李志彬++刘林江++李学军++吴英俊

【摘 要】 为实现生产作业节能提产，降低生产成本，增加企业利润，引入了矿山GPS智能控制系统，为更好的适应当前矿山数字化建设及精细化管理发展需要，结合某矿山现有的条件进行分析，对牙轮钻机GPS智能控制系统的功能进行了需求论证，使之更能满足实际生产需求。

【关键词】 牙轮钻机 智能控制 功能分析

某露天矿由调度室负责露天矿的生产指挥，对矿区生产进行协调，执行公司的调度功能，并负责统计所有的生产数据和生产报表。现有调度指挥方式以人工为主，对讲机和手机为主要的通讯手段。生产过程中调整和新的调度指令的传达需要到现场指挥或通过对讲机直接或间接传话。出现设备故障后，消息不能及时上报，一个小时可以解决的故障，往往要等待更长的时间才能检修到位，计量产量由人工手动记录，无法做到客观准确，容易作弊、误记、漏记，由于没有有效监督机制，个别操作人员存在怠工、偷懒、产量上投机取巧的现象。调度人员工作强度大，几乎所有数据由人工录入，产量、调度图表等信息由调度人员手工填写，难免出现误差或错误情况，采场生产数据人工统计，工作量大，劳动强度大，生产管理成本较高。

基于以上问题，引入露天矿GPS智能控制系统，必将能使矿山在生产调度与信息化管理水平上更上台阶。为使引入的GPS智能控制系统切合实际，发挥出最大的效益，对牙轮钻机智能控制系统的功能需求调查与条件进行分析势在必行。

1 条件分析

1.1 作业环境方面

设备主要在露天开采条件下使用，工作环境灰尘大、温差大、高温、严寒、雨雪频繁、振动大，因此设备从设计到安装都应能够满足防尘、防水、抗震、耐高低温。

1.2 网络环境方面

目前公司已搭建了完整的局域网运行环境，各部门间能够通过局域网方便的进行办公，公司已经接入宽带，通过访问Internet的路由方便的接入互联网。

1.3 生产设备现状

公司共有15台大型牙轮钻机，分布在方圆10公里的两个采场，由于采区作业范围广，设备地点移动变化大，设备状态变化快，调度的难度也大，采用传统对讲机跑现场的人工调度方式很难及时、全面、准确掌握现场作业条件的频繁变化。

2 功能需求分析

智能终端硬件，其性能应能适应采场作业环境、牙轮钻机作业时的高频振荡及采场供电条件。软件方面，主要功能应有：钻机数据采集分析及信息反馈；随时反馈作业位置，能够指导牙轮钻机自动定位穿孔；能为企业信息化系统传送钻机的各种数据进行统计分析。大致可以分为以下几个方面。

2.1 数据采集

主要实现对牙轮钻机的提升、行走、穿孔工作过程中的各种参数进行采集分析。系统能够实现与钻机控制系统通讯，实时采集：钻机穿孔深度值；空压机排气压力、主机温度、排气温度；各电机电压、电流、温度；液压系统油温、油压；水箱剩余水量。

2.2 自动对孔

根据采矿生产管理的精细化需求，结合采矿生产数字化发展，将高精度的GPS定位系统应用到牙轮钻机上，提高采矿的自动化水平，提高生产、作业效率。牙轮钻机高精度GPS自动布孔系统主要利用高精度GPS信号，实现钻机精确定位。

系统通过无线通讯方式将布孔位置下发到钻机智能终端上。钻机根据布孔位置自动找到孔位并钻孔，将孔深及自身设备状态等数据上传，免去原来由测量人员实地测量摆石堆及钻孔后验收的工作。钻机自动布孔系统主要功能如下。

智能终端根据作业计划的孔位坐标值，在屏幕模拟显示出爆区的布孔分布情况图，当司机选中具体某一个钻孔时，智能终端向司机提供该孔的坐标、孔深要求等其他详细数据。GPS系统能够自动指挥对孔，钻机开始定位作业后，智能终端根据钻机所处的位置计算出到穿孔位置的距离和方位，向牙轮钻司机提示行进距离方向等信息。对钻机的作业坏境识别标示，并自动确认安全环境，根据情况发出安全警报，以提高穿孔作业的安全性和准确性。系统提供钻机作业信息，发出具体操作指令给钻机，钻机可根据指令精确对孔。当智能终端判断出牙轮钻机已经到达设计的穿孔位置，且误差在控制范围内之后，向牙轮钻司机发出可以穿孔信息，开始穿孔作业。系统还应能够对钻机钻孔水平进行控制，实现同一爆区孔底在同一水平。

2.3 传递反馈信息

系统应该能够及时采集钻机运行中的各种信息（开机、作业、移车、穿孔、停机、维修、各个过程的时间等），能够将信息传送至中心调度室，并与控制中心实时通讯。采集到的各种信息同时可以在公司内网以报表的形式进行实时查询，以方便管理人员能够随时掌握设备的生产运行情况。在钻机出现故障时及时向控制中心反馈情况，控制中心根据故障情况，能够及时合理的安排修理人员进行处理。故障处理完毕后，向控制中心反馈信息。通过人员的简单操作，系统能够及时显示钻机的完好但非作业情况，如更换钻头、维护、加水、加油、避炮、交接班等状态。

3 结语

随着钻孔设备自动化、智能化的发展，国内外先进钻机已经能够实现穿孔过程中各种参数的实时检测和主要生产参数的智能控制，这为牙轮钻机引入露天矿GPS智能控制系统提供了必要的基础条件。为使引入的智能控制系统切合实际，发挥出最大的效益，必须深入到牙轮钻机生产和管理的每一个环节进行系统、客观的分析与调研，充分掌握现行管理的第一手资料，了解中层和基层管理人员的对系统建设的想法和意见，在充分掌握和了解情况的基础上，按照一定的方式对管理工作流程、数据需求、系统的功能结构系统等按照需求分析。对于现行管理中存在的不合理因素、存在问题以及各种漏洞或缺陷，要如实反映，包括管理流程、业务流程、数据或报表的分析处理、工作岗位及其责任的设置等各个方面。只有在这样的基础上完成的系统需求分析才能具有生命力和价值。牙轮钻机GPS智能控制系统的需求调查与分析，对下一步数字采矿提出了建设性的意见，其最终的目标是实现数字化矿山。

参考文献：

[1]尹江平.某露天矿山GPS车辆智能调度系统设计方案[J].广东科技，2009，08.

[2]孙建珍.首钢矿山数字采矿建设及思考[J].金属矿山，2013，01.endprint