5G智慧矿山随之而来的数字孪生解决方案能有效弥补智慧矿山可视化的不足之处。
1. 现状分析
智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，对于提升煤矿安全生产水平、保障煤炭稳定供应具有重 要意义。经过前期有益探索，国内部分矿井已建成一批少人、无人开采工作面，但目前技术体系参差不齐， 尤其是集群智能化技术尚未跟上。例如，复杂的开采环境对设备及其操作的要求严苛，井下有十几种综采设 备，这些设备之间的互联度不够高、信息互通性不够强、人机交互性不够好，现有数字化手段难以动态反映 采煤流程变化，进而影响对采煤工作面的实时监控。
目前行业企业侧重矿山生产过程的自动化，基于数据驱动的采矿设备自动化、生产数据可视化、开采过 程透明化、采掘现场无人化、矿山环境低损化，能够实现安全高效、无人操作的自协作矿山系统。
5G智慧矿山随之而来的数字孪生解决方案能有效弥补智慧矿山可视化的不足之处。工作面数字孪生系统 通过集中控制系统的实时数据，驱动工作面设备的1：1三维模型，实时展示工作面成套装备的姿态和动作； 对关键的设备运行参数、工艺数据、生产数据等进行数据或图表曲线展示。通过固定视角多场景模块化组 合、分屏展示、自由漫游等不同展示方式，可提供直观、高效的人机交互体验。
2. 数字孪生解决方案
利用数字孪生搭建智能化新平台，以数字孪生工作面模拟实际采煤，基于设备和工作面数字孪生，实现 透明化的采矿生产、运维和服务。数字孪生工作面是一个数据可视化、人机强交互、工艺自优化的高逼真采 煤工作面三维镜像场景，包括物理工作面、数字工作面和数据信息交互三部分。数字孪生是以数字化方式创 建物理实体的虚拟模型，通过虚实交互反馈、数据融合分析、决策迭代优化等手段，为物理实体提供更加实 时、高效、智能的运行或操作服务。换言之，其不是传统仿真模型，而是动态反馈的数字化工作面镜像体， 基于设备运行的感知数据，以数字映射的智采工作面来逼真地模拟实际采煤状况。
数字孪生方案实施可分为四个步骤：一是实现离散数字孪生的连接和可见。“离散”即一个一个来做，实现设备、人员等单一资源的数据 连接、数字可视，例如一台采煤机、一台掘进机，率先实现数字化设备、流程和系统的诊断、描述性分 析预测。目前，煤矿智能化发展多数处于这一阶段。 二是实现复合数字孪生互联与数据驱动。一个采煤或掘进工作面、一条主煤流运输线，基于内部离散 数字孪生和外部数字资源复合而成的数字孪生体，这是智能化建设的主要努力方向。 三是面向采矿全流程。通过数据孪生监测和驱动的业务运行，形成一种可持续自动采集、自动分析、 自主执行、自主决策的数据驱动闭环。 四是实现数字孪生的生态服务与价值共生。除了单个矿井，还包括选煤厂、输配系统、甚至用户在 内，也就是集合产业上下游数字孪生组织，成为以链主为核心的产业数字孪生。
数字孪生技术将推动智能化采矿进入新时代，实现全要素、全流程、全数据的集成和融合，达到矿山 生产系统最优配置、装备自主协同、开采安全高效的目的。
3. 主要应用场景
矿山资源概览
基于三维地图加载显示企业矿山地理分布点位图层，支持下钻加载显示矿山三维模型，融合汇聚矿井资 源、产销存、生产状况、采煤掘进等实时数据，并结合实时生产监控视频，三维全景呈现企业矿山生产运营 状况，协助生产调度指挥中心实时掌控矿山生产运营态势。
安全监测告警
基于三维实景孪生平台，对安监生产人员、设备、车辆、监测点等要素的位置、状态等信息进行实时监 测，并结合人工智能、物联网等智能感知技术，对环境态势（粉尘、瓦斯、水、有害气体）、人员工作态 势、设备运维情况、生产进度等信息进行实时监测，对各类异常态势（人员入侵、违规操作识别报警、灾害 预警等）进行实时预警告警；并基于专业的模型算法，对掘进、开采、运输等业务环节关键数据指标，以及 重大灾害监测、设备安全分析、环境安全监测、人车安全分析等多项核心数据进行可视化分析，实现“人、 地、物、事”多源数据的智能关联分析，为用户决策研判提供全面、客观的数据支持与依据。
人车安全管控
基于安全事件告警提示，启动应急处置，系统自动关联定位矿井事件位置及相关设备，关联显示应急 指挥小组、处置预案、周边资源、周边视频等信息，结合视频会商系统，实现突发事件快速定位、远程核 实、视频会商、资源调度、快速处置的全景可视化指挥调度，提升生产调度指挥中心针对安全事件应急处 置的工作效率。
应急指挥联动
基于安全事件告警提示，启动应急处置，系统自动关联定位矿井事件位置及相关设备，关联显示应急指挥小 组、处置预案、周边资源、周边视频等信息，结合视频会商系统，实现突发事件快速定位、远程核实、视频会 商、资源调度、快速处置的全景可视化指挥调度，提升生产调度指挥中心针对安全事件应急处置的工作效率。
矿山智能巡检
集成矿山巡检部门各系统数据，结合视频智能分析、智能定位、智能研判技术，基于地理信息系统，对 巡检设备、机器人、人员、告警事件等要素的位置、类型、状态等信息进行直观展示;支持点选查询异常点位 周边监控视频、事件详情、处理人员、工单承载量、工单进度、预计完成时间等详细信息;同时可基于专业的 模型算法，对巡检工单、巡检问题、设备问题等核心数据进行多维度可视化分析，为管理者提供实时的巡检 报告及科学的决策依据。
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