數(shù)字孿生技術(shù)，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(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合的復(fù)合技術(shù)。
近年來，陜煤黃陵礦業(yè)二號(hào)煤礦大力推進(jìn)“智能礦井、智慧礦區(qū)”建設(shè)，數(shù)字孿生技術(shù)的成功應(yīng)用，給礦井安全管理、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、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(jìn)二號(hào)煤礦智能調(diào)度指揮中心，三維動(dòng)畫模擬的井下綜采工作面作業(yè)場(chǎng)景出現(xiàn)在LED大屏幕上，隨著采煤作業(yè)指令的下達(dá)，采煤機(jī)自動(dòng)行走割煤、液壓支架跟機(jī)移架支護(hù)、輸煤皮帶運(yùn)輸原煤升井……畫面清晰、作業(yè)流暢，超強(qiáng)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(chǎng)的實(shí)景還原，所有涉及到的作業(yè)流程與技術(shù)數(shù)據(jù)和實(shí)際保持一致。
“數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)礦井的各系統(tǒng)要素、數(shù)據(jù)進(jìn)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?hào)煤礦總經(jīng)理易瑞強(qiáng)表示，數(shù)字孿生技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)虛實(shí)之間雙向映射、動(dòng)態(tài)交互、實(shí)時(shí)連接的關(guān)鍵途徑，它與煤炭工業(yè)的深度融合，為礦井發(fā)展建設(shè)提供了全新思路。
目前，二號(hào)煤礦通過數(shù)字孿生技術(shù)，將包括“采掘機(jī)運(yùn)通”在內(nèi)的28個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)、1050個(gè)功能點(diǎn)、22個(gè)生產(chǎn)重要場(chǎng)景、2萬多個(gè)信息點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)融合。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來采集煤炭開采過程中各類數(shù)據(jù)，再傳輸?shù)皆贫诉M(jìn)行處理和分析，構(gòu)成了煤礦數(shù)字孿生模型的“底座”；利用智能管控技術(shù)，對(duì)采煤、掘進(jìn)及生產(chǎn)輔助等各類生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并結(jié)合環(huán)境監(jiān)測(cè)、人員定位、AI視頻等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了礦井生產(chǎn)要素的全息可視，開采過程的協(xié)同控制。構(gòu)建起“檢測(cè)智能化、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(gè)虛擬場(chǎng)景中，包括采煤機(jī)、液壓支架、轉(zhuǎn)載機(jī)、設(shè)備列車在內(nèi)的綜采工作面設(shè)備部署、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)等信息都一覽無余。”該礦信息化辦公室主任高小虎介紹，數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)了智能采煤作業(yè)的智能自適應(yīng)和遠(yuǎn)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(chǎn)效果顯著。
實(shí)時(shí)感知 “云端”控制
上午10時(shí)13分，二號(hào)煤礦皮帶隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)胡峰峰智能手機(jī)突然振動(dòng)起來，物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)云APP軟件提醒他井下三盤區(qū)膠帶有一條設(shè)備故障缺陷，需要及時(shí)處理。
原來，智能巡檢機(jī)器人在對(duì)整條運(yùn)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(shè)備檢修人員處理故障。
與此同時(shí)，在該礦智能化調(diào)度指揮中心，輸煤皮帶遠(yuǎn)程操作工馮杰正在電腦上察看現(xiàn)場(chǎng)處理情況，10時(shí)26分，巡檢機(jī)器人實(shí)時(shí)傳回?cái)?shù)據(jù)，設(shè)備檢修人員及時(shí)對(duì)損壞皮帶托輥進(jìn)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(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能以及數(shù)字孿生技術(shù)搭建起來的智能管控云平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)全礦井實(shí)時(shí)感知、‘云端’控制?！痹摰V副總經(jīng)理張強(qiáng)說。
據(jù)介紹，通過搭建的智能管控云平臺(tái)對(duì)全礦井各系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集匯聚、融合共享、分析治理，并利用大數(shù)據(jù)強(qiáng)大的計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)、分析預(yù)警、智能決策、聯(lián)動(dòng)管控，達(dá)到“全面了解過去，實(shí)時(shí)監(jiān)控當(dāng)前，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)未來”的目標(biāo)。
“就拿智能通風(fēng)系統(tǒng)來說，整套系統(tǒng)以‘中樞神經(jīng)’軟件系統(tǒng)為核心，具有礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)、風(fēng)網(wǎng)異常智能辨識(shí)、風(fēng)流按需分配與調(diào)控、二三維一體化展示等諸多功能。不僅可實(shí)現(xiàn)風(fēng)門自動(dòng)開啟和關(guān)閉動(dòng)作，還可以實(shí)現(xiàn)地面對(duì)主通風(fēng)機(jī)一鍵式啟動(dòng)、反風(fēng)、倒機(jī)遠(yuǎn)程控制等功能。”該礦副總工程師黃興利說。
如今，有了以數(shù)字孿生技術(shù)為核心的智能云管控平臺(tái)，一旦煤炭開采過程中某個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)狀況，平臺(tái)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)將立即下達(dá)處置指令等信息至相關(guān)單位和責(zé)任人，第一時(shí)間進(jìn)行處置，比傳統(tǒng)人工處置效率提升1倍以上。智能調(diào)度指揮中心的值班人員就像在“云端”工作，整個(gè)礦井生產(chǎn)情況盡收眼底，隨時(shí)可管理調(diào)度，提高了礦井治理效能。
加強(qiáng)應(yīng)用 深入探索
目前，順應(yīng)數(shù)字智能技術(shù)發(fā)展浪潮，二號(hào)煤礦在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、數(shù)字孿生技術(shù)方面開展了諸多探索和實(shí)踐。
在智慧園區(qū)系統(tǒng)建設(shè)中，該礦構(gòu)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(hù)、設(shè)備智能終端六大版塊，并結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù)對(duì)智能安防、車輛管理、智能門禁閘機(jī)、智能設(shè)備及個(gè)人移動(dòng)終端，進(jìn)行精準(zhǔn)點(diǎn)位映射，實(shí)現(xiàn)園區(qū)運(yùn)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(yīng)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(shù)搭建了一個(gè)和現(xiàn)實(shí)完全一致的虛擬選煤廠，全域感知、全局協(xié)同、智能決策。”在選煤廠調(diào)度指揮中心，該廠廠長(zhǎng)張鋒青介紹，基于傾斜攝影、激光點(diǎn)云、BIM（建筑信息模型）等尖端技術(shù)搭建的選煤廠智能管控平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)人員、原煤質(zhì)量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)智能預(yù)測(cè)、預(yù)警、聯(lián)動(dòng)，從而真正實(shí)現(xiàn)煤炭從井下開采到地面洗選運(yùn)銷的生產(chǎn)全流程的智能管控。
另外，該礦利用人工智能技術(shù)，搭建了主要解決生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)區(qū)域內(nèi)安全問題的AI智能安全風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)和重點(diǎn)解決單崗作業(yè)過程中安全問題的AR智能安全風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)。
“職工佩戴上AR智能眼鏡，不但可以按照標(biāo)準(zhǔn)操作流程進(jìn)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(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)地面對(duì)井下操作的全場(chǎng)景指導(dǎo)，達(dá)到遠(yuǎn)程操作、遠(yuǎn)程設(shè)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(jié)合人體指令操控、AI圖像識(shí)別、遠(yuǎn)程協(xié)助、數(shù)據(jù)可視化等多項(xiàng)感知成像技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)安全生產(chǎn)場(chǎng)景的沉浸式融合。
創(chuàng)新引領(lǐng)，數(shù)智賦能。當(dāng)前，數(shù)字化、智能化建設(shè)已經(jīng)成為了煤礦企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要引擎和有力支撐。下一步，二號(hào)煤礦將全面提升數(shù)字化、智能化煤礦建設(shè)的整體性、系統(tǒng)性、協(xié)同性，夯實(shí)數(shù)字孿生技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，推動(dòng)礦井高質(zhì)量發(fā)展取得突破。
來源：黃陵礦業(yè)
