基于数字孪生的煤矿工作面历史场景回溯与故障追溯技术
李天越1
刘清2
董启凡1
冯沛1
1.北京天玛智控科技股份有限公司,北京 1013992.北京天玛智控科技股份有限公司,北京 101399;煤矿智能安全技术与装备应急管理部重点实验室,北京 101399
摘要：针对煤矿工作面历史场景回溯与故障追溯中多源数据碎片化、时空失准及故障诊断效率低等问题,研究了基于数字孪生的煤矿工作面历史场景回溯与故障追溯技术.通过6项关键技术实现复杂场景回溯与故障追溯:①采用基于物理的渲染(PBR)方式构建"大三机"等比例高精度三维模型.②提出了数据分层预加载机制,建立了动态数据层、静态数据层和事件数据层三级加载体系.③围绕几何位姿、物理参数、行为逻辑、规则判定对采煤机、液压支架等装备进行全要素状态同步.④提出基于采煤机位置数据的多主机时间统一算法,通过对各主机记录的采煤机位置数据进行特征提取和时间对齐,实现多源异构数据的精确时间同步.⑤构建了回放一致性验证机制,采用工艺参数相似度量化回放精度.⑥设计了丢架故障追溯算法,建立了多变量耦合的移架动力学模型,依据理论行程与实际行程的匹配度实现三级预警机制.试验结果表明:数据分层预加载算法用时稳定,数据加载平均用时为35.5 s,相比全量备份算法效率提升29.3％;中部跟机参数的相似度平均值相对较低,为93.73％,而三角煤区域跟机参数的相似度平均值相对较高,为98.56％;通过工作面历史场景回溯能够观测到对应丢架支架外观颜色发生变化,验证了丢架故障追溯算法的正确性.
关键词：煤矿工作面数字孪生历史场景回溯丢架故障追溯分层预加载全要素状态同步多主机时间统一算法回放一致性验证
分类号：TD67(矿山电工)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFC2907504)
论文发表日期：2025-09-30
在线出版日期：2025-10-27（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 1-9 )
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