露天矿山质量异常自动处理方法、装置及存储介质与流程

本发明涉及露天矿山生产调度和质量平衡控制领域，尤其涉及一种露天矿山质量异常自动处理方法、装置及存储介质。

背景技术：

露天石灰石矿山开采的目的是为水泥制造厂提供矿石，由于水泥制造工艺的要求，对石灰石矿山开采提供的矿石提出了相应的质量要求，如矿山的主要元素cao需要大于目标下限，次要元素sio2、al2o3、fe2o3、mgo、na2o、k2o和so3需要小于目标上限。矿山生产过程中，通过跨带分析仪实时检测质量值，质量值即元素在矿石中的含量百分比，矿山日常生产的质量控制关键任务就是当检测到的质量值不满足质量要求时，调整矿山生产的质量平衡控制目标，从而通过后续生产对矿石质量进行纠偏，使累计生产的矿石满足质量目标。

露天石灰石矿山目前进行质量检测异常信息处理方法是人工干预法，存在响应不及时、计算过程复杂、操作繁琐、受技术人员经验影响较大的问题，难以控制矿山生产的质量目标，从而导致的结果是：需要配备专门的技术人员实时判断质量异常及处理质量异常；给水泥制造厂提供的矿石质量依然难以保障；纠偏不及时，质量波动性大。

技术实现要素：

针对上述现象，亟需提出新的技术方案以实现露天石灰石矿山开采过程中质量异常情况的及时处理，保障矿石质量平衡。为此，本发明提出一种露天矿山质量异常自动处理方法、装置及存储介质。

一种露天矿山质量异常自动处理方法，包括以下步骤：

1)获取被检测元素的第一质量目标；

2)根据步骤1)中所述第一质量目标设定异常信息自动处理参数；

3)基于步骤2)中所述异常信息自动处理参数对所述被检测元素进行质量检测分析获得第一质量检测数据；

4)判断所述第一质量检测数据是否符合所述第一质量目标；若所述第一质量检测数据符合所述第一质量目标，则不作处理；若所述第一质量检测数据不符合所述第一质量目标，根据所述第一质量数据调整所述第一质量目标至第二质量目标。

进一步地，在步骤4)之后还包括步骤：

调整所述第一质量目标至第二质量目标之后获取第二质量检测数据，根据所述第二质量检测数据调整所述第二质量目标至第三质量目标，判断所述第二质量检测数据是否符合所述第三质量目标，若符合则不做处理，若不符合则继续调整所述第三质量目标。

进一步地，在步骤1)中，所述第一质量目标为目标下限和目标上限之间的阈值范围。

优选地，在步骤2)中，所述异常信息自动处理参数包括质量检测开始时间tb、质量检测频次tstep、质量纠偏周期th和自动处理结果下达缓冲时间tbuffer。

更优选地，所述质量纠偏周期th的设置方法有两种，其中的一种是设定特定的时间长度，另一种是根据质量发生异常时间与矿山生产结束时间之差自动计算时间长度。

优选地，在步骤3)中，所述进行质量分析获得所述第一质量检测数据的过程如下：

查找矿山质量检测开始时间tb至当前检测时间tc范围内的n个元素e在线分析质量值及所述质量值对应的矿石量{w¹,w²,...,wⁿ}，根据所述矿石量计算第一次检测所述元素e的所述在线分析质量值的第一加权平均结果所述第一加权平均结果即所述第一质量检测数据。

优选地，在步骤4)中，所述第一质量检测数据符合所述第一质量目标是指其中，se表示第一质量目标的目标下限，表示第一质量目标的目标上限；所述第一质量检测数据不符合所述第一质量目标是指或者

优选地，所述根据所述第一质量数据调整所述第一质量目标至所述第二质量目标的调整过程如下：

若则将所述第一质量目标的下限目标调整为

若则将述第一质量目标的上限目标调整为调整后的所述第一质量目标即为所述第二质量目标。

优选地，在步骤5)中，所述第二质量检测数据符合所述第三质量目标是指在的情况下，或者在的情况下，其中，se表示第一质量目标的目标下限，表示第一质量目标的目标上限，表示第一次检测元素e在线分析质量值的第一加权平均结果，th表示质量纠偏周期，tc表示获取所述第一质量检测数据的当前检测时间，表示获取所述第二质量检测数据的当前检测时间，ae表示第二次检测元素e在线分析质量值的第二加权平均结果；

优选地，所述第二质量检测数据不符合所述第三质量目标是指ae＜se或者

本发明还提出了一种采用露天矿山质量异常自动处理方法的装置，包括：显示器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述方法的步骤。

此外，本发明还提出了一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述方法的步骤。

本发明与现有技术对比的有益效果包括：本发明提供的露天矿山质量异常自动处理方法，获取被检测元素的第一质量目标，根据第一质量目标设定异常信息自动处理参数，结合该参数对被检测元素进行质量检测分析获得第一质量检测数据，可随时获得第一质量检测数据，判断第一质量检测数据是否符合第一质量目标，实现了自动处理质量检测异常信息，无需配备专门的技术人员实时判断质量异常及处理质量异常；质量检测异常信息处理响应速度快，计算精确，纠偏及时，质量稳定。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明具体实施方式中的露天矿山质量异常自动处理方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

结合图1，本具体实施方式提出一种露天矿山质量异常自动处理方法，,包括以下步骤：

101、获取被检测元素的第一质量目标。所述第一质量目标为目标下限和目标上限之间的阈值范围；本具体实施方式设定的所有质量目标，包括第一质量目标、第二质量目标和第三质量目标，进一步各个质量目标可包括被检测元素的质量值的目标下限和目标上限之间的阈值范围。质量目标指对被检测元素的质量值的要求，质量值指元素在矿石中的含量百分比，目标下限即对相关元素在矿石中的含量的最低要求，目标上限即对相关元素在矿石中的含量的最高要求。

102、根据步骤101中所述第一质量目标设定异常信息自动处理参数。其中，所述异常信息自动处理参数包括质量检测开始时间tb、质量检测频次tstep、质量纠偏周期th和自动处理结果下达缓冲时间tbuffer。进一步地，所述质量纠偏周期th的设置方法有两种，其中的一种是设定特定的时间长度，另一种是根据质量发生异常时间与矿山生产结束时间之差自动计算时间长度。

103、基于步骤102中所述异常信息自动处理参数对所述被检测元素进行质量检测分析获得第一质量检测数据。

所述进行质量分析获得所述第一质量检测数据的过程如下：

查找矿山质量检测开始时间tb至当前检测时间tc范围内的n个元素e在线分析质量值及所述质量值对应的矿石量{w¹,w²,...,wⁿ}，根据所述矿石量计算第一次检测所述元素e的所述在线分析质量值的第一加权平均结果所述第一加权平均结果即所述第一质量检测数据。

判断所述第一质量检测数据是否符合所述第一质量目标；若所述第一质量检测数据符合所述第一质量目标，则不作处理；若所述第一质量检测数据不符合所述第一质量目标，根据所述第一质量数据调整所述第一质量目标至第二质量目标。

进一步地，若则第一质量检测数据在第一质量目标阈值范围内，不作处理；若或者则第一质量检测数据不在第一质量目标阈值范围内，即出现质量检测异常信息，进行质量检测异常信息自动处理，自动处理方法具体过程如下：若则将第二质量目标调整为若则将第二质量目标调整为

其中，se表示第一质量目标的目标下限，表示第一质量目标的目标上限；

若将第一质量目标调整至第二质量目标，则根据第二质量目标生成质量平衡控制方案，根据质量平衡控制方案调节相关控制的参数，具体过程如下：

1041、根据第二质量目标设定出矿点约束参数、卸矿点约束参数和铲装设备约束参数。所述出矿点约束参数的设定过程为：根据矿山开采现状选择出具备出矿条件的爆堆及出矿点；所述卸矿点约束参数的设定过程过程为：依次设定各卸矿点的产量下限和产量上限。所述铲装设备约束参数的设定过程为：根据矿山设备使用状态，选择出参与生产的铲装设备，设定各个参与生产的铲装设备的台时产量下限、台时产量上限和卸矿点，同时根据生产需求选择各个铲装设备的工作位置。进一步地，所述根据生产需求选择各个铲装设备的工作位置是通过手动设定或自动优化设定；若选择手动设定，则手动设定铲装设备工作的台阶、爆堆和出矿点中的一种或多种；若铲装设备工作的台阶、爆堆或出矿点选择自动优化设定，则不需要进行设定。

1042、根据所述第二质量目标、所述出矿点约束参数、所述卸矿点约束参数和所述铲装设备约束参数，自动构建质量平衡控制数学模型。

进一步地，所述自动构建质量平衡控制数学模型的过程如下：

集合：

d：爆堆的集合

g：出矿点的集合

e：质量平衡控制元素的集合

t：卸矿点的集合

m：铲装设备数集合

fi,j,m：爆堆i出矿点j的m种铲装设备集合

hi,j,m,n：爆堆i出矿点j第m铲装设备n种出矿量集合

ki,j,m,n,k：爆堆i出矿点j第m铲装设备n种出矿量质量平衡控制方案集合

pi,j,m,n,k,t：爆堆i出矿点j第m铲装设备第n种出矿量到卸矿点t的矿量集合

爆堆i出矿点j元素e质量值集合

索引：

i：爆堆的索引

j：出矿点的索引

e：元素的索引

m：铲装设备名称的索引

n：出矿量的索引

t：卸矿点名称的索引

k：质量平衡控制方案的索引

参数

gt,e、卸矿点t对元素e的质量平衡控制目标下限、目标上限

λt,e：卸矿点t各个元素e的质量平衡控制权重系数

qt、卸矿点t的产量下限、产量上限

决策变量：

gt,e^-：卸矿点t元素e的质量平衡控制负偏差

gt,e⁺：卸矿点t元素e的质量平衡控制正偏差

目标函数：

约束：

1)变量逻辑性约束

xi,j,m,n,k＝0,1

gt,e^-≥0

gt,e⁺≥0

gt,e^-×gt,e⁺＝0

2)出矿点逻辑性约束

3)卸矿点t的质量平衡控制下限约束

4)卸矿点t的质量平衡控制上限约束

5)卸矿点t的产量能力下限约束

6)卸矿点t的产量能力上限约束

1043、求解所述质量平衡控制数学模型，生成质量平衡控制方案。进一步地，通过lpsolve求解器解算所述质量平衡控制数学模型，得到质量平衡控制方案中涉及的控制参数包括：铲装设备名称、铲装设备工作的台阶、铲装设备工作的爆堆、铲装设备工作的出矿点、出矿点各个需要控制的元素的质量值、铲装矿石量和卸矿点名称。

105、调整所述第一质量目标至第二质量目标之后获取第二质量检测数据，根据所述第二质量检测数据调整所述第二质量目标至第三质量目标，判断所述第二质量检测数据是否符合所述第三质量目标，若符合则不做处理，若不符合则继续调整所述第三质量目标。

进一步地，所述步骤105中设自动处理后第二质量检测数据的检测时间为得到的元素e第二次在线分析质量值的第二加权平均结果为ae，调整第二质量检测数据与第三质量目标对比分析方法具体过程为：

在的情况下，若则第二质量检测数据在第三质量目标的阈值范围内，不作处理；若或者则第二质量检测数据不在第三质量目标阈值范围内，即出现质量检测异常信息，需再次进行质量检测异常信息自动处理；

在的情况下，若则第二质量检测数据在第三质量目标阈值范围内，不作处理；若ae＜se或者则第二质量检测数据不在第三质量目标阈值范围内，即出现质量检测异常信息，需再次进行质量检测异常信息自动处理。

本具体实施方式还包括一种采用露天矿山质量异常自动处理方法的装置，该装置包括：显示器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述所述方法的步骤。

此外，本具体实施方式还提出了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述方法的步骤。

下面以具体实施例进一步说明本发明提出的露天矿山质量异常自动处理方法。

实施例1

一种露天矿山质量异常自动处理方法，包括以下步骤：

a1：某露天石灰石矿山质量目标所涉及的元素包括sio2、al2o3、fe2o3、cao、mgo、na2o、k2o和so3，获取根据矿山质量情况选择出需要控制的元素为sio2、cao和mgo，同时依次设置元素sio2、cao和mgo的第一质量目标的目标下限和目标上限如表1所示：

表1相关元素的目标下限和目标上限的设置情况

a2：根据步骤a1的矿山开采管理需求设定异常信息自动处理参数，该异常信息自动处理参数包括质量检测开始时间＝2h，质量检测频次＝10min，质量纠偏周期＝4h和自动处理结果下达缓冲时间＝1min。矿石开采管理的时间周期一般为8小时，故检测开始时间一般设在1h至4h之间，实施例1中以2h为例；质量检测频次设置过高，如1s，会导致装置运行负载过重，质量检测频次设置过低，如1h，会导致装置相应不及时，实施例1中以10min中为例；根据矿山开采管理需求，质量纠偏周期一般为4h至8小时，自动处理结果下达缓冲时间一般为1min至5min，实施例1中分别以质量纠偏周期4h和自动处理结果下达缓冲时间1min为例。

a3：基于步骤a2中所述异常信息自动处理参数对所述被检测元素进行质量检测分析获得第一质量检测数据；以元素cao为例，查找矿山生产开始时间至当前检测时间tc＝2.5h范围内的150个元素cao在线分析质量值{45.1,45.3,...,44.6}，及对应的矿石量{19.12,19.68,...,22.35}，根据矿石量计算元素cao在线分析质量值的第一加权平均结果为45.2，即第一质量检测数据为45.2。本实施例中元素的质量值及其对应的矿石量通过跨带分析仪进行采集。

a4：由于第一质量检测数据不在第一质量目标的阈值范围内，即出现质量检测异常信息，进行质量检测异常信息自动处理，自动处理方法具体过程如下：将第一质量目标调整为即第二质量目标的下限目标为46.125。在第二质量目标调整的基础上，相应的调整铲装设备名称、铲装设备工作的台阶、铲装设备工作的爆堆、铲装设备工作的出矿点、出矿点各个需要控制的元素的质量值、铲装矿石量和卸矿点名称。

a5：设自动处理后第二次检测时间为3.5h，自动处理后第二次检测得到的元素在线分析质量值的第二加权平均结果为45.54，即第二质量检测数据为45.54，第二质量检测数据与第三质量目标对比分析方法具体过程为：在45.2＜46的情况下，即第三质量目标的下限目标为45.5，45.5＜45.54＜46.3，即第二质量检测数据在第三质量目标的阈值范围内，不作处理。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。