虚拟现实技术在煤矿领域的应用

虚拟现真实煤矿领域中的运用河南理工大学计算机学院河南省高校矿山信息化重点实验室几种虚拟现实虚拟环境虚拟房间虚拟汽车虚拟人虚拟现实系统硬件配置表示图：几种常用的虚拟现实设备：高性能图形计算机环形屏幕头盔眼镜三维显示器三维鼠标手套虚拟现实技术在煤矿领域中的运用虚拟现实技术在煤矿中的运用虚拟现实技术在煤矿平安培训中的运用虚拟现实技术在煤矿运用中的缺乏近期开展方向虚拟现真实矿山运用案例1.虚拟现真实煤矿领域的运用与其他领域相比，煤炭企由于资金等条件的限制，虚拟现实技术运用研讨显得比较滞后，不断没有可以得到人们注重。直到20世纪90年代后期，随着煤炭行业信息化进程的日益加快，国内外的研讨人员才逐渐认识到虚拟现实技术运用于煤炭行业的重要性，并在实际和实践运用方面做了探求性的研讨。主要表达在：(l)矿井规划、设计与辅助决策普阳露天煤矿五期改建规划设计总平面布置图1.虚拟现真实煤矿领域的运用(2)井下作业模拟与设备操作训练VR发明出的矿山消费环境具有逼真、交互的特点，可以模拟采矿作业过程和空间环境，适于井下作业模拟与虚拟培训。系统提供了灵敏的用户界面，可以设定设备型号及数量、作业参数，也可选择煤柱尺寸、回采巷道的数量和几何参数等，而且可动态显示房柱式消费系统的平面图或三维立体图。还可以经过对不同型号设备、不同开采参数下的消费系统进展动态模拟，从而到达优化消费系统的目的a.煤矿技艺模拟操作实训台b.采煤机模拟实训1.虚拟现真实煤矿领域的运用(3)井下环境风险评价风险评价目前已成为现代矿山消费管理的重要任务，其主要内容是评价人员对消费过程平安情况的辨识。然而，识别井下复杂环境下的一切要素是困难的，经常会影响到风险分析的结果，甚至能够导致人为的失误，呵斥灾难性后果。虚拟现实技术的开展为风险评价提供了有效的手段。在计算机生成的虚拟环境中，可以交互式地对作业空间进展多角度观测，实现对消费过程更加科学的评价。1.虚拟现真实煤矿领域的运用(4)事故调查与分析在计算机里再现事故发生的过程，事故调查者可以从各种角度去观测、析事故发生的经过，找出事故发生的缘由，包括系统设计缘由和现场人员的动作行为；同时可以经过交互式地改动VR环境中模型的参数或形状，找到如何防止类似事故发生的途径，制定相关预防措施。1.虚拟现真实煤矿领域的运用(5)平安监察与危险识别经过基于VR的平安监察与危险识别训练系统，训练者在VR生成的虚拟作业现场导航，对各种动态目的和静态对象进展察看，以识别潜在的危险、风险和行为;一经发现危险源，运用者必需回答一系列相关问题，选择出正确的危险处置方法，实现训练目的。诺丁汉大学开发的SAEF-VR系统是虚拟现真实平安监察与危险识别中的典型运用之一。参与训练者可以在虚拟场景中按顶板支护规程监察顶板的形状，发现潜在的危险，如不正确安装的螺栓、不正确的支架间距、渗水等。参训者可在不同操作形状下对设备的各个部分和环境进展多种情形下的检验。当参与培训者进入不正确的位置或进展不正确操作时，危险就会发生1.虚拟现真实煤矿领域的运用(6)矿井火灾、瓦斯等事故仿真经过模拟真实的矿井作业环境，并结合通风网络分析和CFD模拟的结果，可以逼真地展现出火灾或爆炸发生的动态过程除了模拟烟火弥漫情况外，还可经过人机交互作用显示出人为要素，如反风、灭火措施等对整个通风网络的影响。在矿井的某些位置，可以对火灾或爆炸进展模拟，并随之产生有关环境参数的各种变化。巷道火灾跑车事故2.虚拟现真实矿山平安培训方面的运用VRCoal主要用于采煤机的操作培训。可构建较真实的采煤环境，为用户提供了采煤机、梭式矿车、采煤任务面、煤层、煤层顶底板的三维模型;另外，可为用户提供了声音效果，这些声音是在真实的采矿环境中录制的，并进展了混音处置。可运用户按照真的操作面板对采煤机进展虚拟控制，如采煤机的前进、后退、对齐煤层、装车等。当采煤机遇到不同岩性的岩石时，采煤速度会自动改动，如遇到焦变煤时会加速，遇到岩石时会减速等。VRCoal可以保管学员的培训日志，供教员在评价培训效果时参考，以决议该员能否到达培训要求。2.虚拟现真实矿山平安培训方面的运用SafeVR是英国诺丁汉大学AIMS研讨所的研讨人员开发的平安培训VR软件包。可训练学员正确判别险情并作相应的处置。用户可以让学员指出一种险情并选择最正确的处理方案。用户可以定义本人列表并创建一种险情。用户还可为每一类对象关联声音，声音是根据情的存在与否而定的(如管道泄露时会发出“世噬〞的响声)。运用键盘，鼠标，或者支配杆操作，可用鼠标或触摸屏来排查险情。系统提供培训课程的全面总结。学员可以看到一切他所脱漏的险情，并可以让程序给出它们的位置。对于每一个险情，都有附加的文件与其相关联。当学员要求得到任险情的其它信息时，不同的多媒体文件(声音、录像、文本等)，甚至其它的运用程序，可以自动地显示或翻开。2.虚拟现真实矿山平安培训方面的运用VROOM是AIMS的研讨人员开发的另一个软件，主要用于矿山机械设备的操作培训方面，如采掘机的运用，拖车的实时驾驶等。包含大量的虚拟矿山模型，如矿山外表纹理、卡车、托运线路、钻机、推土机、索斗铲、维修车、矿山工人等，以便完成虚拟环境的创建。VROOM具有如下功能:①可以导入数字高程模型或者地表和地下矿坑的线框模型②用真实的地表纹理选择性地绘制地表;③从三维对象库中添加植被或矿山地形;④导入或者数字化道路，并可添加活动物体，如拖车、推土机等;⑤设置交通工具的属性;⑥为固定的视点位置设定坐标。完成了虚拟环境建模，用户便可进入虚拟环境，在地表或地下飞行、行走或者驾驶车辆。用户可以运用键、鼠标或者支配杆来支配方向，在与其它车辆相遇时，还会有逼真的声音效果。3.虚拟技术在煤矿中运用的缺乏〔1〕目前国内外煤矿VR系统中，着重于虚拟环境图形信息的几何表达，根本未着重思索虚拟环境的智能性问题；〔2〕大多数场景中的物体是静态的、被动的、无生命的，还短少对井下作业人员、运输车辆等高级实体的行为建模与研讨，不能表现高级实体在环境中的行为方式及其与虚拟环境的交互作用;〔3〕短少对井下物理环境的逼真表达与模拟方法，或者运用了过于简单的自然环境模型，呵斥虚拟环境与真实世界有较大差别，严重制约了VR系统的运用价值。近期开展方向嵌入式3D可视化操控平台以虚拟仿真技术为主要平台进展开发，采集任务面中相关设备的真实数据，真实再现井上井下设备的操作及控制;替代传统二维图片设备控制，提升远程操作平安和准确性。智能化成套配备仿真体验培训〔可用i