数字孪生驱动的煤矿多元业务全局动态协同管控

摘要

煤矿作为典型的多业务协同的复杂生产系统,在动态化销量需求及不确定性生产环境的作用下,存在安全、生产、经营等业务协同性和联动性较差等问题。数字孪生技术可为实现煤矿全局业务系统数据融合、协同管控和智能联动提供技术保障。从专业业务内部的融合、专业业务之间的融合2个方面分析了煤矿多元业务的融合及协同管控,其中专业业务内部的融合包括安全监测类业务融合、生产协同类业务融合、经营类业务融合3个部分。构建了基于数字孪生的业务动态协同管控架构,该架构包括物理对象感知层、虚拟空间仿真层、协同管控决策层。提出了“决策算法前摄性静态规划+孪生模型预测性协同管控+实时数据动态性协同管控”三重驱动的煤矿全局业务动态协同管控模式:在孪生世界构建煤矿“安全-生产-经营”多元业务虚拟模型,进行安全保障、生产联动、经营管理等前摄性静态规划,制订最优的业务协同管控初始工作计划;采用数值仿真模拟方式,在信息世界中实现虚拟模型的预测性运行,当管控措施效果得到验证后,及时将决策指令下发到物理世界中,从而将扰动由事件发生后的被动处理变成事件发生前的主动管控,提升管控决策的有效性;当煤矿企业业务运行过程中出现孪生世界未预测到的扰动时,根据实时监测数据,借助决策算法判断扰动事件等级,触发对应应急预案,实现企业多元业务的动态性协同管控。