本發(fā)明涉及智慧礦山，尤其涉及一種露天礦卡車實時調(diào)度方法、露天礦卡車實時調(diào)度裝置及露天礦調(diào)度系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、礦山開采大多采用露天開采的方式，通過爆破產(chǎn)生礦料，從而進(jìn)行裝載、運輸、卸載。因車鏟配合（運輸設(shè)備為卡車，裝載設(shè)備為電鏟）具有運輸靈活性強，設(shè)備利用率高的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于裝載、運輸、卸載環(huán)節(jié)。

2、礦山開采中常見的調(diào)度方法有單階段調(diào)度和多階段調(diào)度，其中多階段調(diào)度設(shè)備利用率高，產(chǎn)量大，調(diào)度方式靈活，魯棒性強得到了廣泛研究和發(fā)展。多階段調(diào)度大多包含：路徑優(yōu)化，車流規(guī)劃和實時調(diào)度三個階段，其中路徑優(yōu)化通過采集到的礦山地圖，求解裝、卸載點間的最優(yōu)路徑，供調(diào)度卡車行駛；車流規(guī)劃階段根據(jù)礦山歷史運行數(shù)據(jù)，設(shè)備數(shù)量和生產(chǎn)能力約束等信息求解路徑優(yōu)化階段得到路徑的最佳車流率，優(yōu)化礦山整體運營；實時調(diào)度階段以路徑優(yōu)化為行車路徑和車流規(guī)劃為調(diào)度目標(biāo)，結(jié)合礦山實時信息，對卡車進(jìn)行動態(tài)分配。

3、隨著計算機、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，智能調(diào)度系統(tǒng)已經(jīng)能夠在露天礦卡車調(diào)度中發(fā)揮主要作用。通過v2x網(wǎng)聯(lián)通信技術(shù)，實時獲取車輛狀態(tài)位置信息、道路狀態(tài)信息、裝、卸載點設(shè)備運行信息，為實現(xiàn)狀態(tài)預(yù)測提供準(zhǔn)確基礎(chǔ)。

4、目前，對礦山調(diào)度的研究多集中于調(diào)度系統(tǒng)的框架和多階段調(diào)度中路徑優(yōu)化和車流規(guī)劃階段。公開號為cn109257510a的專利申請公開了礦山調(diào)度通信系統(tǒng)，公開號為cn112419703a的專利申請?zhí)岢隽说V山路口的智能調(diào)度系統(tǒng)，公開號為cn114565133a的專利申請以產(chǎn)量最大為車流規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)，并基于車流規(guī)劃結(jié)果和設(shè)備調(diào)度表生成一個完整的裝卸載的行程，實時調(diào)度卡車。

5、通過上述專利申請公開內(nèi)容以及現(xiàn)有技術(shù)所了解到的實時調(diào)度方法發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中的實時調(diào)度方法均忽略了道路擁堵和卡車之間的互相影響，即現(xiàn)有技術(shù)中的實時調(diào)度只針對當(dāng)前時刻的卡車信息做出優(yōu)化，未考慮后續(xù)調(diào)度卡車影響，降低調(diào)度優(yōu)化效果。現(xiàn)有實時調(diào)度研究未能充分考慮卡車頻繁加減速過程，路口停車等額外操作，提高了能源消耗，降低卡車使用壽命。

6、因此，如何能夠提供一種能夠滿足露天礦卡車動態(tài)調(diào)度需求的調(diào)度方法成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種露天礦卡車實時調(diào)度方法、露天礦卡車實時調(diào)度裝置及露天礦調(diào)度系統(tǒng)，解決相關(guān)技術(shù)中存在的傳統(tǒng)調(diào)度方式無法滿足露天礦卡車動態(tài)調(diào)度需求的問題。

2、作為本發(fā)明的第一個方面，提供一種露天礦卡車實時調(diào)度方法，其中，包括：分別實時獲取卡車終端發(fā)送的卡車運行狀態(tài)信息以及道路設(shè)施端發(fā)送的路側(cè)狀態(tài)信息，所述卡車運行狀態(tài)信息至少包括卡車位姿、卡車速度、裝載量以及剩余能源量，所述路側(cè)狀態(tài)信息至少包括露天礦山環(huán)境信息以及道路車輛信息；當(dāng)接收到當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請時，根據(jù)該卡車終端的卡車運行狀態(tài)信息以及所述路側(cè)狀態(tài)信息確定當(dāng)前卡車終端的調(diào)度規(guī)劃，所述調(diào)度規(guī)劃至少包括針對當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請進(jìn)行的基于優(yōu)化調(diào)度策略的調(diào)度重規(guī)劃和調(diào)度預(yù)測規(guī)劃，所述優(yōu)化調(diào)度策略包括調(diào)度目的地優(yōu)化策略和實時運行路徑優(yōu)化策略；所述調(diào)度目的地優(yōu)化策略包括根據(jù)各個裝載點的裝載任務(wù)完成度、根據(jù)車流規(guī)劃結(jié)果以及確定的能源補給站點確定與當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請的調(diào)度類型對應(yīng)的調(diào)度目的地優(yōu)化策略，所述實時運行路徑優(yōu)化策略包括根據(jù)當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請的調(diào)度類型確定的空車調(diào)度規(guī)劃、重車調(diào)度預(yù)測規(guī)劃、空車調(diào)度重規(guī)劃以及滾動優(yōu)化調(diào)度中的至少一種；根據(jù)當(dāng)前卡車終端的調(diào)度規(guī)劃生成調(diào)度指令，并將所述調(diào)度指令發(fā)送至所述當(dāng)前卡車終端。

3、進(jìn)一步地，當(dāng)接收到當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請時，根據(jù)該卡車終端的卡車運行狀態(tài)信息以及所述路側(cè)狀態(tài)信息確定當(dāng)前卡車終端的調(diào)度規(guī)劃，包括：當(dāng)接收到當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請時，根據(jù)該卡車終端的卡車運行狀態(tài)信息確定所述調(diào)度申請的調(diào)度類型，所述調(diào)度類型包括空車調(diào)度、重車調(diào)度和能源補給調(diào)度；根據(jù)當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請的調(diào)度類型確定對應(yīng)的調(diào)度目的地優(yōu)化策略；根據(jù)所述路側(cè)狀態(tài)信息以及當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請的調(diào)度類型確定當(dāng)前卡車終端基于實時運行路徑優(yōu)化策略的調(diào)度規(guī)劃。

4、進(jìn)一步地，當(dāng)接收到當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請時，根據(jù)該卡車終端的卡車運行狀態(tài)信息確定所述調(diào)度申請的調(diào)度類型，包括：根據(jù)當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請確定該卡車終端所對應(yīng)的卡車運行狀態(tài)信息；若當(dāng)前卡車終端的裝載量小于第一預(yù)設(shè)裝載量閾值且當(dāng)前卡車終端的剩余能源量大于預(yù)設(shè)能源量閾值，則確定當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請的調(diào)度類型為空車調(diào)度；若當(dāng)前卡車終端的裝載量小于第一預(yù)設(shè)裝載量閾值且當(dāng)前卡車終端的剩余能源量不大于預(yù)設(shè)能源量閾值，則確定當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請的調(diào)度類型為能源補給調(diào)度；若當(dāng)前卡車終端的裝載量大于第二預(yù)設(shè)裝載量閾值，則確定當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請的調(diào)度類型為重車調(diào)度，所述第二預(yù)設(shè)裝載量閾值大于所述第一預(yù)設(shè)裝載量閾值。

5、進(jìn)一步地，根據(jù)當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請的調(diào)度類型確定對應(yīng)的調(diào)度目的地優(yōu)化策略，包括：當(dāng)所述當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請的調(diào)度類型為空車調(diào)度時，確定該空車調(diào)度的調(diào)度目的地優(yōu)化策略為根據(jù)各個裝載點的裝載任務(wù)完成度將裝載任務(wù)完成度最低的裝載點確定為當(dāng)前卡車終端的裝載目的地；當(dāng)所述當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請的調(diào)度類型為重車調(diào)度時，確定該重車調(diào)度的調(diào)度目的地優(yōu)化策略為根據(jù)車流規(guī)劃結(jié)果將裝載點與卸載點之間運輸量完成度最低的道路所對應(yīng)的卸載點確定為當(dāng)前卡車終端的卸載目的地，其中所述車流規(guī)劃結(jié)果為根據(jù)露天礦山產(chǎn)能數(shù)據(jù)以及每輛卡車的裝載量確定；當(dāng)所述當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請的調(diào)度類型為能源補給調(diào)度時，根據(jù)確定的能源補給站點選擇距離最近的能源補給站點作為能源補給目的地，并在確定能源補給后根據(jù)空車調(diào)度的調(diào)度目的地優(yōu)化策略確定該當(dāng)前卡車終端的裝載目的地。

6、進(jìn)一步地，根據(jù)所述路側(cè)狀態(tài)信息以及當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請的調(diào)度類型確定當(dāng)前卡車終端的基于實時運行路徑優(yōu)化策略的調(diào)度規(guī)劃，包括：當(dāng)所述當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請的調(diào)度類型為空車調(diào)度時，若該空車調(diào)度為當(dāng)前卡車終端的首次空車調(diào)度，則根據(jù)第一實時運行路徑優(yōu)化策略生成當(dāng)前卡車終端的空車調(diào)度規(guī)劃以及當(dāng)前卡車終端的重車調(diào)度預(yù)測規(guī)劃；若該空車調(diào)度為當(dāng)前卡車終端的非首次空車調(diào)度，則根據(jù)第二實時運行路徑優(yōu)化策略對當(dāng)前卡車終端的空車調(diào)度預(yù)測規(guī)劃進(jìn)行重規(guī)劃獲得空車調(diào)度重規(guī)劃；當(dāng)所述當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請的調(diào)度類型為重車調(diào)度時，根據(jù)第二實時運行路徑優(yōu)化策略對當(dāng)前卡車終端的重車調(diào)度預(yù)測規(guī)劃進(jìn)行重規(guī)劃獲得重車調(diào)度重規(guī)劃，并根據(jù)第一實時運行路徑優(yōu)化策略生成當(dāng)前卡車終端的滾動優(yōu)化調(diào)度，所述滾動優(yōu)化調(diào)度包括空車調(diào)度預(yù)測規(guī)劃和重車調(diào)度預(yù)測規(guī)劃。

7、進(jìn)一步地，所述第一實時運行路徑優(yōu)化策略包括：根據(jù)所述露天礦山環(huán)境信息確定當(dāng)前卡車終端從出發(fā)點到調(diào)度目的地的所有合適路徑；根據(jù)所述露天礦山環(huán)境信息以及所述道路車輛信息構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)；根據(jù)所述目標(biāo)函數(shù)對所有合適路徑進(jìn)行路徑優(yōu)化以確定最優(yōu)運行路徑；確定當(dāng)前卡車終端在所述最優(yōu)運行路徑的運行信息；所述第二實時運行路徑優(yōu)化策略包括：更新當(dāng)前卡車終端在所述最優(yōu)運行路徑的運行信息。

8、進(jìn)一步地，根據(jù)所述露天礦山環(huán)境信息以及所述道路車輛信息構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，包括：根據(jù)所述露天礦山環(huán)境信息和所述道路車輛信息確定約束條件；根據(jù)卡車運輸能耗和時間確定基于所述約束條件的目標(biāo)函數(shù)，其中所述目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：，其中，，，所述約束條件的表達(dá)式為：，，，，，其中，vk表示待調(diào)度卡車k在第i個起始點和第j個調(diào)度目的地之間各路段的速度集合，wf表示子目標(biāo)函數(shù)的權(quán)重系數(shù)，表示途徑的不包括調(diào)度目的地的道路節(jié)點，表示途徑路口節(jié)點，表示道路長度，cm表示速度能耗函數(shù)，表示第j個調(diào)度目的地的設(shè)備浪費時間分段函數(shù)，表示路口行駛時間，表示路口等待時間。

9、進(jìn)一步地，確定當(dāng)前卡車終端在所述最優(yōu)運行路徑的運行信息，以及更新當(dāng)前卡車終端在所述最優(yōu)運行路徑的運行信息，均包括：構(gòu)建基于道路資源的速度分段函數(shù)；構(gòu)建基于路口資源的路口等待時間分段函數(shù)；構(gòu)建基于裝載點資源的設(shè)備浪費時間分段函數(shù)，其中所述設(shè)備浪費時間包括當(dāng)前卡車終端在裝載點的等待時間和裝載點的閑置時間；整合基于道路資源的速度分段函數(shù)、基于路口資源的路口等待時間分段函數(shù)以及基于裝載點資源的設(shè)備浪費時間分段函數(shù)，獲得整合速度分段函數(shù)和整合時間分段函數(shù)；根據(jù)所述整合速度分段函數(shù)和整合時間分段函數(shù)確定當(dāng)前卡車終端在最優(yōu)運行路徑的各個路段的行駛速度范圍。

10、作為本發(fā)明的另一個方面，提供一種露天礦卡車實時調(diào)度裝置，用于實現(xiàn)前文所述的露天礦卡車實時調(diào)度方法，其中，包括：獲取模塊，用于分別實時獲取卡車終端發(fā)送的卡車運行狀態(tài)信息以及道路設(shè)施端發(fā)送的路側(cè)狀態(tài)信息，所述卡車運行狀態(tài)信息至少包括卡車位姿、卡車速度、裝載量以及剩余能源量，所述路側(cè)狀態(tài)信息至少包括露天礦山環(huán)境信息以及道路車輛信息；調(diào)度規(guī)劃模塊，用于當(dāng)接收到當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請時，根據(jù)該卡車終端的卡車運行狀態(tài)信息以及所述路側(cè)狀態(tài)信息確定當(dāng)前卡車終端的調(diào)度規(guī)劃，所述調(diào)度規(guī)劃至少包括針對當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請進(jìn)行的基于優(yōu)化調(diào)度策略的調(diào)度重規(guī)劃和調(diào)度預(yù)測規(guī)劃，所述優(yōu)化調(diào)度策略包括調(diào)度目的地優(yōu)化策略和實時運行路徑優(yōu)化策略；所述調(diào)度目的地優(yōu)化策略包括根據(jù)各個裝載點的裝載任務(wù)完成度、根據(jù)車流規(guī)劃結(jié)果以及確定的能源補給站點確定與當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請的調(diào)度類型對應(yīng)的調(diào)度目的地優(yōu)化策略，所述實時運行路徑優(yōu)化策略包括根據(jù)當(dāng)前卡車終端的調(diào)度申請的調(diào)度類型確定的空車調(diào)度規(guī)劃、重車調(diào)度預(yù)測規(guī)劃、空車調(diào)度重規(guī)劃以及滾動優(yōu)化調(diào)度中的至少一種；發(fā)送模塊，用于根據(jù)當(dāng)前卡車終端的調(diào)度規(guī)劃生成調(diào)度指令，并將所述調(diào)度指令發(fā)送至所述當(dāng)前卡車終端。

11、作為本發(fā)明的另一個方面，提供一種露天礦調(diào)度系統(tǒng)，其中，包括：卡車終端、道路設(shè)施端和調(diào)度中心，所述卡車終端和道路設(shè)施端均與所述調(diào)度中心通信連接，所述調(diào)度中心包括前文所述的露天礦卡車實時調(diào)度裝置。

12、本發(fā)明提供的露天礦卡車實時調(diào)度方法，通過根據(jù)卡車終端的卡車運行狀態(tài)信息以及道路設(shè)施端的路側(cè)狀態(tài)信息對發(fā)出調(diào)度申請的卡車終端確定調(diào)度規(guī)劃，且該調(diào)度規(guī)劃能夠包括基于優(yōu)化調(diào)度策略的調(diào)度重規(guī)劃和調(diào)度預(yù)測規(guī)劃，本發(fā)明的這種露天礦卡車實時調(diào)度方法由于能夠基于調(diào)度目的地優(yōu)化策略以及實時運行路徑優(yōu)化策略進(jìn)行調(diào)度規(guī)劃，因此能夠滿足卡車動態(tài)調(diào)度的需求，且提升了調(diào)度的準(zhǔn)確性。