建立矿山数字孪生模型，通过与数字孪生体的镜像同步和交互映射控制物理实体，可实现矿山的自动化、智能化开采。综采工作面具有多层次性的复杂结构，需格外关注数字孪生模型的精细程度和通信实时性。针对矿井复杂环境所采集的图像噪声较大的问题，提出了一种基于UeDiff−GAN的综采工作面目标检测与孪生体同步映射。

       基于UeDiff−GAN的综采工作面目标检测模型是一个基于前向扩散过程的生成对抗网络模型，由扩散模型和生成对抗模型耦合构成。通过扩散模型对高质量样本进行加噪扩散，得到不同程度的加噪样本，然后使用生成对抗模型进行训练。

       使用Unity3D构建综采工作面3D模型并进行渲染，实现井下物理实体的对象孪生，据此构建综采工作面实体与其孪生模型的映射关系，根据井下不同位置的检测结果控制对应机器运动状态及姿态，实现孪生模型协同控制，从而实现过程孪生。

       为了衡量UeDiff−GAN模型的目标检测性能，将其与SSD，R−CNN，YOLOv7，Diff−GAN目标检测模型进行对比实验。UeDiff−GAN模型的检测速度并不优于所有模型，但总体呈现优化趋势，并且检测精度都有相对提高，说明UeDiff−GAN模型的综合检测性能更佳。

       以Diff−GAN模型作为基础模型，模型1添加平滑扩散步长模块，模型2添加不均衡扩散模块。分别对不同类型目标进行对比实验。UeDiff−GAN模型对采煤机、人和车辆的检测精度较Diff−GAN模型分别提升了24.3%，17.5%，25.9%，平均精度和检测速度分别提升了22.6%，−0.25 帧/s，说明UeDiff−GAN模型在保持检测速度的同时，也有效提升了模型的检测精度。

       为验证综采工作面同步映射的实时性，同时更加直观展现实体与孪生体的同步映射效果，进行了同步映射验证实验。可看出孪生模型大致上与实体呈现同步映射关系。经过交互验证的孪生模型的延迟至多为0.873 s。在该延迟内，可通过传感器获取实体数据，对孪生体进行驱动，同时根据模型检测结果对孪生体进行控制，并对实体进行验证反馈。

       张帆，教授，博士生导师，博士，中国矿业大学（北京）人工智能学院副院长。长期致力于矿井智能监控与通信、数字孪生与人工智能、机器视觉与目标识别等智能矿山关键技术与应用研究。主持国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金重点项目课题、国家重点研发计划项目子课题等纵向课题5项，主持企业横向科研项目10余项，相关研究成果被中国煤炭工业协会鉴定为国际先进。获省部级科技进步一等奖2项、二等奖3项。以第1作者或通信作者发表高水平学术论文40余篇，出版学术专著1部。取国家授权发明专利20余件。

张帆，于洋，戚振明，等. 基于UeDiff−GAN的综采工作面目标检测与孪生体同步映射[J]. 工矿自动化，2025，51（3）：9-15, 21.  

ZHANG Fan, YU Yang, QI Zhenming, et al. UeDiff-GAN-based target detection and twin synchronization mapping for fully mechanized mining faces[J]. Journal of Mine Automation，2025，51（3）：9-15, 21.

      《工矿自动化》1973年创刊，月刊，是由中国煤炭科工集团有限公司主管、中煤科工集团常州研究院有限公司主办的一份集中报道我国煤矿自动化、信息化、智能化技术的专业性技术期刊。为中国科学引文数据库（CSCD）来源期刊、中文核心期刊、中国科技核心期刊、RCCSE中国核心学术期刊（A），瑞典开放存取期刊目录数据库（DOAJ）、英国《科学文摘（网络版）》（INSPEC）、美国《地质学参考数据库》(GeoRef)、美国《艾博思科数据库》（EBSCOhost）、日本《科学技术振兴机构(中国数据库）》（JSTChina）、波兰《哥白尼索引》（IC）、J-Gate数据库来源期刊、欧洲学术出版中心数据库（EuroPub）等收录，中国地学/煤炭领域高质量科技期刊T2类。

        刊登范围：煤矿安全监测监控技术，煤矿智能开采技术，煤矿机械自动化控制技术，煤矿机电设备状态监测与控制技术，煤矿电力驱动与控制技术，煤矿通信技术，煤矿抢险救灾装备与技术，矿用仪器仪表技术，煤矿供配电技术，煤矿信息化技术，煤矿机器人技术，智能矿山与物联网技术等。