CN109670673B - 露天矿生产管控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种露天矿生产管控系统，其包括：GPS导航模块、道路网和场景模型生成模块、电子地图生成模块、现场和设备数据信息采集模块、嵌入模块、人机界面。GPS导航模块用于拍摄露天矿区的地形地貌信息。道路网和场景模型生成模块用于根据露天矿区的地形地貌信息生成仿真的场景模型以及根据采矿车辆的实际运行路线生成仿真的道路网模型。电子地图生成模块用于生成电子地图，现场和设备数据信息采集模块用于采集露天矿区的生产现场的信息。嵌入模块用于将采集的相关信息通过电子地图生成模块嵌入至电子地图。人机界面用于显示各模块产生的信息。该露天矿生产管控系统能够在人机界面上实时显示露天矿区的生产现场情景以及现场的设备数据信息。

Description

露天矿生产管控系统

技术领域

本发明是关于露天采矿领域，特别是关于一种露天矿生产管控系统。

背景技术

生产现场管控直接决定露天采矿企业的生产成本，并间接影响企业各个生产经营环节。国内自1995年开始普遍采用卡车调度通讯系统与管理人员现场监管相结合的方式管理现场。目前市场上的卡车调度通讯系统由国内外多家公司各自开发种类繁多，但均主要侧重生产计量、设备定位和轨迹回放三大功能，并因矿山企业各自需求的不同外挂油料监控、胎压监测等辅助功能。

当前露天矿山企业生产现场管控中存在如下问题：

1、在生产实际中，卡车司机通常要连续驾驶八小时，长时间的注意力高度集中尤其眼部注意力高度集中容易导致疲劳驾驶，存在安全隐患。

2、技能培训与安全培训针对性不强，矿山企业开展的技能培训与安全培训多为全员培训，针对性不强，尤其对于电铲和卡车司机的不良工作习惯和不规范操作缺乏掌握，并且对于培训效果缺乏有效的反馈手段。

3、设备状况掌握不及时，信息来源单一，信息传递失真。虽然各矿山普遍采用了卡车调度系统或其他管理系统，但对设备状态、故障情况、停车原因等信息的仍主要通过远程对讲通报和管理人员现场获得。在信息的传递过程中容易造成信息失真，并存在滞后性。

4、在露天矿山的生产中，车铲配比经常会因现场情况变化做出调整，但因为对现场情况掌握不及时或信息失真，现场总会出现蜷车或蜷铲现象，对于现场出现的车铲配比失衡，缺乏有效的解决手段。

5、目前露天矿山在设备事故发生后缺乏有效的追查手段，现场还原技术手段有限，对事故的真正原因摸排不清，设备真实状态难以获得，安全隐患得不到排除。

6、现有的卡车调度系统等生产监管系统均采用信息手动录入，信息手动查询。无论是驾驶司机还是调度管理人员都在查询和录入信息中花费过多的时间和精力。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种露天矿生产管控系统，其能够在人机界面上实时显示露天矿区的生产现场情景以及现场的设备数据信息。

为实现上述目的，本发明提供了一种露天矿生产管控系统，其包括：多个GPS导航模块、道路网和场景模型生成模块、电子地图生成模块、现场和设备数据信息采集模块、嵌入模块、人机界面。一部分GPS导航模块被配置于地图车和无人机上，用于拍摄露天矿区的地形地貌信息，另一部分的GPS导航模块还被配置于所述露天矿区的采矿车辆上。道路网和场景模型生成模块用于根据所述露天矿区的地形地貌信息生成仿真的场景模型以及根据所述采矿车辆的实际运行路线生成仿真的道路网模型。电子地图生成模块与所述道路网和场景模型生成模块相耦合，用于在所述场景模型和所述道路网模型的基础上结合卫星导航、所述地图车、所述无人机的导航信息生成电子地图，所述电子地图实时显示所述采矿车辆的当前运行方位以及周围的地形地貌信息。现场和设备数据信息采集模块，被配置于所述采矿车辆中，用于采集所述露天矿区的生产现场的图像信息以及所述采矿车辆的实时坐标、产量、驾驶员信息以及消耗信息。嵌入模块与所述现场和设备数据信息采集模块以及所述电子地图显示模块均相耦合，还用于将所述现场和设备数据信息采集模块采集的相关信息通过所述电子地图生成模块嵌入至所述电子地图。人机界面，与所述道路网和场景模型生成模块、所述电子地图生成模块、所述现场和设备数据信息采集模块以及所述嵌入模块均相耦合，用于在所述人机界面上显示所述道路网和场景模型生成模块、所述电子地图生成模块、所述现场和设备数据信息采集模块以及所述嵌入模块的各自产生的信息。

在一优选的实施方式中，所述露天矿生产管控系统还包括：重点追踪模块。其与所述人机界面相耦合，用于通过所述人机界面配置所述无人机、所述地图车或所述采矿车辆对指定区域或指定设备进行重点追踪观察。

在一优选的实施方式中，所述露天矿生产管控系统还包括：事故分析模块。其与所述现场和设备数据信息采集模块相耦合，用于从所述现场和设备数据信息采集模块采集的信息中查找事故信息，并且分析所述事故信息以及保存事故分析结论。所述人机界面还与所述事故分析模块相耦合，用于显示所述事故分析结论。

在一优选的实施方式中，所述露天矿生产管控系统还包括：人员能力评价模块。其与所述现场和设备数据信息采集模块相耦合，用于根据所述现场和设备数据信息采集模块采集的信息建立采矿人员的个人操作档案，所述个人操作档案中记录该采矿人员不良操作习惯和不规范操作信息。所述人机界面还与所述人员能力评价模块相耦合，用于显示所述个人操作档案。

在一优选的实施方式中，所述露天矿生产管控系统还包括：设备状态评估模块。其与所述现场和设备数据信息采集模块相耦合，用于根据所述现场和设备数据信息采集模块采集的信息建立采矿车辆的状态档案，所述状态档案包括所述采矿车辆的基本设备参数、故障历史、检修历史、产量、消耗、里程以及轮胎更换情况。所述人机界面还与所述设备状态评估模块相耦合，用于显示所述状态档案。

在一优选的实施方式中，所述露天矿生产管控系统还包括：车铲配比信息模块。其与所述现场和设备数据信息采集模块相耦合，用于根据所述现场和设备数据信息采集模块采集的信息分析车铲配比信息。所述人机界面还与所述车铲配比信息模块相耦合，用于显示或语音播报所述车铲配比信息。

在一优选的实施方式中，所述露天矿生产管控系统还包括：预警模块。其与所述现场和设备数据信息采集模块相耦合，用于将所述现场和设备数据信息采集到的采矿人员违规驾驶、违规操作以及现场设备出现故障的情况均列入预警名单，并为所述预警名单的各项目设置阈值，超过所述阈值的项目作为预警通报项目。所述人机界面还与所述预警模块相耦合，用于显示或语音播报所述预警通报项目。

在一优选的实施方式中，所述人机界面还用于接收语音或文字形式的问询信息以及通过语音或文字形式来应答所述问询信息，所述问询信息包括所述现场和设备数据信息。

与现有技术相比，根据本发明的露天矿生产管控系统，依托GPS定位技术、无线通讯技术、数据解析技术、数据采集存储分析技术、人机交互技术等多种现代技术，将露天矿区的实际生产场景，设备情况，采矿人员的操作信息进行了高精准的还原，管理人员通过人机界面可以实时直观地了解现场各区域的生产情况，从而当出现设备故障，人员疲劳，不规范操作，事故等之情况时，可以更快捷地作出一些应对措施，提升安全监管能力以及生产效率。通过设置重点追踪模块可以实时观察重点区域、重点设备的状况。通过设置事故分析模块和预警模块，可以加强安全管理能力。通过设置员工评价人员能力评价模块能够获取更加客观的员工评价结果以及对结合员工的能力进行有针对性地培训，提升员工技能水平以及生产效率，降低安全风险。通过设置设备状态评估模块可以了解采矿设备的故障情况，提醒检修人员对设备进行保养和检修。通过车铲配比信息模块能够便于管理人员及时采取调配措施，优化生产，提高生产效率，节能降耗。另外通过人机界面，驾驶司机或调度管理人员能够语音咨询现场以及设备的情况，比较人性化。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的露天矿生产管控系统的框架示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1是根据本发明优选实施方式的露天矿生产管控系统的框架示意图。

该露天矿生产管控系统包括：GPS导航模块10、道路网和场景模型生成模块11、电子地图生成模块12、现场和设备数据信息采集模块13、嵌入模块14、人机界面15，优选地，该露天矿生产管控系统还包括：重点追踪模块16、事故分析模块17、人员能力评价模块18、设备状态评估模块19、车铲配比信息模块20、预警模块21。

GPS导航模块10被配置于地图车和无人机上，用于拍摄露天矿区的地形地貌信息，GPS导航模块10还被配置于露天矿区的采矿车辆(如卡车、电铲)以及地图车上。

道路网和场景模型生成模块11用于通过建立地形地貌模型、动态范围模型、区域与地物模型、纹理模型，最终建立较为真实的露天矿场景模型，以及根据采矿车辆和地图车GPS的实际运行路线生成仿真的道路网模型。

电子地图生成模块12用于在场景模型和道路网模型的基础上结合卫星导航、地图车、无人机的导航信息生成电子地图，电子地图实时显示采矿车辆的当前运行方位以及周围的地形地貌信息。电子地图包括局部不同分辨率的卫星照片、含有等高线与台阶线地形视图、道路矢量图、重要工业场所和建筑等。在电子地图中实现动态导航功能，车辆运行时动态显示两侧地形、道路网、经过的重要场所等，车辆行驶方向以箭头表示，事故易发生路段用红色标注。并最终通过人性化的交互系统实现自动导航，从而达到降低安全隐患风险和提高生产效率的最终目的。

人机界面15显示电子地图，电子地图能够缩放。人机界面15将卫星图形、无人机拍摄图像和设备上的摄像头拍摄图像在调度中心展示全景的生产现场，并与露天矿山道路网和场景模型一起呈现给管理人员。管理人员可以直观的了解现场生产情况，并可以通过缩放影像去观察需要特别关注的部位。

现场和设备数据信息采集模块13被配置于采矿车辆中，用于采集露天矿区的生产现场的图像信息以及采矿车辆的实时坐标、产量、驾驶员信息以及消耗信息。

嵌入模块14用于将采集的相关信息通过电子地图显示模块嵌入至电子地图。

管理人员可以通过人机界面15点击查询的方式进一步了解现场的实时和历史情况。例如可以查询某一设备的设备当前参数变化、实时坐标、产量、当前驾驶员信息、消耗等信息。通过全景展示功能，管理人员可以及时了解现场的真实情况，并及时采取相应的管控措施。

重点追踪模块16用于配置无人机、地图车或采矿车辆对指定区域或指定设备进行重点追踪观察。通过重点追踪模块16的设定，无人机及现场摄像头自动轮寻追踪重点区域、重点设备、故障设备、超时停车设备等，也可通过人机界面15点击查询的方式进一步追踪观察，管理人员可以更快捷地掌握一些重点区域或设备的实时状况。例如可以远程观察某一排土场的实时变化情况，某一设备检修现场实时情况。

事故分析模块17用于从现场和设备数据信息采集模块13采集的信息中查找事故信息，并且分析事故信息以及保存事故分析结论。通过对现场实时数据和图像的采集和存储，在事故发生后通过人机界面15从事故分析模块17中调取历史数据和历史影像资料，掌握事故现场及事故前后的真实情况。利于事故分析，得出正确分析结论，从而达到让类似事故不再发生的安全管理目的。

人员能力评价模块18用于根据现场和设备数据信息采集模块13采集的信息建立采矿人员的个人操作档案，记录不良操作习惯和不规范操作信息。通过对现场实时数据以及影像的采集分析，对不同驾驶员建立个人操作档案，在通过数据分析进而实现自动的员工评价体系。在技术和安全培训时通过人机界面15从人员能力评价模块18调取档案内信息，对驾驶员实际工作中的不良操作习惯和不规范操作采取有针对性的培训，对于培训的效果还可以继续通过调取个人操作档案来进行跟踪掌握。在员工考核系统中引入员工评价体系，将员工评价结果作为考核的一项参数。通过员工考核系统共同督促员工提高操作技能水平和改掉不良操作习惯，最终达到提高员工技能水平、提高企业生产效率和降低安全风险的目的。

设备状态评估模块19用于根据现场和设备数据信息采集模块13采集的信息建立采矿车辆的状态档案，状态档案包括采矿车辆的基本设备参数、故障历史、检修历史、产量、消耗、里程以及轮胎更换情况。通过对现场实时数据的采集分析建立设备状态档案，管理人员、驾驶员以及检修人员通过人机界面15方便调取，并进一步利用这些信息进行数据分析处理，形成评估报告。一些设备信息自动推送给驾驶员、检修部门和管理人员，例如车辆保养提醒，轮胎更换提醒等。

车铲配比信息模块20用于根据现场和设备数据信息采集模块13采集的信息分析车铲配比信息，人机界面15定时向管理人员轮询语音播报车铲配比情况，管理人员可以通过现场数据和影像进一步直观的了解现场车铲的实际状况，通过及时准确的掌握现场信息，管理人员可以采取有效调配措施，进而达到优化生产，提高生产效率和节能降耗的目的。

预警模块21用于当现场和设备数据信息采集到采矿人员违章举斗、无故停车、超速或超范围行驶时，将上述信息列入安全预警名单；当现场和设备数据信息采集到采矿人员违章和不良操作习惯时，将该信息列入操作预警通知，当现场和设备数据信息采集到设备故障时，将该信息列入设备自身预警名单。通过设定阈值生成、记录预警信息，再通过人机交互系统将警示信息推送至管理人员和驾驶员。

优选地，人机界面15还能够接收语音或文字形式的问询信息以及通过语音或文字形式回答该问询信息。例如：驾驶员可以语音询问今天的产量信息、能耗信息、天气情况等，人机界面15以语音和文字形式进行回答，对于语音识别困难问题还可以通过选项方式查新。车载终端为司机语音播报前方路况、转弯、有无其他设备、限速等信息，增加司机的参与感、互动感，防止司机在行驶过程中驾驶疲劳，从而达到降低事故发生风险和提高生产效率的目的。

综上，本实施方式的露天矿生产管控系统从全面提高露天矿山现代化生产力水平角度出发，充分结合露天矿山生产实际和发展需要，有针对性地提升员工素质，改善工作舒适度，提高生产效率，提高职业健康水平，提高主要管理人员对现场的管控手段与能力，降低安全风险，从而提升企业整体竞争力。与现有的卡车调度系统及矿山管理系统相比具体如下优点：矿山管理人员的管控能力得到一个质的提升，例如：解放管理人员大量的现场勘查时间，同时保证了现场信息的完整性和真实性；从减轻驾驶人员疲劳强度角度，降低安全风险和提高生产效率；设备评估与员工评估体系显著的增强员工和设备的生产效率，同时降低安全隐患；人性化的人机交互系统进一步提高平台中各功能应用的发挥效率。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (1)

1.一种露天矿生产管控系统，其特征在于，包括：

多个GPS导航模块，其一部分被配置于地图车和无人机上，用于拍摄露天矿区的地形地貌信息，另一部分的GPS导航模块还被配置于所述露天矿区的采矿车辆上；

道路网和场景模型生成模块，用于根据所述露天矿区的地形地貌信息生成仿真的场景模型以及根据所述采矿车辆的实际运行路线生成仿真的道路网模型；

电子地图生成模块，与所述道路网和场景模型生成模块相耦合，用于在所述场景模型和所述道路网模型的基础上结合卫星导航、所述地图车、所述无人机的导航信息生成电子地图，所述电子地图实时显示所述采矿车辆的当前运行方位以及周围的地形地貌信息；

现场和设备数据信息采集模块，被配置于所述采矿车辆中，用于采集所述露天矿区的生产现场的图像信息以及所述采矿车辆的实时坐标、产量、驾驶员信息以及消耗信息；

嵌入模块，与所述现场和设备数据信息采集模块以及所述电子地图显示模块均相耦合，用于将所述现场和设备数据信息采集模块采集的相关信息通过所述电子地图生成模块嵌入至所述电子地图；

人机界面，与所述道路网和场景模型生成模块、所述电子地图生成模块、所述现场和设备数据信息采集模块以及所述嵌入模块均相耦合，用于在所述人机界面上显示所述道路网和场景模型生成模块、所述电子地图生成模块、所述现场和设备数据信息采集模块以及所述嵌入模块的各自产生的信息；

预警模块，与所述现场和设备数据信息采集模块相耦合，用于将所述现场和设备数据信息采集到的采矿人员违规驾驶、违规操作以及现场设备出现故障的情况均列入预警名单，并为所述预警名单的各项目设置阈值，超过所述阈值的项目作为预警通报项目；

重点追踪模块，与所述人机界面相耦合，用于通过所述人机界面配置所述无人机、所述地图车或所述采矿车辆对指定区域或指定设备进行重点追踪观察；

事故分析模块，与所述现场和设备数据信息采集模块相耦合，用于从所述现场和设备数据信息采集模块采集的信息中查找事故信息，并且分析所述事故信息以及保存事故分析结论；

人员能力评价模块，与所述现场和设备数据信息采集模块相耦合，用于根据所述现场和设备数据信息采集模块采集的信息建立采矿人员的个人操作档案，所述个人操作档案中记录该采矿人员不良操作习惯和不规范操作信息；

设备状态评估模块，与所述现场和设备数据信息采集模块相耦合，用于根据所述现场和设备数据信息采集模块采集的信息建立采矿车辆的状态档案，所述状态档案包括所述采矿车辆的基本设备参数、故障历史、检修历史、产量、消耗、里程以及轮胎更换情况；所述人机界面还与所述设备状态评估模块相耦合，用于显示所述状态档案；以及

车铲配比信息模块，与所述现场和设备数据信息采集模块相耦合，用于根据所述现场和设备数据信息采集模块采集的信息分析车铲配比信息；所述人机界面还与所述车铲配比信息模块相耦合，用于显示或语音播报所述车铲配比信息，

其中，所述人机界面还与所述预警模块相耦合，用于显示或语音播报所述预警通报项目；所述人机界面还与所述事故分析模块相耦合，用于显示所述事故分析结论；所述人机界面还与所述人员能力评价模块相耦合，用于显示所述个人操作档案。

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