CT 2
QUẢN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA XE TẢI
TRÊN MỎ DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ GPS VÀ GIS
ThS. LẠI MẠNH DŨNG
PGS.TS. LÊ HÙNG LÂN
Bộ môn Điều khiển học
Khoa Điện - Điện tử
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Tóm tắt: Bài báo trình bày về một giải pháp ứng dụng công nghệ thông tin vào lĩnh vực
quản lý hoạt động vận chuyển của các xe tải trên khai trường mỏ. Trong đó sử dụng công
nghệ định vị toàn cầu (GPS) và hệ thống thông tin địa lý (GIS). Giải pháp trên đáp ứng một số
yêu cầu về thống kê như: tự động thống kê số chuyến, giám sát hoạt động vận chuyển của xe,
thống kê năng suất.
Summary: This paper presents a solution of applying IT to management of lorries
operating in coal mines based on Global Positioning System and Geographic Information
System. The solution satisfies some statistical requirements, such as auto-counting carrying
trips, supervising transportation activities of lorries, productivity statistics, etc.
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Công ty cổ phần Than Đèo Nai thuộc tập đoàn Than Việt Nam hiện đang hoạt động trong
lĩnh vực khai thác mỏ than lộ thiên tại Cẩm Phả, Quảng Ninh. Hàng ngày, đội ngũ xe tải của
công ty phải liên tục vận chuyển đất hoặc than từ các bãi xúc tới các bãi đổ được quy định trước
trên địa hình hiểm trở, việc quản lý hoạt động của các xe tải hoạt động trong khai trường mỏ
gặp nhiều khó khăn. Khó khăn thứ nhất là việc phải thống kê số chuyến mà một xe đi được
trong một ca làm việc. Hiện tại công việc này đang được thực hiện thủ công bằng tay theo một
quy trình phức tạp nhưng vẫn không đảm bảo độ chính xác do phải xử lý một lượng dữ liệu lớn
và chưa loại trừ được các kẽ hở trong quy trình quản lý có thể dẫn đến gian lận trong công tác
thống kê. Khó khăn thứ hai là việc giám sát để đảm bảo các xe xúc và đổ đúng nơi quy định.
Nguyên nhân của vấn đề này xuất phát từ đặc trưng về điều kiện làm việc trong mỏ than, các xe
di chuyển trong phạm vi rộng, quá trình giám sát được thực hiện thủ công, số lượng cán bộ làm
công tác giám sát thiếu… nên thường xuyên xảy ra trường hợp lái xe xúc đất nhưng không đổ
đúng nơi quy định mà đổ tại một vị trí gần hơn nhằm tăng năng suất, mà lại có thể gian lận được
lượng dầu theo định mức. Khó khăn thứ ba nữa là việc thống kê năng suất máy xúc cũng như
năng suất sản xuất của toàn công ty phải tham khảo kết quả thống kê sổ chuyến xe tải.
Tạp chí KHOA HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Số 21 - 03/2008
Xuất phát từ những khó khăn trong việc quản lý hoạt động của đội ngũ xe tải như trên, một
nhu cầu cấp thiết được đặt ra làm sao để tự động hoá trong việc thống kê đếm chuyến, kiểm tra
xác nhận một chuyến xe tải đi có đúng theo quy định hay không, thống kê năng suất từng máy
xúc, năng suất của toàn công ty theo định kỳ. Từ đó, giảm bớt vai trò tác động chủ quan của con
người vào quá trình quản lý để quản lý chặt chẽ hơn và tránh tiêu cực trong quá trình thực hiện.
II. CẤU TRÚC HỆ THỐNG
Một giải pháp tổng thể được đặt ra là: Lắp đặt trên mỗi chiếc xe tải một thiết bị GPS do
Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Thông tin và Tự động hoá (CRIAT) sản xuất. Sau mỗi một
chu kỳ thời gian định trước, thiết bị này lưu giữ các thông tin về thời gian, toạ độ (theo một hệ
toạ độ chuẩn) và tốc độ của xe được tính toán từ các tín hiệu vệ tinh vào bộ nhớ. Khi giao ca, xe
về trung tâm điều hành, dữ liệu về thời gian và toạ độ hoạt động của xe được tự động gửi về
trung tâm bằng tín hiệu radio. Tại trung tâm, có một máy tính ghép nối với một thiết bị thu tín
hiệu radio gửi về từ các xe. Thiết bị này cũng được cung cấp bởi trung tâm CRIAT. Bằng phần
mềm điều khiển quá trình ghép nối máy tính với thiết bị, tất cả dữ liệu về thời gian, toạ độ và
tốc độ của tất cả các xe hoạt động trong một ca sản xuất được ghi lại vào máy tính dưới dạng
một tệp tin văn bản. Nhiệm vụ đặt ra là phải xử lý tệp tin văn bản này để thực hiện các yêu cầu
của bài toán như: tự động tính toán ra số chuyến, tự động xác nhận từng chuyến có phù hợp hay
không phù hợp với quy định đặt ra về vị trí xúc, đổ cũng như đường đi đã định nghĩa trước.
Ngoài ra, còn phải thực hiện một số yêu cầu thống kê khác như: thống kê năng suất máy xúc,
năng suất sản xuất của từng phân xưởng, của cả công ty theo thời gian, thống kê thời gian hoạt
động, thời gian hỏng hóc của các xe để có phương án điều chỉnh… CT 2
Để thực hiện xử lý tệp tin văn bản chứa dữ liệu về hoạt động của các xe trong ca sản xuất
như yêu cầu đặt ra ở trên, cần có thêm một số các dữ liệu đầu vào được cung cấp bởi người sử
dụng đó là: toạ độ của các bãi xúc, bãi đổ, đường đi quy định cho xe phải đi theo khi vận
chuyển đất hay than từ bãi xúc tới bãi đổ.
Như vậy đầu vào của hệ thống là:
- Tệp tin văn bản chứa dữ liệu về thời gian, toạ độ và tốc độ của xe tại từng thời điểm
- Vị trí các điểm xúc, đổ và đường đi quy định xe phải đi qua giữa các điểm xúc đổ do
người sử dụng cung cấp thông qua mô dun chương trình GIS
Đầu ra của hệ thống là: Các báo cáo thống kê số chuyến mà xe hoạt động trong ca, thống
kê thời gian hoạt động của xe, thống kê năng suất…
Quy trình: Tệp tin dữ liệu được nạp vào hệ thống thông qua bộ Nạp và tiền xử lý dữ liệu.
Dữ liệu được tiền xử lý và lưu trữ vào cơ sở dữ liệu. Toạ độ các điểm xúc, đổ và đường đi quy
định giữa từng cặp điểm xúc đổ được người sử dụng cung cấp. Để thuận tiện cho việc nhập các
thông tin này, hệ thống có một mô đun GIS hiển thị bản đồ số của khai trường mỏ và cho phép
người sử dụng click chuột chọn các điểm mong muốn. Tất cả các thông tin do người sử dụng
nhập vào cũng được lưu trữ vào cơ sở dữ liệu. Truy vấn cơ sở dữ liệu về hoạt động của xe trong
Tạp chí KHOA HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Số 21 - 03/2008
ca và toạ độ các điểm xúc, đổ, đường đi quy định giữa các điểm xúc đổ do người dùng cung
cấp, mô đun tách chuyến sẽ phân tập hợp các bản ghi về tình hình hoạt động của xe thành từng
nhóm. Mỗi nhóm gồm các bản ghi thể hiện là tình hình hoạt động của xe giữa hai lần dừng đỗ
tại các điểm xúc đổ nào đó. Mỗi nhóm này chính là một chuyến mà xe chạy được. Các chuyến
được phân tách ra là đầu vào cho mô đun Kiểm tra chuyến hợp lệ. Mô đun này truy vấn trong cơ
sở dữ liệu về toạ độ các điểm trên các đường đi được quy định sẵn giữa các điểm xúc đổ và thực
hiện đối sánh để kiểm tra tính hợp lệ của các chuyến đã được phân tách. Cuối cùng là mô đun
thống kê sẽ lập các báo cáo thống kê đưa ra cho người sử dụng.
CT 2
Hình 1. Cấu trúc hệ thống
MÔ TẢ CHI TIẾT TỪNG MÔ ĐUN TRONG HỆ THỐNG
1. Nạp và tiền xử lý dữ liệu:
Mô đun này nhận đầu vào là tệp tin văn bản chứa dữ liệu về tình hình hoạt động của xe
trong ca. Tệp tin này được nhận về máy tính bằng trình điều khiển ghép nối máy tính với thiết bị
thu tín hiệu radio tại trung tâm điều hành vì vậy có thể có những sai sót và trùng lặp trong quá
trình truyền thông. Tệp tin có cấu trúc theo từng dòng. Mỗi dòng là một khung dữ liệu. Một
khung dữ liệu gồm khoảng 1000 ký tự có cấu trúc như sau:
Đầu khung Các câu dữ liệu GPS kết khung
Mẫu fax72B02360000 $091920,2100.76467,10718.74648,000.4,301007.. g
- Phần đầu và phần kết khung là các thông tin điều khiển phục vụ cho quá trình truyền
thông và kiểm tra sự sai sót của khung
- Dữ liệu GPS gồm nhiều câu, mỗi câu bắt đầu bằng ký tự $ và kết thúc bằng ký tự *. Hai
ký tự này cũng phục vụ cho việc kiểm tra sai sót của câu dữ liệu. Cấu trúc của câu như sau
Đầu Giờ Vĩ độ Kinh độ Tốc độ Ngày Kết
$ 091920 2100.76467 10718.74648 000.4 301007 *
Tạp chí KHOA HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Số 21 - 03/2008
Chức năng của mô đun:
- Nạp dữ liệu từ tệp tin văn bản theo cấu trúc trên
- Tiền xử lý dữ liệu:
+ Kiểm tra khung sai sót, câu dữ liệu sai sót: căn cứ vào thông tin điều khiển của
khung dữ liệu và của từng câu dữ liệu GPS
+ Loại bỏ các dữ liệu trùng lặp
+ Xác định trạng thái dừng hay chạy của xe tại mỗi câu: Để xác định trạng thái dừng
hay chạy của xe, ta so sánh giá trị tốc độ trong câu dữ liệu GPS với một giá trị tốc độ đủ nhỏ (do
người sử dụng quy đinh coi là dừng).
2. MÔ ĐUN GIS
Mô đun GIS là giao diện tương tác với người sử dụng
Chức năng:
+ Hiển thị bản đồ số của khai trường mỏ
+ Hiển thị dữ liệu về tình hình hoạt động của xe trong ca lên bản đồ số để tiện cho
người dùng trong việc nhập các điểm xúc, đổ và đường đi
+ Chức năng quản lý (thêm, sửa, xóa) các điểm xúc, đổ và các điểm trên đường đi quy
định giữa các điểm xúc đổ.
CT 2
3. TÁCH CHUYẾN
Từ dữ liệu về tọa độ hoạt động
của xe trong ca và tọa độ của các
điểm xúc, đổ, đường đi được nạp
vào cơ sở dữ liệu, mô đun tách
chuyến truy vấn trên cơ sở dữ liệu
ra các bản ghi dữ liệu mà trạng thái
của xe là dừng và nằm trong một
lân cận so với các điểm xúc hay đổ.
Các bản ghi dữ liệu này được gọi là
các điểm dừng đỗ hợp lệ của xe.
Các điểm dừng hợp lệ chính là các
mốc mà xe bắt đầu hay kết thúc một
chuyến. Các bản ghi dữ liệu nằm giữa hai mốc liên tiếp (xếp theo thứ tự tăng dần về thời gian)
chính là dữ liệu về một chuyến xe.
Hình 2. Tách chuyến
Để xác định được các điểm dừng hợp lệ, ngoài toạ độ các điểm xúc, đổ, người sử dụng còn
phải cung cấp một ngưỡng khoảng cách đủ nhỏ để coi một điểm dừng là trùng với một điểm xúc
hay một điểm đổ.
Tạp chí KHOA HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Số 21 - 03/2008
CT 2
Hình 3. Thuật toán tách chuyến
4. KIỂM TRA CHUYẾN HỢP LỆ
Chức năng của mô đun là từ các chuyến đã được phân tách ra ở trên cần phải xác nhận
chuyến vận chuyển đó có đi đúng theo một trong số các đường đi quy định trước hay không. Để
thực hiện được việc xác nhận thông tin về chuyến người sử dụng phải cung cấp một ngưỡng
phần trăm các điểm mà một chuyến tối thiểu phải đi qua trên một đường đi để có thể khẳng định
rằng chuyến đó là phù hợp với một đường đi nào đó.
Tạp chí KHOA HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Số 21 - 03/2008