数字孪生现已开展成为各职业注重的战略科技。2021年全球将会有逾越50%的大型工业企业运用数字孪生技能，预期出产功率将会进步10%。尤其是2020年这场席卷全球的新冠病毒，从活跃方面说更是对采矿作业数字化无人化提出了更为火急的要求。数字孪生是矿山数字化转型快速有用的使能技能（Enabling technology）；根据数字孪生树立矿山智能管控体系，对矿山设备进行实时监控，便于技能人员和专家为矿山供给更好的长途服务，对收集到数据进行智能剖析，优化矿山运营，确保矿山出产高效、安全地进行。

　　数字孪生（Digital Twins）当时已成为各界注重要点，成为许多详细职业数字化转型的标配技能。全球威望信息技能咨询机构Gartner将数字孪生技能列为十大战略科技开展趋势之一。估计到2021年年末全球将会有逾越50%的大型工业企业运用数字孪生技能，预期出产功率将会进步10%。数字孪生技能能够运用于许多职业，例如工业制作、石油天然气、才智城市、国防和矿业等，而且会在越来越多的职业范畴发力。及早评价和选用数字孪生的企业，将获得巨大的竞赛优势；而不注重数字孪生运用的企业，将会发现失去许多开展机会。

　　广义的数字孪生，是指实践国际的实体或体系的数字化表明。这是一个关于数字孪生的一般界说。不同运用范畴的数字孪生又有各自的进一步具象化延伸；恰似动物界例如狮子、山君和家猫等都有猫科动物的一般共性，但一起又各自有自己的特色和习性。当数字孪生运用到工业制作、才智城市、数字矿山等不同范畴时，人们首要注意到的是那些通用技能运用的有用性。设备设备智能化办理是数字孪生在一般工业范畴的遍及技能运用。伴跟着物联网、人工智能和虚拟实践等智能化技能的开展，数字孪生供给了与工业设备设备实体目标之间的交互式智能渠道，经过数字化手法对实体目标进行动态仿真、监测、剖析和操控，以完成事务流程自动化、方案规划和体系优化。数字孪生在前史数据办理和快速智能化剖析方面具有显着优势，能够更简略地跨过时空对全事务流程和全生命周期各阶段进行优化，完成企业经营长时刻效益最大化，协助用户在与同行竞赛中获得战略性优势。2020年这场席卷全球的新冠病毒给各国经济开展带来极大的损害，对矿业的影响结果正在不断地闪现。从活跃方面看，新冠病毒的众多对采矿作业数字化和遥控自动化提出了更为火急的要求。而这些方面正是数字孪生技能的用武之地。

　　数字孪生发端于工业制作范畴，现已产生了显着的经济效益。其经过实践验证的方案能够快速方便地运用于矿山出产办理。数字孪生技能运用于工业设备设备智能管控，其输入量与事务进程均能够用科学和工程规则和设备进行精确界说和丈量，输出量能够精确猜测，在其他工业范畴有比较老练的技能事例能够借用。本着“先部分后全面、先设备设备后地质资源、先拿来后发明”的准则，咱们首要把在工业制作范畴现已有老练运用的数字孪生技能，运用于矿山设备设备的智能办理，进步出产功率，下降出产运营本钱。简略地说，数字孪生矿山是对实体矿山设备设备以及地质资源和岩土工程环境的数字化三维表明，一起也是一个敞开的、互联的事务数据环境，包含了实体目标的特色信息，例如温度、转速、压力、润滑油、耗电量等设备参数，以及相关的智能剖析功用。矿山实体目标与其数字化三维表达之间同步进行数据更新，实实践时在线的矿山出产信息和反应操控信息的双向流转。经过数字孪生交互式智能管控渠道，用户能够在远离矿山出产现场的操控中心或办公室在线丈量获取矿山三维地舆信息，剖析设备和体系的实时数据，对设备运转情况进行评价，拟定设备保护方案，优化出产作业流程和进展方案。

　　树立根据数字孪生的矿山设备设备智能办理体系，运用数字孪生技能树立矿山设备设备的数字化模型，并根据数据驱动进行智能化出产决议方案，能够在以下方面发明显着的价值：

　　1. 数据会集办理。在数据维度，数字孪生便于对设备设备数据进行收集、检查、处理、分发和同享；经过将多源异构数据融合到一个会集的虚拟实践模型中，有助于防止数据过错和重复，确保数据的单一来历性，添加数据的时效性，协助发现缺少数据监控的事务环节，将注意力引导到呈现问题的事务环节。协助实时优化矿山设备设备、体系和流程的运营保护，然后大幅进步出产功率。

　　2. 跨区域跨专业协同作业。在空间维度，数字孪生为不同地舆位置的各个专业团队之间的协作供给了自动化智能化交流渠道，促进各方的有用协作。根据三维实践场景数据、规划规划数据和设备设备实时运转数据，就像是有了矿山出产现场的的实时烘托版别，能够便于对矿山出产进行智能化协同办理，快速进行各种方案剖析比较，并进行及时的出产决议方案和即时管控。

　　3. 人工智能和数据剖析运用渠道。数字孪生为矿山运用人工智能（AI）和机器学习（ML）供给了完善的数据剖析运用和场景仿真渠道，能够供给不同的完成目标和场景进行不同方案的仿真推演，在不影响实践出产和人员安全的条件下，找到更好的处理方案。矿山运营前史大数据剖析需求强壮的核算才能，而云核算渠道则是经济合理的处理方案。先从相对简略的仿真剖析模型开端，模型中运用的数据越多，就越挨近实践，因此将越具有牢靠的猜测性。然后逐渐将老练经历面向全价值链运用。

　　4. 设备设备预防性修理。经过数字孪生交互式智能化协同办理渠道，能够查询设备设备的内部运转情况，而且以全景沉溺办法进行各专业人物的协同作业，协助树立完善的设备设备运营方案，进行预防性保护和办理。各专业人物所运用的数据都是来自于实体体系的、精确的实时数据，由数据中心统一办理。尤其是能够及早发现设备毛病危险，并进行预防性修理，能够大大下降设备毛病本钱和停机时刻，然后进步设备运用功率。

　　5. 全生命周期办理。在时刻维度，数字孪生运用可视化手法对矿山出产设备设备进行全生命期办理，有用地盯梢设备设备运营情况改变，供给智能化剖析东西，以优化设备设备的运用和保护，使其一直处于最佳运营情况。运用传统的技能手法很难在财物的全生命周期中进行信息办理。数字孪生是实体设备设备、事务流程和体系的虚拟副本，经过物联网数据能够处理和存储一切的中心要素和动态信息，以实在与虚拟之间互动的办法反映财物全生命周期的改变和信息更新，因此能够简略地在财物全生命周期办理中发挥共同的效果。

　　数字孪生矿山的树立，始于获取矿山地势地貌建模和设备设备建模。运用三维激光扫描仪、无人机载激光雷达、拍摄丈量等三维空间数据收集技能手法，创立包含矿山实践模型，包含设备设备和地势地貌等。

　　运用三维模型修改软件，对矿山设备设备进行处理并确认其地舆定位（移动设备则独自处理）；细化出设备设备组成部件至最小办理单位零部件，并附加一切与之相关的特色信息，例如零件ID、制作厂家、类型、出厂及装置日期、服务信息、保护保养数据、用户手册等。由此构成数字孪生矿山的根底模型数据。

　　设备实时运转数据比如转速、温度、流量、耗油、耗电等经过物联网传输到数字孪生协同办理渠道，用户就能够长途监控设备设备实时运转情况，散布在不同区域的各专业技能人员和外部咨询参谋对出产中呈现的疑难问题进行确诊；经过数字孪生与人工智能和机器学习相结合，完成在线自动化智能化剖析；终究到达改进出产运营决议方案、进步出产绩效的意图。

　　数字孪生是一项重要的未来技能。数字孪生矿山的终究目标是整个矿山价值链的优化。运用矿山的前史和当时数据，针对不同的地质条件对勘探、回采、破碎、配矿、选矿等流程环节进行归纳优化。在这里，鞍钢矿业公司施行的“五品联动”理论和形式值得学习，行将地质、采矿、配矿、选矿、锻炼五大工程环节集成为一个全体体系进行统筹办理；“五品联动”与数字孪生矿山价值链归纳优化比较，二者实践上是运用不同的办法处理相同的问题。矿业资源和商场需求的一个最大特色便是不确认性。矿山企业经营好坏，首要取决于地质矿产资源赋存条件和勘探才能。跟着接近地表、挖掘条件好、档次高矿体越采越少，矿山挖掘逐渐走向深部，档次较低，挖掘困难，进步运送杂乱，一起安全环保的要求也越来越高。矿山企业承受着进步功率和下降本钱的两层压力。而运营优化是数字孪生的强项。在进步功率、下降本钱和处理资源与商场的不确认性方面，数字孪生将会发挥史无前例的强壮技能推进效果。当把数字孪生运用于整个矿山价值链时，矿山设备设备智能管控体系仅仅其间一个运用子体系；因为矿产资源的信息具有显着的不确认性，会跟着回采进程以及勘探数据的不断堆集，促进地质矿产资源模型有必要不断更新；矿山岩土工程也是一个需求处理信息不确认性的学科。现在，不确认性的数字孪生优化技能仍在活跃谈论和实践中，将另辟专题专门谈论这方面的问题。咱们期望，数字孪生在矿业范畴的受注重程度和行进的脚步将会逾越数字孪生技能发源地工业制作范畴。这个期望一起也是达观的预判。咱们的职责便是把夸姣期望变成实践。

　　孟丹：天河道云（北京）科技有限公司首席科学家兼副总经理，中国矿业信息化协同立异北京市工程研究中心专家，加拿大北方先进矿业技能中心履行主任兼首席咨询参谋。

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