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龙图腾网恭喜山东山矿机械有限公司申请的专利基于数字孪生技术的矿山破碎智能安全管控系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119259232B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-25发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411789057.4，技术领域涉及：B02C25/00；该发明授权基于数字孪生技术的矿山破碎智能安全管控系统是由邱雷明;卞艳涛;孙善金;何为凯;郑兆宗;唐向南;李成栋;杨富春;张营设计研发完成，并于2024-12-06向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于数字孪生技术的矿山破碎智能安全管控系统在说明书摘要公布了：本发明公开了基于数字孪生技术的矿山破碎智能安全管控系统，涉及智能安全管控技术领域，包括数据采集管理单元、矿石处理单元、信号监测单元、数据中继单元、安全预警单元和安全控制单元。本发明通过矿石处理单元检测位于传输带上矿石颗粒的图像，分析出掺杂的破碎颗粒尺寸与运输过程矿石的位置分布，为破碎机破碎矿石的程度与矿石运输过程的安全度提供数据，以便进行预警，另外还通过信号监测单元采集爆破振动波形信号，为爆破振动状态提供数据，以便进行安全预警，通过数据中继单元将数据进行汇总传输以及振动信号的可视化展示，实现了数据的灵活传输，保证了数据传输的及时性。

本发明授权基于数字孪生技术的矿山破碎智能安全管控系统在权利要求书中公布了：1.基于数字孪生技术的矿山破碎智能安全管控系统，其特征在于，包括：数据采集管理单元（1），所述数据采集管理单元（1）在矿井各处布置传感器网络，并实时收集环境参数、设备运行数据和工作人员的位置信息，这些数据经汇总后作为孪生数据，通过稳定的通信网络传输至中央监控室，数据处理中心负责分析和处理中央监控室收集到的信息，以便实施实时监控、安全预警以及提供决策支持；矿石处理单元（2），所述矿石处理单元（2）基于数字图像将矿山破碎后的矿石颗粒进行检测，经过图像处理、矿石颗粒区域分割与分析以及图像连续采集获得碎石颗粒的尺寸以及运输过程中的位置分布；所述矿石处理单元（2）包括图像预处理模块（201）和平滑分割模块（202），所述图像预处理模块（201）在破碎的矿石输送的过程中，获得矿石破碎的颗粒图像，并将矿石二维图像进行灰度化，灰度化的图像形成描述灰度级和概率密度的直方图，通过变换函数对直方图均衡化，然后采用中值滤波去除图像在获取、量化和传输过程中产生的噪声，高效保留矿石颗粒的边缘信息，所述平滑分割模块（202）通过开运算与闭运算对图像预处理模块（201）最终获得的图像进行平滑处理，开运算指去除细小突出的部分，断开狭窄的连接，而闭运算指将图像中狭窄的缺口连接起来，并填充比结构元素小的空洞，然后使用Canny边缘检测算子将矿石颗粒与背景区进行二值化分开以及将边缘重叠的颗粒分割开；变换函数具体为：其中，表示均衡化直方图，表示灰度级数，表示图像中出现灰度级为的像素个数，表示图像中像素的总个数，表示图像序号，表示概率密度，即图像灰度级的分布；所述矿石处理单元（2）还包括粒度标定模块（203）和粒度分布模块（204），所述粒度标定模块（203）将分割后图像的白色区域标记为1，表示边缘区域和背景，黑色区域标记为0，表示矿石颗粒，从图像中分割出矿石颗粒后，在颗粒特征中，通过分析颗粒面积、周长、当量直径、形状因子完成颗粒的检测，在MATLAB图像处理工具箱中，利用函数regionprops计算分割后的二值图像的区域描绘子，通过区域描绘子得到图像中颗粒投影的参数，从而获得矿石颗粒的尺寸，所述粒度分布模块（204）对矿石颗粒图像在线连续采集，得到检测区域物料的表面层粒度分布的检测结果，将表面层粒度检测结果作为输入，通过BP神经网络得到堆积状态下物料的整体粒度分布，从而获得矿石颗粒动态运输时在运输带上的分布区域；分布区域即概率分布，包括概率算法，具体为：式中，表示粒级在区域内的矿石颗粒个数所占总数的百分比表示粒级在区域内的矿石颗粒个数，表示不同粒级矿石颗粒的总个数，表示检测次序，表示检测总次数，表示粒级，表示运输带上的检测区域；信号监测单元（3），所述信号监测单元（3）负责实时识别与采集爆破振动波形信号，并解析成监测项目的数据文件，以及在内部布置无线WIFIAP设备以创建局域网环境，高效传输产生的监测数据文件，同时配备相应的电源转换模块，实现长期的稳定供电工作；数据中继单元（4），所述数据中继单元（4）负责接收与转发信号监测单元（3）产生的监测数据文件以及矿石处理单元（2）获得的数据，同时与信号监测单元（3）之间相互搭配组建无线监测网络，将接收的数据通过人工拷取或矿山自身搭建的工业以太网传输至终端数据库进行数据管理；所述数据中继单元（4）包括模式选取模块（401）和曲线显示模块（402），所述模式选取模块（401）根据两种模式选取数据中继单元（4）的上位机，一种模式是在矿山本身具有可利用的工业网络条件下，数据中继单元选用与信号监测单元相同的上位机布置在监测现场进行长期的数据传输工作，另一种模式是在矿山本身网络设施不完善的情况下，通过携带移动设备端至现场进行远距离无线数据拷取，通过两种模式相互搭配实现监测数据的灵活传输，所述曲线显示模块（402）基于矿山环境复杂多变的情况，将现场实时监测数据在一个低延迟、高流畅度的网页中进行图像化展示，实现对矿山爆破工作所引发的区域爆破振动结果的可视化展示，用户通过交互操作，选择监测位置点和监测时间点，得到监测数据曲线，数据曲线用于反映测点区域在爆破施工中的受振动状态；安全预警单元（5），所述安全预警单元（5）对矿石运输过程的安全度、破碎机破碎矿石的程度以及爆破振动状态分别进行轻度、中度和重度预警，通过预警告知工作人员迅速调整；安全控制单元（6），所述安全控制单元（6）对机械设备运行的控制以及行为执行信息进行约束，使获得的操作反馈信息及时传输且正确传达，降低矿山破碎冲击地压现象造成的损失；所述安全控制单元（6）包括组件构成模块（601）、行为判断模块（602）和控制回路模块（603），所述组件构成模块（601）包括控制模块、执行模块、传感模块，控制模块包括各个管理部门、监控设备以及工作人员，执行模块包括各种防冲击地压的措施，传感模块包括冲击地压监测系统，所述行为判断模块（602）对于控制模块得到传感模块传输的反馈信息，控制模块首先判断执行模块向受控过程发出的行为是否是安全控制行为，受控过程指人员的不安全行为和能量不安全状态，若是，控制模块则决定提供控制行为，继续进入控制回路模块（603），否则，不发出指令，所述控制回路模块（603）使控制模块掌握受控过程的实时状态，从而得到传感模块传递的受控过程反馈信息，并通过这些信息来施加控制行为，以此保证在外界干扰的情况下整个系统处于预先设定的约束状态，模块之间的反馈信息和控制行为准确及时传输，形成控制回路结构，以防进入危险状态。

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