Размещено на http://www.allbest.ru/

1

УДК 658.012:681.3

Модель автоматизированной системы оперативно-диспетчерского управления карьерным автотранспортом

Левыкин В.М., Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Шевченко И.В. Кременчугский университет экономики, информационных технологий и управления

Аннотация

автоматизированный диспетчерский транспортный маневр

В работе представлена модель автоматизированной системы оперативно-диспетчерского управления работой карьерного транспорта, которая в отличие от существующих моделей, содержит динамические таблицы состояний оборудования, транспортных средств, перечень внешних факторов. Модель позволяет в реальном времени проводить оперативный контроль, прогнозирование, синхронное планирование, динамическую маршрутизацию и управление маневром транспортных средств.

Ключевые слова: карьерный транспорт, оперативное управление, информационная модель, динамическое планирование.

Транспортная система карьера характеризуется сравнительно быстрым изменением параметров транспортного потока в пространстве и во времени, а также случайными значениями времени протекания отдельных процессов. В силу этих причин оперативное управление карьерным транспортом должно осуществляться при помощи автоматизированной системы, главными функциями которой должны быть планирование, учет, анализ и регулирование работы звеньев ТТК. Оперативное регулирование транспортных потоков в настоящее время осуществляет диспетчер, опираясь на свой опыт и интуицию. Он же определяет рациональные пути выхода из нештатных ситуаций. Существующие в настоящее время автоматизированные информационные системы [1] обеспечивают диспетчера транспортно-технологического комплекса (ТТК) карьера большим количеством оперативной информации о текущем положении и состоянии автосамосвалов и экскаваторов и генерируют сводные отчеты по результатам работы всех звеньев ТТК. Однако диспетчер физически не в состоянии переработать такой объем данных, а главное - использовать их для глубокого анализа ситуации и принять действительно обоснованные решения по адресации транспортных средств с учетом многочисленных факторов, - не только таких как выполнение планов по погрузке и отгрузке, но и десятков параметров, характеризующих техническое состояние машин, климатические условия, непредвиденные задержки и остановки и т.п. Ситуация может еще более осложниться при внедрении роботизированных транспортных средств, способных передвигаться и маневрировать без непосредственного участия человека-оператора [2,3,4].

С другой стороны, оперативный анализ данных может способствовать улучшению технических и экономических показателей такой сложной системы как ТТК, путем обнаружения и использования скрытых взаимосвязей между различными параметрами. В частности, подсистема оперативного анализа в составе системы оперативно-диспетчерского управления ТТК позволила бы осуществлять синхронное динамическое планирование и регулирование транспортных потоков и оперативный прогноз сменной производительности ТТК.

С учетом вышеизложенного можно сделать вывод, что для реализации эффективной автоматизированной системы оперативно-диспетчерского управления (АСОДУ) карьерным транспортом необходимо разработать адекватную информационную модель.

На концептуальном уровне такую модель можно рассматривать как основной системный механизм регулирования информационных отношений. Рассмотрим модель АСОДУ как набор пространств задач, планов, параметров, состояний и решений. Пространство задач содержит комплекс функциональных задач АСОДУ, перечень которых приведен ниже. Пространство планов содержит общий план на смену, планы выработки по экскаваторам, планы выработки по автосамосвалам, планы по приемным пунктам, планы расхода ГСМ и т.д. Пространство параметров характеризует текущую ситуацию в ТТК и содержит всё множество технологических, временных и технических параметров машин, оборудования, трасс и т.д. Пространство параметров отображается в пространство состояний путем агрегирования массивов исходных данных оперативного контроля и вычисления вторичных показателей для комплексной оценки динамики и прогноза течения технологического процесса. Пространство решений содержит варианты распределения транспортных потоков и транспортных средств на ближайший временной интервал.

Функциональные задачи АСОДУ и её информационное обеспечение

Разработка модели базируется на структуре следующих функциональных задач АСОДУ:

1. Задача оперативного управления грузопотоком. Решение данной задачи позволяет определить оптимальные величины грузопотоков, следующих из пунктов погрузки на пункты разгрузки с учетом поступающих данных оперативного контроля технологической ситуации. Для решения данной задачи требуются данные о текущих значениях уровня выполнения заданий по забоям и заданий по пунктам разгрузки, а также прогноз выполнения этих заданий на ближайший период.

2. Задача выбора маршрутов транспортных средств. Решение данной задачи позволяет направлять порожние транспортные средства к экскаваторам таким образом, чтобы свести к минимуму потери времени от простоев автосамосвалов и экскаваторов с учётом их текущего технического состояния и территориального распределения по уровням и трассам. Для решения данной задачи требуются данные о текущей ситуации с транспортными средствами и экскаваторами. Эти данные сосредоточены в базе данных оперативного контроля ситуации в карьере.

3. Задача управления маневром транспорта в местах разгрузки. Это новая задача, решение которой позволяет адаптивно выбирать гибкий и безопасный путь транспортного средства на маневрах при разгрузке и обеспечивать безопасность одновременного маневра нескольких ТС, как обычных так и роботизированных. Решение этой задачи требует использования специфической информации, а именно - корректируемые карты разгрузочных площадок с указанием текущего расположения мест въезда, выезда, разгрузки, препятствий, опорных точек для осуществления манёвров и т.п. Кроме того, требуются данные оперативного контроля положения ТС на площадке и план его дальнейшего движения [5].

4 Моделирование работы ТТК. Моделирование осуществляется на имитационной модели, воспроизводящей не только основные, но и вспомогательные операции [6]. Включение модели в контур оперативного управления позволяет оценить эффективность динамического перераспределения ТС на маршрутах и безопасность одновременного маневра нескольких ТС. Для моделирования работы ТТК и движения ТС на маневрах необходимы все данные, перечисленные выше.

5. Задача оперативного контроля параметров работы ТТК и внешних условий. Решение этой задачи обеспечивает данными все перечисленные выше задачи.

Информационное обеспечение АСОДУ

Рассмотрим основные структурные единицы информационной модели.

Обычно, информация, используемая в системе оперативно-диспетчерского управления классифицируется по целевому назначению (нормативно-справочная, плановая, учетная), по способу формирования (входная, выходная, рабочая), по способу ввода (автоматический, ручной), по периодичности обновления (текущая, за смену, за декаду и т.д.).

Нормативно-справочная информация включает в себя технологические параметры горно-транспортных работ, нормы выработки, технические параметры оборудования и т.п.

К плановой информации относятся показатели, необходимые для составления плана-графика работы оборудования.

Учетные показатели, - это оперативная информация, изменяющаяся в течение смены, - номера работающих самосвалов, экскаваторов, объём перевозимой горной массы, время функционирования объектов и продолжительность операций и т.п.

Входную информацию образуют показатели, которые система принимает извне и которые определяют количественные и качественные характеристики процесса, например, состояние отдельных механизмов и машин, данные от весов, сообщения операторов. Выходная информация есть результаты расчетов по задачам, выводимые на мониторы иили на печать.

В состав информационного обеспечения АСОДУ входят база данных и база знаний.

База данных состоит из следующих основных частей, - базы данных нормативной информации, базы данных оперативного контроля ситуации в карьере, базы данных результатов имитационного моделирования и базы данных маршрутизации. База данных оперативного контроля ситуации в карьере включает данные основных технологических операций, данные вспомогательных операций, данные о функционировании ТС, данные по характеристикам плановых показателей. База данных результатов моделирования включает данные основных технологических операций, данные вспомогательных операций, данные о функционировании ТС по вариантам, данные по характеристикам плановых показателей по вариантам, характеристики транспортных потоков по вариантам. База данных маршрутизации предназначена для хранения картины текущего распределения ТС по маршрутам, данных о фазах работы каждого автосамосвала, о временных параметрах выполнения фаз работы ТС, о текущей длине очередей к экскаваторам и длительности простоев последних и является динамической таблицей состояний, которая позволяет генерировать описание начальных состояний компонентов ТТК на момент планирования и реализовать алгоритм маршрутизации ТС.

Ниже приводится ряд основных параметров, которые используются для контроля и анализа функционирования ТТК. Контроль текущего рейса осуществляется по следующим параметрам (таблица 1):

Таблица 1. Параметры контроля текущего рейса

В отчете за смену фигурируют следующие параметры (таблица 2):

Таблица 2. Параметры сменного отчета

Структура информационной модели показана на рисунке. Для лучшего понимания назначения отдельных блоков на рисунке показаны имитационная и прогнозирующая модели АСОДУ.

База знаний содержит таблицы решений для распознавания ситуаций по четким логическим условиям и матрицы знаний для нечеткого логического вывода, а также базу алгоритмов прогноза и управления с применением различных критериев оценки функционирования ГТК.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Выводы

В работе предложена модель автоматизированной системы оперативно-диспетчерского управления работой карьерного транспорта, реализация которой позволяет в реальном времени проводить оперативный контроль, прогнозирование, синхронное планирование, динамическую маршрутизацию и управление маневром транспортных средств.

АСОДУ должна помочь диспетчеру рационально распределять транспортные средства по забоям, в реальном времени оптимизировать распределение транспортных средств по маршрутам, снижая время непроизводительных простоев, а также выбирать свободные места разгрузки и траектории маневра.

Литература

1 АСУ горнотранспортными работами ГОКа «Эрдэнэт». Г. Маматов, В.А. Коннов. Механизация и автоматизация производства. № 11, 1991. с.39-42.

2. Шевченко И.В., Родькин Д.И., Касаткина И.В. Принципы автоматического управления маневрами карьерных автосамосвалов в местах разгрузки Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика: [Труды конференции] / Под ред. В.Б. Клепикова, Л. В. Акимова. - Харьков, Основа, 1997.- С.35-36.

3. Шевченко И.В. Сравнительный анализ применения дальномерных и угломерных систем для автоматического управления маневрированием карьерных автосамосвалов Проблемы создания новых машин и технологий. Научные труды Кременчугского государственного политехнического института. Вып.21999.- с.92-95.

4. Шевченко И.В., Гура А.В. Навигационные радиосредства для автоматического маневрирования тяжелых автосамосвалов. Проблемы создания новых машин и технологий. Научные труды КГПИ. Вып.12000(8) Кременчуг: КГПИ, 2000 - с.247-250

5. Маршрутизация и контроль движения технологических транспортных средств /В.М. Левыкин, И.В. Шевченко// Нові технології. 2004.- № 2(5) с. 182-187.

6. Имитационная модель функционирования карьерного автотранспорта В.М Левыкин, И.В. Шевченко// Нові технології. 2004. - № 3(6). с.91-97.

Размещено на Allbest.ru