采煤机虚拟现实.doc

煤矿技能虚拟实操培训煤矿培训界的一次革命煤矿井下虚拟实训互动平台一期工程掘进机虚拟实训操作教学仪文字资料公司取得翰林采煤机械操作虚拟系统软件著作权采煤机虚拟实训操作教学仪实用新型专利国内外首创、多项专利、自主产权一、产品名称：掘进机虚拟实训操作教学系统二、产品开发背景及应用前景：“煤矿生产，安全为天”，作为国内首家提出软硬结合的煤矿虚拟实训操作平台构想的徐州翰林科技有限公司，立志于革新煤矿现有安全与技能培训模式。其最新研究成果煤矿井下虚拟实训互动平台，将颠覆传统缺乏实际操作的黑板口授、多媒体点播的培训手段，创新的将井下采、掘、机、运、通、逃生救援等各种设备的实操训练，搬到地面，通过对机械设备操作部分1：1比例操作仪的操作练习：系统虚拟再现生产环境、机械设备工作状态、设备分解、检修维护等，综合的展现出来。煤矿掘进机虚拟实训操作仪作为煤矿井下虚拟实训互动平台一期工程成果，他采用国际先进的支持底层绘制和造型能力的图形函数库，有着广泛的硬件支持的opengl技术研发，最大特点是：系统研发不受到任何外围环境限制，可以实现所能想象的各种互动功能，使系统具有最大的拓展性，及个性化产品研发。虚拟实操的培训模式，是虚拟仿真技术更高层次的应用，是对多媒体技术应用的全新诠释，所以，我们有理由相信：这种先进的、安全的、经济的、低碳节能的培训训模式将成为未来煤矿从业人员培训的主流模式。二、设计目标1、项目密切结合煤矿安全生产特点，遵循国家关于煤矿安全培训大纲和考核标准，符合行业安全培训现状以及国家对安全技术培训的有关要求，建立了一套系统完整的、全新的实操培训模式。2实现对掘进机械设备的日常训练以及技能考核工作的全部。具体内容:掘进前准备工作、掘进机械的操作训练、设备工作原理教学、机械的可视化仿真拆装、日常维护保养知识、常见故障排除、掘进面生产环境知识、安全作业注意事项等。系统具有很强的针对性、实用性、启发性，为煤炭行业实施安全技术培训提供了全面、系统、和普遍适用价值的“教材”。3建立了煤矿安全技术培训三维可视化仿真平台，使整体平面和直观相结合，通过三维动画、实景再现、设备分解、虚拟实操等技术把教学内容以更生动、形象的方式展现出来，为煤矿安全技术培训提供了一种全新的技术手段。4系统采用opengl技术研发集成，具有很强的结构拓展性，易于下一步完善升级和个性化开发，并且考虑到大项目网络联动实操的最终设计目的。三、产品构成：软件组成：模块名称 模块描述入门教学 分两部分：理念知识教学、多媒体教学场景练习 a、工作面实训作业操控b、故障排除c、错误操作纠偏等d、实操技能考核等机械构造 以动画形式展示各主要部件构成及工作原理，3d全景零部件拆装理论考试 系统自动抽题组卷，对掘进相关知识理论考核评分硬件组成：设备名称 设备描述主体pc 高频双核cpu、2g高速内存、55纳米高清显示卡显示屏 28寸液晶传感器 电源电压5v静态电压50%vcc，灵敏度7.5mv/mt-20mv/mt,输出电压低端4.2v联接卡 电源电压5v静态电压，usb接口，工作电流30ma模拟操作台 hl-2型四、产品优势：实用性：通过操作实现对井下现场真实环境内设备的人机联动控制作业：解决实机培训高昂的机器损耗费用。安全性：具备违规操作的报警提示和智能纠偏：针对操作人员的不规范操作给予警示,并给予正确的操作方法引导提示，把安全做成习惯。技术性：做到实操考核，成绩汇总，技术等级评定：实现对实操技能的考核，作为实际上机操作的标准。也可作为技术比武的客观，公正，公平的依据。互动性：实现硬件设备和软件交互控制，解决纯软件操作的抽象和纯硬件设备操作的单一问题。节能低碳环保：一套综掘设备每小时所消耗电能约为100300千瓦时，相当于掘进机虚拟实训操作仪耗电量的3001000倍，约为常规真机教学80250个工作日的用电量。节约培训成本,提高生产效益11项目研发的资金投入，是一次性的，在平台建立后的长期培训工作中都可以持续使用，也可结合现有的多媒体教学设备实施培训。相比较“实训基地”项目数百万的投入和实际效果，虚拟实操项目可以大大的节约巨额的资金投入并切实达到实训效果。12有利于缩短培训周期和降低事故发生率受训人员在理论学习与实训（工作）之间实现无缝链接，使培训周期明显缩短，学员很快适应工作环境，可以显著减少新学员的误操作所导致的事故隐患，并且尽快投入生产工作，间接的节省了经费和资金投入，增加效益。1.3有利于提高设备的生产使用率受训人员对井下设备的学习和操作时，影响生产，使用操作仪教学则不必占用设备的生产使用。实训灵活性无论是白昼、阴雨天均可以进行批量学员实操培训，培训时间根据学校情况灵活调整，彻底解决因天气问题，主要是批量学员实操培训造成的教学不便。资料丰富学员通过上机操作，不仅有实操的训练，又有理论知识的学习和考核。丰富的多媒体知识，学习既有深度，又有广度，高危行业的煤矿生产工作，特别需要复合型的人才。五、产品特色优越的硬件设计控制系统等机械系统装置，操作灵敏度高、有力度感、仿真性高。座椅位置合理，扶手、靠背、前后方位可调节，舒适感极佳。28寸品牌高清1080p液晶显示器与高配置电脑主机为保障软件运行提供了良好的硬件环境。理论与实践的有机结合掘进机虚拟实训操作仪包含真机操作注意事项、真机视频教学录像以及动漫形式的机械构造示意动画，并可在后期，继续对理论教学内容进行添加和更新。掘进机虚拟实训操作仪将理论学习和模拟操作训练有效的结合在一起，有望成为掘进工作面安全技术培训和实操培训过程中必不可少的一个重要环节。真实感强操作仪设计与真机相仿，有着相似的操作真实感。系统仿真度高，配合工作面真实的光影与机械运行时的声响效果，使得整个操作环境更加形象、逼真。软件采用真实的操作视角和固定的侧面第三人称视角，可以定向查看每个操作细节的情况，有利于解决真机工作时因视角缺陷而造成的操作失误，使学员对每个操作细节有更深层的了解。人性化的设置软件中增加大量的错误操作提示（内容包括文字提示、红色警戒提示等），帮助学员及时纠正违规操作和错误动作；实操考核结果汇总，对考核结果客观公正的评价打分；有的，现在培训中心除了用真机培训以外，已经开始用虚拟实操教学仪了，科学，安全，灵活煤矿技能虚拟实操培训 煤矿培训界的一次革命煤矿井下虚拟实训互动平台二期工程采煤机虚拟实训操作教学仪文字资料公司取得翰林采煤机械操作虚拟系统软件著作权登记号为2010SR035543（加著作权证书）采煤机虚拟实训操作教学仪实用新型专利专利号：ZL 2010 2 0180083.4（加新型专利证书）国内外首创、多项专利、自主产权一、产品名称采煤机虚拟实训操作系统二、系统组成1、硬件指标参数P C主机：45纳米3.0G主频四核处理器， 2G高速DDR3内存，ATI5770黄金版高清显卡外显设备：28寸高清液晶显示器传 感 器：电源电压5V静态电压50%Vcc，灵敏度7.5mV/mT20mV/mT，输出电压低端4.2V联 接 卡：电源电压5V静态电压，USB接口，工作电流30mA操 作 台：HLCMJ-M型2、软件构成模块名称 模块描述入门教学 分两部分：理论知识教学、多媒体教学场景练习（包含语音动画提醒，指导操作、帮助纠偏） A、 工作面实训作业操控（包含3D形式的“手指口述”） B、 错误操作纠偏等C、实操评分、分析常见故障处理与日常维护 采用3D、语音、文字、视频相结合的介绍模式机械构造（含有辅助语音解说） 动画形式展示各主要部件构成及工作原理，3D全景零部件拆装理论考试 系统自动抽题组卷，综采知识考核评分一、 应用前景虚拟实操的培训模式，是虚拟仿真技术（3D技术）更高层次的应用，是对多媒体技术应用的全新诠释，所以，我们有理由相信：这种先进的、安全的、经济的、低碳节能的培训训模式，将成为未来煤矿技能培训的主流模式。采煤机虚拟实训操作系统采用国际先进的支持底层绘制和造型能力的图形函数库，她有着广泛的硬件支持的OPENGL技术研发，最大特点是：系统研发不受到任何外围环境限制，可以实现所能想象的各种互动功能，使系统具有最大的拓展性，及个性化产品研发。 二、 内容构成“采煤机虚拟实训操作教学仪”由软件系统及硬件系统两大部分构成：、软件部分本系统其中分别包含基础知识教学、手指口述现场安全确认教学、场景实操互动教学、机械构造拆解、实训操作考试、错误智能纠偏、引导教学等功能模块。各模块功能如下：1、 入门教学（1）基础知识简要介绍掘进机操作的相关知识和注意事项。（2）多媒体视频教学以录像的方式介绍掘进机操作的相关知识和注意事项。2、场景教学场景教学包含空动作、掘进前的准备工作、工作状态、常见故障处理（1）空操作利用遥控器和控制杆控制工作面综采机械进行空操作练习，使得学员对采煤机械的基本操作方法，部件构成，工作原理，工作流程衔接等进行直观的学习认识，对各部分操作手柄和按钮功能更全面的认识。（2）综采前准备工作 综采工作前，根据操作规程进行工作面现场的手指口述安全确认教学，学员可以根据3D动画的安全操作引导，逐步进行最规范的操作练习。当操作失误或不规范时系统将自动发出警告并进行正确操作方法引导，在规定时间内，若没有完成准备工作或在准备过程中存在违规操作，不得进入采煤工作状态。（3）采煤作业练习 综采前安全准备工作完成后便可进入采煤作业练习。利用采煤机遥控器、刮板输送机控制器、液压支架控制杆等操作装置对工作面机械设备进行现场控制作业。作业过程中出现违规操作时，系统将自动给予“红色警告”一次并进行记录扣分。系统会结合规定时间内出煤量和所完成操作的过程中出现违规次数计算本次考核成绩并给予语音的点评。3、常见故障处理与日常维护采用3D、语音、文字、视频等讲解方式对采煤机常见的故障原因进行剖析，并结合问题给出相应处理方案。4、机械构造以动画形式介绍采煤机主要部件。5、理论考试理论考试模块是系统中独立于模拟操控训练的知识考核功能，她以试题的形式考查学员对采煤机操作知识掌握程度。、硬件系统： 硬件系统由采煤机主控制台、液压支架控制台、采煤机左右截割部无线遥控器两台、28寸显示器、高配的主体PC机、外置大屏幕显示系统、外置音频组合。三、产品优势：1.科学性传统的实操培训，通过老工人的传帮带，容易把一些不好的习惯或不规范的操作，传承下去，造成事故隐患。采煤机虚拟实训操作系统根据煤矿三大规程的要求将“手指口述”安全确认法融入其中，这种仿真的实操培训形式将严格规范工人的技能操作，使之更科学，更合理。而且硬件设备和软件交互控制，解决纯软件操作的抽象和纯硬件设备操作的单一问题。2.安全性受训人员在学习与实训（工作）之间可以实现无缝链接，使培训的周期明显缩短，培训后的学员很快适应工作环境，尽快投入生产工作，避免井下实机培训带来的安全隐患。系统并具备违规操作的报警提示和智能纠偏：针对操作人员的不规范操作给予警示,并给予正确的操作方法引导提示，把安全做成习惯。3.技术性做到实操考核，成绩汇总，技术等级评定：实现对实操技能的考核，作为实际上机操作的标准。也可作为技术比武的客观，公正，公平的依据。4、灵活性无论是白昼、阴雨、寒暑均可进行实训，培训时间根据情况灵活调整，彻底解决因天气问题造成的教学不便。而且项目的开发，可以完全根据煤矿要求，定制研发。5、节约培训成本，提高生产设备的使用率，增加生产效益建立虚拟实操系统的资金投入，是一次性的，在平台建立后的长期培训工作中都可以持续使用，也可结合现有的多媒体教学设备实施培训。相