数字孪生技术打造“分身”　金川矿山井下一屏智控

近日，金川镍钴三矿区井下1250m中段牵引网络智能监控系统正式投用。三矿区继电机车无人驾驶技术取得重大突破后，在井下智能化建设领域的又一标志性成果，它的成功落地标志着金川矿山率先实现井下牵引网络的数字孪生应用，是集团该领域智能化建设的里程碑项目。

现在，走进1250m中段的集控室，监控屏幕上一道道数据流清晰跃动，井下牵引网络的供电分区、设备状态与电流电压信息实时呈现、一览无余。操作人员只需轻点鼠标，便可实现对井下牵引网络的全局感知与精准控制，将推动矿山井下运输安全与生产管理模式迈入全新阶段。

痛点倒逼变革：从“盲管”到“智控”的跨越

“过去我们井下牵引网络使用的是传统刀闸式分区开关，操作基本靠人工、故障排查靠经验、安全防护缺手段。”回想起改造前的情况，项目组成员杨琛记忆犹新。

正如他所说，传统模式下的牵引网络管控存在明显短板，其中手动操作刀闸不仅效率较低，更缺乏有效的保护整定功能，一旦发生短路或接地故障，无法快速定位和隔离，有可能导致大面积停电，严重影响有轨运输系统的连续稳定运行。此外，网络运行状态无法实时可视，电压、电流等关键参数只显示于变电所整流柜，无法呈现各区段运行状态，管理长期处于“半盲”状态。

面对这些行业共性难题，三矿区下定决心，要以技术革命打破困局。随着“机械化换人、自动化减人、智能化无人”战略的深入推进，以及对运输系统安全性、可靠性要求的不断提升，井下牵引网络智能化升级改造，已从“选答题”变成了“必答题”。

自主攻坚克难：走出一条“需求驱动创新”的金川路径

2025年初，三矿区组建专项攻关团队。“我们没有可照搬的外部现成方案，而是坚持从自身实际痛点出发，走自主探索的路子。”项目负责人卢吉俊介绍。

攻关团队目标非常明确：研发一套真正贴合金川矿山井下复杂环境，能从根本上解决问题的牵引网络智能监控系统。

项目团队摒弃了传统依赖增加硬件或外购系统的常规思路，将目光投向当时在工矿领域仍属前沿的“数字孪生”技术。然而，将这一概念落地到井下环境复杂、电磁干扰强的牵引网络中，并无先例可循。

“最大的挑战是如何实现数字模型与井下物理网络的精准实时映射。”团队青年技术员魏文通坦言：“井下巷道结构复杂，设备分布广，通信条件受限，要确保虚拟世界里的每一个开关、每一条线路的状态都与现场完全同步，难度超乎想象。”

为此，团队扎根井下现场，对1250m中段的每一段轨道、每一个供电分区、每一台设备反复勘测和数据采集。他们摒弃了传统的单一通信方式，创造性采用多模式融合通信策略，确保数据传输的连续性与稳定性。在算法层面，团队自主开发了故障快速定位与隔离模型，能够在毫秒级内识别故障区段并自动执行分闸操作，将故障影响范围压缩到最小。

“那段时间，我们几乎天天‘泡’在井下，对照着图纸调试设备、测试信号、优化逻辑。”卢吉俊回忆：“印象最深的是为了解决一个在强干扰环境下信号误报的难题，整个团队连续攻关了72小时，反复修改了十几版程序，直到问题彻底解决。”

正是凭着这股不服输的韧劲和精益求精的态度，项目团队相继攻克“数字孪生模型与井下网络实时映射”“基于多源信息融合的故障精准定位”“远程智能安全联锁控制”等一系列关键技术难题，成功打造出完全自主知识产权的矿山井下牵引网络智能监控系统。

三大核心突破：构筑安全高效智能新生态

系统的投用带来故障处理实现“精准隔离”，运行管理进入“全景可视”，安全防护拥有“智能联锁”三大根本性变革。

系统能够瞬间捕捉并定位网络中的异常状态，自动快速切断故障区段，非故障区域供电不受影响，极大缩短了停机时间。“以前处理一个短路故障，可能影响半个平面的运输，恢复+确认至少需要两个小时。现在，系统自动判断、秒级隔离，运行状态尽收眼底，几分钟就能恢复生产，效率和安全性与之前是天壤之别。”杨琛对此感受颇深。

基于高精度数字孪生模型，集控室的大屏幕上，整个牵引网络的拓扑结构、设备实时状态、电压电流参数、分区开关位置等信息一目了然。

“我们彻底告别了‘盲管’时代，”电机车司机杨志一边操作系统一边说，“现在坐在集控室里，就能对井下供电情况了如指掌，指挥调度更有底气了。”

系统集成智能接地检测与安全联锁功能，进行设备检修或操作时，系统能自动诊断接地状态与送电条件，分闸后自动完成保护接地并实时监测。一旦发现异常，会同步触发现场声光报警和集控室上位机警报，从技术上杜绝误送电的风险，为井下作业人员筑起了一道坚实可靠的安全防线。

战略落地生根：“金川方案”引领行业智能化升级

“技术的进步最终要服务于人，服务于安全生产。这套系统将我们的职工从传统作业模式中解放出来，让他们在更安全、更现代化的环境中开展工作，这正是我们践行‘依靠职工办企业’宗旨的生动体现。”三矿区副矿长唐音元如此评价，该项目是三矿区坚定不移推进“五化”建设、落实“智能化无人”战略的关键一步。它的意义不仅在于提升了运输效率，更在于通过自主探索，形成了一套可复制、可推广的智能化升级金川方案，为国内同类型矿山提供了经过实践检验的技术路径和实施范本。

金川镍钴三矿区将继续围绕“五化”建设目标，持续优化和完善该智能监控系统，并在全矿有轨运输网络中推广应用。同时，进一步深化数字孪生、大数据、人工智能等新一代信息技术与矿山生产实际的融合，不断打造新的智能化标杆项目，为通往“智能化无人”矿山的道路上，不断书写创新、高效、绿色的发展新篇章。

金川集团新闻中心全媒体记者　朱立杰　卢吉俊

（金川集团官方公众号）