基于 HT 可视化搭建智慧矿山数字孪生综合管控平台

在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》，明确 2026 年需建立完整矿山智能化标准体系、实现多维度智能应用的背景下，智慧矿山成为矿业转型升级关键方向。依托自主研发的 HT for Web 系列产品，从技术开发层面构建覆盖矿山多场景的数字孪生解决方案，无需依赖任何第三方插件，为矿山全要素智能感知、分析、决策与控制提供技术支撑，助力矿山达成安全高效开采与降本增效目标。

一、三维地质建模的技术开发实现

地质数据作为矿山资源评估、采矿设计及智慧矿山构建的核心要素，其采集与建模的技术实现质量直接影响后续矿山运营决策。

1.1 地质数据整合技术模块开发

基于 HT 技术搭建的监控平台，重点开发多源数据融合模块：

• 整合地形地貌、地质矿产、探矿工程等静态要素，以及各阶段勘探动态数据；

• 自主研发数据处理算法，实现多源异构地质数据的清洗、匹配与关联；

• 设计迭代更新机制，支持根据新勘探数据实时调整模型参数，优化地质情况还原度与预测准确性。

1.2 三维地质模型构建核心技术

确立 “关键地质数据驱动建模” 思路，分步骤实现技术落地：

• 开发数据解析模块：将钻孔数据、剖面线信息、煤层顶底板参数、断层线等转化为结构化建模数据；

• 研发复杂切割与边界填充算法：完成不同地层表面精确切割运算与边界完善，生成完整矿体三维模型；

• 针对煤矿场景优化：开发极复杂地质条件下近距离多煤层透明地质模型，实现隐蔽地质致灾因素可视化与精确量算。

1.3 水害防范专项功能开发

聚焦矿山水害风险管控，开发独立功能模块：

• 地质水文数据与历史开采记录关联分析算法，实现富水区域精确定位与预测；

• 无需依赖外部水文工具，仅通过 HT 自主技术完成数据处理与分析，为开采方案优化提供支持。

1.4 多建模方法集成技术

满足不同矿体建模需求，构建统一技术框架：

• 集成表面建模法（核心）、剖面法、地质统计法等多种建模技术；

• 针对层状矿体（煤层、各类地层）优化，精确刻画断层、褶皱等复杂地质构造；

• 对比传统二维展示，提升地质体空间分布呈现清晰度，增强决策科学性。

二、选煤厂可视化的技术开发要点

在 “双碳” 目标与高质量发展战略背景下，基于 HT 技术开发选煤厂可视化系统，覆盖全流程监控与管理需求，全程无第三方插件依赖。

2.1 厂区整体场景可视化开发

实现选煤厂虚拟场景精准构建与交互：

• 航拍数据处理技术：解析厂区航拍图像，构建与实际一致的虚拟化全景模型；

• HT for Web 与 GIS 深度融合：自主研发空间坐标计算与映射算法，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，实现精确坐标下的第一人称虚拟漫游；

• 解决传统痛点：降低人工实景建模工作量，提升建模效率与场景还原度。

2.2 洗煤设备监控功能开发

1:1 仿真还原原煤洗选加工全过程：

• 设备精细化建模：对重介旋流器、精煤皮带、振动筛等关键设备建模，确保外观与结构参数贴合实际；

• 数据交互接口开发：支持点选设备调取振动频率、温度、故障信号等实时运行数据；

• 统计功能模块：自主研发数据统计与图表生成算法，呈现每日用电、介质（高炉友、重晶石等）用量数据，支持实时更新与历史查询。

2.3 选煤生产线 2D 组态面板开发

基于 HT 低代码技术构建高效管理界面：

• 拖拽式组件库：用户无需复杂代码，通过拖拽完成脱介筛、磁选机等设备布局配置；

• 数据可视化模块：采用自主图表渲染引擎，实现产能信息、设备关键指标的实时动态更新与多维度分析；

• 优势对比：较传统界面提升开发效率，优化图形展示性能，适配工业互联网现代化需求。

2.4 精煤 / 中煤 / 矸石密控模块开发

聚焦关键参数监控与智能调节：

• 实时数据处理：开发设备电流、频率、负荷率等参数的采集与解析模块，以动态数值或状态灯呈现；

• 分选密度自动控制：支持预设目标密度，通过自主控制算法实时调整分流阀、补水阀开度，稳定分选质量；

• 效率提升：大幅降低人工调节成本，提升洗选效率。

2.5 浓缩与压滤车间可视化开发

发挥 HT 渲染优势，优化车间管理体验：

• 浓缩车间：对浓缩池、加药系统、泵房建模，开发液位、浓度、排放量实时监测模块，支持按需调整参数；

• 压滤车间：设计左侧楼层分布与设备进程面板，点击按钮可查看楼层布局及压滤机 “松开 - 压紧 - 进料” 等状态；

• 价值：降低巡检人员劳动强度，减少厂区出入频率。

2.6 装车站可视化与智能优化

整合数据采集与智能算法，提升吞吐能力：

• 全方位数据采集：开发多元传感器、高清摄像设备接口，获取溜槽状态、料位、储量等参数；

• 交互式 3D 界面：轻点设备图标查看运营进度，基于实时数据开发装车顺序优化算法；

• 视频融合技术：采用 WebGL 利用 GPU 处理视频，实现监控视频与三维场景无缝叠加，提供沉浸式体验。

三、井工矿巷道及生产过程可视化的技术开发

针对井工矿井下复杂环境，开发高精度、高实时性的可视化系统，整合静态与动态信息，支撑安全预警。

3.1 井下巷道数字孪生开发

实现巷道结构精准复现与风险管控：

• 三维建模技术：将巷道路线、坡度、布局转化为模型参数，确保与实际高度一致；

• 交互功能：支持旋转、平移、无限缩放，便于查看细节；

• 危险区域预警：开发不稳定岩层、积水区识别算法，自动标记危险区域并提示，优化作业路线。

3.2 人车定位与气体监测功能开发

保障井下人员与环境安全：

• 定位系统适配：支持蓝牙、RFID、UWB 等定位技术，开发数据接收与解析模块，监控人员 / 车辆位置、路径及区域分布；

• 电子围栏功能：设定区域边界参数与预警逻辑，管控危险区域进入权限；

• 环境数据联动：采集气体、粉尘传感器数据，与定位数据联动展示，紧急情况下实现双向报警。

3.3 设备运行动画开发

直观呈现井下设备作业状态：

• 数据接口开发：对接矿用工业环网，采集产量监测、通风、压风、瓦斯抽采等场景工况数据；

• 动画模拟：基于 HT 三维渲染，将工况数据转化为采煤机切割、矿车行驶等动画；

• 应用价值：助力矿山实现无人化、少人化作业。

3.4 专项系统可视化开发（通风 / 压风 / 瓦斯抽采等）

3.4.1 通风系统

• 数据采集：实时获取空气流量、温度、湿度数据；

• 智能优化：自主算法计算风机最优参数，开发远程控制模块调整通风策略；

• 目标：确保井下环境达标，实现节能降耗。

3.4.2 压风系统

• 状态捕捉：采集压缩机压力、流量、转速、温度等数值，转化为直观监测信息；

• 2D 图表展示：开发动态交互式图表，呈现管道压力与气流分布，形成 “生产一张图”；

• 管理优化：支持线上巡检，实时掌握运行状态。

3.4.3 瓦斯抽采系统

精准管控瓦斯风险：

• 浓度定位：开发瓦斯浓度采集与分析模块，通过自主算法定位高浓度区域；

• 动态调整：基于实时数据优化抽采参数，防止瓦斯积聚；

• 数据可视化：生成钻孔瓦斯浓度曲线图与趋势图，辅助管理人员决策。

3.4.4 输煤皮带系统

保障物料运输安全高效：

• 轻量化建模：对输煤巡检机器人、轨道、充电坞精确建模；

• 参数管理：点击设备查看皮带速度、张力、负载，支持远程调节；

• 智能预警：开发皮带跑偏、撕裂、堵煤识别算法，实现急停、定位与声光告警。

3.4.5 排水系统

预防水患事故：

• 实时监测：采集矿井水位、水泵状态、排水管网压力数据；

• 智能策略：基于 HT 数据处理技术生成最优排水方案；

• 主动防控：提前预警水位异常，降低水患风险。

3.5 掘进设备孪生与智能综采系统

实现综采设备远程管控与维护支持：

• 设备建模：对采煤机、液压支架、刮板输送机等综采设备进行数字孪生；

• 作业动画：还原设备井下行进与作业进度，开发地面远程 “一键启停” 模块；

• 三维说明书：展示设备零部件拆解与组装过程（如掘进机截割部、电控箱），辅助维护与培训。

四、采矿工艺的技术开发呈现

针对金属矿山多样化需求，开发 4 种主流采矿工艺可视化系统，以 3D 动画呈现，支撑决策与培训。

4.1 无底柱分段崩落法开发

集成物理碰撞技术，优化开采方案：

• 过程模拟：开发矿体开采模拟模块，动态监测矿体信息及分段划分、崩落顺序等参数；

• 参数优化：支持调整开采参数，通过自主算法评估效果，优化生产方案；

• 技术核心：HT 自研物理碰撞技术，确保模拟真实性。

4.2 上向水平分层填充法开发

依托三维引擎，实现可视化操作：

• 数据采集与转换：通过激光 / 光学扫描仪获取三维数据，转化为数字模型；

• 渲染技术：利用 HT 计算机图形学渲染，生成可视化图像 / 视频，支持交互式浏览；

• 设备监测：在监控场景还原液压支架、采煤机模型，开发两侧面板监测设备压力、切割参数。

4.3 房柱采矿法开发

适配不同厚度矿体，保障开采安全：

• 数据整合：基于 HT 数字孪生，整合地质与设备数据，构建精确三维模型；

• 流程监控：实时监控开采、支护、运输全流程；

• 模拟分析：支持模拟不同采矿速度与顺序，通过应力分布算法评估对岩石的影响。

4.4 分段空场法开发

高精度模拟开采全流程：

• 现场数字化：采用 HT 三维扫描技术，处理采矿现场数据生成三维模型；

• 数据融合：将模型与实时数据结合，实现全过程高精度模拟；

• 动画演示：利用三维物理碰撞技术，模拟凿岩、装药、爆破、运输等流程。

4.5 自然崩落法开发

动态推演关键阶段，辅助决策：

• 动态推演：借助 HT 高精度建模与物理仿真，开发实时数据驱动的推演模块；

• 阶段分析：精准分析地质勘测、岩体应力、诱导崩落、过程监测、矿石回收等关键阶段；

• 价值：为矿区开发决策提供数据支撑，降低试错成本。

4.6 采矿工艺组态开发

基于低代码平台，提升管理精细化水平：

• 2D 组态界面：支持呈现设备局部剖面、工艺状态与参数，实现精细化管理；

• HMI/SCADA/MMI 技术：开发人机界面模块，监控设备状态、阈值范围，支持模式切换；

• 优势：降低开发门槛，提升工艺管理智能化。

五、选矿工艺数字孪生的技术开发

响应 “十四五” 绿色转型要求，聚焦 “降镁、提铜、保镍、扩贵、增效”，开发全流程可视化系统。

5.1 选矿全流程可视化开发

覆盖破碎、磨矿、浮选、浓缩关键环节：

• 设备建模：对各环节设备精准建模，还原外观与运行状态；

• 2D 面板展示：开发物料流动、设备温度、振动、压力等数据的关联与图表模块，实现直观监控；

• 流程透明化：消除信息孤岛，便于整体优化。

5.2 异常监测与报警模块开发

实现故障快速响应：

• 数据对比分析：实时采集设备运转数据与工艺参数，开发异常识别算法；

• 多维度预警：触发报警时，三维场景高亮问题区域，同步发送维修通知；

• 数据追溯：支持查询设备属性、故障诊断及关联历史数据，辅助故障分析。

5.3 多设备兼容性与远程操控开发

提升系统灵活性与运营效率：

• 跨终端适配：自主研发跨设备算法，支持 PC、大屏、手机、平板、VR/AR 终端运行；

• 远程操控：开发磨机转速调整、浮选药剂添加量修改等功能，实现生产实时优化；

• 价值：打破空间限制，提升选矿工艺响应速度。

六、铜矿综合管控平台的技术开发

打造矿场智能决策中枢，整合采矿、选矿、冶炼环节，提供全方位管理支持。

6.1 铜矿 “一张图” 开发

构建高度仿真的数字化生产环境：

• 三维渲染技术：对破碎设备、浮选装置等全生产单元进行数字孪生；

• 多角度观察：支持任意角度查看碎矿、运输、储料等环节，为工艺改进与安全管理提供洞察；

• 技术独立性：无需依赖外部建模或渲染工具。

6.2 BI 驾驶舱智能看板开发

实现数据驱动管理：

• 数据整合：开发多方数据接口，整合采矿、地采作业数据，无需外部 BI 工具；

• 图表可视化：应用 HT 图表组件，通过自主渲染算法呈现数据变化趋势；

• 管理升级：以分类施策取代粗放管理，实现数据共享、实时响应、操作可视化。

6.3 采矿与地采页面开发

聚焦核心业务数据监控与优化：

• 采矿页面：开发火工用量、钻孔信息、采剥量、成本、矿量完成情况的实时跟踪模块，支持工艺参数虚拟调试；

• 地采页面：通过实时数据流处理，展示溜井矿量、成本统计、充填台账、支护进度、掘进工程、大中孔施工等信息；

• 价值：帮助管理层快速理解业务表现，精准管控生产流程。

6.4 采选炼工艺流程图开发

革新传统流程图呈现方式：

• 二三维融合技术：自主研发数据转换与融合算法，将采矿、选矿、冶炼划分为三大模块，实现三维可视化；

• 体验优化：简化复杂流程理解难度，提供直观、生动的交互体验，替代传统刻板的二维图表。

七、技术开发总结与应用拓展

7.1 核心技术成果

• 自主技术整合：以数据治理为核心，整合 HT 二维 / 三维组态、BIM、GIS、视频融合、空间计算技术，打造矿山元宇宙数字底板；

• 无插件依赖：全程采用自主技术，建立多源异构海量数据一体化监控模式，具备实时互联、全面感知、动态预测等能力。

7.2 行业价值与应用场景

• 矿山赋能：推动 “黑灯工厂” 向生态化、绿色化、集约化发展，提升新质生产力；

• 跨行业应用：已覆盖工业组态、电力能源、孪生工厂、电信机房、智慧交通、智慧城市、园区楼宇、智慧水务、航天军工等领域。

7.3 未来规划

• 持续优化智慧矿山应用，推出涵盖生产指挥中心、产存销管理、设备管理、智能集控的 GIS 综合管控系统；

• 进一步拓展技术应用场景与深度，为更多行业提供一站式数字孪生解决方案。

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审核编辑 黄宇