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智慧矿山的数字孪生机遇
2022-10-15
煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,数字孪生面向煤炭工业互联互通及智能化应用,发挥连接物理世界和信息世界的桥梁与纽带作用,将在煤炭开采、视频监控、人机交互等方面提供更加实时、智能、高效的服务。
——【摘要】

煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,数字孪生面向煤炭工业互联互通及智能化应用,发挥连接物理世界和信息世界的桥梁与纽带作用,将在煤炭开采、视频监控、人机交互等方面提供更加实时、智能、高效的服务。

将“数字孪生+5G”与AI技术相结合,聚焦智慧矿山建设目标,以智慧矿山系统建设、优化和关键技术为核心,基于矿山信息物理空间的数字孪生和深度学习方法构建全域感知、边缘计算、数据驱动和辅助决策的智慧矿山平台基于数据融合的企业数字孪生矿山需要通过现场数据的采集和感知,充分融合矿山行业工艺技术和生产管理知识,建立大数据和人工智能计算与服务中心,结合边云协同计算与控制,建立矿山基于组织架构的数字孪生矿山,并能更新实时状态,建立矿山可视化物理模型、可验证的仿真模型、可表示的逻辑模型、可计算的数据模型,实现物理矿山实体与数字矿山孪生体之间的虚实映射、实时交互,部署相应的生产管控系统,实现数字资源的整合。

<span style='color:red;'>智慧矿山</span>

煤矿智能化

数字孪生通过在物理实体和数字孪生体之间全面建立精确映射的孪生关系,进而对操作对象全生命周期的状态、过程及变化进行建模、仿真、分析和预测,实现对物理实体1∶1的忠实映射或复制。

可以预见,数字孪生在未来智能制造、智慧矿山等工业领域将发挥重要的技术引领作用,并逐渐向拟实化、融合化、专业化和智能化方向发展。

推进矿山建设与管理数字化、智能化内涵式发展,通过研究煤矿精准探测与数字矿山精确建模技术,构建矿山可视化物理模型、可验证的仿真模型、可表示的逻辑模型、可计算的数据模型,实现物理矿山实体与数字矿山孪生体之间的虚实映射、实时交互。

建矿山智能化是智慧矿山的中级阶段,矿用机器人技术和通信技术还在普及应用,以人工智能和大数据为代表的新兴技术也融入其中,推动矿山向智能化、智慧化发展。

将人工智能和自动化、机器人化技术结合,实现矿山生产复杂流程的自动化,进一步简化人工操作。5G通信技术为云平台提供了通讯基础,大数据和云计算技术在云端的应用为矿山分析决策、动态预测、协同控制提供了新的渠道。

在智能矿山系统中,矿山数据模型是实现矿山决策学习自我优化的关键,同时也是数字四胞胎描述智能的另一种实现方式。在物理世界中的决策系统可以根据以往发生的事件而做出决策,即“吃一堑,长一智”,但在平行矿山数据模型构建技术的帮助下,可以对以往的事故进行多次学习,即“吃一堑,长多智”,实现智慧矿山操作系统的快速成长。人机交互协同是矿山智能开采中的典型应用场景,通过人机交互可以实现远程控制、实时监测、精确定位与健康预测,提高矿山全息感知、可视化运维水平和智能生产效率。

基于数字孪生的人机交互,构建与矿山物理空间忠实映射的虚拟空间数字孪生体,通过基于AI的模式识别、手势感知或语义理解等指令,实时更新虚拟场景的操作进程,实现人——机——环——控的智能协调与有机融合。

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