數(shù)字孿生——智慧礦山的發(fā)展機(jī)遇

煤礦智能化是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐，數(shù)字孿生面向煤炭工業(yè)互聯(lián)互通及智能化應(yīng)用，發(fā)揮連接物理世界和信息世界的橋梁與紐帶作用，將在煤炭開采、視頻監(jiān)控、人機(jī)交互等方面提供更加實(shí)時(shí)、智能、高效的服務(wù)。

將“數(shù)字孿生+5G”與AI技術(shù)相結(jié)合，聚焦智慧礦山建設(shè)目標(biāo)，以智慧礦山系統(tǒng)建設(shè)、優(yōu)化和關(guān)鍵技術(shù)為核心，基于礦山信息物理空間的數(shù)字孿生和深度學(xué)習(xí)方法構(gòu)建全域感知、邊緣計(jì)算、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和輔助決策的智慧礦山平臺(tái)基于數(shù)據(jù)融合的企業(yè)數(shù)字孿生礦山需要通過現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和感知,充分融合礦山行業(yè)工藝技術(shù)和生產(chǎn)管理知識(shí),建立大數(shù)據(jù)和人工智能計(jì)算與服務(wù)中心,結(jié)合邊云協(xié)同計(jì)算與控制,建立礦山基于組織架構(gòu)的數(shù)字孿生礦山,并能更新實(shí)時(shí)狀態(tài),建立礦山可視化物理模型、可驗(yàn)證的仿真模型、可表示的邏輯模型、可計(jì)算的數(shù)據(jù)模型,實(shí)現(xiàn)物理礦山實(shí)體與數(shù)字礦山孿生體之間的虛實(shí)映射、實(shí)時(shí)交互,部署相應(yīng)的生產(chǎn)管控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)數(shù)字資源的整合。

數(shù)字孿生通過在物理實(shí)體和數(shù)字孿生體之間全面建立精確映射的孿生關(guān)系，進(jìn)而對(duì)操作對(duì)象全生命周期的狀態(tài)、過程及變化進(jìn)行建模、仿真、分析和預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理實(shí)體1∶1的忠實(shí)映射或復(fù)制。

可以預(yù)見，數(shù)字孿生在未來(lái)智能制造、智慧礦山等工業(yè)領(lǐng)域?qū)l(fā)揮重要的技術(shù)引領(lǐng)作用，并逐漸向擬實(shí)化、融合化、專業(yè)化和智能化方向發(fā)展。

推進(jìn)礦山建設(shè)與管理數(shù)字化、智能化內(nèi)涵式發(fā)展,通過研究煤礦精準(zhǔn)探測(cè)與數(shù)字礦山精確建模技術(shù)，構(gòu)建礦山可視化物理模型、可驗(yàn)證的仿真模型、可表示的邏輯模型、可計(jì)算的數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)物理礦山實(shí)體與數(shù)字礦山孿生體之間的虛實(shí)映射、實(shí)時(shí)交互。

建礦山智能化是智慧礦山的中級(jí)階段,礦用機(jī)器人技術(shù)和通信技術(shù)還在普及應(yīng)用，以人工智能和大數(shù)據(jù)為代表的新興技術(shù)也融入其中，推動(dòng)礦山向智能化、智慧化發(fā)展。

將人工智能和自動(dòng)化、機(jī)器人化技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)復(fù)雜流程的自動(dòng)化，進(jìn)一步簡(jiǎn)化人工操作。５Ｇ通信技術(shù)為云平臺(tái)提供了通訊基礎(chǔ)，大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)在云端的應(yīng)用為礦山分析決策、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、協(xié)同控制提供了新的渠道。

在智能礦山系統(tǒng)中，礦山數(shù)據(jù)模型是實(shí)現(xiàn)礦山?jīng)Q策學(xué)習(xí)自我優(yōu)化的關(guān)鍵，同時(shí)也是數(shù)字四胞胎描述智能的另一種實(shí)現(xiàn)方式．在物理世界中的決策系統(tǒng)可以根據(jù)以往發(fā)生的事件而做出決策，即“吃一塹，長(zhǎng)一智”，但在平行礦山數(shù)據(jù)模型構(gòu)建技術(shù)的幫助下，可以對(duì)以往的事故進(jìn)行多次學(xué)習(xí)，即“吃一塹，長(zhǎng)多智”，實(shí)現(xiàn)智慧礦山操作系統(tǒng)的快速成長(zhǎng)．人機(jī)交互協(xié)同是礦山智能開采中的典型應(yīng)用場(chǎng)景，通過人機(jī)交互可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、精確定位與健康預(yù)測(cè)，提高礦山全息感知、可視化運(yùn)維水平和智能生產(chǎn)效率。

基于數(shù)字孿生的人機(jī)交互，構(gòu)建與礦山物理空間忠實(shí)映射的虛擬空間數(shù)字孿生體，通過基于ＡＩ的模式識(shí)別、手勢(shì)感知或語(yǔ)義理解等指令，實(shí)時(shí)更新虛擬場(chǎng)景的操作進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)人－機(jī)－環(huán)－控的智能協(xié)調(diào)與有機(jī)融合。

審核編輯 黃昊宇