【摘 要】
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提升系统的安全可靠运行对整个矿井的生产至关重要。因此要实现矿井提升系统的单点全域可视化与虚拟远程协同联动控制，解决传统多点视频监控只能覆盖个别关键部件，信息获取不全面的难题。针对上述问题，结合工业传感、人工智能、快速建模、云存储等技术构建了集监测、控制、服务等功能于一身的矿井提升系统数字孪生框架，并以此为基础，提出了多维多尺度数字孪生快速建模方法：通过三维激光扫描技术与滤波、泊松三维重建等点云处理
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目（52274156，52174147）； 山西省应用基础研究计划资助项目（201901D211009）；
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提升系统的安全可靠运行对整个矿井的生产至关重要。因此要实现矿井提升系统的单点全域可视化与虚拟远程协同联动控制，解决传统多点视频监控只能覆盖个别关键部件，信息获取不全面的难题。针对上述问题，结合工业传感、人工智能、快速建模、云存储等技术构建了集监测、控制、服务等功能于一身的矿井提升系统数字孪生框架，并以此为基础，提出了多维多尺度数字孪生快速建模方法：通过三维激光扫描技术与滤波、泊松三维重建等点云处理算法构建矿井提升系统的大尺度几何模型；使用工业传感网络、PLC数据读取转换技术，建立海量数据下的矿井提升系统行为模型；结合数据库技术、领域专家知识与案例，构建矿井提升系统故障知识模型。以某矿提升系统为应用场景，进行了多维多尺度数字孪生快速建模实验，获得了如下效果：几何建模效率相比传统CAD软件建模提高93%，极大程度上还原了真实场景；行为建模方法在不新增传感器和不停机的情况下实现了对真实体行为的映射，节约了大量成本，实时性强；以Unity3D软件为基础编写脚本，使几何模型、行为模型与知识模型深度融合，以几何模型的高真实度部件级模型为基础进行行为模型的同步与演绎，可以实现虚实系统间无延时的协同联动，同时通过实时行为数据可以触发知识模型进行辅助决策。整个数字孪生模型的建立过程兼顾成本与效果，将大幅度提高矿井提升系统的运行安全性与智能化程度。
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