基于数字孪生的智慧煤矿安全管控平台研究.docx
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1、基于数字挛生的智慧煤矿安全管控平台研究摘要:随着计算机、三维建模、神经网络等技术的快速发展,以及工业互 联网体系架构2.0白皮书的发布,中国开始推进“中国制造2025”计划,数字 挛生技术成为传统行业实现创新与变革的关键技术,已经广泛应用于智能制造、 智慧城市等领域。矿业属于典型的传统行业,将数字李生技术应用于指导矿山安 全生产、智能管理决策已是势在必行。基于矿山数字李生系统,矿山中的物理实 体与数字挛生模型在外观、动作、时空状态方面时刻保持一致,立体化展示某一 环节或矿山整体运作情况,以三维可视化视角实现井下安全预警、设备性能评估、 生产经营分析,并通过BP网络算法、机器学习逐步提高系统自主
2、分析决策能力, 实现矿山高水准可视化运维、智能化生产,为矿山降本增效,向建设本质安全型 无人化智能矿山迈进。关键词:数字李生;智慧煤矿;安全管控平台引言随着煤矿信息化程度的提升,一方面各类煤矿传感数据得到了有效地采集和 存储,另一方面智慧矿山的建设理念不断普及,矿山智能化建设已经成为当前矿 山建设的主要目标。因此,如何构建基于智慧矿山理念的煤矿安全管控平台,对 完善矿山智能化建设框架,实现煤矿本质化安全具有重要的理论价值和实际意义。 本文以数字挛生技术为基础,从煤矿已建设的信息化系统出发,分析煤矿智慧管 控平台的架构,探讨系统建设所需的关键技术,以期为煤矿安全智慧管理提供新 的方法。1数字享生
3、技术数字李生技术的目的是在虚拟数字空间中建立三维数字李生模型与数据交互 传输通道,实现真实世界物理实体与数字空间虚拟模型的虚实同步映射,主要由 三部分耦合而成:现实世界中的物理实体;虚拟数字空间中的数字李生模型;连 接实体与模型的数据及传输通道。在矿山生产的应用中,数字李生技术以矿山物 联网为基础,通过广泛分布在矿山各空间位置的传感器获取海量数据,例如设备 状态、环境监控、生产情况等数据,将数据进行集成、分析、优化,驱动虚拟数 字李生模型同步动作并进行分析,形成从数据反馈至智能决策的信息流;同时, 根据智能决策结果以及人工经验,人员通过操作数字挛生模型下达指令来控制真 实物理设备,达到以虚控实
4、的效果。在数据相互流转的过程中,物理实体与三维 模型始终通过数据保持行为一致,形成虚实交互同步的状态。在数字李生技术应 用于矿山物联网系统的过程中,首先要创造高还原度的数字挛生模型,实现矿山 全要素物理实体向虚拟空间的映射,并基于数字挛生模型控制物理实体,实现以 三维模型与物理实体的虚实交互同步;其次,创建适用于矿山的数据分析算法, 使海量数据可以有效地被用于分析决策,延长设备使用寿命,增强矿山安全保障, 提高生产经营效益。2系统架构设计智慧煤矿安全管控平台是煤矿基础数据、运营管理数据、监控监测数据等各 类数据的有效融合,是实现煤矿风险管控一体化的重要基础。因此,在结合国家 矿山安全生产“一张
5、图”的基础之上,将平台架构分为数据感知层、平台组件层 以及应用服务等3个层次。(1)数据感知层:主要对煤矿已建设的各类信息化 系统进行接入,依托各类传感器实现煤矿安全生产结构化数据与非结构化数据的 汇总。(2)平台组件层:主要实现对煤矿各类生产信息的处理、分析以及数据 库写入,为智慧煤矿风险管控平台提供数据来源。该层主要依托云平台技术实现 对煤矿海量信息的处理、存储以及计算,以3D虚拟现实和结构仿真技术为基础, 实现煤矿系统的李生数字体构建,进而实现煤矿安全风险的分析。(3)应用服 务层:主要面向用户服务,依托数字李生技术对智慧煤矿风险进行展示,实现风 险管控的可视化分析,同时基于平台组件层的
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