选煤厂数字孪生：从原煤入洗到产品装运一屏管控

选煤生产具备工序多级串联、设备空间分布零散、料/水/介质多流交织的特点。原有管理体系中现场数据相互割裂，工艺、设备、安全业务独立运行，无法形成联动管控。本项目以数字孪生场景作为统一的业务载体，对原煤入厂到成品外运全流程进行三维数字化管控，支持由宏观厂区逐层下钻至车间、工艺段乃至单台设备，打破多业务系统的数据壁垒，让数据回归物理生产现场。

平台依托图扑(Hightopo)数字孪生技术搭建，覆盖主厂房、浓缩车间、压滤车间、原煤仓、精煤仓、装车站和原煤栈桥等区域。现场设备工况、工艺参数、人员位置、能耗及环境监测数据与三维对象绑定，并随数据变化同步更新，支持管理人员从全厂态势下钻至具体区域和设备。

01 全厂态势总览

平台以选煤厂实际建筑和生产区域布局为基础，构建全厂三维数字孪生驾驶舱，还原厂房、仓体、栈桥、装车设施及主要生产设备的空间关系，并支持缩放、旋转、视角切换和全局漫游。

平台设置全厂虚拟漫游路线，虚拟相机可按照预先规划的路径依次巡览主要生产建筑和工艺区域，并在巡览过程中配合语音介绍选煤厂整体布局、生产流程及重点设备。

首页集中呈现生产、设备、能源、安全和环保等运行信息，通过数据卡片、趋势曲线和统计图表展示原煤处理量、设备状态、吨煤能耗、在岗人员、实时告警及环境监测指标。帮助管理人员快速掌握生产负荷、设备健康、人员分布和异常情况，判断全厂运行状态。

02 工艺总览

工艺总览不再按照建筑区域划分，而是沿着选煤生产工艺展开。从原煤进入系统开始，经破碎筛分、重介分选、脱介脱水、煤泥水处理，最终进入成品仓储，各生产环节统一绘制在一张 2.5D 工艺组态图中。管理人员可以沿着煤流、水流和介质流向观察整个洗选过程，并结合数据面板快速判断各工艺段是否存在参数波动或设备异常。

采用 2.5D 方式绘制全厂洗选流程，原煤仓、破碎筛分设备、重介旋流器、振动筛、浓缩机、压滤机和精煤仓等设备按照实际工艺顺序排列。设备颜色随运行和故障状态变化，煤流、循环水、煤泥水、介质和空气管线分别进行区分，并通过动态效果表现输送方向。

鼠标悬停在设备或管线上即可查看对应实时参数；对于重点设备，可通过双击直接进入设备详情，从全厂工艺逐级追踪到单台设备。

页面顶部汇总全厂设备总数，并分别统计运行、故障、检修和待机设备数量，同时给出煤流、循环水、煤泥水、介质和空气五类管线图例。右侧数据区域按照生产管理需要展示主要工艺参数、各工艺段处理量、物料转化情况、设备运行率、重点设备运行率排行以及实时告警。

工作人员可以先通过这些指标判断当前生产负荷和工艺健康状况，再结合工艺图定位具体设备和环节，实现从全流程态势判断到局部异常定位的逐级查看。

03 原煤接卸与仓储

原煤进入选煤厂后，需要依次完成接卸、输送、暂存和向后续洗选工序给煤。平台将受煤坑、输送系统和原煤仓放在同一生产链路中展示，使来煤、卸料、输送、仓储及出料状态能够连续查看，便于调度人员掌握原煤进入洗选系统前的整体运行情况。

场景还原货运列车、受料仓、刮板输送机、栈桥输送系统的空间位置，使仓体内部、输送设备和物料流向能够直接观察。各受料仓当前仓位、刮板机运行状态、卸料设备故障信息同步显示在场景中。

调度人员可以据此了解原煤到厂、卸料和向后续工序输送的实际情况，及时调整下料节奏，避免因接卸或输送环节异常影响后续生产。

下钻至原煤仓，可查看原煤筒仓、顶部上料栈桥皮带和仓底卸料装置。场景实时显示各仓料位以及仓下给煤机、闸阀等设备状态，当仓位接近设定的高、低限值时同步给出提示。

管理人员可围绕筒仓自由切换视角，查看顶部进料、仓内储料和底部出料设备，让原本分散在不同仪表中的仓位信息集中到具体仓体上，便于安排原煤上料和出料节奏，降低空仓、满仓对连续生产造成的影响。

04 主厂房

主厂房承担选煤厂主要筛分和重介分选任务，设备密集、楼层较多，管道和物料输送关系复杂。平台提供楼层剖切、墙体显隐、设备工况映射、故障处置、工艺系统筛选、虚拟巡检和视频联动等功能，使多层厂房内部原本难以直接观察的生产过程能够从三维空间中展开查看。

平台提供楼层分层和建筑显隐功能。操作人员可分别切换 1—5F 楼层视角，也可一键隐藏墙体和部分建筑结构，直接观察内部设备、工艺管线以及上下楼层之间的连接关系。检查设备时，无需在复杂建筑模型中反复调整观察角度，也可快速聚焦到目标区域。

平台支持按照重介、压滤、煤泥等业务系统筛选相关设备。选择某一系统后，与该工艺有关的设备和介质流向保持高亮，其余设备自动弱化或隐藏，使单套工艺从入口、处理设备到出口之间的连接关系更加清晰。运行人员可以借此单独检查某条工艺链路，而不受其他系统设备干扰。

现场设备运行数据实时映射到对应三维模型，设备标签随运行状态变化同步更新。正常运行、停止、故障等状态通过不同视觉效果进行区分，出现异常时对应设备所在位置直接高亮。在设备数量较多情况下，管理人员无需打开设备列表逐个排查，可先通过场景找到异常设备，再进一步查看详细信息。

当设备产生故障告警后，三维场景同步标记异常设备。点击设备即可查看设备名称、告警描述、发生时间等信息，并从当前页面向现场人员下发排查任务。形成从异常发现、故障定位到任务派发的线上处理链路，方便管理人员持续跟踪处置进展。

三维场景按照现场实际位置标注摄像头点位，点击图标即可打开对应区域实时视频。当某台设备产生故障时，可根据设备位置联动附近摄像头，辅助管理人员确认现场是否存在跑冒滴漏、物料堆积或人员操作等情况。

面板内集中展示了运行人员更关注的工艺和质量参数，包括重介旋流器入口压力、悬浮液密度、精煤、中煤及矸石灰分与带煤率、设备综合效率、电力单耗和药剂消耗等。

设备在什么位置、当前处于什么状态以及对应工艺参数是多少，可以在同一个页面中对应起来，便于工作人员结合现场空间关系判断工艺运行情况。

平台内置主厂房固定巡检路线。启动自动巡检后，虚拟相机按照规划路径依次经过重点生产设备，并同步显示沿途设备的实时运行信息。如果巡检过程中经过的设备存在故障或告警，页面即时给出提示。

或使用第三人称自由漫游模式，操作人员可通过键盘和鼠标在主厂房内部行走，从地面、设备平台以及不同楼层近距离查看设备模型和管线布置。对于实际现场难以进入、视线容易被遮挡或者需要跨楼层检查的位置，可先通过虚拟场景完成路线查看和设备确认。

05 辅助车间

页面包含浓缩车间和压滤车间两个子场景，分别对应煤泥水浓缩沉降和煤泥压滤脱水工序，共同构成选煤厂煤泥水处理和循环水回用的重要环节。

页面重点呈现煤泥水进入浓缩池后的沉降、浓缩、底流排放和循环水回收过程。三维场景还原浓缩池、泵房和加药设施的位置关系，并接入入料、底流、溢流和药剂投加等运行数据，使操作人员能够同步观察浓缩机状态、煤泥水变化和加药过程。

三维区域展示浓缩池以及中间泵房，每座浓缩机上方设置实时信息面板，用于查看澄清层高度和底流浓度等参数。

点击“加药流程”后，可通过动画查看药剂配置、输送和进入浓缩池的完整路线，将原本隐藏在管道中的加药过程直观呈现出来，方便运行培训时讲解药剂系统工作逻辑。

页面按照工艺运行和药剂回水两部分展示数据。

相关异常信息同步出现在页面底部，运行人员可结合入料浓度、底流浓度、溢流水质等变化调整加药和排泥节奏。

压滤车间承接浓缩底流，对煤泥进一步进行压滤脱水。平台建立压滤机阵列、输送设备及车间建筑三维场景，并接入压紧、入料、压榨和卸料阶段的设备工况以及处理量、滤饼水分等生产数据。运行人员可从整个压滤车间的生产负荷逐步查看到单台设备当前所处工序。

三维场景呈现压滤车间建筑以及内部多台压滤机的排列关系，压滤机模型可按照现场运行状态动态展示压紧、入料、压榨和卸料等工序。点击任意一台压滤机，即可查看设备数据面板，查看入料压力、压榨压力、滤板状态和当前处理量等实时信息，从车间整体生产状态进一步下钻到单机运行情况。

页面显示当前运行压滤机数量以及单台设备入料压力、入料浓度、压榨压力、压紧油缸压等工况信息，同时统计单机处理量、本班及当日累计产量、滤饼水分、滤液浊度等数值。

输送带张力异常、滤板位移过缓、轴承温度超限等设备告警集中显示在页面底部，使作业和维修人员可以同时关注脱水效果、生产能力和设备状态。

06 成品储运

完成洗选后的精煤进入成品储运环节，经精煤仓暂存、配仓和出料后，通过转运系统进入装车站完成定量装车并外运。平台将精煤仓库存、成品质量、输送设备状态、装车计划和铁路外运过程串联展示，使生产管理人员可以从成品库存一直追踪到装车作业。

进入精煤仓后可查看精煤筒仓群、成品煤转运栈桥和仓下卸料设备。多组筒仓的库存状态可放在同一视角下进行对比，仓下给料设备和闸阀状态随现场数据同步变化。管理人员可结合当前库存、设备状态和外运情况判断各仓的出料安排，使精煤储存、配仓和外运能够按照实际生产节奏衔接。

装车站处于精煤生产链路末端，直接连接成品库存与铁路外运。平台围绕装车楼、输送栈桥、铁路轨道和货运列车建立数字孪生场景，并将装车计划、订单队列、装车效率以及相关设备状态集中展示。

三维场景完整呈现装车站建筑、输送线路、定量装车设施和铁路车辆。点击漫游后，虚拟相机按照预设路线依次经过受料、输送、定量仓、装车出料等关键环节，并同步显示装车皮带状态、闸板开闭状态和定量仓仓位等参数。

“结束漫游”可随时退出自动路线并恢复自由观察。该功能既可用于远程查看装车流程，也适合开展虚拟巡检和现场业务培训。

页面集中展示装车作业指标、当前订单以及相关设备状态，将生产业务数据与皮带、闸板、定量仓等现场设备对应起来。

管理人员可同时查看某一批次装车任务的执行情况和设备运行状态，及时发现影响装车进度的设备异常，并结合装载数据关注超装、欠装等情况。

07 设备全生命周期管理

设备管理围绕单台设备从实时运行、状态监测、部件健康到维护检修的全过程展开。平台将设备三维模型、基础档案、实时参数、部件健康状态以及维护记录集中到同一页面，方便运维人员持续掌握设备从投运、运行到检修的变化过程，并根据设备健康趋势安排维护计划。

页面中央显示当前设备的三维模型，左上角下拉框可快速切换其他设备。点击“设备拆解”，设备模型可按照实际部件结构逐步分离，并支持重新装配。

鼠标移动到部件上时显示对应部件名称，便于观察设备内部组成以及各部件之间的装配关系。对于结构复杂、不便拆机查看的设备，可先通过数字模型了解内部结构，再结合运行参数和健康数据判断具体检查位置。

页面展示设备当前健康评分、故障预警等级、剩余使用寿命等评估结果。维护管理区域分别列出今日待执行任务和已完成维护记录，包含设备名称、维护类型、责任人和完成状态等信息。

故障分析区域进一步统计不同故障类型占比、平均处理时间、最长处理时间和高频故障设备排行，方便运维管理人员从历史故障中发现反复出现的问题，调整检修重点、维护周期和备件安排。

设备主要部件的健康状态直接映射到三维模型。每个关键部件上方显示健康度信息，并通过环形进度和状态差异区分正常、关注等不同健康水平。

点击“部件维护”可查看各部件当前状态以及距离计划维护时间的剩余天数。对于结构复杂的关键部件，还可以继续拆解到内部子组件，查看更细一级的健康数据，使设备健康分析从整机逐步深入到具体部件，并将部件状态与维护任务对应起来。

08 人员定位

选煤厂生产区域存在设备密集、车辆运行和危险区域较多等安全管理特点。将人员定位终端数据映射到厂区三维场景，使安全管理员能够实时看到人员所在位置，并结合电子围栏、风险区域和视频监控识别异常进入行为。

三维场景也支持基于人员定位卡、UWB 人员定位技术，对不同工种通过安全帽或其他视觉标识进行区分，点击人员模型即可查看姓名、所属部门、工种及定位终端编号等基础信息。如遇异常告警或临时调度时，管理人员可以直接从空间位置判断附近人员以及人员身份。

平台按照现场安全管理要求划定危险和受限区域，并设置电子围栏。人员定位数据进入系统后持续与围栏范围进行比对，当监测到人员进入限制区域时，对应区域立即在三维场景中高亮，同时弹出告警信息。

管理人员点击告警即可定位相关人员，并进一步调取附近摄像头查看现场画面，以便快速确认是否存在违规进入或其他异常情况。

可按照人员类型、部门、所在区域以及时间范围进行组合筛选，并集中展示当前在厂总人数、定位终端在线率、不同区域和危险区域人员数量、人员类型分布、定位设备运行情况以及人员安全告警。

09 能源与环境监测

该模块将各车间能源消耗和环境监测点统一映射到全厂三维场景，既观察生产状态，又看到不同区域的能源负荷和环保指标变化。

点击“能耗视图”后，三维厂区从普通建筑模式切换为能源分布模式。不同生产车间根据当前能耗水平以绿色、蓝色、橙色和红色进行分级显示，使高耗能区域直接映射到厂区空间位置。

管理人员无需逐项比较报表，即可先确定能源消耗集中的车间，再进一步查看相关设备及生产负荷。

粉尘、噪声等环境监测点按照实际安装位置标注在三维厂区中。点击任意监测点，可打开对应二维数据可视化面板，查看当前粉尘浓度、噪声值和历史变化趋势。当监测指标超过既定阈值时，对应点位直接在场景中进行告警提示。

页面集中展示环境监测信息，包括大气、水环境和噪声三类指标；同时重点呈现吨煤介耗、各生产车间电耗对比、峰谷时段用电情况以及 24 小时用电趋势，并统计重点耗能设备排行。

在积累足够生产和能源数据后，可结合当前生产负荷给出能源和生产调度参考信息，便于管理人员分析高耗能环节以及峰谷时段用电变化。

10 应急管控

该模块围绕突发事件处置和日常安全风险分级管理展开，由应急预案和安全四色图两部分组成。三维厂区不仅用于展示事故位置，还可同时叠加人员逃生路线、消防设施、应急物资和车间风险等级。

页面展示应急资源状态、当前应急告警以及对应预案匹配信息。当启动火灾等应急预案时，三维场景在事故发生位置模拟火焰效果，并根据预先配置的疏散路线动态显示人员逃生方向，不同路线同步标注预计疏散时间。

实体建筑内的消防栓、急救箱和应急物资仓库，3D 场景内将按照实际位置显示在厂区中，点击后可查看物资数量和使用记录。

安全四色图将传统二维风险分布进一步呈现至三维厂区。各车间按照风险分级结果显示不同颜色边框，其中红色-极高风险、橙色-高风险、黄色-中风险、蓝色-低风险，页面同步显示风险颜色图例。管理人员可直接从厂区空间分布识别当前重点风险区域，在开展隐患排查、巡检安排和安全检查时优先关注高风险车间。

智慧矿山选煤厂综合管控平台将原煤进厂、洗选加工、煤泥水处理、成品储存和装车外运串联到统一的数字孪生环境中。PLC、生产传感器、视频监控、人员定位、能源计量和环境监测等现场数据不再以孤立表格存在，而是与厂房、工艺系统、设备和人员位置形成对应关系。

工作人员既能从全厂视角查看当天生产状态，也能沿工艺流程逐级进入车间和单台设备，对设备故障、人员异常、能耗变化和安全事件进行定位和追踪。形成选煤厂日常管理逐步从分散查询和经验判断，转向基于现场实时数据的协同管控的管控效果。