一种基于数字孪生的露天矿自主采矿系统

本申请涉及自主采矿，尤其涉及一种基于数字孪生的露天矿自主采矿系统。

背景技术：

1、近年来，采矿业作为国民经济的支柱之一，迎来了自主采矿系统的逐渐普及。在这一趋势中，各种自主采矿系统应运而生，这些创新性系统在正常矿区中取得了显著成效，实现了物料的高效运输和采矿过程的局部自主化。然而，现有自主采矿系统在面对复杂恶劣环境时存在多项问题，包括感知和测绘困难、极端天气条件下工作异常、矿用智能设备集群协调困难以及性能测试困难等挑战。同时采矿行业的特殊工作环境也带来了高职业病和职业事故风险，迫切需要提升现有系统的全面自动化水平，以进一步减少人工干预，提高效率和安全性。

技术实现思路

1、本申请提供一种基于数字孪生的露天矿自主采矿系统，用以解决现有技术中自主采矿系统难以有效应对复杂恶劣环境，自动化水平有限的缺陷。

2、本申请提供一种基于数字孪生的露天矿自主采矿系统，包括：数字孪生子系统、矿山仿真引擎与平行测试子系统；

3、所述数字孪生子系统、所述平行测试子系统均与所述矿山仿真引擎连接；

4、所述矿山仿真引擎包括多个仿真引擎与采矿场景库；所述多个仿真引擎均与所述采矿场景库连接。

5、可选地，所述仿真引擎的个数为两个。

6、可选地，两个仿真引擎分别为矿山环境仿真引擎与矿山机器人仿真引擎。

7、可选地，露天矿自主采矿系统还包括：智能管控模组；

8、所述数字孪生子系统、所述矿山仿真引擎、所述平行测试子系统均与所述智能管控模组连接。

9、可选地，所述数字孪生子系统包括虚拟现实与增强现实模块；

10、所述虚拟现实与增强现实模块与所述采矿场景库连接，用于为所述采矿场景库提供虚实结合的采矿场景。

11、可选地，所述数字孪生子系统还包括多个矿山机器人和数据采集与实时传输模块；

12、所述多个矿山机器人与所述数据采集与实时传输模块连接；所述数据采集与实时传输模块还与所述虚拟现实与增强现实模块连接；所述虚拟现实与增强现实模块还与所述多个矿山机器人连接；

13、所述多个矿山机器人还与所述智能管控模组连接；

14、所述多个矿山机器人通过所述数据采集与实时传输模块为所述虚拟现实与增强现实模块提供矿山实际环境数据与矿山实际机器人操作数据。

15、可选地，所述多个矿山机器人包括挖掘机、推土机、卡车、钻孔机与爆破机器人；所述多个矿山机器人均搭载有传感器。

16、可选地，所述平行测试子系统包括场景生成器；

17、所述场景生成器与所述采矿场景库连接，用于为所述采矿场景库提供虚拟采矿场景。

18、可选地，所述平行测试子系统还包括场景难度评价器；

19、所述场景难度评价器与所述场景生成器连接。

20、可选地，所述平行测试子系统还包括采矿动作评价器；

21、所述采矿动作评价器与所述场景生成器连接；所述采矿动作评价器还与所述智能管控模组连接。

22、本申请实施例提供的基于数字孪生的露天矿自主采矿系统，通过运用模型驱动的虚拟矿山仿真，自动构建符合测试需求的矿山仿真环境并能够仿真矿区环境挑战，从而生成大量测试样本，提高了系统处理复杂采矿情境和适应各种天气条件和复杂环境的能力。同时本系统提供了低成本和可追溯的测试平台，支持矿用智能设备集群的协同采矿操作，支持在系统投入使用之前进行充分测试，提高系统的可靠性，而且具有自我进化能力，可以持续改进并适应未来不断变化的环境，从而保证系统长期可持续性，大大提高了自动化水平。

技术特征：

1.一种基于数字孪生的露天矿自主采矿系统，其特征在于，包括：数字孪生子系统、矿山仿真引擎与平行测试子系统；

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的露天矿自主采矿系统，其特征在于，所述仿真引擎的个数为两个。

3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的露天矿自主采矿系统，其特征在于，两个仿真引擎分别为矿山环境仿真引擎与矿山机器人仿真引擎。

4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的露天矿自主采矿系统，其特征在于，还包括：智能管控模组；

5.根据权利要求4所述的基于数字孪生的露天矿自主采矿系统，其特征在于，所述数字孪生子系统包括虚拟现实与增强现实模块；

6.根据权利要求5所述的基于数字孪生的露天矿自主采矿系统，其特征在于，所述数字孪生子系统还包括多个矿山机器人和数据采集与实时传输模块；

7.根据权利要求6所述的基于数字孪生的露天矿自主采矿系统，其特征在于，所述多个矿山机器人包括挖掘机、推土机、卡车、钻孔机与爆破机器人；所述多个矿山机器人均搭载有传感器。

8.根据权利要求4所述的基于数字孪生的露天矿自主采矿系统，其特征在于，所述平行测试子系统包括场景生成器；

9.根据权利要求8所述的基于数字孪生的露天矿自主采矿系统，其特征在于，所述平行测试子系统还包括场景难度评价器；

10.根据权利要求8所述的基于数字孪生的露天矿自主采矿系统，其特征在于，所述平行测试子系统还包括采矿动作评价器；

技术总结
本申请提供一种基于数字孪生的露天矿自主采矿系统，涉及自主采矿技术领域。所述系统包括：数字孪生子系统、矿山仿真引擎与平行测试子系统；所述数字孪生子系统、所述平行测试子系统均与所述矿山仿真引擎连接；所述矿山仿真引擎包括多个仿真引擎与采矿场景库；所述多个仿真引擎均与所述采矿场景库连接。本申请提供的基于数字孪生的露天矿自主采矿系统，可以适应复杂恶劣环境。

技术研发人员：陈龙,谢玉婷,王飞跃
受保护的技术使用者：中国科学院自动化研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/9/9