• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
面向智能矿山的数字孪生技术研究进展
  • 117
  • 作者

    邢震

  • 单位

    中煤科工集团常州研究院有限公司煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室天地(常州)自动化股份有限公司

  • 摘要
    智能矿山领域数字孪生技术的应用需面对较多复杂性、特殊性的技术突破。阐述了数字孪生在智能矿山领域的适用性,归纳梳理了数字孪生技术在煤矿安全、生产及运营管理等方面的研究及应用现状:在煤矿安全管理方面,数字孪生技术主要应用于灾害预警、风险管控、灾害救援等;在煤矿生产方面,数字孪生技术主要应用于采掘工作面区域整体、单机机械装备状态监测及控制、机械装备预测性维护中。从物理实体、虚拟实体、连接交互、数字孪生数据及功能服务5个维度入手探讨了智能矿山领域数字孪生亟待解决的关键共性问题:物理实体维度需重点突破全面感知及控制装备的研发,虚拟实体维度需深入进行物理、行为、规则模型的研究,连接交互维度需攻关煤矿井下5G网络传输关键技术,孪生数据维度需解决高性能计算等问题,功能服务维度需研发仿真软件及人工智能算法,以便更好地适应现场环境。从矿井规划设计、开发、建设阶段的灾害预防性设计、生产系统设计、地质环境预测,矿井生产运营阶段的灾害预警及防控、生产调度决策优化、生产设备全生命周期管理等方面展望了数字孪生技术在智能矿山领域的发展趋势,认为宜针对关键部件或装备,核心环节,重要或危险场所、区域等进行精细化孪生。
  • 关键词

    数字孪生智能矿山灾害预测及防控生产调度优化

  • 文章目录
    0引言
    1 智能矿山领域数字孪生技术研究及应用现状
    1.1数字孪生在煤矿安全方向的应用现状
    1.1.1灾害预警及防控
    1.1.2风险管控
    1.2数字孪生在煤矿生产方向的应用现状
    1.2.1采掘工作面
    1.2.2单机机械装备状态监测及控制
    1.2.3机械装备预测性维护
    1.3数字孪生在煤矿运营管理方向的应用现状
    2 智能矿山领域数字孪生亟待解决的关键共性问题
    2.1物理实体维度
    2.2连接交互维度
    2.3虚拟实体维度
    2.4孪生数据维度
    2.5功能服务维度
    3 智能矿山领域数字孪生技术应用方向展望
    3.1矿井规划设计、开发、建设阶段
    3.1.1 灾害预防性设计
    3.1.2 生产系统设计
    3.1.3 地质环境预测
    3.2.1 灾害预警及防控
    3.2.2 生产调度决策优化
    3.2.3 生产设备全生命周期管理
    4结论
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