數字孿生，讓煤炭采選全程“看得見(jiàn)”

2025年05月15日 15:32 北京

走進(jìn)安徽淮北礦業(yè)集團楊柳礦調度指揮中心，LED屏幕上，數字孿生系統正以毫米級精度還原井下世界：井下1033工作面采煤機截割軌跡、1.3公里皮帶運輸線(xiàn)煤流速度、巷道瓦斯濃度等數據實(shí)時(shí)跳動(dòng)。

“過(guò)去，人工處理數據效率低。如今，這座‘透明礦山’日均可處理結構化數據10萬(wàn)余條，實(shí)現了數據實(shí)時(shí)、精準處理。”楊柳礦智能化辦公室主任張輝說(shuō)。

淮北礦業(yè)集團下屬煤礦、選煤廠(chǎng)眾多，日常數據信息處理量龐大。為推進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)數字化轉型，淮北礦業(yè)集團利用數字孿生技術(shù)對煤礦生產(chǎn)洗選過(guò)程進(jìn)行全面、精確模擬和映射，加速推進(jìn)數字孿生系統在楊柳礦、渦北選煤廠(chǎng)、臨渙選煤廠(chǎng)等礦廠(chǎng)成熟應用。

全息可視 多元校核

“數字孿生系統的核心是虛實(shí)映射技術(shù)架構，依托寫(xiě)實(shí)化建模技術(shù)，融合各設備運行參數、人員定位數據以及環(huán)境監測信息，可以構建1∶1三維虛擬模型，即創(chuàng )建一個(gè)幾乎與真實(shí)環(huán)境完全相同的虛擬環(huán)境，進(jìn)而實(shí)現生產(chǎn)全要素可視化追溯。”淮北礦業(yè)集團傳媒科技公司數字化團隊技術(shù)研發(fā)負責人王磊說(shuō)。

數字孿生技術(shù)源于數據和真實(shí)環(huán)境的可視化，要求技術(shù)人員不僅要懂數據、懂孿生，還要懂工業(yè)設備、應用場(chǎng)景、業(yè)務(wù)流程和工藝流程。

為了盡可能真實(shí)還原各煤礦、選煤廠(chǎng)的復雜生產(chǎn)環(huán)境，傳媒科技公司數字化團隊扎根一線(xiàn)，為各類(lèi)煤炭生產(chǎn)、洗選設備的高精度三維建模采集數據。

經(jīng)過(guò)幾年持續攻關(guān)，傳媒科技公司研發(fā)出涵蓋瓦斯、人員定位等11大類(lèi)數據，集成安全監測、生產(chǎn)調度等9大系統的數字孿生系統，實(shí)現了數據采集、數字化模型、通信等核心技術(shù)的100%自主化。

“數字孿生不是簡(jiǎn)單的三維可視化，而是貫穿設備全生命周期的智能中樞。”王磊說(shuō)。

目前，數字孿生系統已形成具有全景總覽、快速導航、設備管控等五大功能模塊的完整解決方案，建立起“一數一源、多元校核”的數據處理機制。

2024年3月，楊柳礦1033工作面正在運行的采煤機出現驅動(dòng)滾筒過(guò)熱的異常情況。數字孿生系統通過(guò)分析皮帶異常抖動(dòng)頻率，發(fā)現了這一風(fēng)險點(diǎn)，立即啟動(dòng)預警機制，及時(shí)停機制動(dòng)，并通知專(zhuān)業(yè)人員檢查維修，有效排除了因設備過(guò)熱引發(fā)的故障。

“我們不僅通過(guò)采煤機截割電機自身攜帶的溫度傳感器采集數據，還會(huì )與周邊環(huán)境溫度傳感器數據、設備運行功率換算出的理論溫度數據進(jìn)行比對校核，經(jīng)過(guò)校驗的數據更加準確可靠。”王磊說(shuō)。

如今，依托數字孿生系統，楊柳礦工作人員在地面調度中心就能清晰掌握采煤機的運行狀態(tài)，提前預判設備故障，合理安排檢修時(shí)間。

應用數字孿生系統以來(lái)，楊柳礦設備檢修時(shí)間縮短了25%，生產(chǎn)效率提高了18%，基本杜絕了因設備故障而影響生產(chǎn)的情況。

點(diǎn)“數”成金 “聰明”洗選

臨渙選煤廠(chǎng)智控中心碩大的顯示屏上，精煤產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量等數據實(shí)時(shí)顯示，35千伏變電所內的智能巡檢機器人作業(yè)情況清晰可見(jiàn)。

臨渙選煤廠(chǎng)把設備搭載的振動(dòng)、溫度智能傳感器數據植入數字孿生系統，結合AI診斷算法，對設備潛在故障進(jìn)行預警，為相關(guān)崗位無(wú)人值守提供支撐。

“得益于數字孿生系統，臨渙選煤廠(chǎng)的物理實(shí)體與虛擬空間緊密相連，實(shí)現了全流程的動(dòng)態(tài)映射，助力關(guān)鍵崗位實(shí)現無(wú)人值守。”臨渙選煤廠(chǎng)智能化管控中心主任袁明朋說(shuō)。

目前，臨渙選煤廠(chǎng)原煤配返和洗選的12個(gè)崗位實(shí)現了無(wú)人值守、遠程操控，采、監、診、控、管全部實(shí)現無(wú)人作業(yè)。

“我們建立了數字化模型，現在每臺設備、每名巡檢員工都有自己的專(zhuān)屬畫(huà)像。”渦北選煤廠(chǎng)電信車(chē)間信息化班班長(cháng)陳棟梁說(shuō)。

進(jìn)入渦北選煤廠(chǎng)“數字廠(chǎng)房”，管理人員可實(shí)時(shí)監控查看各系統設備生產(chǎn)運行情況。同時(shí)，渦北選煤廠(chǎng)利用UWB(超寬帶)、藍牙模塊精準定位技術(shù)和運行工況檢測技術(shù)，實(shí)現了工作人員“云”端巡檢。

“數字孿生系統可同步調取故障點(diǎn)周邊監控資源，實(shí)時(shí)監測設備溫度變化，故障預判準確率達98.6%。”陳棟梁邊說(shuō)邊給筆者演示，在手機端即可查看重介密度趨勢、倉位狀態(tài)等40余項關(guān)鍵指標，遠程操控響應時(shí)間縮短至10毫秒以?xún)取?/p>

另外，數字孿生系統實(shí)現了資源聯(lián)動(dòng)。通過(guò)AI算法模型，數字孿生系統調集各設備屬性資源，針對相應故障情況，自動(dòng)推送處置方案至相關(guān)責任人，使檢修效率提高30%以上。

“我廠(chǎng)1388臺設備實(shí)現了信息聯(lián)動(dòng)，故障排查、藥劑添加等工序效率提升30%，萬(wàn)噸事故臺時(shí)從0.55銳減至0.08。”陳棟梁說(shuō)。

渦北選煤廠(chǎng)生產(chǎn)指揮中心主任侯燕風(fēng)表示，數字孿生系統上線(xiàn)后，該廠(chǎng)設備運維成本降低35%，藥劑使用量減少45%，年節約電費超200萬(wàn)元。