摘要：数据采集在煤矿产业一直是一个重点和难点。为了提高数据采集的有效性，很多公司做出了大量投资用于改进矿一井数据采集系统。将采矿产业和信息技术以及信息系统相结合可以有效地提高生产效率和降低运营成本。本研究着眼于自动化信息系统的设计，从运载卡车收集生产数据，通过无线网络（W LAN）将现场数据实时传输到位于办公环境的中央服务器。
关键词：露天煤矿；卡车；数据采集；GPS
1、前言
数据采集在煤矿产业一直是一个重点和难点。为了提高数据采集的有效性，很多公司做出了大量投资用于改进矿井数据采集系统。此外，报告分析也可以很容易地显示出设备异常和员工绩效。尽管如此重要，数据采集和分析还处于初期发展阶段，现有系统也需要在有效性和灵活性方面做出改进，以适应不同的作业场景。
2、系统需求分析
本研究目标是为露天煤矿开采开发一个卡车自动数据采集系统，设计基于对山西省某煤矿的实地考察。该设计是一个定制的系统，满足露天煤矿的作业模式。该系统集成了数据流、命名规则、各种代码以及其他常用数据处理细节。
本设计所采用的方法是受IPMS系统的启发，该系统己经成功部署并应用于露天煤矿环境。IPMS的扩展使无纸化卡车生产报告成为现实，能够通过现场无线网络实时完成数据收集和数据库同步mo。数据编辑、数据管理和分析仍然是IPMS的主要任务。将本设计和IPMS系统相结合能够采集到准确和最新的作业数据。将采集的数据进行整合和转换，为管理决策提供有效信息。
将现有的信息系统集成到新的信息系统时，数据兼容性始终是首要考虑的问题。因而，自动化数据采集系统的主要数据结构应该和IPMS环境的数据结构是相同的。IPMS环境数据结构的构件是基于MS SQL服务器数据库引擎，所以自动化数据采集系统也应该采用相同的机制。如果两个设计相互不兼容，则数据会被隔离在两个独立重复的数据库。在实现自动化数据采集系统和IPMS之间数据互换的过程中，必须保证两个数据模型共享相同的表名、主键（PK）、外键（FK）和数据类型。为了避免不同的以及毫无意义的数据积累，实现过程中应该加强原始数据、过滤和动态集成的处理。
自动化数据采集系统的硬件选取基于目的、大小、灵活性和耐久性等因素。在自动化数据采集系统和IPMS的集成过程中，硬件构件分为两类：设备硬件和非设备硬件。非设备硬件包括局域网（LAN）、无线网络（WLAN）、服务器，调制解调器、路由器以及其他有源和无源网络构件。大多数网络构件位于办公室环境。一些网络构件遍布矿区，比如无线接收器和转发器。本设计中自动化数据采集系统的集成需要使用矿区中的整个WLAN。此外，采用永久和集中式服务器以及主数据库管理系统（如MS SQL Management Studio）用于信息系统的数据库管理。
设备硬件是指集成到采矿设备（例如卡车和装载机）的无源和有源的电脑构件。该构件集成类似于一个办公室环境（例如计算机、调制解调器和接收器）。本研究项目设计和开发阶段（第一阶段和第二阶段）需要安装硬件无线通信、GPS信号读取、数据存储和最终用户交互界面。因而，现场设备的硬件构件主要有：便携式触摸屏电脑（也可以作为远程服务器），GPS接收机，无线电发射天线，WLAN PC调制解调器以及其他被动计算机构件。
3、系统设计
系统设计包括到露天煤矿现场实地勘探考察，矿场工作人员提供了书面的设计提议并讲解了项目规范。本研究需要对现场数据结构和当前数据管理技术有详细的认知。换句话说，设计中需要界定收集、，什么，，数据和、，如何“从现场收集数据。通过到露天煤矿现场考察，收集到的信息包括SQL Server数据库（.mdf文件）、工PMS Windows应用程序（如图3.1）以及用于日常记录的纸质表格和用户界面方案。
收集到的数据库文件包括多个表格以及对应的IPMS数据库结构。这些表格包含员工数据、调度和现场设备等信息，是现场数据生成不可缺少的信息。除了这些表格之外，本设计额外增加了产量以及延迟等信息的表格。IPMS所包含的剩余部分信息，比如能量消耗、成本分析、COz排放和天气等，都不在这个设计的范围之内。
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为了保证和IPMS系统兼容性，本设计采用与IPMS系统相同的数据结构，实现了本设计和IPMS系统的流畅通信。包含两个系统共享端口的表格定义了通信的方向。通过开发一个数据库系统（DBS），本设计将表格分为输入数据表和数据源表。数据源表称为“通用数据表”，输入数据表称为“现场数据表”。
通用数据表是指先前在办公室环境（IPMS环境）中生成的数据表，不能由在现场作业环境下进行修改。这些数据包括：员工身份证号码、员工全名、设备序列号、设备类别、机组人员代码、机组人员轮换计划、延迟类别、延迟描述、运输位置、运输描述、材料卸载区、材料说明、轮班ID以及轮班描述。
现场数据表所记录的数据只能在作业现场环境中采集。现场数据产生时需要于具体的相应通用数据相关联。结合这两种数据表是记录详细的卡车生产周期和延迟信息的最佳方式。IPMS最初开发时不是针对于存储卡车运输周期信息，因此，设计有必要扩展现有的数据库结构，并集成新型表格来存储现场数据。除了卡车周期表格之外，生产主数据结构副本的一个方法是临时数据库。
新型卡车运输周期表的创建有效存储了现场数据，例如装载和卸载时间、运输距离及其时间和GPS坐标。同时，创建了设备运行时间、应用加载和GPS跟踪器等信息表并引入到了临时数据库。所有新设计的表格用于作业现场设备数据采集，并传输到IPMS系统。
如前文所述，本设计的自动化数据采集系统必须存储卡车作业周期中产生的数据。因而本设计的前提假设是，卡车作业周期的总时间包含各个运输阶段所消耗的时间以及突发事件占用的时间，时间计量以卡车返回到出发点为基准。一般情况下，卡车的起始位置与装载设备是相邻的。则卡车的运输周期包含排队、装载、转弯或定位、倾倒、返回和延迟占用的时间。然而，对于本设计而言，卡车周期简化装载、运输、卸载、返回和延迟，如图3.3所示。本设计将排队时间和延迟时间合并，将转弯或定位时间与运输时间合并。这两个合并很关键，不仅简化了数据采集过程，而且消除了潜在误差。
（1）装载和卸载数据表
作业环境中的卡车周期输入数据分布在三个关联数据表上。从装载和卸载记录开始，装载和卸载周期数据表将事件持续时间数据和设备数量以及员工数量等数据相关联。同时，每次将装载或卸载记录插入到数据库的时候，采集以东和以北值、海拔和时间戳等数据。卡车周期的其余信息记录在生产、GPS跟踪和延迟等数据表中。
（2）设备工作卡表
在临时数据库中加入了一个运行时间记录表，可以用作一个虚拟的设备运行时间卡。当设备开始运行或者结束操作时，这个表可以存储日期和时间戳等数据。IPMS可以通过此表查询操作员工作时间的分布。
4、结束语
本文主要研究应用于露天煤矿采矿作业的卡车周期和延时自动数据采集系统的设训。自动化数据采集系统可以实时采集完整卡车周期数据以及固定和可变延迟数据。采集的数据包括装载和卸载次数、运输和返回时间及距离、平均负载、装载和卸载位置、材料说明、作业时间以及延迟代码和持续时间。此系统还集成了一个GPS定位工具，采集作业时间的坐标数据。
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论文作者:王金金,张凯
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/18
标签：数据论文; 卡车论文; 煤矿论文; 作业论文; 露天论文; 时间论文; 现场论文; 《基层建设》2019年第8期论文;