數字孿生技術，是指通過建立三維數字化模型，打通物理世界和數字世界，實現虛實融合的復合技術。

近年來，陜煤黃陵礦業(yè)二號煤礦大力推進“智能礦井、智慧礦區(qū)”建設，數字孿生技術的成功應用，給礦井安全管理、生產經營、規(guī)劃發(fā)展帶來了全新的思路和解決方案，讓煤礦開采更“聰明”。

全息可視 協(xié)同管理

走進二號煤礦智能調度指揮中心，三維動畫模擬的井下綜采工作面作業(yè)場景出現在LED大屏幕上，隨著采煤作業(yè)指令的下達，采煤機自動行走割煤、液壓支架跟機移架支護、輸煤皮帶運輸原煤升井……畫面清晰、作業(yè)流暢，超強的立體直觀效果，讓人眼前一亮，更令人震驚地是，眼前的這一切模擬畫面，正是井下作業(yè)現場的實景還原，所有涉及到的作業(yè)流程與技術數據和實際保持一致。

“數字孿生技術的應用，可以對礦井的各系統(tǒng)要素、數據進行模擬和仿真，在虛擬空間完成映射，從而反映煤炭開采的全過程。”二號煤礦總經理易瑞強表示，數字孿生技術作為實現虛實之間雙向映射、動態(tài)交互、實時連接的關鍵途徑，它與煤炭工業(yè)的深度融合，為礦井發(fā)展建設提供了全新思路。

目前，二號煤礦通過數字孿生技術，將包括“采掘機運通”在內的28個業(yè)務系統(tǒng)、1050個功能點、22個生產重要場景、2萬多個信息點進行有機融合。通過物聯網技術來采集煤炭開采過程中各類數據，再傳輸到云端進行處理和分析，構成了煤礦數字孿生模型的“底座”；利用智能管控技術，對采煤、掘進及生產輔助等各類生產系統(tǒng)數據進行處理和分析，并結合環(huán)境監(jiān)測、人員定位、AI視頻等監(jiān)測數據，實現了礦井生產要素的全息可視，開采過程的協(xié)同控制。構建起“檢測智能化、作業(yè)標準化、控制協(xié)同化、操作便捷化”的開采模式，極大地提高了煤炭開采效率。

“以井下305智能化綜采工作面為例，在這個虛擬場景中，包括采煤機、液壓支架、轉載機、設備列車在內的綜采工作面設備部署、設備運行狀態(tài)數據等信息都一覽無余?！痹摰V信息化辦公室主任高小虎介紹，數字孿生技術實現了智能采煤作業(yè)的智能自適應和遠程可視管控，綜采作業(yè)人數減少了1倍，減員提效、安全高產效果顯著。

實時感知 “云端”控制

上午10時13分，二號煤礦皮帶隊隊長胡峰峰智能手機突然振動起來，物聯網工業(yè)云APP軟件提醒他井下三盤區(qū)膠帶有一條設備故障缺陷，需要及時處理。

原來，智能巡檢機器人在對整條運輸皮帶正常巡檢過程中，發(fā)現120架皮帶托輥磨損噪音大需要更換，胡峰峰立即安排井下設備檢修人員處理故障。

與此同時，在該礦智能化調度指揮中心，輸煤皮帶遠程操作工馮杰正在電腦上察看現場處理情況，10時26分，巡檢機器人實時傳回數據，設備檢修人員及時對損壞皮帶托輥進行了更換，隨即電腦界面上推送出了一條綠色的故障消除信息。

“通過物聯網、大數據、人工智能以及數字孿生技術搭建起來的智能管控云平臺，可以實現全礦井實時感知、‘云端’控制。”該礦副總經理張強說。

據介紹，通過搭建的智能管控云平臺對全礦井各系統(tǒng)數據進行采集匯聚、融合共享、分析治理，并利用大數據強大的計算能力，實現在線監(jiān)測、分析預警、智能決策、聯動管控，達到“全面了解過去，實時監(jiān)控當前，精準預測未來”的目標。

“就拿智能通風系統(tǒng)來說，整套系統(tǒng)以‘中樞神經’軟件系統(tǒng)為核心，具有礦井通風安全監(jiān)測、風網異常智能辨識、風流按需分配與調控、二三維一體化展示等諸多功能。不僅可實現風門自動開啟和關閉動作，還可以實現地面對主通風機一鍵式啟動、反風、倒機遠程控制等功能?！痹摰V副總工程師黃興利說。

如今，有了以數字孿生技術為核心的智能云管控平臺，一旦煤炭開采過程中某個系統(tǒng)出現狀況，平臺大數據系統(tǒng)將立即下達處置指令等信息至相關單位和責任人，第一時間進行處置，比傳統(tǒng)人工處置效率提升1倍以上。智能調度指揮中心的值班人員就像在“云端”工作，整個礦井生產情況盡收眼底，隨時可管理調度，提高了礦井治理效能。

加強應用 深入探索

目前，順應數字智能技術發(fā)展浪潮，二號煤礦在大數據、物聯網、人工智能、數字孿生技術方面開展了諸多探索和實踐。

在智慧園區(qū)系統(tǒng)建設中，該礦構建了智慧園區(qū)總覽、車輛管理、人員訪客、綜合安消、環(huán)境保護、設備智能終端六大版塊，并結合數字孿生技術對智能安防、車輛管理、智能門禁閘機、智能設備及個人移動終端，進行精準點位映射，實現園區(qū)運行狀態(tài)的全面感知、統(tǒng)一管控，形成了具備綜合感知、安全管理、便捷高效、豐富應用、高效協(xié)同的智慧礦區(qū)新形態(tài)。

“我們還利用數字孿生技術搭建了一個和現實完全一致的虛擬選煤廠，全域感知、全局協(xié)同、智能決策?！痹谶x煤廠調度指揮中心，該廠廠長張鋒青介紹，基于傾斜攝影、激光點云、BIM（建筑信息模型）等尖端技術搭建的選煤廠智能管控平臺，可以實現對作業(yè)人員、原煤質量、設備運行狀態(tài)等進行監(jiān)測，并實現智能預測、預警、聯動，從而真正實現煤炭從井下開采到地面洗選運銷的生產全流程的智能管控。

另外，該礦利用人工智能技術，搭建了主要解決生產現場各個區(qū)域內安全問題的AI智能安全風險管控系統(tǒng)和重點解決單崗作業(yè)過程中安全問題的AR智能安全風險管控系統(tǒng)。

“職工佩戴上AR智能眼鏡，不但可以按照標準操作流程進行安全作業(yè)，還可以全方位、全流程保存操作記錄。在遇到特殊情況時，能夠實現地面對井下操作的全場景指導，達到遠程操作、遠程設備故障診斷等功能?！痹摰V副總工程師姚一龍介紹，AR智能眼鏡結合人體指令操控、AI圖像識別、遠程協(xié)助、數據可視化等多項感知成像技術，可實現虛擬與現實安全生產場景的沉浸式融合。

創(chuàng)新引領，數智賦能。當前，數字化、智能化建設已經成為了煤礦企業(yè)轉型發(fā)展的重要引擎和有力支撐。下一步，二號煤礦將全面提升數字化、智能化煤礦建設的整體性、系統(tǒng)性、協(xié)同性，夯實數字孿生技術基礎設施，推動礦井高質量發(fā)展取得突破。

來源：黃陵礦業(yè)