在科幻电影中，一摁遥控器，巨大地下工程的模型就出现在观众眼前，在其中行走的人或车辆，还会以红点的形式实时呈现在模型中。通过应用数字孪生技术，这样的电影场景在陕煤集团黄陵矿业公司二号煤矿部分成为现实。
数字孪生技术的应用，不仅在电脑里再建了一个“真实”的煤矿，可以进行酷炫的三维展示，还为二号煤矿安全管理、生产经营、规划发展带来了全新思路。
全息可视 协同管理
走进二号煤矿智能调度指挥中心，三维动画模拟的井下综采工作面作业场景出现在LED大屏幕上。随着采煤作业指令下达，采煤机自动行走割煤，液压支架跟机移架支护，输煤皮带运输原煤升井……画面清晰、动作流畅，让人眼前一亮。这些模拟画面，正是井下作业现场的实景还原。
“应用数字孪生技术，可以对矿井的各系统要素、数据进行模拟和仿真，在虚拟空间完成映射，反映煤炭开采的全过程。”二号煤矿总经理易瑞强说。
目前，二号煤矿通过应用数字孪生技术，将包括采、掘、机、运、通在内的28个业务系统、1050个功能点、22个生产重要场景、2万多个信息点进行有机融合。通过物联网技术，他们可以采集煤炭开采过程中各类数据，再将数据传输到云端进行处理分析，构成煤矿数字孪生模型底座；利用智能管控技术，对采煤、掘进以及生产辅助等各类生产系统数据进行处理分析，结合环境监测、人员定位、AI视频等数据，实现矿井生产要素全息可视、开采过程协同控制，极大地提高了煤炭开采效率。
“以井下305智能化综采工作面为例，各种数据一览无余，综采作业人数减少了一半。”该矿信息化办公室主任高小虎说。
实时感知 云端控制
上午10点13分，二号煤矿皮带队队长胡峰峰的手机突然振动起来。物联网工业云APP软件提醒他，井下三盘区胶带有一条设备故障信息，需要及时处理。
原来，智能巡检机器人在对整条运输皮带正常巡检过程中发现，120架皮带托辊磨损噪音大，需要更换。胡峰峰立即安排井下设备检修人员处理故障。
与此同时，在该矿智能调度指挥中心，输煤皮带远程操作工冯杰正在电脑上察看现场处理情况。10点26分，巡检机器人实时传回数据，设备检修人员及时对损坏皮带托辊进行了更换。随即电脑界面上推送出一条绿色的故障消除信息。
该矿副总经理张强介绍，智能管控云平台对全矿井各系统数据进行采集汇聚、融合共享、分析治理，利用大数据强大的计算能力，实现在线监测、分析预警、智能决策、联动管控。
“就拿智能通风系统来说，整套系统以‘中枢神经’软件系统为核心，具有矿井通风安全监测、风网异常智能辨识、风流按需分配与调控、二维三维一体化展示等功能，不仅实现风门自动开启关闭，还具备地面对主通风机一键式启动、反风、倒机远程控制等功能。”该矿副总工程师黄兴利说。
如今，有了以数字孪生技术为核心的智能管控云平台，一旦煤炭开采过程中某个系统出现状况，平台大数据系统可立即下达处置指令至相关单位和责任人，第一时间进行处置，比传统人工处置效率提升1倍以上。
加强应用 深入探索
除了井下一线生产，二号煤矿也在智慧园区、虚拟选煤厂建设等方面探索数字孪生技术的更多可能性。
在智慧园区建设中，该矿构建了智慧园区总览、车辆管理等六大板块，应用数字孪生技术，对智能安防、车辆管理、智能门禁闸机、智能设备以及个人移动终端进行精准映射，实现园区运行状态全面感知、统一管控。
“我们还利用数字孪生技术搭建了一个和现实完全一致的虚拟选煤厂。”选煤厂厂长张锋青介绍，基于倾斜摄影、激光点云、BIM（建筑信息模型）等技术搭建的选煤厂智能管控平台，可以对作业人员、原煤质量、设备运行状态等进行监测，并实现智能预测、预警、联动。
另外，该矿搭建了主要解决生产现场各个区域内安全问题的AI智能安全风险管控系统和重点解决单岗作业过程中安全问题的AR智能安全风险管控系统。
“职工戴上AR眼镜，不但可以按照标准操作流程进行安全作业，还可以保存全方位、全流程操作记录。”该矿副总工程师姚一龙介绍。
下一步，二号煤矿将全面提升数字化、智能化煤矿建设的整体性、系统性、协同性，夯实数字孪生技术基础，推动矿井高质量发展。
文章来源：中国煤炭报
