數(shù)字孿生智慧選煤廠：數(shù)據(jù)監(jiān)控賦能礦山高效生產(chǎn)

國家“十四五”規(guī)劃，中國要實現(xiàn)“3060”目標，需要優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)。煤炭是我國重要的基礎(chǔ)能源，為國民經(jīng)濟和社會發(fā)展提供了可靠的能源保障。在智能化發(fā)展大潮之下，煤炭行業(yè)亟待借勢轉(zhuǎn)型。

圖撲軟件應(yīng)用自主研發(fā)的 HT for Web 產(chǎn)品，搭建了選煤廠區(qū)建筑及生產(chǎn)設(shè)備、管線等設(shè)施的三維場景，將生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、安全監(jiān)測監(jiān)控與生產(chǎn)時空有機結(jié)合，構(gòu)建了集智能巡檢、設(shè)備安全監(jiān)測、預(yù)警功能、企業(yè)管理于一體的三維可視化管理系統(tǒng)。全方位推動選煤廠精細化管理工作，實現(xiàn)減人增效的目的。

通過 Hightopo 構(gòu)建 Web 智慧選煤系統(tǒng)。整體場景采用航拍建模方式獲取，利用飛機或無人機搭載多臺傳感器，對選煤廠進行拍攝采集，快速高效獲取真實反映廠區(qū)情況的數(shù)據(jù)信息。通過糾正、平差、多視影像匹配等一系列的內(nèi)業(yè)處理操作，最終獲得三維模型。航拍建模的成果數(shù)據(jù)具有地理坐標系信息，可以準確地和 GIS 匹配。

原創(chuàng)，請保留

HT 和 GIS 的集成方案中可提供根據(jù)經(jīng)緯度和海拔數(shù)據(jù)構(gòu)建漫游線路，讓用戶以第一人稱的視角按照指定線路對廠區(qū)進行巡檢漫游，在制定線路的時候可以參考重點區(qū)域或智能化水平較高的區(qū)域進行制定，給用戶呈現(xiàn)選煤廠重點發(fā)展區(qū)域以及智能化發(fā)展成效。

在線監(jiān)測核心設(shè)備運行情況，對選煤廠智能管控實現(xiàn)全覆蓋，避免監(jiān)控不到位、工作人員疏忽等問題所造成的各類事故的出現(xiàn)，確保了選煤廠機電設(shè)備的正常、平穩(wěn)、持續(xù)、高效的工作。

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本次三維選煤廠可視化項目，從日常管控、企業(yè)歷程、應(yīng)急管控為主體進行展示。系統(tǒng)聚焦產(chǎn)品運輸、洗選加工關(guān)鍵流程管控，化繁為簡，從根本上堵塞管理漏洞，通過精準監(jiān)督推動企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

日常管控

大氣監(jiān)測

在生產(chǎn)過程中，選煤帶來的環(huán)境污染非常嚴重，這一問題已經(jīng)引起社會各界的重視。圖撲軟件運用豐富的可視化圖表和動畫效果，實時統(tǒng)計各廠區(qū)、監(jiān)測點的監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)涵蓋當日室外溫度、濕度、壓力、二氧化硫和顆粒物等多個關(guān)鍵指標。為制定對控制污染源無組織排放、減少大氣污染等綜合管理方案，提供可靠的數(shù)據(jù)信息。

水環(huán)境監(jiān)測

結(jié)合圖撲軟件 Web 2D 組態(tài)功能，再通過數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)水環(huán)境監(jiān)測可視化。數(shù)據(jù)包括 ph 值、化學(xué)需氧量、生物化學(xué)需氧量以及細菌總數(shù)等水體資源保護及污染控制的重要指標。技術(shù)員可及時掌握洗水變化規(guī)律，做出適當調(diào)整。

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固體廢棄物占比監(jiān)測

煤炭固體廢棄物是指煤炭在生產(chǎn)、加工和消費過程中不再需要或者暫時沒有利用價值而被遺棄的固態(tài)或半固態(tài)物質(zhì)。利用圖撲軟件可視化圖表，將固體廢棄物以及占比進行等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行可視化呈現(xiàn)。防止固體廢棄物污染環(huán)境，保障人體健康，維護礦區(qū)環(huán)境景觀。

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主廠房數(shù)據(jù)管控

主廠房是選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)的核心建筑物，選煤工藝的大部分的流程都要在此完成。圖撲軟件將 BIM 技術(shù)應(yīng)用到主廠房建設(shè)中，BIM 技術(shù)將模型進行細化及深化之后，配合圖撲軟件 HT 引擎，進行貼近現(xiàn)實的三維渲染動畫。2D 面板聯(lián)動三維場景，動態(tài)更新設(shè)備指標，時刻對選煤工藝進行安全監(jiān)管。

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圖撲軟件 HT 的輕量化方式是在傳統(tǒng)的 GIS 和 BIM 技術(shù)上做出了全新的改變：HT 具有輕量化、低成本的優(yōu)點，企業(yè)無需再購置笨重昂貴的 GIS 和 BIM 軟件；而且起點低、效果好，傳統(tǒng) Web 開發(fā)人員可輕松上手，借力 HT 強大的 3D 渲染效果即可做出高仿真場景。

點擊“樓層隱藏”切換透視效果，呈現(xiàn)廠房內(nèi)三維設(shè)備在廠房分布情況，點擊“樓層展開”切換查看不同樓層內(nèi)場景的設(shè)備運行情況。

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3D 主廠房

主廠房設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)通過 HT 3D 效果，1：1 制作 3D 可視化仿真互動模型，并將重介洗煤工藝流程整合融入，將原煤進行洗選加工和綜合處理的全過程信息監(jiān)控。

系統(tǒng)可實時顯示重介旋流器、精煤皮帶、振動篩、原煤皮帶等重要設(shè)備的動態(tài)數(shù)據(jù)，當點選不同樓層設(shè)備時，自動彈出設(shè)備多重信息，創(chuàng)建多參數(shù)實時在線監(jiān)測。

數(shù)據(jù)信息包括運行設(shè)備的振動頻率、溫度、故障信號、趨勢信號等數(shù)據(jù)，管理人員可通過此功能，進行調(diào)用查看設(shè)備運行狀態(tài)、故障屬性及導(dǎo)致故障發(fā)生的相關(guān)聯(lián)信息歷史數(shù)據(jù)。

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2D 主廠房

選煤廠主廠房負責把主井提升上來的精煤進行分選加工成原煤、塊煤和矸石等產(chǎn)品。圖撲軟件以二維組態(tài)圖方式搭建的選煤生產(chǎn)線，界面中可對用戶所關(guān)注的產(chǎn)能信息、設(shè)備運行關(guān)鍵指標進行監(jiān)測展示。覆蓋精煤、中煤、矸石、煤泥的產(chǎn)品形成全過程。

場景內(nèi)可對脫介篩、磁選機、泄介篩、離心機等設(shè)備布局進行可視化展示，不同的產(chǎn)物生產(chǎn)線路采用不同顏色的線條標識，為作業(yè)人員提供圖形注釋。

同傳統(tǒng)界面相比，圖撲滿足工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)代化的、高性能的、跨平臺（桌面 Mouse /移動 Touch /虛擬現(xiàn)實 VR）的圖形展示效果及交互體驗。同時還支持結(jié)合 VR/AR 進行展示，讓用戶能夠沉浸在虛擬環(huán)境中進行體驗，尤其對工廠、車間、生產(chǎn)線等大型場景更具有優(yōu)勢。

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密控系統(tǒng)

通過圖撲軟件實現(xiàn)可交互的 Web 密控三維系統(tǒng)，針對重介系統(tǒng)的密度控制和數(shù)據(jù)監(jiān)控而開發(fā)，可使測量密度值跟蹤、趨近直至等于設(shè)定值。密控系統(tǒng)分為精煤密控、中煤密控和矸石密控三大板塊，實現(xiàn)煤泥含量及旋流器入口壓力的穩(wěn)定控制。

濃縮車間數(shù)據(jù)管控

濃縮車間適用于選礦廠的精礦和尾礦脫水處理。圖撲軟件基于 HTML5 標準的組件庫，構(gòu)建車間三維場景。

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設(shè)備可視化

濃縮設(shè)備具有以下特點：

添加絮凝劑增大沉降固體顆粒的粒徑，從而加快沉降速度

裝設(shè)傾斜板縮短礦粒沉降距離，增加沉降面積

發(fā)揮泥漿沉積濃相層的絮凝、過濾、壓縮和提高處理量的作用

配備有完整的自控設(shè)施

其中絮凝加藥機設(shè)置高亮顯示，點擊即可隱藏其他設(shè)備顯示。

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蓄水動畫演示

通過圖撲軟件將 2D 和 3D 無縫融合，搭配數(shù)據(jù)面板以及動畫驅(qū)動制作了蓄水工藝可視化。場景支持常規(guī)的旋轉(zhuǎn)、平移和視角縮放。蓄水工藝包括蓄水、加藥攪拌（添加絮凝劑）、放水、泵體放水等操作的演示，營造具有真實沉浸感的體驗。

壓濾車間數(shù)據(jù)管控

壓濾車間負責壓濾處理煤泥、回收分離介質(zhì)水，壓濾機負責處理濃縮機底流。傳統(tǒng)的壓濾生產(chǎn)主要依靠人工操作，需人工查看并判斷壓榨程度，工作效率低下，產(chǎn)品水分無法得到保證，存在液壓系統(tǒng)破損或壓濾噴料傷人的安全隱患。

圖撲軟件搭建的壓濾車間可視化管理系統(tǒng)，通過 HT 引擎將壓濾車間的壓濾機以及樓層分布進行 1:1 還原，可隨時查看設(shè)備基本信息、運行信息、故障信息等。點擊左側(cè)面板壓濾機以及樓層展開，即可查看車間樓層分布情況以及壓濾機工作狀態(tài)。

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實時監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)壓濾機狀態(tài)信息，包括松開、壓緊、進料等各進程狀態(tài)，打破壓濾機與壓濾機之間、壓濾機與智能壓濾檢測系統(tǒng)相關(guān)輔助設(shè)備之間的信息孤島。實現(xiàn)智能壓濾檢測系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備及相關(guān)信息的統(tǒng)一集中監(jiān)管，降低崗位巡檢工的勞動強度，方便生產(chǎn)監(jiān)管。

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每臺壓濾機增設(shè)故障信息以及運行信息，通過實時監(jiān)測壓濾機電流電壓，結(jié)合本臺壓濾機運行狀態(tài)、基本信息，可自動判斷壓濾機是否達到進料結(jié)束時機，保障壓縮車間正常運行。

汽車裝車站可視化

傳統(tǒng)的汽車裝車采用人工操作裝車。人工調(diào)度車輛位置和放料閘板開關(guān)存在人車精準配合難度大，容易出現(xiàn)溜槽磕碰、撒煤、超偏載等問題，裝車工作效率低下。

圖撲軟件基于 Web 端的 UI/2D/3D、GIS、BIM 及 VR/AR 等可視化工具及應(yīng)用，可以在瀏覽器上流暢展示，實現(xiàn)對車輛狀態(tài)、料位狀態(tài)、裝載設(shè)備狀態(tài)等關(guān)鍵信息的采集，并對設(shè)備進行控制，對司機進行提示，有效解決所需崗位人員多，職工勞動強度大等問題。

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其中使用模型貼圖的 UV 偏移動畫模擬了煤礦運輸過程。場景中還有與圖紙按鈕的功能交互，如溜槽展示、煤儲動畫以及棧橋動畫的啟停動畫及演示，以及運輸設(shè)備的單獨查看。

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能源管控

圖撲軟件自主研發(fā)的 HT 選煤廠能源管控系統(tǒng)，展示了廠區(qū)所有建筑用能、重要設(shè)備或工藝的能源消耗。點選內(nèi)場景建筑圖標，可以清晰明了地看出對應(yīng)建筑當日及一周內(nèi)用水、用電、用氣的累計值以及變化趨勢，能源管理一鍵觸達。

用電管控

接入削峰、填谷實時數(shù)據(jù)形成峰谷時段用電柱狀圖表，選煤廠據(jù)此可實施"避峰就谷"生產(chǎn)用電管理模式，在完成生產(chǎn)任務(wù)的前提下，通過合理組織安排生產(chǎn)時間，降低電費平均價格，從而實現(xiàn)降低生產(chǎn)用電成本。

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噸煤介耗

介質(zhì)消耗是重介質(zhì)選煤廠的主要輔助材料消耗之一，也是評價重介質(zhì)選煤的一項主要技術(shù)經(jīng)濟指標。圖撲軟件通過對接數(shù)據(jù)接口，將本月噸煤介耗以及環(huán)比數(shù)值進行可視化表達，在后臺，管理員可以對工廠用能進行全面檢查，并及時反饋相關(guān)問題。

生產(chǎn)管控

選煤廠的生產(chǎn)是連續(xù)性很高的過程，連續(xù)的生產(chǎn)過程是由多個執(zhí)行不同任務(wù)的工藝環(huán)節(jié)和多種工藝設(shè)備及相應(yīng)的輔助設(shè)備來完成。

圖撲軟件通過對接生產(chǎn)線上所有設(shè)備數(shù)據(jù)，構(gòu)建選煤廠生產(chǎn)管控系統(tǒng)。2D 面板展示實時產(chǎn)量、庫存量以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)指標，利于明確各車間的生產(chǎn)任務(wù)及生產(chǎn)進度，實現(xiàn)車間生產(chǎn)現(xiàn)場管理透明化；協(xié)助車間生產(chǎn)管理人員及時處理突發(fā)狀況，確保生產(chǎn)穩(wěn)定進行。

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傳送帶集中控制

煤礦輸送帶的運輸方式與其他井下運輸相比在運輸速度、運輸效率等方面具有十分明顯的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)短期內(nèi)對大量煤炭物資的運輸。圖撲軟件針對煤礦運輸環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)的各種問題，對傳送帶運輸在線監(jiān)測，降低煤礦運輸成本的同時，保障運輸人員的安全性，提升運輸?shù)恼w速度。

支持模擬無人機視角漫游，當經(jīng)過廠區(qū)建筑時，可自動彈出對應(yīng)設(shè)備信息及瞬時帶煤量變化趨勢、在線統(tǒng)計設(shè)備故障數(shù)量，值班人員根據(jù)實時顯示的數(shù)據(jù)進行復(fù)查留存，實現(xiàn)對煤炭產(chǎn)量的實時準確監(jiān)管，有效解決職工不履職、工作疏忽容易造成事故隱患的現(xiàn)象，防止皮帶斷帶等事故的發(fā)生。

參觀模式

企業(yè)歷程及榮譽

圖撲軟件依托自主研發(fā)的 HT 產(chǎn)品，對企業(yè)的品牌文化進行整體設(shè)計，展示企業(yè)的發(fā)展歷程、成就以及業(yè)務(wù)等。通過數(shù)據(jù)可視化、分布式數(shù)據(jù)展示，既能客觀真實地展示出企業(yè)經(jīng)營狀態(tài)、未來發(fā)展前景，也能更好地賦能企業(yè)發(fā)展，助推企業(yè)的進一步升級。

原創(chuàng) 請保留

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企業(yè)管理

人力資源管理是現(xiàn)代企業(yè)管理中的一個重要環(huán)節(jié)，隨著企業(yè)信息化的不斷推進發(fā)展，企業(yè)人力資源管理對大數(shù)據(jù)的應(yīng)用也成為必要趨勢。圖撲軟件搭建的企業(yè)管理平臺，支持通過自定義的數(shù)據(jù)指標，展示如員工數(shù)量、職位結(jié)構(gòu)、公司股東等情況，清晰的展示企業(yè)組織內(nèi)部人才資源的基本概況，讓管理人員對企業(yè)的人才組織現(xiàn)狀有全方位動態(tài)的掌握。

經(jīng)營績效

圖撲軟件建立的以經(jīng)營績效為中心的可視化面板，實時展示企業(yè)的支出、收入金額、上繳稅金，實現(xiàn)企業(yè)運營的穿透管理，滿足領(lǐng)導(dǎo)“看得見、看得清、看得遠”的需求，為企業(yè)資產(chǎn)經(jīng)營管理、生產(chǎn)運營管理、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等決策提供支持。

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應(yīng)急管控

安全四色圖

圖撲軟件對選煤廠所有風險進行辨識分級，不同危害級別區(qū)域選用不同的顏色顯示，建立安全四色圖。方便建立安全風險分級管控工作體系，明確負責安全風險分級管控工作的管理部門。

不同風險和危害級別制定具體的防控措施進行管理。在圖撲軟件 2D 面板展示應(yīng)急預(yù)案，應(yīng)急物資、剩余應(yīng)急物資信息。規(guī)范廠區(qū)應(yīng)急救援工作，提高應(yīng)對風險和防范事故的能力，保證職工安全的健康，最大限度的減少財產(chǎn)損失。

疏散路線

場景內(nèi)通過流動線條標示輸送路線，指向疏散出口方向。支持模擬多條疏散路線并預(yù)測時間，測出最佳逃生路線。

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安全監(jiān)測

選煤廠內(nèi)車間設(shè)備分布不規(guī)律、跨樓層，涉及的監(jiān)測點多達兩百多個，因此需要根據(jù)監(jiān)測點位置分布特點合理設(shè)置監(jiān)測子站的位置，以及每個監(jiān)測子站的監(jiān)測范圍。通過圖撲軟件 HT 打造的三維可視化系統(tǒng)支持根據(jù)現(xiàn)場攝像頭實際點位，接入所對應(yīng)的攝像頭視頻畫面，實現(xiàn)場景還原。

一旦管轄區(qū)域內(nèi)的監(jiān)控攝像頭拍攝到異常現(xiàn)象，系統(tǒng)會把攝像頭信號調(diào)到顯示大屏上，同時報警裝置響起，提醒相關(guān)人員查看、解決問題。

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預(yù)警統(tǒng)計

設(shè)備在線監(jiān)測與預(yù)警是現(xiàn)階段選煤廠“智能化”普遍建設(shè)內(nèi)容，現(xiàn)場使用效果較為理想。但普遍存在淺嘗輒止，數(shù)據(jù)監(jiān)測類型單一，沒有對在線預(yù)警數(shù)據(jù)進行深度挖掘、分析等問題。圖撲軟件對接多類傳感器，多數(shù)據(jù)的監(jiān)測與健康評估，實現(xiàn)故障定性、定量、定位診斷，包括燃氣、電氣、節(jié)能等運行參數(shù)。

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融合紅外成像和 AI 攝像頭，系統(tǒng)可自主設(shè)置電子圍欄內(nèi)容、生效范圍，實時監(jiān)測設(shè)備關(guān)鍵部位溫度，通過電子圍欄看板，職工可實時查看現(xiàn)場中的設(shè)備情況以及設(shè)備統(tǒng)計。

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重點監(jiān)測

針對選煤廠重點區(qū)域，圖撲軟件依靠三維可視化技術(shù)劃定重點監(jiān)控對象，聯(lián)動 HT 視頻融合技術(shù)，將監(jiān)控畫面以 2D 方式融合到場景的三維模型中，為操作人員提供直觀的視頻圖像和簡單的視圖控制，保證選煤生產(chǎn)的高效、有序進行。

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采煤工藝全流程可視化

圖撲軟件還搭建了 2D 采煤工藝全流程監(jiān)控可視化解決方案，對采煤工藝流程相關(guān)的設(shè)備和操作進行展示。實現(xiàn)設(shè)備全量全要素的模擬仿真反演。

相較于 InTouch/IFIX/WinCC 這些傳統(tǒng)組態(tài)軟件，圖撲基于 Web 的平臺更適合 C/S 向 B/S 轉(zhuǎn)型的大趨勢，多元素豐富的可視化組件和支持快捷的數(shù)據(jù)綁定方式，可用于快速創(chuàng)建和部署。實現(xiàn)零代碼、低代碼生成頁面，可以快速搭建可視化頁面生產(chǎn)平臺，大大降低頁面生產(chǎn)成本。為各類工業(yè)場景提供 2D、2.5D、3D 多種清晰美觀的可視化服務(wù)模式。

其中，圖撲軟件搭建的智慧電力可視化解決方案，可幫助決策者從微觀到宏觀地掌握全省電網(wǎng)運行態(tài)勢，形成數(shù)據(jù)和服務(wù)閉環(huán)。虛擬電廠既可以作為“正電廠”向系統(tǒng)供電調(diào)峰，又可作為“負電廠”加大負荷消納配合系統(tǒng)填谷。

打造健康舒適廠區(qū)

系統(tǒng)對接環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，實時采集廠區(qū)內(nèi)各監(jiān)測指標，以及選煤廠房內(nèi)各有害氣體，并選用圖撲軟件豐富的圖表、平面圖等形式形象展示，通過設(shè)置環(huán)境數(shù)據(jù)預(yù)警值和告警值實現(xiàn)平臺環(huán)境監(jiān)測的自動告警。

優(yōu)化選煤廠用能

HT 能耗監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測范疇涵蓋廠區(qū)的電、水、氣，通過智能設(shè)備對能源消耗進行全面感知，對各類能耗進行采集統(tǒng)計，并經(jīng)過能耗分析挖掘?qū)S區(qū)生產(chǎn)生活的整體用能優(yōu)化。

完善選煤廠安全建設(shè)

通過搭載智慧化物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，對廠區(qū)資產(chǎn)信息進行統(tǒng)計分析，實現(xiàn)廠區(qū)資產(chǎn)的數(shù)字化管理。同時也能進行物資定位與盤點，實現(xiàn)管理人員對物資的全生命周期管理。

保障廠區(qū)生產(chǎn)生活安全

圖撲軟件對每日巡更計劃的實施情況進行有效監(jiān)測，并可聯(lián)動 3D 場景查看巡更計劃在廠區(qū)中路線、視頻點位等信息。同時圖表化展示巡更過程中的異常上報趨勢，分析出巡更異常的高發(fā)時間段與區(qū)域。

目前，隨著人工智能、5G 等新一代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，正處于從工業(yè)經(jīng)濟向數(shù)字經(jīng)濟轉(zhuǎn)型過渡的大變革時代。圖撲軟件以“黑色煤炭、綠色發(fā)展、高碳能源、低碳利用”的管理理念，以精細化的管理模式，建立的智能化洗煤廠平臺，最大限度以用戶需要提供優(yōu)質(zhì)信息，發(fā)掘業(yè)務(wù)協(xié)同價值，多維度多層次展現(xiàn)，幫助用戶迅速做出決策，提高選煤廠業(yè)務(wù)效率及質(zhì)量。未來，圖撲軟件將緊跟 5G 時代的腳步，為選煤廠管理及技術(shù)創(chuàng)新、減人提效、降低成本、轉(zhuǎn)型發(fā)展注入新動能。

審核編輯 黃昊宇