矿井提升系统数字孪生快速建模方法研究

阮锴燚 ，寇子明 ，王彦栋 ，吴 娟

（1.太原理工大学 机械与运载工程学院, 山西 太原 030024；2.矿山流体控制国家地方联合工程实验室, 山西 太原 030024）

0 引 言

矿井提升系统作为煤矿的咽喉要道，是联系地上与地下的桥梁，其安全稳定运行对于保障整个矿井的生产尤为重要[1]。矿井提升系统由提升容器、提升机（制动系统、天轮、电动机等）、电控系统、装卸载系统（主井）、井上下操车系统（副井）组成，并由提升钢丝绳连接各部分，整个装置分布在地上70 m至井下1 500 m 的范围内[2]，分布范围广、系统复杂，包含要素多，传统监测方式通过在多点布置视频监控对部分重要环节的运行状态进行感知，难以把握提升系统的整体运行规律，容易忽略重要信息。为了保证矿井提升系统的安全可靠运行，必须实现矿井提升系统的单视角全域可视化与协同联动控制，将全部信息与场景进行集成三维数字化展示。2020 年，国家八部委联合印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，提出了加快煤矿智能化建设的步伐[3]，能源发展“十三五”规划也将煤矿智能化转型纳入其中[4]，作为煤矿关键一环的矿井提升系统，其智能化也有将有助于整个煤矿生产系统的智能化建设。

数字孪生（Digital Twin, DT）技术是解决上述大尺度、全领域可视化问题，提高矿井提升系统整体智能化与安全化的重要手段。高德纳曾将其列为颠覆性技术与十大战略性科技趋势[5-6]。目前，数字孪生技术已在医疗[7]、电力[8]、智慧城市[9]展开了广泛地研究与应用。……