智慧矿山合集：数字孪生综合管控平台

今年 4 月，国家矿山安监局等七部门发布《关于深入推进矿山智能化建设促进矿山安全发展的指导意见》。文件指出到 2026 年，建立完整的矿山智能化标准体系，推进矿山数据融合互通，实现环境智能感知、系统智能联动、重大灾害风险智能预警。

智慧矿山作为矿业转型升级的重要方向，通过集成物联网、大数据、空间计算、自动控制、机器人装备等现代信息技术，实现矿山全要素的智能感知、分析、决策、控制。在满足矿山生产系统最优配置、装备自主协同、安全高效开采的基础上，实现降本增效。

图扑软件利用自主研发 HT for Web 系列产品，二三可视化引擎、2D/3D 协同设计工具、组态、低代码开发等各类可视化工具，搭建了多个智慧矿山数字孪生解决方案。场景涉及生产管控、设备管理、安全监控、环境监测、选矿管理、筛煤工艺以及三维地质建模等多个方面。助力煤矿、金属矿、露天矿、地下矿等多种矿山类型，达成多道工序的智能协同作业。

三维地质建模

地质数据采集与建模基础

地质数据是三维地质建模的基础和前提，也是矿山资源评估和采矿设计的关键，更是构成智慧矿山的核心要素之一。获取地质数据的方式主要包括地表勘测、钻探取样、物探和遥感等技术。获取的地质数据包括煤层厚度、岩层层序、岩石类型、煤质特性（如灰分、硫分）、煤层深度及其储量等信息。图扑 HT 监控平台以三维地质模型为核心，整合地形地貌、地质矿产和探矿工程等静态要素，并结合各阶段勘探数据，构建动态地质模型管理系统。这种动态的更新迭代流程模型能够不断演化，进一步提升模型的全面性和预测准确性。不仅可用于储量统计，还为勘探开发、矿山规划、生产组织提供了重要依据。

三维地质模型构建

该方法首先整合钻孔数据、剖面线绘制信息、煤层顶底板参数和断层线等关键地质数据，构建出精确的地层表面模型。随后，通过复杂算法实现不同表面之间的相互切割和边界填充，最终生成完整的矿体三维模型。

煤矿地质生成可视化是将复杂的地质数据转化为直观的三维模型，通过建设极复杂地质条件下近距离多煤层开采方式的透明地质模型，实现隐蔽地质致灾因素的全面可视化和量算功能。使矿工和管理人员能够更好地理解和分析地下地质结构。该技术结合了地质建模和计算机图形学，为安全生产和资源优化提供强有力支撑。

富水区域识别

系统内集成富水区域识别功能。通过分析地质水文数据和历史开采记录，精确定位和预测矿区内的富水区域。对于防范水害事故、优化开采方案至关重要，能显著提高矿山的安全系数。

图扑软件 HT 先进的建模方法尤其适用于层状矿体的建模，如煤层和各类地层。其优势在于能够精确刻画断层、褶皱等复杂地质构造。除表面建模法外，智慧矿山系统还集成了剖面法和地质统计法等多种建模技术，以应对不同类型矿体的建模需求。

相较于传统的二维数据，HT 三维地质模型能清晰地展示地质体的空间分布和它们之间的相互关系，让地质变化的过程变得生动而直观。不仅提高了决策的科学性，也极大地提升了数据处理的灵活性和准确度。

选煤厂可视化

在当前"双碳"目标和高质量发展战略的背景下，数字孪生选煤厂成为推动行业提质增效的关键力量。图扑 HT 通过构建虚拟化的选煤厂模型，动态还原筛煤、破碎、洗煤、分离、洁净煤脱水和煤泥回收过程。以动画形式呈现所有业务线和不同工艺设备的基础信息，实现了选煤厂生产作业的虚实同步映射。

图扑搭建的 Web 智慧选煤厂使用航拍建模展示厂区全景，并通过HT for Web 结合 GIS 技术实现精确坐标虚拟漫游，允许用户进行第一人称视角巡检。

图扑既能整合 SuperMap、ArcGIS 来实现空间位置标示，也能在 HT 基础上实现轻量快捷的 GIS 解决方案。HT for WebGIS 产品的定位在于运用产品强大的可视化技术，通过无人机航拍，加后期数据处理，无缝融合 HT 原有 3D 模型，实现矿山宏观和微观融合一体化的需求，很好的解决了传统人工实景建模工作量巨大的问题。

洗煤设备监控

利用图扑 HT 数字孪生技术 1:1 仿真搭建原煤的洗选加工全过程：重介旋流器、精煤皮带、振动筛设备等。点选相应设备后，页面即可复现其数据信息，如振动频率、温度和故障信号等内容。

结合 HT 低代码数字孪生平台搭建的选煤生产线 2D 组态面板，“一张图”式呈现脱介筛、磁选机、泄介筛和离心机等设备的布局。同时对所关注的产能信息、设备运行关键指标进行图表化展示。

与传统界面相比，图扑低代码组态平台具有低代码、拖拽式开发、高性能图形展示等特点，能更好地满足了工业互联网的现代化需求。

密控系统可视化

用户可在 3D 场景中实时查看精煤密控板块、中煤密控板块、矸石密控板块设备的运行参数。

系统支持预设目标密度值，实现自动调节分流阀和补水阀开度，从而稳定分选密度进行洗选，大幅提高选煤过程的效率和质量。

浓缩车间和压滤车间

图扑 HT 具备强大的渲染能力，能仿真还原浓缩池、加药系统、泵房等关键设备的实际布局。可视化页面内作业人员直观地监控浓缩池的液位、浓度、排放量等变化情况，并按需调整加药量和排放速度。

点击压滤车间页面左侧面板按钮，即可查看车间各楼层分布情况以及压滤机松开、压紧、进料各进程工作状态。降低岗位巡检人员的劳动强度，降低出入厂区频率。

装车站可视化

装车站内布置的多元传感器和高清摄像设备构成了一个全方位的数据采集网络，实时监测并传输溜槽状态、料位情况、煤炭储量等关键参数。通过交互式 3D 可视化界面，用户只需轻点相关设备图标，即可查看当前的运营进度。基于这些实时数据，还可以运用智能算法优化装车顺序，帮助提升装车站的吞吐能力和整体运营效率。

叠加图扑软件 HT 视频融合技术，通过厂区监控视频与三维场景叠加展示，可如临其境查看现场情况。图扑软件视频融合技术采用 WebGL 技术，利用 GPU 高性能计算能力对视频图像进行实时处理，图像处理不占用 CPU 资源，整个方案画面流畅。视频孪生智慧矿山方案既提升了数据的可操作性，又为用户提供了更智能的监控体验。

井工矿巷道及生产过程可视化

图扑 HT 可视化平台将矿山井下的布局、人员、设备等静态与动态信息进行数字映射、数据融合，实现矿山全过程运行的实时监测、查询、以及人−机−环境的安全隐患预警等决策支持。

井下巷道数字孪生

利用图扑 HT 数字孪生技术全面复现井下巷道立体结构，显示巷道路线、巷道坡度、结构布局。用户可页面内旋转、平移、无限放大或缩小巷道对其进行细节查看。场景内支持实时预警危险区域，如不稳定岩层或积水区。助力管理人员优化作业路线，实现矿井透明化管理。

人车定位及气体监测

系统可搭载定位系统（如蓝牙、RFID、UWB 等），帮助管理人员精确掌握井下人员和车辆的实时精确位置、移动路径以及各区域的人员分布情况，同时划定电子围栏，加强危险预警。还可联动气体、粉尘等传感器进行环境监测。在紧急情况下，煤矿人员定位系统将进行双向报警，提高事故响应速度。

设备运行动画

通过平台集成的矿用工业环网，用户可在 3D 场景内实时查看矿产量监测、通风系统、压风系统、瓦斯抽采系统、排水系统、输煤皮带系统、矿车无人驾驶系统、采煤机作业类综采工作面等多样化场景的作业工况。协助矿山达成无人化、少人化作业目的。

通风系统

系统内能实时采集并分析空气流量、温度和湿度数据，通过智能算法自动优化风机运行参数。作业人员可远程操作调整通风策略，确保井下作业环境始终保持最佳状态，达到节能降耗目的。

压风系统

HT 数字孪生压风系统，满足用户实时捕捉设备运转状态，如压缩机运行过程中的压力、流量、转速、温度等数值变化。页面内将管道压力和气流分布以动态、交互式的 2D 图表呈现，形成设备生产一张图，实现线上巡检方式实时了解生产运行信息。

瓦斯抽采系统

平台内可精确定位高浓度瓦斯区域，根据实时数据动态调整抽采强度，有效防止瓦斯积聚。并通过绘制钻孔瓦斯浓度曲线图和趋势波动图，帮助管理人员细化井下瓦斯分布情况，便于用户及时做出决策。

输煤皮带运输系统

HT 3D 轻量化场景内，输煤巡检机器人、轨道和充电坞都经过精确建模。点击目标设备即可显示其参数值，如皮带速度、张力和负载等情况。作业人员可以在平台内远程调节皮带速度，优化物料流动，甚至模拟不同运行参数下的系统表现。

数字孪生的输煤巡检机器人可按预定路线在输煤廊道内进行全面巡检。结合智能预警功能，可针对皮带跑偏、撕裂、堵煤等异常情况，进行急停、迅速定位以及声光告警提示。有效提升输煤系统燃煤输送过程的安全系数及工作效率。

排水系统

HT 平台内可实时监测矿井各区域的水位变化、水泵运行状态及排水管网的压力分布，提供智能分析数据和自动优化排水策略，帮助用户积极预防水患事故。

掘进设备孪生与智能综采系统

应用 HT 强大的渲染引擎能力，对采煤机等掘进设备以及液压支架、刮板输送机、转载机、破碎机、‌液压安全绞车等多种综采设备进行数字孪生建模。场景内可真实还原设备在井下作业的行进效果及作业进度，用户通过地面调度室即可一键启停遥控。

图扑软件支持提供三维说明书模块，用于详细展示设备零部件的拆解和组装过程，如掘进机的截割部、牵引部‌、电控箱、摇臂‌等。为设备维护和培训提供直观的指导。

采矿工艺

图扑软件数字孪生 4 种金属矿山采矿工艺，以 3D 动画形式呈现了无底柱分段崩落法、上向水平分层填充法、房柱采矿法、分段空场法和自然崩落法采矿方式。业务流程仿真的实现让矿山开采更为直观易懂，不仅为矿业管理和决策提供支持，还为相关人员的培训提供操作平台。

无底柱分段崩落法

3D 场景内结合图扑自研的物理碰撞技术，展示无底柱分段崩落法的矿体开采过程。通过实时数据采集和分析，对模拟矿体开采过程中的各项参数进行动态监测，包括矿体的形态、大小、位置等基本信息，以及分段划分、崩落顺序设计、支护系统布置、废石处理等环节的模拟预演。帮助作业人员在实际开采前全面评估不同参数设置下的采矿效果，优化生产方案。

上向水平分层充填法

HT 结合三维引擎技术将上向水平分层充填法进行可视化绘制。基本原理是通过使用激光或光学扫描仪设备，获取物理世界中的物体或场景的三维数据，并将这些数据转换成数字模型。然后，使用计算机图形学技术将数字模型渲染成可视化图像或视频，便于用户在计算机上浏览和交互式操作。

监控场景内还原了液压支架、采煤机等采矿机械设备模型，两侧面板可同步监测各设备的压力分布、切割参数、运输负载情况等。

房柱采矿法

房柱采矿法是指将阶段或盘区划分成若干个矿房与矿柱的一种采矿方法。不仅能开采薄矿体，更适用于开采厚矿体和极厚矿体。应用 HT 数字孪生技术，基于采集到的地质数据和采矿设备，构建精确的三维模型。该场景下可帮助作业人员监控开采、支护、运输等采矿流程。用户可在此处模拟不同的采矿速度和采矿顺序等，评估其对岩石应力分布和位移的影响。

分段空场法

图扑 HT 利用三维扫描技术将采矿现场进行数字化处理，生成三维模型后再与实时数据相结合，从而实现对分段空场法全过程的高精度模拟。场景中 HT三维物理碰撞技术的使用，能更生动直观的模拟和演示凿岩机操作、装药、爆破、矿石运输等各个工艺流程。

自然崩落法

借助 HT 引擎的高精度三维建模与物理仿真能力，系统可依据实时数据执行动态推演，进而精准分析矿区开发的关键阶段，包括矿区地质勘测、岩体应力分析、诱导崩落设计、崩落过程监测和矿石回收规划。

采矿工艺组态

应用图扑低代码数字孪生平台搭建的采矿工艺 2D 组态监控界面，能够直观呈现设备局部剖面视图或工艺运转状态、参数等。实现对采矿工艺流程和工艺设备的精细化、智能化管理。还可以结合 HT 先进的人机界面(HMI/SCADA/MMI)技术，用于监视和控制设备状态、阈值范围、模式切换等。

后续我们会继续推出基于图扑 HT 低代码数字孪生平台搭建的GIS 智慧矿山综合管控系统，涵盖生产指挥中心、产存销管理、设备管理、智能集控等业务单元。敬请期待~

相比于 InTouch/iFIX/WinCC 这些传统组态软件，图扑软件基于 Web 平台更适合 C/S 向 B/S 转型的大趋势，多元素丰富的可视化组件和支持快捷的数据绑定方式，可用于快速创建和部署。完成基于 Web 服务的实时数据监控与服务端的多用户访问等。

在薄煤层开采中，AI+数字孪生技术的结合，让开采作业、设备管理、环境管控的监控分析变得更加高效。这种方式取代了以往传统的单机预警或人工监测分析模式，为自动化矿质管理和工艺系统闭环管理提供了强有力的支撑。

选矿工艺数字孪生

随着"十四五"规划强调高质量发展和绿色转型，智慧选矿技术的应用愈发重要。特别是在"降镁、提铜、保镍、扩贵、增效"的主攻方向指引下，智慧选矿厂平台的应用不仅提高了资源利用率，还通过优化选矿流程和减少能耗，降低了对环境的影响。为实现"碳达峰、碳中和"目标做出了实质性贡献。

图扑应用 HT 数字孪生技术精确复现选矿工艺全流程，包括破碎、磨矿、浮选和浓缩等各个环节。辅以 2D 面板展示物料流动及设备的温度、振动、压力等运转状态。

当监测到设备运转异常、性能下降、工艺参数偏离正常范围等异常情况，系统会自动触发报警装置，并在三维场景中高亮显示问题区域，通知维修人员快速抵达处理故障。管理人员可通过此页面，调用查看设备属性信息、故障诊断及导致故障发生的相关联历史数据。

在系统功能和可访问性上，图扑 HT 引擎强大的底层技术实现了监控系统的多设备兼容性。作业人员可以通过 PC、大屏、手机、平板、VR/AR 等多种终端灵活操控调试选矿设备，如调整磨机转速、改变浮选药剂添加量等，实现生产过程的实时优化。

铜矿综合管控平台

综合管控平台作为矿场管控系统的智能决策中枢，场景整合了采矿、选矿、冶炼等各环节的管理功能。提供从生产效率提升到安全风险预警，从资源优化配置到环境影响实时评估，为矿山管理层提供全面而深入的决策支持。

铜矿一张图

基于 HT 先进的三维渲染技术构建高度仿真的铜矿生产数字化环境。场景内数字孪生了从大型破碎设备到精细浮选装置的每一个生产单元。生产人员可以从任意角度观察整个选矿过程，如碎矿、运输、储料等环节，为工艺改进和安全管理提供深度洞察。

BI 驾驶舱智能看板

图扑智慧矿山BI 驾驶舱整合多方数据，应用 HT 丰富的图表组件清晰传达采矿和地采的作业数据变化趋势，让分类施策取代粗放管理。使矿山运行调控能力由垂直化转向扁平式，达到数据共享化、响应实时化、操作可视化的目的。

采矿页面：实时跟踪火工用量、钻孔信息、采剥量、成本和矿量完成情况等数据指标。支持用户虚拟调试或优化工艺参数，确保对生产流程的精准管控和持续优化。还能帮助矿山管理层快速理解和分析业务表现。

地采页面：通过实时数据流，为矿山管理者提供多层次地采生产运营概况，包括溜井与存鹰矿量、成本统计、充填台账、砼支护施工的完成进度、掘进工程的完成情况、大中孔施工施工进度等关键信息。

采选炼工艺流程图

界面中矿厂生产工艺清晰划分为采矿、选矿、冶炼三大核心模块。利用HT 二三维无缝融合的特性，将传统二维工艺流程图提升至全新的三维视觉体验层次。彻底改变了传统流程图的刻板印象，既简化了对复杂工艺流程的理解，又为用户带来更直观、生动的交互体验。

图扑软件以数据治理和数据共享为核心，通过整合 HT 二维组态、三维组态、BIM、GIS、视频融合、空间计算等技术，合力打造矿山元宇宙数字底板。建立实时互联、全面感知、动态预测、分析决策、协同控制和自主学习的多源异构海量数据一体化监控模式。通过智能化建设赋能矿山行业新质生产力，助力“黑灯工厂”迈向生态化、绿色化、集约化的发展道路。

审核编辑 黄宇