淮北礦業(yè)集團自主研發(fā)數字孿生平臺
三維全域互聯 數字高效管控 領跑智慧礦山
近日，記者來到楊柳礦應急調度指揮中心，只見巨大的屏幕上，地面皮帶運輸機、提升機、35KV變電所等設施設備的電流、溫度、振動數據在三維模型中跳動更新，井下600米深處的采煤機位置、截割速度、故障預警信息通過5G+UWB精確定位系統(tǒng)同步驅動數字孿生體，采掘面瓦斯?jié)舛取⑼L流量等安全參數以紅黃綠三色動態(tài)熱力圖呈現，“數字孿生平臺”實時反映出的礦井生產場景給人身臨其境之感。
何謂“數字孿生”，相信很多人會有這樣的疑問？
“簡單來說，數字孿生就是在一個設備或系統(tǒng)的基礎上，創(chuàng)造一個數字版的‘克隆體’。它最大的特點就是會‘動’，且能把實體對象的實時狀態(tài)和外界的環(huán)境條件，全部復現到‘孿生體’身上。”傳媒科技公司有關負責人解釋道。
在楊柳礦綜合信息融合平臺上，隨著放大的電腦操作界面，屏幕中蘊藏的大量生產數據和視頻畫面不斷涌現在屏幕上。據楊柳礦調度員介紹：“這張圖叫‘GIS一張圖’，它將圖紙從‘二維’升級到‘三維’，實現了設備、人員定位、環(huán)境監(jiān)測、應急系統(tǒng)等數據信息的疊加融合，既是掌握百米井下實況的‘千里眼’，也是精準調度生產、發(fā)送調度指令的‘中樞神經’。”
圖為楊柳礦數字孿生系統(tǒng)實時反映井下煤機運轉狀態(tài)。（郗桂昌 攝）
為加快推進企業(yè)智能化建設，實現數字化轉型，近年來，淮北礦業(yè)集團機電裝備部、生產管理部、傳媒科技公司共同探索，自主研發(fā)數字孿生平臺，融合云計算、物聯網、大數據、數字孿生、AR仿真、互聯網+等多種前沿技術，推進煤礦機電設備的“全生命周期管理”，實現井下生產設備“自動化、少人化”管理，電力設備“智能化、無人化”運維，隱患故障“動態(tài)化、實時化”處理，推動企業(yè)管理運營走向“數字化、智能化”。
談及數字孿生平臺優(yōu)勢，集團生產管理部有關負責人表示，該平臺不僅可以實時反映井下各類設備運行狀態(tài)，還能深度分析設備運行數據，可以在故障發(fā)生前提供智能預警，并結合實際情況給出對策建議，真正實現從“故障后搶修”到“前瞻性維護”的模式變革。
數字孿生系統(tǒng)通過構建物理世界和信息世界在虛擬空間中的映射，使孿生目標具有完備的自主運行能力。所以，完成數據的采集和傳輸是關鍵。
作為淮北礦業(yè)集團全資子公司，傳媒科技公司數字化團隊經過3年攻關，實現數據采集、數字化模型、通信等核心技術的100%自主化。該平臺通過1:1三維建模，基于GIS地理信息系統(tǒng)和礦井設備相對位置坐標，能夠如實反映煤礦井上下建筑、設備實體關系，呈現所有設備、設施的三維模型。
過去了解礦井生產情況，需要查閱大量紙質報告。排查井下設備故障點，需要走十幾里巷道，耗費數個小時。隨著該系統(tǒng)的應用，企業(yè)數字化轉型成果得到了充分體現，讓一線員工深切體會到轉型發(fā)展帶來的價值共享。
“現在無論是在礦工作，還是在外出差，只要打開手機就能隨時隨地了解煤礦安全生產動態(tài)信息，線上辦理各類業(yè)務流程，查看現場實時畫面。”楊柳礦智能化辦公室主任張輝打開手機App向記者展示。
該平臺的成功應用塑造了“大數據時代”的智慧煤礦典范，全面增強了煤礦從業(yè)人員對井下生產現場的感知精準度，降低了安全風險、勞動強度和生產成本，為提升礦山智能化水平與整體運營效能，實現“無人值守、少人值守、自動生產、安全運行、降本增效”目標提供有力支撐。
2023年4月，集團《基于數字孿生的煤礦三維可視化平臺及AR智能穿戴裝置》通過專家鑒定，成果達到國內領先水平。2024年12月，楊柳礦獲評國家礦山安全監(jiān)察局《智能化礦山數據融合共享規(guī)范》創(chuàng)新應用企業(yè)，其地質三維建模與可視化系統(tǒng)、工業(yè)互聯網平臺建設入選全國礦山智能化建設典型案例。
該系統(tǒng)研發(fā)團隊負責人王磊在談到下一步“數字孿生”技術在煤礦的具體應用時表示：一是構建技術自主化生態(tài)，研發(fā)“GIS+數字孿生”數據底座，突破復雜地質自適應建模算法，建立設備全生命周期預測性維護體系；二是推動全場景智能化滲透，配合集團數字化轉型規(guī)劃，逐步覆蓋集團主力礦井，重點強化智能應急響應、設備健康管理、能效精細管控三大能力；三是實現數字產業(yè)化輸出，將技術打包為“智慧礦山解決方案”，開發(fā)輕量化SaaS平臺、設備模型庫；四是加速經濟效益轉化，通過技術輸出與服務訂閱模式，目標3年內向行業(yè)輸出技術成果，真正將研發(fā)成果轉化為利潤增長點，助力企業(yè)實現高質量發(fā)展。
【記者手記】
放開手腳創(chuàng)新創(chuàng)造
今年是“十四五”規(guī)劃的收官之年，傳媒科技公司作為淮北礦業(yè)集團數字化轉型先鋒，依托國家智能化礦山建設政策紅利，在集團領導及相關部門的支持下，成功研發(fā)“能源行業(yè)數字孿生系統(tǒng)”，成為行業(yè)標桿。
該系統(tǒng)已先后在集團下屬楊柳礦、渦北選煤廠等基層礦廠，以及集團辦公中心消防可視化平臺領域得到了成熟應用。實現了“1:1虛擬映射”和實時動態(tài)仿真等核心技術，攻克了復雜工況建模與多源數據融合課題，通過高精度傳感器與AI算法實現井下設備狀態(tài)監(jiān)測與故障預判，設備運維效率顯著提升，提高了采選效率、優(yōu)化了資源利用、降低了安全風險。
近一段時間，DeepSeek和機器人等創(chuàng)新創(chuàng)造引發(fā)國內外關注，中國的科技春潮加速奔涌。全國兩會上多次提到“科技創(chuàng)新”這一關鍵命題，強調“科技創(chuàng)新和產業(yè)創(chuàng)新，是發(fā)展新質生產力的基本路徑”“建立未來產業(yè)投入增長機制，培育生物制造、量子科技、具身智能、6G等產業(yè)”。
“新”潮澎湃，乘勢而上。當今世界百年變局加速演進，誰掌握核心關鍵技術，誰就能夠牢牢掌控發(fā)展的主動權。集團上下要“放開手腳創(chuàng)新創(chuàng)造”，堅持守正創(chuàng)新，堅持“抓創(chuàng)新就是抓發(fā)展、謀創(chuàng)新就是謀未來”，在繼承傳統(tǒng)中創(chuàng)新發(fā)展，圍繞煤礦“323”短板、治災技術、煤炭化工、數字化建設等破題攻關、聚力攻堅，為企業(yè)高質量發(fā)展賦智賦能。
（審核：殷鵬 責編：王宏杰）