山西宏安翔：智能矿山数字孪生综合管控平台为我省智能矿山建设保驾护航
建设山西智创城是省委、省政府深入实施创新驱动发展的策略，打造双创升级版的重大举措。山西智创城不断汇集创新要素，培育壮大发展新动能，为科技型中小企业创新创业营造“雨林生态”，目前，这里已经入驻了300余家创新勇于探索商业模式的公司。为进一步激发企业创新创业创造动能，特开设专栏“创新赋能 智创新声”，充分体现智创城发展强劲动力，切实凝聚起推动高水平发展的共识和力量。 打造全国能源革命综合改革试点先行区是国家赋予山西的重大使命，煤矿智能化成为了传统煤炭行业实现高水平发展的必然选择。那么，作为服务煤矿行业知名高科技企业之一，集软硬件设计、研发、生产、销售等为一体的山西宏安翔科技股份有限公司（以下简称“宏安翔”），是如何在同行企业中“异军突起”，又是怎么来实现应急救援指挥“一张图”？如何将智能化和创新理念融入煤矿生产和管理之中的？今日，我们就带大家一起走进山西智创城NO.3园区企业--宏安翔公司，去进一步探索智能化是如何服务矿山建设，实现地下空间、物体、人员的全面数字化的。 刚刚处理完事务的总经理程运宏，在接受记者正常采访时表示，我省的煤炭资源丰富，探明储量居全国首位，具有广阔的开采前景。煤矿生产历来备受国家和社会的关注，由于生产环境特殊，开采条件复杂，自然灾害严重，常常面临粉尘、水、火、瓦斯、顶板五大自然灾害的威胁。2020 年3 月，国家发展改革委、国家能源局、应急部、国家煤矿安监局、工业与信息化部等８部委研究制定了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，国煤炭科工集团首席科学家、中国工程院院士王国法在《中国煤矿智能化发展报告》中提出了基于数字孪生技术的智能矿山“一张图工程”最大的目的是做到应急、救援、指挥和调度一张图，也是高精度GIS一张图工程，让所有应用场景按比例呈现，实现地下空间、物体、人员的全面数字化。由于煤矿井下没有GPS基础设施，发展煤矿智能化难度较大，煤矿井下环境恶劣，没有基础导航地图，接口不统一，融合各系统难度大等难题。宏安翔在煤矿行业，利用自身优势，集合优势研发，将其它行业的先进经验和煤矿领域结合，率先研发了“数字孪生煤矿一体化综合管控平台”。 该平台通过激光密集点云扫描和数字孪生技术，建立煤矿三维实景模型，生成高精度的实景地图，实现应急救援指挥“一张图”，同时连通信息孤岛，融合煤矿各系统数据，将数据“一平台”展示，将智能化和创新理念融入煤矿的生产和管理之中。程运宏说，通过管控平台，以第一人称视角漫游到井下，所见既所得，观看井下设备正常运行情况 ，实现了煤矿安全“看得见、摸得着、管的住”。 目前，智能矿山数字孪生综合管控平台、煤矿5G数字孪生矿压管控平台、煤矿顶板动态监测与分析系统、煤矿微震监测与分析系统、 煤矿井下人员精确定位系统、煤矿万兆工业环网系统、煤矿智能喷雾降尘系统等已在百余座矿井安装使用，为矿山深部开采提供了安全保障。 总经理程运宏介绍到，数字孪生场景，通过激光点云技术将井上、井下实景按比例还原到计算机中，自动生成高精度的“实景地图”，实现煤矿井下307个高精度数字孪生场景的建设，结合地质勘探数据，搭建整个矿井的数字孪生模型。同时还将数字孪生融合采、掘、机、运、通各智能化系统，实现矿井三维实景可视化，融入地质数据、超前物探等数据，实现透明化管控，系统自主深度学习，可对人、机、环等环节实现预警预测。其应急功能还可在巷道发生灾变前，对时间进行预警和人员逃生路线规划，灾变发生后，可作为应急作战指挥图，为救援提供高精度坐标体系。 综合管控平台融合了井下监测监控、人员定位、视频监控、矿压、微震等监测数据，实现物人、人人的全面信息集成和响应，为管理者提供决策支持。可以对甲烷、一氧化碳、二氧化碳、环境和温度、人员定位、矿压等做数据监控、预警、报警处理，设备详情查看、视频监控摄像头实时查看。可做到井下54个系统数据“一平台”展示，可联通和整合过去系统与系统之间的信息孤岛，能安全、高效地实现从监测到预警，最后到处置和逃生路径规划等功能，为智能矿山的发展提供支撑。 提到研发过程的艰辛，程运宏说：“数字孪生技术在城市、军工等领域已经大量使用，但是煤矿井下无GPS基础设备、环境恶劣、易燃易爆、环境复杂多变、掘和采不断推进，使得常规的技术直接复制应用是完全不行的。研发团队通过攻坚，先后解决了以数据驱动数字孪生建模技术打造动态可变的地下空间的应用；激光点云数据自动成图算法与贴图技术；数字孪生解决地下空间“虚实”相互映射；数字孪生条件下井下各系统实时同步显示。过程能够说是曲折反复，但终究是获得了成功。 据了解，目前该公司研发团队有研发人员48人，博士3人，研究生6人，煤矿智能化建设专家3人等。以学科带头人寇子明教授为龙头的精英人才，在智能生态领域深耕细作。在成都联合成都工业学院、川煤集团共建了智能矿山研究院，同时和太原理工大学、中北大学、电子科技大学、中国矿业大学、四川大学等高校建立了校企合作，着力打造数字时代的核心竞争力。迄今已拥有授权发明专利7项、授权实用新型专利61 项、软件著作权38项，在全国数字智慧产业中走在前列。例如一种矿用单体液压支柱压力监测方法和系统专利证书、一种测力锚杆监测传感器实用新型专利证书、离层位移传感器组件实用新型专利证书、煤矿矿压动态监测与分析管理系统V1.0计算机软件著作权登记证书等等。 煤矿安全生产一直受到国家和社会高度关注，近几年煤矿事故仍有发生，自2020年3月国家八部委联合发布了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》后，各项关于推进智能煤矿建设相关指导意见频频下发，智能化煤矿建设已全面掀开了新篇章。在国家政策性指导意见下，宏安翔立足于我省智能化建设的经验和矿上的使用情况，组织优势力量，面向煤矿安全版块，利用数字孪生技术解决更多的隐蔽致灾的预警和预判。比如：煤矿顶板风险预警、水文地质、透明地质、皮带运输潜在风险模型等等领域。进一步通过多源异构数据、利用神经网络算法、大数据分析等技术，解决煤矿安全与生产之间的矛盾，达到生产自动化执行、安全信息化预警、管控智能化决策。 “智能矿山数字孪生综合管控平台”在煤矿行业应用后，加快了煤矿智能化建设。利用数字孪生技术生成的实景地图不仅在应急、救援方面得到合理应用，还在AR培训和应急演练方面提高了矿工操作能力。数字孪生综合管控平台扩展到智慧生态环保、智慧疾控、智慧园区、智慧文旅、智慧文物保护等行业后，也加快了各行业智能化建设。数字孪生综合管控平台是智能化发展的里程碑，因此宏安翔公司还被省工信厅列为行业示范单位。 在提到未来发展趋势时，程运宏表示，我省的煤矿智能化建设已经取得了一定的成果，一些煤矿已经实现了智能化开采，采用了先进的自动化技术和装备，提高了生产效率和质量。同时，一些煤矿还加强了智能化安全监控系统建设，提高了矿井的安全水平。其次，煤矿智能化发展得到了政策的全力支持，政府出台了一系列政策措施，鼓励煤矿企业加快智能化建设，推动煤炭行业高水平质量的发展。这些政策措施为煤矿智能化发展提供了有力的保障。此外，煤矿智能化发展还面临着一些挑战。例如，一些煤矿企业的智能化建设水平还不够高，要进一步加强技术研发和人才教育培训。同时，煤矿智能化发展还需要加强与其他产业的融合，推动产业协同发展。总之，我省的煤矿智能化发展现状呈现出积极的态势，但也存在一些挑战。未来，需要继续加强政策引导和技术上的支持，推动煤矿智能化发展向更高水平迈进。 据介绍，宏安翔公司于2020年6月入驻山西智创城NO.3园区。程运宏说，园区为企业搭建了非常优良的环境和专业化服务平台，汇聚了很多创新企业和优秀的团队，并协助我们与上下游企业交流，创造了合作机会，同时园区也为公司可以提供了很多的政策支持和优惠，在帮企业减少相关成本和风险的同时，也给企业很多交流学习的机会。比如给公司能够带来租金减免有关政策、和关联领域高校联络为企业推荐优秀人才，并进行人才专业培训，园内定期举办双创活动、行业交流会、企业交流会、政企对接会、产业投资论坛等活动，为企业“走出去、引进来”提供良好的交流学习平台；链接省内外金融机构，为公司可以提供金融咨询、直接融资等服务，解决中小企业在发展中的、融资难等问题。 山西智创城NO.3今后也将根据公司的不一样的需求，加强入企服务，持续提高入企服务的质量，整合更多的优质机构资源，为公司可以提供多维度的、全方位的配套服务，助力企业高水平质量的发展。