基于數字孿生的智能化工作面三維監測技術研究

遲煥磊，袁 智，曹 琰，胡登高，宋振鐸

(中國煤礦機械裝備有限責任公司 裝備研究院，北京 100011)

0 引 言

隨著供給側結構性改革深化推進，我國煤炭工業已經由高速增長階段轉向高質量發展階段。基于數字化礦山基礎，應用新一代信息技術、智能制造技術和人工智能技術建設智能化礦山，實現煤炭安全、智能、高效、綠色開采和清潔高效利用，成為現代煤礦發展的必由之路[1-3]。近年來，物聯網(Internet of Things ，IoT)、大數據(Big Data ，BD)、人工智能(Artificial Intelligence ，AI)、移動互聯網等技術快速發展，通過信息技術與制造業深度融合,實現生產制造物理空間與信息虛擬空間交互共融的信息物理系統(Cyber-Physical Systems，CPS)、數字孿生(Digital Twin ,DT)技術等成為智能制造和復雜系統生產控制領域的研究熱點，生產過程從傳統制造的“人-物理系統”的二元體系關系轉變為智能制造的“人-信息-物理系統”三元體系關系。[4-7]。國內煤炭行業正在大力開展智能化建設，順應新一代信息技術與煤炭工業深度融合的新形勢和新特征，以物聯網、大數據、人工智能以及數字孿生技術提升煤礦智能化開采水平，成為推動煤礦智能化轉型升級的重要途徑。

智能煤礦建設的核心是煤炭智能化開采，基本單元是綜采綜掘工作面。其中，智能感知、智能決策和智能控制是煤炭智能開采的三要素[2-3]。當前煤礦智能化開采是在工作面各單機設備自動化功能的基礎上，以采煤機自動化記憶截割割煤為中心，通過集中控制系統控制采煤機、液壓支架、刮板輸送機等成套設備協同聯動，進而實現煤炭開采工藝的程序化自動運行。……