数字孪生矿山可借鉴DARPA匹兹堡煤矿挑战赛

美国宾夕法尼亚西南的匹茨堡有一处废弃煤矿，最近这个地方非常出名，因为DARPA看上了它，并把作为“DARPA地下矿山挑战赛”首次比赛使用的场地。这是DARPA持续挖掘颠覆性技术，希望找到实时环境相关的技术，推动地下矿山相关技术变革。

为了推进“数字孪生矿山联合实验室”相关工作，工业4.0研究院开展了相关对标工作，主要目标为美国、加拿大等矿山先进技术研究和应用较为丰富的国家，当地有不少研究机构和大学在开展相关工作，相关研究成果通常较为容易获得。

作为美国国防部探索颠覆性技术的研究机构，DARPA一直不遗余力创造条件，寻找可以改变作战模式的概念和颠覆性技术，它是工业4.0研究院成立以来的标杆对象。

对于隧道、地下城市和洞穴三种场景，DARPA定义为不明和动态环境，这需要可以实现快速环境感知的颠覆性技术，这显然不能通过常规渠道获得，或者常规渠道获得的时间太长了，这不利于地下作战目标的实现。

针对美国DARPA地下矿山挑战赛，工业4.0研究院做了系统的资料收集和分析，大致总结了该挑战赛的两大目标：

• 一方面解决地下作战（Subterranean Warfare）的需要，有相关学者写了《地下作战：新的老问题》论文，做过详细的分析。

• 另一方面是为民用提供通用技术，如果可以解决地下作战的需求，那么民用的场景就非常多了，包括城市隧道、地下矿山等。

作为提出数字孪生体的机构，DARPA在地下矿山挑战赛中，分为两个阶段来测试参赛团队的颠覆性技术，第一阶段就是在DARPA构建的数字孪生矿山中去验证团队开发的技术，先要过了数字孪生矿山平台的考核，才可以参加第二阶段的现场考察。

为了让验证过程公平合理，数字孪生矿山平台提供了统一的数字孪生工具，大家都可以使用这些工具去搜索和拯救遇难人员，这也是地下矿山挑战赛的核心目标。

据DARPA公开的信息，为了吸引具有技术研发能力的团队参赛，DARPA资助了大部分团队，只有少数团队是自己提供的资金。其中，吸引工业4.0研究院的是来自卡耐基梅隆大学的团队，他们设计了较为实用的自动系统，很好完成了任务。

正如DARPA曾经利用挑战赛孵化了自动驾驶行业，地下矿山挑战赛也会加速相关技术的发展。

按照DARPA的颠覆性技术划分，主要分为自动化、感知、网络和移动性四个方面。毫无疑问，现有的所谓成熟技术不能满足不明动态环境的要求，特别是在复杂多变的地下煤矿，大量的干扰和不确定性，使得现有供应商的解决方案不能达到承诺的效果。

国内各种矿山面临安全运行的挑战，如果可以引入“数字孪生矿山”，加快行业专业化分工的发展，能够形成真正不断改进的机制，从而为“数字孪生矿山”的诞生提供可能。

华电煤业和翼络数字正在加紧推动“数字孪生矿山联合实验室”建设，其中一个重点就是搭建“数字孪生矿山平台”，让各种先进技术到这个平台来跑一跑，古语称“是骡子是马拉出来遛一遛”，正是这个道理。

矿山行业数字化转型是一个长期挑战，如果不做好基础设施的建设，贸然引入一些并不成熟的技术，既不能达到预期效果，还会打击矿山经营方的积极性和信心，这不利于矿山行业向高质量发展方向演进，多做一些研究、规划和设计，把一些问题在推演中解决，可以减少实施中的难题和意外。

数字孪生矿山联合实验室工作组正在加紧工作，跟行业内真正具有创新能力的团队交流，尽快为数字孪生矿山创新生态提供一个示范案例。