數(shù)字孿生技術，是指通過建立三維數(shù)字化模型，打通物理世界和數(shù)字世界，實現(xiàn)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(shù)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(xiàn)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(xiàn)場的實景還原，所有涉及到的作業(yè)流程與技術數(shù)據(jù)和實際保持一致。
“數(shù)字孿生技術的應用，可以對礦井的各系統(tǒng)要素、數(shù)據(jù)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?！倍柮旱V總經理易瑞強表示，數(shù)字孿生技術作為實現(xiàn)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(shù)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(lián)網技術來采集煤炭開采過程中各類數(shù)據(jù)，再傳輸?shù)皆贫诉M行處理和分析，構成了煤礦數(shù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，實現(xiàn)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(shù)據(jù)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(shù)字孿生技術實現(xiàn)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(shù)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(lián)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(xiàn)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(xiàn)場處理情況，10時26分，巡檢機器人實時傳回數(shù)據(jù)，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(lián)網、大數(shù)據(jù)、人工智能以及數(shù)字孿生技術搭建起來的智能管控云平臺，可以實現(xiàn)全礦井實時感知、‘云端’控制?！痹摰V副總經理張強說。
據(jù)介紹，通過搭建的智能管控云平臺對全礦井各系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行采集匯聚、融合共享、分析治理，并利用大數(shù)據(jù)強大的計算能力，實現(xiàn)在線監(jiān)測、分析預警、智能決策、聯(lián)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(xiàn)風門自動開啟和關閉動作，還可以實現(xiàn)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(shù)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(xiàn)狀況，平臺大數(shù)據(jù)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(shù)字智能技術發(fā)展浪潮，二號煤礦在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網、人工智能、數(shù)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(shù)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(xiàn)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(shù)字孿生技術搭建了一個和現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)智能預測、預警、聯(lián)動，從而真正實現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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。”該礦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(shù)據(jù)可視化等多項感知成像技術，可實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實安全生產場景的沉浸式融合。
創(chuàng)新引領，數(shù)智賦能。當前，數(shù)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(shù)字化、智能化煤礦建設的整體性、系統(tǒng)性、協(xié)同性，夯實數(shù)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)
