数字孪生，让煤炭采选全程“看得见”

2025年05月15日 15:32 北京

走进安徽淮北矿业集团杨柳矿调度指挥中心，LED屏幕上，数字孪生系统正以毫米级精度还原井下世界：井下1033工作面采煤机截割轨迹、1.3公里皮带运输线煤流速度、巷道瓦斯浓度等数据实时跳动。

“过去，人工处理数据效率低。如今，这座‘透明矿山’日均可处理结构化数据10万余条，实现了数据实时、精准处理。”杨柳矿智能化办公室主任张辉说。

淮北矿业集团下属煤矿、选煤厂众多，日常数据信息处理量庞大。为推进煤炭产业数字化转型，淮北矿业集团利用数字孪生技术对煤矿生产洗选过程进行全面、精确模拟和映射，加速推进数字孪生系统在杨柳矿、涡北选煤厂、临涣选煤厂等矿厂成熟应用。

全息可视 多元校核

“数字孪生系统的核心是虚实映射技术架构，依托写实化建模技术，融合各设备运行参数、人员定位数据以及环境监测信息，可以构建1∶1三维虚拟模型，即创建一个几乎与真实环境完全相同的虚拟环境，进而实现生产全要素可视化追溯。”淮北矿业集团传媒科技公司数字化团队技术研发负责人王磊说。

数字孪生技术源于数据和真实环境的可视化，要求技术人员不仅要懂数据、懂孪生，还要懂工业设备、应用场景、业务流程和工艺流程。

为了尽可能真实还原各煤矿、选煤厂的复杂生产环境，传媒科技公司数字化团队扎根一线，为各类煤炭生产、洗选设备的高精度三维建模采集数据。

经过几年持续攻关，传媒科技公司研发出涵盖瓦斯、人员定位等11大类数据，集成安全监测、生产调度等9大系统的数字孪生系统，实现了数据采集、数字化模型、通信等核心技术的100%自主化。

“数字孪生不是简单的三维可视化，而是贯穿设备全生命周期的智能中枢。”王磊说。

目前，数字孪生系统已形成具有全景总览、快速导航、设备管控等五大功能模块的完整解决方案，建立起“一数一源、多元校核”的数据处理机制。

2024年3月，杨柳矿1033工作面正在运行的采煤机出现驱动滚筒过热的异常情况。数字孪生系统通过分析皮带异常抖动频率，发现了这一风险点，立即启动预警机制，及时停机制动，并通知专业人员检查维修，有效排除了因设备过热引发的故障。

“我们不仅通过采煤机截割电机自身携带的温度传感器采集数据，还会与周边环境温度传感器数据、设备运行功率换算出的理论温度数据进行比对校核，经过校验的数据更加准确可靠。”王磊说。

如今，依托数字孪生系统，杨柳矿工作人员在地面调度中心就能清晰掌握采煤机的运行状态，提前预判设备故障，合理安排检修时间。

应用数字孪生系统以来，杨柳矿设备检修时间缩短了25%，生产效率提高了18%，基本杜绝了因设备故障而影响生产的情况。

点“数”成金 “聪明”洗选

临涣选煤厂智控中心硕大的显示屏上，精煤产量、产品质量等数据实时显示，35千伏变电所内的智能巡检机器人作业情况清晰可见。

临涣选煤厂把设备搭载的振动、温度智能传感器数据植入数字孪生系统，结合AI诊断算法，对设备潜在故障进行预警，为相关岗位无人值守提供支撑。

“得益于数字孪生系统，临涣选煤厂的物理实体与虚拟空间紧密相连，实现了全流程的动态映射，助力关键岗位实现无人值守。”临涣选煤厂智能化管控中心主任袁明朋说。

目前，临涣选煤厂原煤配返和洗选的12个岗位实现了无人值守、远程操控，采、监、诊、控、管全部实现无人作业。

“我们建立了数字化模型，现在每台设备、每名巡检员工都有自己的专属画像。”涡北选煤厂电信车间信息化班班长陈栋梁说。

进入涡北选煤厂“数字厂房”，管理人员可实时监控查看各系统设备生产运行情况。同时，涡北选煤厂利用UWB(超宽带)、蓝牙模块精准定位技术和运行工况检测技术，实现了工作人员“云”端巡检。

“数字孪生系统可同步调取故障点周边监控资源，实时监测设备温度变化，故障预判准确率达98.6%。”陈栋梁边说边给笔者演示，在手机端即可查看重介密度趋势、仓位状态等40余项关键指标，远程操控响应时间缩短至10毫秒以内。

另外，数字孪生系统实现了资源联动。通过AI算法模型，数字孪生系统调集各设备属性资源，针对相应故障情况，自动推送处置方案至相关责任人，使检修效率提高30%以上。

“我厂1388台设备实现了信息联动，故障排查、药剂添加等工序效率提升30%，万吨事故台时从0.55锐减至0.08。”陈栋梁说。

涡北选煤厂生产指挥中心主任侯燕风表示，数字孪生系统上线后，该厂设备运维成本降低35%，药剂使用量减少45%，年节约电费超200万元。