什么是數字孿生礦山？礦山數字孿生系統及技術介紹

數字孿生礦山定義

數字孿生礦山是指企業以數字孿生體為基礎進行數字化的撞型方法，企業可通過地質和地標及設備的數字孿生化，讓在安全環境中的人到數字礦山閉環中去，逐漸達到可視化、實時同步和互操作的水平，以實現礦山行業少人化、無人化的經營目標。

數字孿生體是數據驅動體系的單一數據源，也是國防和航空航天領域數字化轉型中最為突出的價值，往后隨著時代發展，“數字孿生+”在各行各業將會被應用起來;其中數字孿生礦山對礦山行業在基礎設施層面實現數據統一，避免將來IT系統和平臺煙囪化具有重要戰略意義。

礦山數字孿生系統

礦山數字孿生系統由各類APP、生產工作人員、操作系統和基礎設施四個部分組成。

其中最上層的APP包括建設APP、開采APP、安控APP和運維APP，能夠根據應用場景要求，獲取相關數據，設計相關應用;APP將數據傳遞到生產工作人員處，生產工作人員進入數字孿生;第三層的操作系統能夠對數字孿生地質和數字孿生裝備等資源進行管理和控制，是數字孿生礦山體系中的核心;系統中最下層的基礎設備實現了地質環境、地表設施和裝備系統的數字孿生化，是整個系統的基礎。

與一般的以高度集成為目的的技術不同，數字孿生系統構架具有開放性，在礦山領域引入數字孿生體，也是因為其能夠最高限度容納人工智能、大數據及互聯網等高端技術，為礦山企業轉型提供支撐。

礦山數字孿生系統

礦山數字孿生關鍵技術

操作系統：隨著礦山行業跟隨時代不斷進步，其所需要管理的地質、地表和設備也越來越復雜，特別是涉及到大量數據的情況下愛，復雜計算機系統需要通過操作系統為用戶提供更優質的模型。

先進傳感器和物聯網：礦山數字孿生的先進傳感器和物聯網中最重要的技術包括MEMS傳感技術，自診斷、自校準技術，無線自組網技術和5G通信技術。

MEMS傳感技術主要應用于對礦井環境的監控(例如氣體傳感器) , 有助于保證安全生產。

自診斷、自校準技術的傳感器自補償，自診斷有效性、準確性達到90%，自我調節時間達到毫秒級;主要用于礦井有毒、有害氣體監測類傳感器、大大提高傳感器的檢測精度及減少維護性工作。

無線自組網技術中短距無線傳輸技術，例如ZigBee、Bluetooth、RFID、UWB和Wifi6等技術,具備6跳以內Mesh自組網功能;是物聯網建設的關鍵技術之一,用于礦井采掘工作面,獲得傳感器數據,以及人員、物體的定位信息。

5G通信技術在礦山中主要以專網呈現，礦山各類監測及控制系統井下井下大帶寬、高可靠、低時延、廣連接的數據傳輸。

先進傳感器和物聯網

機器人及無人礦車：機器人能夠通過遠程控制、編程等協助或者替代人來完成工作，未來的數字孿生體系下的礦山行業引入自動化設備與機器人是非常有必要的。而隨著機器人和無人礦車技術的發展，其相關成本也會大幅降低。

數字孿生礦山開源社區：開源社區的相關技術對礦山轉型十分重要，是數字孿生礦山的關鍵技術之一。從共性技術角度看，開源軟件能夠加快以其應用領域的相關框架或算法為基礎的專業化分工的形成。數字孿生礦山的開源社區能夠推動行業應用標準的普及，并將共享功能模塊實現的源代碼進行分享，避免企業造成浪費。

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參考報告

《中國華電：數字孿生礦山白皮書(86頁).pdf》

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