面向智能礦山與新工科的數字孿生技術研究

張帆， 李闖， 李昊， 劉毅

(1.中國礦業大學(北京) 機電與信息工程學院， 北京 100083;2.中國礦業大學(北京) 智慧礦山與機器人研究院， 北京 100083)

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國際礦業形勢正在經歷一場深刻的革命，建立綠色、安全、高效的現代化智能礦山開發與利用體系是未來發展方向。2020年3月，國家八部委聯合發布《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》，加快了智能化煤礦技術演進步伐。因此，礦業新工科建設要主動應對新一輪科技革命與產業變革的戰略行動，加強現代化智能礦山理論基礎研究，著力解決智能礦山領域具有戰略性、前沿性的關鍵技術難題。

在礦山可視化領域，虛擬現實(Virtual Reality，VR)/增強現實(Augmented Reality，AR)技術研究取得了一些階段性成果[1-2]，但其三維重構效果和數據驅動能力仍然較弱，尚未形成質的飛躍，無法對復雜條件下礦山綜采工作面進行數據鏡像、智能控制、實時反饋和交互映射，實現裝備智能協同與實時監控。因此，在智能礦山領域的研究中需要探索新技術、新方法，注重學科交叉融合，以適應未來礦業開采技術革命，促進煤礦智能化技術發展。

隨著煤炭智能開采與VR技術進入深度融合階段，無人化精準開采、透明開采和流態化開采[3]，以及全方位、全時空、智能化監控研究已逐漸邁向前臺[4-5]。數字孿生作為新一代信息技術和國家新基建重點發展方向，直接面向人工智能(Artificial Intelligence，AI)國家戰略中解決先進制造、能源工業等任務需求，是當今計算機仿真和圖像處理領域中一個非常活躍的研究方向，在智能制造、能源開發和利用領域得到了廣泛關注?！?br>