智能化开采是我国大倾角、急倾斜等难采煤炭资源安全高效开采的必由之路。基于数字孪生的大比例物理模拟实验是解决重力-倾角效应下煤岩与装备多维多尺度力学行为与智能控制的有效途径。详细阐述了基于数字孪生技术的大比例采煤工作面物理模拟系统的设计框架、结构特点和测试/检测模式，能够实现采煤过程的数据可视化、人机强交互和工艺自优化等功能。针对传统液压支架在实时监测、预测性维护、设计优化及物理模拟方面所面临的挑战，构建了以液压支架为基础、以数字孪生技术为核心的姿态感知与仿真系统，利用SolidWorks、Maya和Unity3D等软件构建液压支架的数字孪生模型，并通过部署多种姿态感知传感器，采集实体液压支架的姿态数据和受载信息，实现数字孪生模型与实体之间的高精度姿态同步与实时反馈。通过对采集数据的分析处理，从而实现虚拟与现实的映射。最后通过多功能可变角大比例“支架-围岩”系统物理仿真平台进行多倾角下的系统可靠性及稳定性测试，验证了系统的可行性和有效性。

0 引言
1 大比例物理模拟智采工作面数字孪生系统研究
1.1 智采工作面数字孪生系统设计框架
1.2 智采工作面数字孪生系统测试/检测
2 液压支架姿态感知与仿真系统框架
2.1 三维实验平台及物理液压支架实体
2.2 液压支架姿态解析
3 系统实现的关键技术
3.1 基于嵌入式微控制器开发的实时监测技术
3.1.1 液压支架姿态数据采集
3.1.2 液压支架载荷数据采集
3.2 基于Unity3D的孪生体建模
3.3 服务系统搭建
4 应用实例
5 结论