宽敞明亮的地面调度中心，衣着干净整洁的煤矿采煤机司机端坐在操作椅上，看着屏幕上虚拟的井下生产三维画面，轻轻拨动调高摇杆，地下百米深处的“钢铁巨兽”采煤机随之响应，这一细微变化立马被传感器感知上传到地面数字孪生系统中，更新了画面内容。

采煤机司机在调度中心操控地下百米深处的“钢铁巨兽”采煤机

近日，中国煤科天玛智控研发的全国首套“数据驱动工作面数字孪生系统”在陕煤集团黄陵矿业双龙煤业成功应用，该系统将采煤机司机和支架工从井下恶劣的生产环境中解放出来，使他们在地面上以更加立体、全方位的视角监控设备运行，实现了对井下“钢铁巨兽”采煤机的精准操控，标志着薄煤层工作面的智能监控技术步入了新阶段。

数字孪生技术，这一听起来高大上的概念，其实原理简单而直观。正如天玛智控数字孪生工程师李天越所解释的：“你可以把它想象成是给现实世界里的某个东西做了一个一模一样的‘数字版双胞胎’。”数字孪生技术连接了现实世界和虚拟世界，使我们能够在虚拟空间里对真实世界进行模拟、监控和优化。

突破传统监控局限，实现实时同步监控

传统煤矿监控系统主要依赖于井下视频画面，然而这种监控方式极易受到粉尘、水雾等恶劣环境因素的干扰，导致画面看不清，进而影响地面远程控制开采。传统三维动画模拟的表现形式，也无法真实反应井下实际开采过程。

为破解这一难题，天玛智控研发团队扎根煤矿现场，与工人、综采队长进行面对面的沟通交流，广泛收集实际需求，深入了解当前地面远程监测存在的问题，并通过井下拍照、扫描等方式，为设备的高精度三维建模采集素材。为了使设备虚拟模型与实际设备运行保持同步，系统接入了“采-支-运”装备近千个监控数据点位，针对不同设备的运动结构关系进行梳理分析，研发了设备运动学模型，通过传感数据来驱动模型运动，开发了第一代综采面数字孪生系统，实现了生产过程场景虚拟和现实的实时同步。

采煤机三维高精度建模

 通过现场试运行，研发团队持续优化展示视角、提升显示数据量等。采取定制化解决方案，针对薄、中厚、大采高、放顶煤等不同类型的工作面差异性，逐一构建模型场景，以达到逼真还原井下的效果，同时为采煤机司机、支架工等不同角色操作人员定制设计多维视角，按需接入多维度的数据，确保三维模型与数据融合显示达到最佳效果。该系统针对不同类型的工作面构建了标准化的设备三维模型，具备任意组合配置功能，让现场快速构建、调整井下工作面三维场景成为现实。

实际应用效果显著，助力煤矿智能化发展

经过一段时间的试运行后，双龙煤矿的一位采煤机司机小王表示：“以前我们这工作面特别薄，只有1.4米宽，在里面工作时需要弯腰，非常不舒服。现在有了这套数字孪生系统之后，情况大为改观。屏幕上显示的内容非常直观且逼真，就像亲眼看到井下的情况一样。”

系统支架工监测页面

 目前，该系统作为天玛智控无人化智能开采系统的选配产品，已经在国能神东上湾煤矿、保德煤矿、陕煤双龙矿、黄陵二号矿等多个煤矿应用，为“地面规划采煤、装备自动执行、面内无人作业”的无人采煤新模式提供实时三维可视化辅助支持。

天玛智控数字孪生产品研发负责人表示：基于数据驱动的工作面数字孪生系统的研发和应用，为煤矿地面远程监测开采提供了一种虚拟沉浸式的监控方式，为煤机司机和支架工提供合适的监测视角，目前正在全国煤炭系统进行推广应用。

系统在双龙矿调度中心运行

未来，天玛智控将深入贯彻落实中国煤科“1245”总体发展思路，致力于打造世界一流的煤矿工作面数字孪生产品，提高煤炭开采的安全水平及生产效率，为煤炭企业创造更大价值。