虚拟现实技术在煤矿领域的应用概要.ppt

虚拟现实技术在矿山的应用案例 1.煤矿事故仿真救援（VRP，2012） 2.中国矿大采煤平台（VRP，2010） 虚拟现实在煤矿领域中的应用 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示意图： 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应用 虚拟现实技术在煤矿中的应用 虚拟现实技术在煤矿安全培训中的应用 虚拟现实技术在煤矿应用中的不足 近期发展方向 虚拟现实在矿山应用案例 1.虚拟现实在煤矿领域的应用 与其他领域相比，煤炭企由于资金等条件的限制，虚拟现实技术应用研究显得比较滞后，一直没有能够得到人们重视。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，国内外的研究人员才逐渐认识到虚拟现实技术应用于煤炭行业的重要性，并在理论和实际应用方面做了探索性的研究。主要体现在： (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.虚拟现实在煤矿领域的应用 (2)井下作业模拟与设备操作训练 VR创造出的矿山生产环境具有逼真、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。 系统提供了灵活的用户界面，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生产系统的平面图或三维立体图。还可以通过对不同型号设备、不同开采参数下的生产系统进行动态模拟，从而达到优化生产系统的目的 a. 煤矿技能模拟操作实训台 b.采煤机模拟实训 1.虚拟现实在煤矿领域的应用 (3)井下环境风险评估 风险评估目前已成为现代矿山生产管理的重要工作，其主要内容是评价人员对生产过程安全状况的辨识。然而，识别井下复杂环境下的所有因素是困难的，常常会影响到风险分析的结果，甚至可能导致人为的失误，造成灾难性后果。虚拟现实技术的发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行多角度观测，实现对生产过程更加科学的评估。 1.虚拟现实在煤矿领域的应用 (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，找出事故发生的原因，包括系统设计原因和现场人员的动作行为；同时可以通过交互式地改变VR环境中模型的参数或状态，找到如何避免类似事故发生的途径，制定相关预防措施。 1.虚拟现实在煤矿领域的应用 (5)安全监察与危险识别 通过基于VR的安全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，对各种动态目标和静态对象进行观察，以识别潜在的危险、风险和行为;一经发现危险源，使用者必须回答一系列相关问题，选择出正确的危险处理方法，实现训练目标。 诺丁汉大学开发的SAEF-VR系统是虚拟现实在安全监察与危险识别中的典型应用之一。 参加训练者可以在虚拟场景中按顶板支护规程监察顶板的状态，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状态下对设备的各个部分和环境进行多种情形下的检验。当参加培训者进入不正确的位置或进行不正确操作时，危险就会发生 1.虚拟现实在煤矿领域的应用 (6)矿井火灾、瓦斯等事故仿真 通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，可以逼真地展示出火灾或爆炸发生的动态过程除了模拟烟火弥漫状况外，还可通过人机交互作用显示出人为因素，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行模拟，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.虚拟现实在矿山安全培训方面的应用 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、采煤工作面、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，并进行了混音处理。可使用户按照真的操作面板对采煤机进行虚拟控制，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，采煤速度会自动改变，如遇到焦变煤时会加速，遇到岩石时会减速等。VRCoal可以保存学员的培训日志，供教员在评估培训效果时参考，以决定该员是否达到培训要求。 2.虚拟现实在矿山安全培训方面的应用 SafeVR是英国诺丁汉大学AIMS研究所的研究人员开发的安全培训VR软件包。可训练学员正确判断险情并作相应的处理。用户可以让学员