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 true false true false false true Truy vấn các chuyến Chưa hết chuyến te xt Có đường đi phù hợp với chuyến Có đường đi phù hợp % Điểm nằm trên đường đi >= ngưỡng Không có đường đi phù hợp Chuyến hợp lệ Chuyến không hợp lệ te xt CT 2 Hình 4. Thuật toán kiểm tra tính hợp lệ của chuyến 5. THỐNG KÊ - Thống kê số chuyến xe chạy được giữa các điểm Xúc, Đổ trong ca. Trong đó thống kê số chuyến hợp lệ và không hợp lệ - Thống kê tổng thời gian hoạt động và không hoạt động của xe - Thống kê năng xuất máy xúc - Thống kê năng xuất của phân xưởng hay của cả công ty theo định kỳ III. THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ Qua một quá trình phân tích và thiết kế hệ thống dựa trên các đặc tả yêu cầu được đặt ra đối với bài toán quản lý hoạt động của xe tải, hệ thống được cài đặt bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic với hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQL Server. Trong đó để xây dựng mô đun GIS, tác giả sử dụng bộ công cụ phát triển do MapInfo cung cấp hỗ trợ cả ngôn ngữ Visual Basic lẫn hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQL Server. Tạp chí KHOA HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Số 21 - 03/2008 CT 2 Hình 5. Cơ sở dữ liệu Hệ thống được xây dựng và chạy thử nghiệm tại phân xưởng vận tải 5, công ty cổ phần than Đèo Nai. Định kỳ vào lúc giao ca buổi sáng, dữ liệu GPS về tình hình hoạt động của 20 xe tải hoạt động trong ngày (3 ca) được lấy về và đưa vào hệ thống xử lý và so sanh kết quả với kết quả thống kê bằng tay. Kết quả cho thấy số chuyến xe được tính toán hoàn toàn phù hợp với dữ liệu thống kê bằng tay. Ngoài ra, hệ thống còn thể hiện một số ưu điểm nổi trội như: Tiết kiệm nhân công, ít phụ thuộc vào con người, thời gian thống kê nhanh, trạng thái hoạt động của xe trong từng chuyến được thể hiện rõ ràng, thân thiện với người dùng. Tài liệu tham khảo [1]. MapInfo Coporation, MapX Online Help System, One Global View Troy, New York, 2004 [2]. MapInfo Coporation, http://www.mapx.com/mapx/html/mapx_docs.html [3]. PGS.TS.Lê Hùng Lân, Nghiên cứu ứng dụng công nghệ tự động hoá trong điều hành và quản lý giao thông đô thị , Đề tài NCKH cấp nhà nước, 2006. [4]. Công ty cổ phần than Đèo Nai, Mẫu báo cáo thống kê, Cẩm phả, Quảng Ninh, 2007 ♦ Tạp chí KHOA HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Số 21 - 03/2008 . 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. 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. được xây dựng và chạy thử nghiệm tại phân xưởng vận tải 5, công ty cổ phần than Đèo Nai. Định kỳ vào lúc giao ca buổi sáng, dữ liệu GPS về tình hình hoạt động của 20 xe tải hoạt động trong ngày