基于数字孪生技术的智能矿山实践

在工业互联网的功能实现中，数字孪生已经成为关键支撑，通过数据采集、集成、分析和优化来满足业务需求，形成物理世界生产对象与数字空间业务应用的虚实映射，最终支撑各类智能化应用服务。

数字孪生是以高保真仿真建模方式创建物理实体的虚拟模型，借助多源异构数据集成构建超级数据驱动模型，对实体行为进行仿真分析和优化，从而得出高置信度仿真预测。

数字孪生通过在物理实体和数字孪生体之间全面建立精确映射的孪生关系，进而对操作对象全生命周期的状态、过程及变化进行建模、仿真、分析和预测，实现对物理实体1∶1的忠实映射或复制。结合物联网、人工智能、大数据技术的发展，智慧矿山将会是信息化、自动化和智能化的高度融合，其最终目标是实现矿山关键生产环节的无人化或少人化。

可以预见，数字孪生在未来智能制造、智慧矿山等工业领域将发挥重要的技术引领作用，并逐渐向拟实化、融合化、专业化和智能化方向发展。

在智能矿山系统中，矿山数据模型是实现矿山决策学习自我优化的关键，同时也是数字四胞胎描述智能的另一种实现方式．在物理世界中的决策系统可以根据以往发生的事件而做出决策，即“吃一堑，长一智”，但在平行矿山数据模型构建技术的帮助下，可以对以往的事故进行多次学习，即“吃一堑，长多智”，实现智慧矿山操作系统的快速成长．人机交互协同是矿山智能开采中的典型应用场景，通过人机交互可以实现远程控制、实时监测、精确定位与健康预测，提高矿山全息感知、可视化运维水平和智能生产效率。

矿山数字孪生模型以及围绕孪生模型的智能化数据分析算法将成为智慧矿山下一步需要突破的关键技术。数字孪生技术建立了虚实融合和知识生成机制，可以将现有的矿山机理模型、经验知识和矿山“人－机－环”大数据有机融合，为矿山“人－机－环”状态判识与智能协同管控提供知识服务。5G通信技术为云平台提供了通讯基础，大数据和云计算技术在云端的应用为矿山分析决策、动态预测、协同控制提供了新的渠道。

基于数字孪生的人机交互，构建与矿山物理空间忠实映射的虚拟空间数字孪生体，通过基于ＡＩ的模式识别、手势感知或语义理解等指令，实时更新虚拟场景的操作进程，实现人－机－环－控的智能协调与有机融合。打造矿山“孪生”的数字世界。构建面向矿山生产要素的数字孪生建模方法、数字孪生模型之间的交互机制，以及围绕数字孪生模型的深度数据挖掘分析技术可以为矿山安全生产过程的实时再现、预测分析、交互演绎提供支撑。