欧倍尔校企共建智能化矿井全系统虚拟仿真

在全球能源产业加速转型升级的大背景下，煤炭作为我国主体能源，其安全生产与高效开采始终是行业发展的核心命题。近年来，人工智能、大数据、虚拟现实等新一代信息技术的深度融合，正驱动着传统矿井向智能化、数字化方向变革。然而，复杂多变的井下环境、高危的作业流程以及系统运行的不可视性，使得智能化矿井的设计优化、人员培训与应急演练面临诸多挑战。
为此，北京欧倍尔先后和安徽理工大学、抚州市东乡区城市投资发展有限公司、运城职业技术大学、黑龙江能源职业学院共建智能化矿井全系统虚拟仿真项目，通过科技融合、资源整合及场景创新等手段，解决了传统智能化矿山教育互动性不足、覆盖面窄的问题，同时推动了智慧校园的数字化转型，为师生和社会公众提供了高效、生动的安全教育平台，助力构建安全和谐的校园与社会环境。
 

安全培训与教育：通过虚拟仿真创建逼真的煤矿工作环境，让员工在虚拟场景中进行安全培训，熟悉各类安全操作规程和应急处理流程。

生产过程模拟与优化：对煤矿生产过程进行动态模拟，包括采煤、掘进、运输、通风、排水等各个环节。

协同管理与沟通：煤矿全系统虚拟仿真项目可以实现多人、跨区域、跨部门的协同管理和沟通。

2、全系统内容

（1）矿井三维设计模拟系统

提供一个易于使用的可视化拖拽界面，使操作者无需复杂的编程或设计技能即可构建和实验自己的项目，可实现矩形、梯形、拱形等常见不同断面形状的巷道拼接，连接形成光滑自然的多条巷道连接模型及设备的摆放。



（2）矿井建设模拟实训系统

以矿井井建施工为出发点， 帮助学生了解矿井井建施工工艺流程，包括立井施工、斜井施工和硐室施工。构建1:1虚拟仿真土建工程施工场景，模拟井筒开挖、支护和完井过程等。

立井施工工艺：根据立井施工规范，还原立井施工过程

硐室施工工艺：根据硐室施工规范，还原硐室施工过程


 

主要通过三维仿真技术，以真实井工煤矿为蓝本建立虚拟掘进工作面场景，对煤矿掘进工作面及其开采设备和掘进工艺进行仿真模拟。

TBM盾构机掘进：了解TBM盾构机结构，可对盾构机部件进行拆解学习。学习盾构机在掘进过程中的施工流程。


 

以真实智能化综采工作面系统为基础，进行理论简化，建立三维仿真模型，模拟矿井设备运输、切眼组装、工作面设备组装、设备调试。使学生了解综采工作面设备安装调试的方法和注意事项。

通过对综放工作面和矸石充填工作面设备的操作和认知，了解放顶煤工艺及矸石充填作业流程。使学生掌握综放及充填工艺。


 

建立矿井不同通风方式三维模型，展示各种通风方式的工作原理和差别，使学生掌握矿井通风方式的类型和差别。

（7）智能化综采工作面现场实操及远程操控模拟系统

建立掘进工作面不同通风方式三维模型，展示各种通风方式的工作原理和差别，使学生掌握掘进工作面通风方式的类型和差别。

通过人机交互方式沉浸式全程参与到工厂供配电系统运行和保护过程中，熟悉具体三段式电流保护的实验设计的全过程。主要包括矿井供电系统、设备配置选型、三段式电流保护。


 

以真实矿井运输系统为基础，进行理论简化，建立三维仿真模型，通过无人值守远程监控等系统完成运输系统的检测及设备启停。

以真实矿井系统为基础，进行理论简化，建立三维仿真模型，模拟对井巷风量、风速、风压等参数进行测试，并进行井巷局部阻力和沿程阻力进行测试与分析。通过通风构筑物调节井巷风量，建立矿井不同通风方式三维模型，展示各种通风方式的工作原理和差别。模拟矿井火灾事故现象，了解灾害情况。展示反风的工作原理，设备操作，人员撤离路线、监测点人员安排，瓦斯抽取。使学生掌握矿井通风系统操作。


 

通过三维模拟手段对煤矿井下防爆电气设备检修和维护操作进行模拟，系统操作者在三维模拟的实验场景中，可通过操作电脑外设对矿山防爆电气设备进行操作，模拟真实矿山防爆电气设备的操作和维修维护，开展针对性的交互使用训练。


 

（12）煤矿典型事故防治与应急救援模拟实训系统

通过三维模拟手段对煤矿井下常见煤矿火灾、瓦斯煤尘爆炸、冒顶等重大灾害事故模型与灾难场景设计，学习开展救援所需的基本素质，增强学生对应急救援全流程的协同性、整体性、专业性的认识。