第３４卷第１期 ２０ｌ１年２月 测绘与空间地理信息
ＧＥＯＭＡＴＩＣＳ＆ＳＰＡＴＩＡＬ ｌＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮｏｔＤＧＹ Ｖｏ１．３４．Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．，２０１１
露天矿卡车调度系统关键技术研究
董红娟
（内蒙古科技大学矿业工程学院，内蒙古包头０１４０１０）
摘 要：随着露天矿产量规模的不断扩大及设备大型化、机械化、自动化程度的不断提高，采运成本占矿山生产
成本的比例也越来越高，优化车队运行、准确执行生产计划，以提高矿山产量，节约费用，取得较高经济效益显得
尤为重要． 露天矿卡车调度系统是集ＧＰＳ定位技术、ＧＰＲＳ通信技术、ＧＩＳ管理技术、运筹学以及优化理论于一身
的综合系统。本文主要研究了该系统的构成以及设计该系统所需要的关键性技术问题，并提出了相应的解决
方法。
关键词：卡车调度系统；ＧＰＳ；ＧＰＲＳ；ＧＩＳ
中图分类号：Ｐ２０８ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—５８６７（２０１１）Ｏ１—００４３—０３
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｈｅ Ｋｅｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｒｕｃｋ Ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ
Ｓｙｓｔｅｍ ａｔ Ｏｐｅｎ・－－Ｐｉｔ Ｍｉｎｅｓ
ＤＯＮＧ Ｈｏｎｇ—ｊｎａｎ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｅｉｍｅｎｇｇｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂａｏｔｏｕ ０１４０１０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｉｓｅ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｓｉｚｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｅｃｈａ—
ｎｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｇｒｅｅ，ｔｈｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｃｏｓｔ ａｃｃｏｕｎｔｓ ｆｏｒ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｐｏｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｃｏｓｔ ｏｆ ｏｐｅｎ—ｐｉｔ ｍｉｎｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔ ｉｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｏ
ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｔｒｕｃｋ ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｔｒｕｃｋ—ｓｈｏｖｅｌ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｅｘｅｃｕｔｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｌａｎ，ｓａｖｅ ｃｏｓｔ，ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｐｒｏ—
ｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｔｉ ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ ｂｅｎｅｆｉｔ．Ｔｈｅ ｔｒｕｃｋ ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｔ ｏｐｅｎ—ｐｉｔ ｍｉｎｅｓ ｉｓ ａｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ＧＰＳ ｐｏｓｉｔｉｏ—
ｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＧＰＲＳ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＧＩＳ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａ－
ｐｅｒ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｏｐｅｎ—ｐｉｔ ｍｉｎｅ ｔｒｕｃｋ ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｍａｉｎｌｙ ｓｔｕｄ—
ｉｅｄ ａｎｄ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｗａｙｓ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｉｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｒｕｃｋ ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ＧＰＳ；ＧＰＲＳ；ＧＩＳ
０ 引 言 １ 露天矿卡车调度系统的构成
大型露天矿是我国矿山资源主要生产地，大多数露
天铁矿和高产量的煤矿都是露天开采，而矿山运输是露
天矿的主要薄弱环节，是制约矿山生产能力和效益的重
要因素。对丁汽车运输的露天矿，随着采场逐渐进入深
凹，开采条件日趋恶化，运距增加，运输周期增长，使本来 就占作业成本很高的运输作业成本进一步攀升。国内外
实践表明，只要能使产量提高３％～５％，就足以证明采用
计算机控制 车调度系统是经济合理的，事实上这种提
高的幅度往往高达６％～３２％ 。因此，露天矿卡车调度
系统具有很强的生命力，发展迅速，而且大有推广前途。 通常露天矿卡车调度系统由车载智能终端、通讯系
统、中心调度计算机系统组成。车载智能终端完成车辆
的定位及信息的发送，ＧＰＲＳ通信链路完成信息的交互，
监控中心信息管理系统完成车载终端发送的定位信息和
状态信息的接收、存储，车辆信息、状态的显示以及监控
指令的下达。
１．１ 车载智能终端
车载终端是由ＧＰＳ接收模块、ＧＳＭ通信模块和中心
控制模块组成，可采用车辆的电瓶供电。中心控制模块
是整个车载终端工作的控制中心，完成ＧＰＳ定位信息和
收稿日期：２０１０—０３—１ｌ 基金项目：白云鄂博铁矿滑坡灾害与边坡应力远程智能（０１１１０７０１）资助 作者简介：董红娟（１９８３一），女，辽宁葫芦岛人，助教，硕士，２００８年毕业于辽宁工程技术大学大地测量学与测量工程专业，主要从事
ＧＰＳ的应Ｈｊ研究工作。 测绘与空间地理信息 ２０１１年
时间同步数据的提取、数据的打包，控制ＧＳＭ模块与车辆
控制中心之间的通信应答响应，通过报警单元、防盗单元 等接口对车辆实施控制 Ｊ。
１．２通信链路
该系统通常采用ＧＰＲＳ／ＳＭＳ工作模式，通信方式以
ＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ）为主，ＳＭＳ（Ｓｈｏａ Ｍｅｓ— ｓａｇｉｎｇ Ｓｅｒｖｉｃｅ）最早的短消息业务为辅 。当ＧＰＲＳ信道
发生问题时，车载终端自动转换为短信方式发送数据，并
每３０ ｍｉｎ左右再尝试登陆ＧＰＲＳ网络。当ＧＰＲＳ信道恢
复时，监控中心可使用短信或拨打电话指示车载终端立
即登陆ＧＰＲＳ网。
１．３调度中心系统
调度中心微机网络系统由网络服务器、实时运行终 端、后台服务终端、显示终端、显示屏幕、打印机、图形录
入设备、集线器、不间断电源等部分组成。其主要功能包
括：车载终端信息采集、状态识别与显示、优化调度指令
产生与发送、基础信息与生产计划管理、道路网管理、人
工调度、查询统计等等。调度中心是整个系统的核心，存
有道路网、生产计划、设备配置、状态分析、图形显示、优
化调度等数据库。
２卡车调度系统关键技术
２．１ 提高车辆定位精度
由于车载终端的ＧＰＳ接收机只能接收标准定位服
务，其定位精度约在２Ｏ～３０ ｍ 。无疑，如果将这种定位 精度直接显示在调度中心的屏幕上，很难直接确定车辆
具体的路线坐标，不能够满足调度的需求。所以必须采
取相应的差分技术来提高车辆的定位精度。本人认为可
采用集中差分ＧＰＳ技术，通过集中差分技术可使车辆定
位精度在５ ｍ左右。集中差分过程如图１所示。
首先，初始化调度中心数据库，根据基准站接收的
ＧＰＳ信号以及基准站的已知坐标，计算出差分改正数。调 度中心将接收到所有车载终端的ＧＰＳ数据转换成本地地
理坐标，并将差分改正数加入到地理坐标上，集中差分处
理，计算出车载终端的精确坐标，并将差分处理后的坐标
数据存入预先定义好的数据库中，用于车载终端实时显
示和轨迹回放等。
ｌ 初始化 ｊ
接收基准站ＧＰＳ信息
汁算差分改正数
接收移动站ＧＰＳ信息
集中差分汁算
数据存入服务器
图１集中差分ＧＰＳ处理过程
Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｆｌｏｗｃｈａｒｔ ｏｆ ｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎ ＤＧＰＳ
采用集中差分ＧＰＳ定位系统具有如下优点 ：
１）简化车辆的设备，提高了工作的可靠性。车辆只
接收ＧＰＳ信号，不必考虑差分信号的接收。调度室集中
差分处理，易于显示、记录和存档。 ２）数据通信可采用现有的车辆通讯设备，只增加通
讯转换接口即可。因而节省了设备，降低了成本。
３）只由车载终端发送一次车辆定位信息，大大节省
了通讯费用。
２．２ ＧＰＳ数据的接收与处理
ＧＰＳ数据接收程序大致可分为３个模块：串口通信模
块、控制与数据处理模块和数据库模块。各模块的关系
如图２所示 。
ｌ蒯度 监控 模块
图２ ＧＰＳ数据接收模块
Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ ｏｆ ＧＰＳ ｄａｔａ
ＧＰＳ数据经过差分处理、坐标转换地图匹配等过程，
使车载终端精确显示在调度中心的大屏幕七。
２．３路径优化
如果没有特殊情况，所有车辆会按照每天的生产量
有序运行，但是生产过程中不可避免地会有特殊情况发
生，为了保障矿山的正常运作，提高生产效率，调度中心 会实时对车辆进行调度。调度过程中最优路径的选择可
以是行程时间最短，也可以是距离最短，还可以是费用最 少。无论哪一种形式的最短路径，其原理都是一样的，只
不过是约束条件不同而已。就目前的理论成果而言，Ｄｊ．
ｊｋｓｔｒａ算法可以有效解决这个问题 。
第１期 董红娟：露天矿 车调度系统关键技术研究 ４５
２．４露天矿生产优化调度方法研究
露天矿优化调度的目的就是用尽可能少的设备把尽
可能多的矿岩从装载点运到卸载点；而调度工作的核心
就是把需要调度的设备调到最需车辆的装载点或卸载 点，从而实现优化调度的目的。从总体 卜看或者从静态
上看，由于设备的运行速度、装卸时间、装载能力等是一
定的，因此这是＿一个车流规划问题；而从微观上看或者说 从动态上看，由于设备的运行状态、位置等是随机的，因
此这又是一个实时动态调车问题 。本文认为：露天矿
要实现优化调度的目的，实时调车必须以车流规划为基
础，尽量实现车流规划之结果，从而实现整个系统的
最优。
整个调度流程如图３所示，车流规划模型的建立要以
上述Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法的最优路径为基础，以露天矿区的实际
生产情况约束条件为依据，并且要根据系统中出现的随
机情况按照不同的规则对车量进行实时调度。实时调度
之后必然导致车流规划结果的变动，所以要再一次更新 车流规划程序，得出新的车流规划路线。
磊 运 行
图３卡车调度流程图
Ｆｉｇ．３ Ｔｒｕｃｋ ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ ｆｌｏｗｃｈａｒｔ 及约束
随机情况
对于这一问题，许多学者从车流规划和实时调度两
方面做了大量上作，提出了许多方法，但车流规划多限于
理论探讨或是简单规划一下矿岩的流向，实时调度与车
流规划紧密结合程度不够。从目前的发展趋势来看，车
流规划不单单是笼统地规划一下物料或车流流向，而应
成为计算机化卡车调度系统中应用软件的重要组成部
分，是卡车实时调度的基础 ～。因此，本文所研究的露
天矿 车调度系统决定采用两个阶段模型法进行。首
先，根据班计划及生产运行情况对通往各装、卸载点的车
辆进行规划，求得从电铲到排卸点和从排卸点到电铲各
路径所需的卡车数及运行次数；如果 车需要调度，应根
据生产实际情况尽量以车流规划为基础进行实时调度。
２．５调度中心软件设计
调度中心是整个系统的功能实现部分，也是用户操
作部分。功能结构上可以分为系统登录模块、ＧＩＳ操作模 块、监控调度模块、数据库管理模块和通信控制模块。各
模块组成如图４所示。
图４调度中心各模块组成
Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｅａｃｈ ｍｏｄｕｌｅ ｉｎ
ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ ｃｅｎｔｒｅ
调度中心采用如Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ等容易操作的操作系
统，数据库管理系统采用ＡＣＣＥＳＳ ２０００数据库，地理信息
平台可采用ＭａｐＸ５．０，ＡｒｃＧＩＳ，ＳｕｐｅｒＭａｐ等嵌入式开发，
整个应用程序的开发采用ＶＢ，ＶＣ等其他编程语言实现。
３ 结束语
随着现代生产力的发展和科技的进步，国家对矿产
资源的需求也在逐年递增，露天矿开采量随之不断增加。
所以在科技革命的今天，我们应提倡采用智能科学的调
度方式来提高开采能力，就现今世界的科学水平来说，采
用ＧＰＳ，ＧＩＳ，ＧＰＲＳ相结合的凋度系统来解决这个问题是
一种有效的方法。
参考文献：
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