基于数字孪生的综采工作面工业虚拟服务系统

来源：计算机集成制造系统杂志2021年第2期北京时间：

作者：李娟莉,沈宏达,谢嘉成,李梦辉,姜朔

单位：1.太原理工大学机械与运载工程学院2.太原理工大学煤矿综采装备山西省重点实验室3.太重煤机有限公司博士后科研工作站

摘要：针对传统虚拟综采工作面数字化程度低、工艺规划周期长、装备运行状态监测困难等问题,设计了基于数字孪生的综采工作面生产系统。围绕综采工作面运行规律及特点,构建了物理综采工作面、虚拟综采工作面、综采虚拟软件服务系统和综采孪生数据系统,研究了系统间的数据交互流程和驱动优化方法。提出虚拟综采工作面元素模型的系统性构建方法,完成了多种类煤层及综采装备建模;基于综采虚拟软件服务系统对综采生产过程进行虚拟仿真,实现了采煤机截割路径规划和不同综采工艺的预演评价;利用相关传感器及软件技术实现了综采装备运行姿态在虚拟环境中的实时映射,在此基础上,建立了分布式局域网协同模型,借助一致性哈希算法实现了多装备监测任务的动态优化分配。经应用测试,该综采虚拟软件服务系统能有效为数字孪生和综采工作面的深度融合及终端装备的生产、规划、监测等问题提供服务。

关键词：综采工作面,数字孪生,虚拟现实,综采工艺规划,分布式监测

基金资助：国家自然科学基金资助项目(52004174);山西省重点研发计划资助项目(201903D121141);山西省应用基础研究计划资助项目 (201901D211022);山西省回国留学人员科研资助项目(2020-034)。