近年来,随着3D可视化、虚拟现实、增强现实、数字孪生、信息物理系统( CPS) 等数字技术与物理综采工作面深度集成,形成了一种虚实结合的综采工作面智能操作模式。基于“人”、“机”、 “环”和“法”4个要素,分析了综采工作面XR技术的发展过程,分为4个阶段:XR1.0 阶段——由物理到虚拟的单向虚拟仿真、XR2.0阶段——离线工业数据驱动的虚拟规划与调试、XR 3.0阶段——实时数据驱动的虚拟监测、XR4.0阶段——双向数据驱动的虚拟反向控制。 

分析了各阶段的虚拟系统与真实物理系统的连接、数据的使用、不同对象的特征、支持技术和典型应用等5个方面。在1.0阶段,利用三维建模信息和专家知识建立虚拟工作面,并通过人机交互技术对采矿人员进行模拟操作和培训。在2.0阶段,实际的离线数据驱动虚拟场景用于虚拟规划和虚拟调试。在第3.0阶段,建立了一个包含虚拟监控和预测功能的数字虚拟工作面。在第4.0阶段,物理系统和虚拟系统已经实现同步运行,并采用虚拟决策的最优策略来实时控制真实的物理过程。最后,总结了XR四个阶段的关系,并展望了当前技术发展中存在的问题,需要突破的关键技术,以及下一步继续促进虚拟开发和实际开发的集成的方式。