數字孿生，讓煤炭采選全程“看得見”

——安徽淮北礦業集團加速推進數字化轉型紀實

走進安徽淮北礦業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公里皮帶運輸線煤流速度、巷道瓦斯濃度等數據實時跳動。

“過去，人工處理數據效率低、及時性弱。如今，這座‘透明礦山’日均可處理結構化數據10萬余條，實現了數據實時、精準處理。”楊柳礦智能化辦公室主任張輝說。

淮北礦業集團下屬煤礦、選煤廠眾多，日常數據信息處理量龐大。為推進煤炭產業數字化轉型，淮北礦業集團利用數字孿生技術對煤礦生產洗選過程進行全面、精確模擬和映射，加速推進數字孿生系統在楊柳礦、渦北選煤廠、臨渙選煤廠等礦廠成熟應用。

全息可視 多元校核

“數字孿生系統的核心是虛實映射技術架構，依托寫實化建模技術，融合各設備運行參數、人員定位數據以及環境監測信息，可以構建1∶1三維虛擬模型，即創建一個幾乎與真實環境完全相同的虛擬環境，進而實現生產全要素可視化追溯。”淮北礦業集團傳媒科技公司數字化團隊技術研發負責人王磊說。

數字孿生技術源于數據和真實環境的可視化，要求技術人員不僅要懂數據、懂孿生，還要懂工業設備、應用場景、業務流程和工藝流程。

為了盡可能真實還原各煤礦、選煤廠的復雜生產環境，傳媒科技公司數字化團隊扎根一線，為各類煤炭生產、洗選設備的高精度三維建模采集數據。

經過幾年持續攻關，傳媒科技公司研發出涵蓋瓦斯、人員定位等11大類數據，集成安全監測、生產調度等9大系統的數字孿生系統，實現了數據采集、數字化模型、通信等核心技術的100%自主化。

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

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滾筒過熱的異常情況。數字孿生系統通過分析皮帶異常抖動頻率，發現了這一風險點，立即啟動預警機制，及時停機制動，并通知專業人員檢查維修，有效排除了因設備過熱引發的故障。

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

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，提前預判設備故障，合理安排檢修時間。

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

點“數”成金 “聰明”洗選

臨渙選煤廠智控中心碩大的顯示屏上，精煤產量、產品質量等數據實時顯示，35千伏變電所內的智能巡檢機器人作業情況清晰可見。

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

“得益于數字孿生系統，臨渙選煤廠的物理實體與虛擬空間緊密相連，實現了全流程的動態映射，助力關鍵崗位實現無人值守。”臨渙選煤廠智能化管控中心主任袁明朋說。

目前，臨渙選煤廠原煤配返和洗選的12個崗位實現了無人值守、遠程操控，采、監、診、控、管全部實現無人作業。

“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屬畫像。”渦北選煤廠電信車間信息化班班長陳棟梁說。

進入渦北選煤廠“數字廠房”，管理人員可實時監控查看各系統設備生產運行情況。同時，渦北選煤廠利用UWB（超寬帶）、藍牙模塊精準定位技術和運行工況檢測技術，實現了工作人員“云”端巡檢。

“數字孿生系統可同步調取故障點周邊監控資源，實時監測設備溫度變化，故障預判準確率達98.6%。”陳棟梁邊說邊給筆者演示，在手機端即可查看重介密度趨勢、倉位狀態等40余項關鍵指標，遠程操控響應時間縮短至10毫秒以內。

另外，數字孿生系統實現了資源聯動。通過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，自動推送處置方案至相關責任人，使檢修效率提高30%以上。

“我廠1388臺設備實現了信息聯動，故障排查、藥劑添加等工序效率提升30%，萬噸事故臺時從0.55銳減至0.08。”陳棟梁說。

渦北選煤廠生產指揮中心主任侯燕風表示，數字孿生系統上線后，該廠設備運維成本降低35%，藥劑使用量減少45%，年節約電費超200萬元。（李亮）

來源：《中國煤炭報》2025年5月15日 1版