图扑数字孪生洗煤厂，低代码构建云端工厂

2022年7月，《“十四五”矿山安全生产规划》确定实施矿山智能化发展行动计划，协同推进矿山自动化、智能化建设相关政策配套，分级分类推进矿山智能化建设。数字孪生、透明化矿山是现代智能化矿山的刚需。数字孪生及透明化矿山技术在智能化选煤厂的应用发展迅速，由于选煤厂设备繁多，结构和流程复杂，图扑软件基于点云技术建立选煤厂布置复杂、密集的各类设施设备模型，并将所有的设备单体化，实现各类微观场景下的业务流程管理及设备运行状态的展示、监测、监控、仿真等。

 

什么是选煤？

答：对煤炭进行分选，除去原煤中的矿物杂质，把它分成不同规格的产品的煤炭加工厂称选煤厂(或洗煤厂)。主要产品是精煤和块煤，此外还有中煤和煤泥等副产品。

选煤的重要意义是什么？

①满足不同用户需要，使煤炭得以合理利用，提高能源利用效率。

②去掉矸石和过高的水分，节省运力。

③有助于减轻煤炭燃烧所造成的环境污染。

④可充分利用资源，使低质煤层的开采和利用成为可能。

⑤生产适销对路的多样化产品，可以提高煤矿市场竞争力，改善煤矿经济效益。

对煤而言，洗选方法主要有重力选煤、浮游选煤和特殊选煤。常用的方法是重力选煤，主要是依据煤和矸石的密度差异而实现煤和矸石分选的方法。煤的密度一般在1.2-1.8之间，矸石密度一般在1.8以上，在选煤机内借助重力把不同密度的煤和矸石分离。重力选煤又可分为跳汰选，重介质选，溜槽选，斜槽选和摇床选等。选煤厂的三个最基本工艺过程是分选前的准备作业（破碎、筛分、分级）、分选作业、选后产品的处理作业。同时重介质选煤又包括五个大的流程：煤流、介质流、循环水系统、煤泥水和清水。

主厂房数据管控

主厂房是选煤厂生产系统的核心建筑物，选煤工艺的大部分的流程都要在此完成。图扑软件将 BIM 技术应用到主厂房建设中，BIM 技术将模型进行细化及深化之后，配合图扑软件 HT 引擎，进行贴近现实的三维渲染动画。2D 面板联动三维场景，动态更新设备指标，时刻对选煤工艺进行安全监管。

图扑软件支持多种方式的模型渲染，采用轻量化三维建模技术， 1：1 高仿真模拟，以三维场景为基础，2D 数据面板为辅，数字化展现洗煤厂各区域的建设、运行情况、安全配备、周边动态环境等情况。同样支持导入 IFC 格式的 BIM 模型文件生成场景，支持渲染 3D Tiles 格式的倾斜摄影模型文件。通过图扑软件实现可交互式的 Web 三维场景，可进行缩放、平移、旋转，场景内各设备可以响应交互事件。

建筑信息模型 （Building Information Modeling，BIM） 是一种建筑行业管理信息系统中的三维模型数据，工程建设专业人员可以通过 BIM 获取相关信息数据，更高效地规划、设计、构建和管理建筑及基础设施。选煤厂将 BIM 楼宇数据叠加到地图场景中，实现 BIM + GIS 的结合展示。通过对 BIM 模型不同楼层及楼层内的资产建设进行分离，动态还原演示了楼宇的建造过程。

以人工智能、数据驱动为基础，开发智能重介、智能浮选、智能煤泥水等多种智能算法和先进控制策略，实现选煤厂核心工艺过程参数在线预测与优化，实现生产过程智能控制。

设备预警能防范设备高温暴晒运行带来的爆炸、倾覆、滞留风险。相较于人工预警，通过图扑可视化平台预警，精简流程，监测数据一旦触发设定的预警指标，集控中心运维可实时收到预警提示，为转移危险区域人员争取宝贵时间。同时，加强在役机组运行管理，减少非计划停机、受阻情况，保障机组稳发满发。

2D 主厂房

图扑软件 HT 可视化技术采用 B/S 架构，通过对传统二维的洗煤厂组态图进行重构设计，对接测点数据实现 Web 化跨平台多端访问，无论是 PC、PAD 或是智能手机打开浏览器，即可随时访问监控场景。并支持集成至 B/S 端，与其他主流前端框架如 Angular、React 和 Vue 等无缝融合，打破了以往用户在控制室内控制场景的局限性，通过数据驱动形式让新型组态得以使用 2D/2.5D 等不同形式实现多样化展示。

密控系统

通过图扑软件实现可交互的 Web 密控三维系统，针对重介系统的密度控制和数据监控而开发，可使测量密度值跟踪、趋近直至等于设定值。密控系统分为精煤密控、中煤密控和矸石密控三大板块，实现煤泥含量及旋流器入口压力的稳定控制。

设备可视化

采用轻量化三维建模技术，根据洗煤厂现场的 CAD 图、鸟瞰图、设备三视图等资料进行还原外观建模，通过 HT 实现可交互式的 Web 三维场景，可进行缩放、平移、旋转，场景内各设备可以响应交互事件。

蓄水动画演示

通过图扑软件将 2D 和 3D 无缝融合，搭配数据面板以及动画驱动制作了蓄水工艺可视化。场景支持常规的旋转、平移和视角缩放。蓄水工艺包括蓄水、加药搅拌（添加絮凝剂）、放水、泵体放水等操作的演示，营造具有真实沉浸感的体验。

压滤车间数据管控

旋流器溢流经过矿浆准备器进行矿浆预处理后进入浮选机进行煤泥浮选，浮选精矿进入浮选精矿池，经泵打到压滤机，压滤后得到浮选精煤，其与精煤脱水筛筛上物以及高频筛回收的粗精煤一起由皮带运至精煤堆场。滤液作为循环不。浮选尾矿井入浓缩机进行煤泥浓缩。图扑软件轻量化建模配合动画实现了该过程，结合PLC系统有效进行设备监控。

汽车装车站可视化

精煤经脱介筛脱介、脱水后进入离心机进行二次脱水后入精煤带式输送机。中煤、矸石合用一台双通道脱介筛，筛面中间隔板将中煤和矸石分隔。筛上中煤和矸石分别经带式输送机运到中煤、矸石卸载点外运。

将传感设备手机的数据上传到图扑可视化大屏，进行数据的实时驱动，及时发现问题，处理问题。查询界面采用事件机制进行界面局部更新，避免 FPS 的游戏方式，过多进行无意义的界面刷新，避免桌面卡顿和手机发烫等问题。

其中使用模型贴图的 UV 偏移动画模拟了煤矿运输过程。场景中还有与图纸按钮的功能交互，如溜槽展示、煤储动画以及栈桥动画的启停动画及演示，以及运输设备的单独查看。

能源管控

通过图扑软件完整复现的园区能量系统，实现分布式光伏发电系统、储能系统、太阳能+空气源热泵热水系统的综合管控。通过智慧能源管理系统，实现建筑能效管理、综合节能管理和“源网荷储”协同运行。支持 360 度观察虚拟园区内源网荷储每个环节的动态数据，通过图扑软件 HT 自带交互，即可实现鼠标的旋转、平移、拉近拉远操作，同时也实现了触屏设备的单指旋转、双指缩放、三指平移操作不必再为跨平台的不同交互模式而烦恼。

用电管控

利用图扑选煤厂内的 2D 面板对各区域设备的能耗情况进行智慧监控，高效进行用电管理。储能是微电网中不可缺少的一部分，在用电低谷时作为负荷充电，在用电高峰时作为电源释放电能。它在微电网中能够起到削峰填谷的作用，极大地提高间歇式能源的利用效率。

吨煤介耗

介质消耗是重介质选煤厂的主要辅助材料消耗之一，也是评价重介质选煤的一项主要技术经济指标。图扑软件通过对接数据接口，将本月吨煤介耗以及环比数值进行可视化表达，在后台，管理员可以对工厂用能进行全面检查，并及时反馈相关问题。

传送带集中控制

皮带输送机具有输送能力强，输送距离远，结构简单易于维护，能方便地实行程序化控制和自动化操作。运用输送带的连续或间歇运动来输送100KG以下的物品或粉状、颗状物品，其运行高速、平稳，噪音低，并可以上下坡传送。

输送带根据摩擦传动原理而运动，适用于输送易于掏取的粉状、粒状、小块状的低磨琢性物料及袋装物料，如煤、碎石、砂、水泥、化肥、粮食等。支持模拟无人机视角漫游，当经过厂区建筑时，可自动弹出对应设备信息及瞬时带煤量变化趋势、在线统计设备故障数量，值班人员根据实时显示的数据进行复查留存。

洗煤过程后所产生的产品一般分为有矸石、中煤、乙级精煤、甲级精煤，经过洗煤过程后的成品煤通常叫精煤，通过洗煤，可以降低煤炭运输成本，提高煤炭的利用率，精煤是一般可做燃料用的能源，精煤一般主要用于炼焦，它要去硫，去杂质等工业过程，以达到炼焦用的标准。

智能洗煤厂以智取胜，能有效提高选煤过程中的速度和准确率，减少人工成本的投入。利用图扑软件将选煤工艺流程在线上还原，低代码实现线上监管，打破时空限制。管理人员可随时监控人员操作情况、设备运行情况，发现问题及时处理，避免发现问题滞后造成无法估量的损失。