顶吹熔炼系统属于火法冶金设备中的一种,在铜冶炼行业被广泛运用。可靠、稳定、安全的顶吹熔炼系统对整个铜冶炼至关重要,关系着其生产的效率与产品的质量,因此顶吹熔炼系统全寿命周期测试、试验与状态检测等成为铜冶炼过程可靠运行的重要基础。但目前整个铜冶炼行业的数字化程度、智能化程度都相对来说比较低,随着《中国制造2025》和《有色金属行业智能冶炼厂建设指南（试行）》的出台,铜冶炼行业如何智能转型升级成为热点与挑战问题。数字孪生技术以多尺度、多应用领域的融合建模,数据驱动和物理模型融合的状态评估,产品全生命周期相关的信息数据管理和虚拟现实呈现等手段直观展示冶金设备的运行状态,因此数字孪生技术是实现铜冶炼行业智能转型升级的主要手段之一。与此同时,铜顶吹熔炼是冶金生产的典型工艺,冰铜品位、平均硅铁比是铜冶炼过程中重要的评价指标,同时喷枪使用情况和整个顶吹熔炼系统故障情况也关系着铜冶炼过程的生产效率和生产状态,对其开展数字孪生相关问题的研究是传统产业数字化转型的关键科学问题,具有重要的理论价值和现实意义。本文将以云南某炼铜厂的顶吹熔炼系统为研究对象,利用铜冶炼厂的生产相关数据,借用神经网络技术构建顶吹熔炼系统的冰铜品位、硅铁比、喷枪寿命的神经网络预测模型。同时对顶吹熔炼系统进行数字孪生技术的相关研究,包括顶吹熔炼系统数字孪生整体方案的设计、顶吹熔炼系统的智能预测分析、顶吹熔炼系统数字孪生体以及可视化平台的搭建。本文具体的研究内容如下:（1）分析顶吹熔炼系统结构、铜冶炼工艺流程,建立顶吹熔炼系统铜冶炼过程模型。根据五维模型,提出顶吹熔炼系统数字孪生总方案模型的构建方法和数字孪生平台方案的搭建方案。（2）以现有铜冶炼厂的日常生产数据为基础,对其进行整理与相关分析,构建冰铜品位、硅铁比和喷枪寿命的神经网络预测模型,并对顶吹熔炼系统进行可靠性分析,明确易损部件的故障及危害情况。（3）完成顶吹熔炼系统数字孪生基本构建,其中包括基于BIM、3Dmax与Unity3D的顶吹熔炼系统数字孪生体建模,以及基于Supermap GIS的三维可视化展示大屏的搭建。