數(shù)字孿生，讓煤炭采選全程“看得見”

——安徽淮北礦業(yè)集團(tuán)加速推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型紀(jì)實(shí)

走進(jìn)安徽淮北礦業(yè)集團(tuán)楊柳礦調(diào)度指揮中心，LED屏幕上，數(shù)字孿生系統(tǒng)正以毫米級(jí)精度還原井下世界：井下1033工作面采煤機(jī)截割軌跡、1.3公里皮帶運(yùn)輸線煤流速度、巷道瓦斯?jié)舛鹊葦?shù)據(jù)實(shí)時(shí)跳動(dòng)。

“過去，人工處理數(shù)據(jù)效率低、及時(shí)性弱。如今，這座‘透明礦山’日均可處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)10萬余條，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)處理。”楊柳礦智能化辦公室主任張輝說。

淮北礦業(yè)集團(tuán)下屬煤礦、選煤廠眾多，日常數(shù)據(jù)信息處理量龐大。為推進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，淮北礦業(yè)集團(tuán)利用數(shù)字孿生技術(shù)對(duì)煤礦生產(chǎn)洗選過程進(jìn)行全面、精確模擬和映射，加速推進(jìn)數(shù)字孿生系統(tǒng)在楊柳礦、渦北選煤廠、臨渙選煤廠等礦廠成熟應(yīng)用。

全息可視 多元校核

“數(shù)字孿生系統(tǒng)的核心是虛實(shí)映射技術(shù)架構(gòu)，依托寫實(shí)化建模技術(shù)，融合各設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、人員定位數(shù)據(jù)以及環(huán)境監(jiān)測(cè)信息，可以構(gòu)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(xiàn)生產(chǎn)全要素可視化追溯。”淮北礦業(yè)集團(tuán)傳媒科技公司數(shù)字化團(tuán)隊(duì)技術(shù)研發(fā)負(fù)責(zé)人王磊說。

數(shù)字孿生技術(shù)源于數(shù)據(jù)和真實(shí)環(huán)境的可視化，要求技術(shù)人員不僅要懂?dāng)?shù)據(jù)、懂孿生，還要懂工業(yè)設(shè)備、應(yīng)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、選煤廠的復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境，傳媒科技公司數(shù)字化團(tuán)隊(duì)扎根一線，為各類煤炭生產(chǎn)、洗選設(shè)備的高精度三維建模采集數(shù)據(jù)。

經(jīng)過幾年持續(xù)攻關(guān)，傳媒科技公司研發(fā)出涵蓋瓦斯、人員定位等11大類數(shù)據(jù)，集成安全監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)調(diào)度等9大系統(tǒng)的數(shù)字孿生系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)字化模型、通信等核心技術(shù)的100%自主化。

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

目前，數(shù)字孿生系統(tǒng)已形成具有全景總覽、快速導(dǎo)航、設(shè)備管控等五大功能模塊的完整解決方案，建立起“一數(shù)一源、多元校核”的數(shù)據(jù)處理機(jī)制。

2024年3月，楊柳礦1033工作面正在運(yùn)行的采煤機(jī)出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)滾筒過熱的異常情況。數(shù)字孿生系統(tǒng)通過分析皮帶異常抖動(dòng)頻率，發(fā)現(xiàn)了這一風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，立即啟動(dòng)預(yù)警機(jī)制，及時(shí)停機(jī)制動(dòng)，并通知專業(yè)人員檢查維修，有效排除了因設(shè)備過熱引發(fā)的故障。

“我們不僅通過采煤機(jī)截割電機(jī)自身攜帶的溫度傳感器采集數(shù)據(jù)，還會(huì)與周邊環(huán)境溫度傳感器數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行功率換算出的理論溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)校核，經(jīng)過校驗(yàn)的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確可靠。”王磊說。

如今，依托數(shù)字孿生系統(tǒng)，楊柳礦工作人員在地面調(diào)度中心就能清晰掌握采煤機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，提前預(yù)判設(shè)備故障，合理安排檢修時(shí)間。

應(yīng)用數(shù)字孿生系統(tǒng)以來，楊柳礦設(shè)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(shè)備故障而影響生產(chǎn)的情況。

點(diǎn)“數(shù)”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(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，35千伏變電所內(nèi)的智能巡檢機(jī)器人作業(yè)情況清晰可見。

臨渙選煤廠把設(shè)備搭載的振動(dòng)、溫度智能傳感器數(shù)據(jù)植入數(shù)字孿生系統(tǒng)，結(jié)合AI診斷算法，對(duì)設(shè)備潛在故障進(jìn)行預(yù)警，為相關(guān)崗位無人值守提供支撐。

“得益于數(shù)字孿生系統(tǒng)，臨渙選煤廠的物理實(shí)體與虛擬空間緊密相連，實(shí)現(xiàn)了全流程的動(dòng)態(tài)映射，助力關(guān)鍵崗位實(shí)現(xiàn)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(gè)崗位實(shí)現(xiàn)了無人值守、遠(yuǎn)程操控，采、監(jiān)、診、控、管全部實(shí)現(xiàn)無人作業(yè)。

“我們建立了數(shù)字化模型，現(xiàn)在每臺(tái)設(shè)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(jìn)入渦北選煤廠“數(shù)字廠房”，管理人員可實(shí)時(shí)監(jiān)控查看各系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行情況。同時(shí)，渦北選煤廠利用UWB（超寬帶）、藍(lán)牙模塊精準(zhǔn)定位技術(shù)和運(yùn)行工況檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了工作人員“云”端巡檢。

“數(shù)字孿生系統(tǒng)可同步調(diào)取故障點(diǎn)周邊監(jiān)控資源，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備溫度變化，故障預(yù)判準(zhǔn)確率達(dá)98.6%。”陳棟梁邊說邊給筆者演示，在手機(jī)端即可查看重介密度趨勢(shì)、倉位狀態(tài)等40余項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，遠(yuǎn)程操控響應(yīng)時(shí)間縮短至10毫秒以內(nèi)。

另外，數(shù)字孿生系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了資源聯(lián)動(dòng)。通過AI算法模型，數(shù)字孿生系統(tǒng)調(diào)集各設(shè)備屬性資源，針對(duì)相應(yīng)故障情況，自動(dòng)推送處置方案至相關(guān)責(zé)任人，使檢修效率提高30%以上。

“我廠1388臺(tái)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了信息聯(lián)動(dòng)，故障排查、藥劑添加等工序效率提升30%，萬噸事故臺(tái)時(shí)從0.55銳減至0.08。”陳棟梁說。

渦北選煤廠生產(chǎn)指揮中心主任侯燕風(fēng)表示，數(shù)字孿生系統(tǒng)上線后，該廠設(shè)備運(yùn)維成本降低35%，藥劑使用量減少45%，年節(jié)約電費(fèi)超200萬元。（李亮）

來源：《中國煤炭報(bào)》2025年5月15日 1版