在科幻影片中,一摁遥控器,巨大地下工程的模型就出现在观众眼前,在其中行走的人或车辆,还会以红点的形式实时呈现在模型中。通过应用数字孪生技术,这样的影片场景在陕煤集团黄陵矿业企业二号煤矿部分成为现实。
数字孪生技术的应用,不仅在电脑里再建了一个“真实”的煤矿,可以进行酷炫的三维展示,还为二号煤矿安全管理、生产经营、规划发展带来了全新思路。
全息可视协同管理
走进二号煤矿智能调度指挥中心,三维动画模拟的井下综采工作面作业场景出现在LED大屏幕上。随着采煤作业指令下达,采煤机自动行走割煤,液压支架跟机移架支护,输煤皮带运输原煤升井……画面清晰、动作流畅,让人眼前一亮。这些模拟画面,正是井下作业现场的实景还原。
“应用数字孪生技术,可以对矿井的各系统要素、数据进行模拟和仿真,在虚拟空间完成映射,反映煤炭开采的全过程。”二号煤矿总经理易瑞强说。
目前,二号煤矿通过应用数字孪生技术,将包括采、掘、机、运、通在内的28个业务系统、1050个功能点、22个生产重要场景、2万多个信息点进行有机融合。通过物联网技术,他们可以采集煤炭开采过程中各类数据,再将数据传输到云端进行处理分析,构成煤矿数字孪生模型底座;利用智能管控技术,对采煤、掘进以及生产辅助等各类生产系统数据进行处理分析,结合环境监测、人员定位、AI视频等数据,实现矿井生产要素全息可视、开采过程协同控制,极大地提高了煤炭开采效率。
“以井下305智能化综采工作面为例,各种数据一览无余,综采作业人数减少了一半。”该矿信息化办公室主任高小虎说。
实时感知云端控制
上午10点13分,二号煤矿皮带队队长胡峰峰的手机突然振动起来。物联网工业云APPApp提醒他,井下三盘区胶带有一条设备故障信息,需要及时处理。
原来,智能巡检机器人在对整条运输皮带正常巡检过程中发现,120架皮带托辊磨损噪音大,需要更换。胡峰峰马上安排井下设备检修人员处理故障。
与此同时,在该矿智能调度指挥中心,输煤皮带远程操作工冯杰正在电脑上察看现场处理情况。10点26分,巡检机器人实时传回数据,设备检修人员及时对损坏皮带托辊进行了更换。随即电脑界面上推送出一条绿色的故障消除信息。
该矿副总经理张强先容,智能管控云平台对全矿井各系统数据进行采集汇聚、融合共享、分析治理,利用大数据强大的计算能力,实现在线监测、分析预警、智能决策、联动管控。
“就拿智能通风系统来说,整套系统以‘中枢神经’App系统为核心,具有矿井通风安全监测、风网异常智能辨识、风流按需分配与调控、二维三维一体化展示等功能,不仅实现风门自动开启关闭,还具备地面对主通风机一键式启动、反风、倒机远程控制等功能。”该矿副总工程师黄兴利说。
如今,有了以数字孪生技术为核心的智能管控云平台,一旦煤炭开采过程中某个系统出现状况,平台大数据系统可马上下达处置指令至相关单位和责任人,第一时间进行处置,比传统人工处置效率提升1倍以上。
加强应用深入探索
除了井下一线生产,二号煤矿也在智慧园区、虚拟选煤厂建设等方面探索数字孪生技术的更多可能性。
在智慧园区建设中,该矿构建了智慧园区总览、车辆管理等六大板块,应用数字孪生技术,对智能安防、车辆管理、智能门禁闸机、智能设备以及个人移动终端进行精准映射,实现园区运行状态全面感知、统一管控。
“大家还利用数字孪生技术搭建了一个和现实完全一致的虚拟选煤厂。”选煤厂厂长张锋青先容,基于倾斜摄影、激光点云、BIM(建筑信息模型)等技术搭建的选煤厂智能管控平台,可以对作业人员、原煤质量、设备运行状态等进行监测,并实现智能预测、预警、联动。
另外,该矿搭建了主要解决生产现场各个区域内安全问题的AI智能安全风险管控系统和重点解决单岗作业过程中安全问题的AR智能安全风险管控系统。
“职工戴上AR眼镜,不但可以按照标准操作流程进行安全作业,还可以保存全方位、全流程操作记录。”该矿副总工程师姚一龙先容。
下一步,二号煤矿将全面提升数字化、智能化煤矿建设的整体性、系统性、协同性,夯实数字孪生技术基础,推动矿井高质量发展。
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