智慧矿山合集:数字孪生综合管控平台(下)
今年 4 月,国家矿山安监局等七部门发布《关于深入推进矿山智能化建设促进矿山安全发展的指导意见》。文件指出到 2026 年,建立完整的矿山智能化标准体系,推进矿山数据融合互通,实现环境智能感知、系统智能联动、重大灾害风险智能预警。
井工矿巷道及生产过程可视化
图扑 HT 可视化平台将矿山井下的布局、人员、设备等静态与动态信息进行数字映射、数据融合,实现矿山全过程运行的实时监测、查询、以及人−机−环境的安全隐患预警等决策支持。
井下巷道数字孪生
利用图扑 HT 数字孪生技术全面复现井下巷道立体结构,显示巷道路线、巷道坡度、结构布局。用户可页面内旋转、平移、无限放大或缩小巷道对其进行细节查看。场景内支持实时预警危险区域,如不稳定岩层或积水区。助力管理人员优化作业路线,实现矿井透明化管理。

人车定位及气体监测
系统可搭载定位系统(如蓝牙、RFID、UWB 等),帮助管理人员精确掌握井下人员和车辆的实时精确位置、移动路径以及各区域的人员分布情况,同时划定电子围栏,加强危险预警。还可联动气体、粉尘等传感器进行环境监测。在紧急情况下,煤矿人员定位系统将进行双向报警,提高事故响应速度。

设备运行动画
通过平台集成的矿用工业环网,用户可在 3D 场景内实时查看矿产量监测、通风系统、压风系统、瓦斯抽采系统、排水系统、输煤皮带系统、矿车无人驾驶系统、采煤机作业类综采工作面等多样化场景的作业工况。协助矿山达成无人化、少人化作业目的。
通风系统
系统内能实时采集并分析空气流量、温度和湿度数据,通过智能算法自动优化风机运行参数。作业人员可远程操作调整通风策略,确保井下作业环境始终保持最佳状态,达到节能降耗目的。

压风系统
HT 数字孪生压风系统,满足用户实时捕捉设备运转状态,如压缩机运行过程中的压力、流量、转速、温度等数值变化。页面内将管道压力和气流分布以动态、交互式的 2D 图表呈现,形成设备生产一张图,实现线上巡检方式实时了解生产运行信息。

瓦斯抽采系统
平台内可精确定位高浓度瓦斯区域,根据实时数据动态调整抽采强度,有效防止瓦斯积聚。并通过绘制钻孔瓦斯浓度曲线图和趋势波动图,帮助管理人员细化井下瓦斯分布情况,便于用户及时做出决策。

输煤皮带运输系统
HT 3D 轻量化场景内,输煤巡检机器人、轨道和充电坞都经过精确建模。点击目标设备即可显示其参数值,如皮带速度、张力和负载等情况。作业人员可以在平台内远程调节皮带速度,优化物料流动,甚至模拟不同运行参数下的系统表现。
数字孪生的输煤巡检机器人可按预定路线在输煤廊道内进行全面巡检。结合智能预警功能,可针对皮带跑偏、撕裂、堵煤等异常情况,进行急停、迅速定位以及声光告警提示。有效提升输煤系统燃煤输送过程的安全系数及工作效率。

排水系统
HT 平台内可实时监测矿井各区域的水位变化、水泵运行状态及排水管网的压力分布,提供智能分析数据和自动优化排水策略,帮助用户积极预防水患事故。

掘进设备孪生与智能综采系统
应用 HT 强大的渲染引擎能力,对采煤机等掘进设备以及液压支架、刮板输送机、转载机、破碎机、液压安全绞车等多种综采设备进行数字孪生建模。场景内可真实还原设备在井下作业的行进效果及作业进度,用户通过地面调度室即可一键启停遥控。

图扑软件支持提供三维说明书模块,用于详细展示设备零部件的拆解和组装过程,如掘进机的截割部、牵引部、电控箱、摇臂等。为设备维护和培训提供直观的指导。
采矿工艺
图扑软件数字孪生 4 种金属矿山采矿工艺,以 3D 动画形式呈现了无底柱分段崩落法、上向水平分层填充法、房柱采矿法、分段空场法和自然崩落法采矿方式。业务流程仿真的实现让矿山开采更为直观易懂,不仅为矿业管理和决策提供支持,还为相关人员的培训提供操作平台。
无底柱分段崩落法
3D 场景内结合图扑自研的物理碰撞技术,展示无底柱分段崩落法的矿体开采过程。通过实时数据采集和分析,对模拟矿体开采过程中的各项参数进行动态监测,包括矿体的形态、大小、位置等基本信息,以及分段划分、崩落顺序设计、支护系统布置、废石处理等环节的模拟预演。帮助作业人员在实际开采前全面评估不同参数设置下的采矿效果,优化生产方案。

上向水平分层充填法
HT 结合三维引擎技术将上向水平分层充填法进行可视化绘制。基本原理是通过使用激光或光学扫描仪设备,获取物理世界中的物体或场景的三维数据,并将这些数据转换成数字模型。然后,使用计算机图形学技术将数字模型渲染成可视化图像或视频,便于用户在计算机上浏览和交互式操作。

监控场景内还原了液压支架、采煤机等采矿机械设备模型,两侧面板可同步监测各设备的压力分布、切割参数、运输负载情况等。
房柱采矿法
房柱采矿法是指将阶段或盘区划分成若干个矿房与矿柱的一种采矿方法。不仅能开采薄矿体,更适用于开采厚矿体和极厚矿体。应用 HT 数字孪生技术,基于采集到的地质数据和采矿设备,构建精确的三维模型。该场景下可帮助作业人员监控开采、支护、运输等采矿流程。用户可在此处模拟不同的采矿速度和采矿顺序等,评估其对岩石应力分布和位移的影响。

分段空场法
图扑 HT 利用三维扫描技术将采矿现场进行数字化处理,生成三维模型后再与实时数据相结合,从而实现对分段空场法全过程的高精度模拟。场景中 HT 三维物理碰撞技术的使用,能更生动直观的模拟和演示凿岩机操作、装药、爆破、矿石运输等各个工艺流程。

自然崩落法
借助 HT 引擎的高精度三维建模与物理仿真能力,系统可依据实时数据执行动态推演,进而精准分析矿区开发的关键阶段,包括矿区地质勘测、岩体应力分析、诱导崩落设计、崩落过程监测和矿石回收规划。

采矿工艺组态
应用图扑低代码数字孪生平台搭建的采矿工艺 2D 组态监控界面,能够直观呈现设备局部剖面视图或工艺运转状态、参数等。实现对采矿工艺流程和工艺设备的精细化、智能化管理。还可以结合 HT 先进的人机界面(HMI/SCADA/MMI)技术,用于监视和控制设备状态、阈值范围、模式切换等。

后续我们会继续推出基于图扑 HT 低代码数字孪生平台搭建的 GIS 智慧矿山综合管控系统,涵盖生产指挥中心、产存销管理、设备管理、智能集控等业务单元。敬请期待~
相比于 InTouch/iFIX/WinCC 这些传统组态软件,图扑软件基于 Web 平台更适合 C/S 向 B/S 转型的大趋势,多元素丰富的可视化组件和支持快捷的数据绑定方式,可用于快速创建和部署。完成基于 Web 服务的实时数据监控与服务端的多用户访问等。
在薄煤层开采中,AI+数字孪生技术的结合,让开采作业、设备管理、环境管控的监控分析变得更加高效。这种方式取代了以往传统的单机预警或人工监测分析模式,为自动化矿质管理和工艺系统闭环管理提供了强有力的支撑。
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