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智慧礦山生態(tài)系統(tǒng)中的數(shù)字化礦井協(xié)同管控平臺

日期:2025-03-20
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在煤炭行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮中,智慧礦山建設(shè)已成為實現(xiàn)安全、高效、綠色生產(chǎn)的關(guān)鍵路徑。數(shù)字化礦井協(xié)同管控平臺作為智慧礦山生態(tài)系統(tǒng)的核心樞紐,通過數(shù)據(jù)驅(qū)動、智能感知與協(xié)同決策,正在重塑礦井作業(yè)模式與管理范式。

 


平臺架構(gòu):構(gòu)建礦井全域數(shù)字孿生體

平臺采用"云-邊-端"三級協(xié)同架構(gòu),實現(xiàn)物理礦井到數(shù)字空間的精準映射:

邊緣感知層
部署智能傳感器網(wǎng)絡(luò)(溫濕度、瓦斯、地壓等)、5G+工業(yè)相機及巡檢機器人,完成井下環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)的實時采集與初步處理。

數(shù)據(jù)融合層
在邊緣計算節(jié)點完成多源異構(gòu)數(shù)據(jù)清洗、時空對齊與特征提取,構(gòu)建礦井動態(tài)知識圖譜,支持生產(chǎn)、安全、設(shè)備數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析。

孿生建模層
基于Unity3D/CESIUM構(gòu)建三維數(shù)字孿生礦井,動態(tài)模擬采掘進度、通風氣流、人員分布等核心場景,實現(xiàn)厘米級設(shè)備拆解與地質(zhì)異??梢暬?/p>

協(xié)同管控層
集成AI決策引擎與業(yè)務流編排工具,根據(jù)實時數(shù)據(jù)自動觸發(fā)調(diào)度指令、安全預警及設(shè)備維護工單,支持多系統(tǒng)聯(lián)動響應。

核心技術(shù)突破:從數(shù)據(jù)孤島到智能協(xié)同

多模態(tài)數(shù)據(jù)融合分析
采用聯(lián)邦學習框架實現(xiàn)跨礦井數(shù)據(jù)共享建模,結(jié)合LSTM-Transformer混合模型完成瓦斯涌出量預測、沖擊地壓預警等復雜任務。

設(shè)備數(shù)字孿生與健康管理
構(gòu)建設(shè)備故障模式庫與壽命預測模型,通過虛實交互實現(xiàn)采煤機截齒磨損、液壓支架壓力異常等問題的早期干預。

應急指揮智能輔助
基于數(shù)字孿生體的災害推演引擎,可在3分鐘內(nèi)生成透水、火災等場景的應急疏散路徑與設(shè)備隔離方案,并通過AR眼鏡推送至現(xiàn)場人員。

能效閉環(huán)優(yōu)化
結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)與通風、排水系統(tǒng)數(shù)字孿生模型,采用強化學習算法動態(tài)調(diào)整設(shè)備運行參數(shù),使礦井綜合能耗降低18%。

典型應用場景與價值實現(xiàn)

智能感知與風險預控
平臺可同步監(jiān)測200+風險點,通過時空關(guān)聯(lián)分析提前2小時預警瓦斯超限風險,使事故發(fā)生率下降65%。

采掘系統(tǒng)協(xié)同調(diào)度
自動匹配采煤機速度與液壓支架移動節(jié)奏,減少空頂時間,使單班產(chǎn)量提升12%;通過數(shù)字孿生模擬優(yōu)化巷道布置,降低掘進成本15%。

設(shè)備全生命周期管理
實現(xiàn)從采購到報廢的全流程數(shù)字化跟蹤,結(jié)合預測性維護模型減少非計劃停機時間,年節(jié)約維修成本約800萬元。

三維可視化應急指揮
在突發(fā)透水事故中,平臺5分鐘內(nèi)生成三維災場模型,輔助救援隊精準定位被困人員,縮短救援時間40%以上。

當前平臺仍面臨井下定位精度不足(尤其復雜地質(zhì)條件)、跨廠商設(shè)備協(xié)議兼容、極端工況數(shù)據(jù)稀缺等挑戰(zhàn)。未來演進將聚焦三大方向:

技術(shù)融合創(chuàng)新
引入量子傳感技術(shù)提升井下定位精度,結(jié)合數(shù)字孿生與元宇宙技術(shù)構(gòu)建沉浸式培訓系統(tǒng)。

生態(tài)共建共享
建立礦井設(shè)備數(shù)字孿生標準體系,推動產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)資產(chǎn)化交易,構(gòu)建跨集團智慧礦山生態(tài)聯(lián)盟。

低碳智能升級
集成碳足跡追蹤與清潔能源調(diào)度模塊,通過AI算法優(yōu)化礦井通風、運輸系統(tǒng),助力實現(xiàn)"雙碳"目標。

在這場技術(shù)革新的浪潮中,捷瑞數(shù)字及其自主研發(fā)的伏鋰碼云平臺發(fā)揮著舉足輕重的作用。伏鋰碼云平臺的數(shù)字化礦井協(xié)同管控平臺作為智慧礦山生態(tài)系統(tǒng)的"智慧大腦",正在推動煤炭生產(chǎn)從"人控"向"智控"轉(zhuǎn)變。隨著新一代信息技術(shù)的持續(xù)演進,該平臺將成為礦井智能化升級的核心基礎(chǔ)設(shè)施,為煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入新動能。通過數(shù)據(jù)驅(qū)動的全域協(xié)同與智能決策,智慧礦山正在書寫"安全、高效、綠色"發(fā)展的新篇章。

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