒng)上進行實際操作，包括數(shù)據(jù)監(jiān)控、路線規(guī)劃、故障診斷和系統(tǒng)維護等實踐操作，培養(yǎng)操作員的實際操作技能。

4結(jié)論

礦車智能化技術(shù)的運用對礦山運輸具有顯著影響，實現(xiàn)了運輸路徑的實時優(yōu)化、裝卸過程的自動化、車輛維護的智能化。應(yīng)用智能調(diào)度系統(tǒng)、無人駕駛技術(shù)、遙感監(jiān)控及物聯(lián)網(wǎng)集成，可在一定程度上提升礦山運輸系統(tǒng)運行效率，確保整個過程的安全性和可靠性?；诖耍V車智能化技術(shù)將繼續(xù)推動礦山運輸向更高效、安全和自動化的方向發(fā)展。

參考文獻

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