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1、虚拟现实技术及其在煤矿中的应用wangsl导语：科学技术的开展促使人们为了适应将来信息社会的需要，必须进步人与信息社会的接口才能1虚拟现实技术简介科学技术的开展促使人们为了适应将来信息社会的需要，必须进步人与信息社会的接口才能，进步人对信息的理解才能。人们不仅要求能通过打印输出或者显示屏幕的窗口，在外部去观察信息处理的结果，而且还希望能通过人的视觉、听觉、触觉，以及形体、手势或者口令介入到信息处理的环境中去，获得身临其境的体验。这种信息处理方法已不再是建立在一个单维的数字化的信息空间上，而是建立在一个多维化的信息空间，建立在一个定性和定量相结合，感性认识和理性认知趣结合的综合集成环境。20世纪
2、90年代初出现的虚拟现实技术将是支撑这个多维信息空间的关键技术。虚拟现实技术VR要把计算机从擅长处理数字化的单维信息改变为擅长处理人所能感受到的、在思维经过中所接触到的、除了数字化信息之外的其他各种表现形式的多维信息。VP技术近年来在技术研究领域特别活泼，它聚集了计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术、高度并行的实时计算技术和人的行为学研究等多项关键技术。虚拟现实是多媒体技术开展的更高境界，是这些技术高层次的集成和浸透。它给用户以更逼真的体验，它为人们探究宏观世界和微观世界中由于种种原因不便于直接观察的事物的运动变化规律，提供了极大的便利。目前，新兴的虚拟现实技术已浸透到
3、科学、技术、工程、医学、文化、娱乐的各个领域，引起很多行业的变革。例如在设计领域,人们已经可以在楼房或者飞机的图纸还未出来之前,到楼房中巡视,到飞机中检查设计是否公道；在医学领域，它不仅已经在诊断、治疗甚至手术中发挥作用，而且已经使某些医疗培训工作在虚拟环境中进展了，既不会对病人造成生命危险，又可以重现高风险、低概率的手术病例，可供培训对象反复练习;“上海虚拟将来城市模型展那么向人们展示了将来大上海的神奇魅力。2虚拟现实技术在煤矿的应用VR技术在煤矿的应用既属于危险环境下的操纵,也属于CAD、教育和培训的范畴。VR技术为煤矿平安消费、优化设计和矿工技术培训等提供了一种更为有效的手段。2.1矿井
4、开采模拟由英国诺丁汉大学的人工智能及其矿业应用研究室简称AIMS开发研制的房柱式开采模拟VR-MINE系统可以对连续采煤机、顶板锚杆机、蓄电池机车和给料破碎机构成的消费系统进展动态三维实时模拟,该系统不仅提供了灵敏的用户界面,既可以设定设备型号及数目、作业参数,又可以选择煤柱尺寸、回采巷道数目和几何参数,而且可以通过全屏幕或者多窗口视图的形式，动态显示房柱式消费系统的平面图或者三维立体图。该系统的主要特点在于它的真实性和人与系统的交互性。系统创造的这一三维环境与现实中的房柱式开采情况极为接近,无论是采矿作业经过,还是工艺设备的运行都如同是现场拍摄的录像。更有意义的是操纵人员可以与这一系统进展交
5、互作用,他可以在任意时刻穿越任何空间进入系统模拟出的任何区域,通过计算机屏幕显示出所视空间的采矿作业情况，如：设备当前位置和运行状况,设备运行的时间、产量、设备间的间隔等动态信息。这种模拟超过以往以任何方法建立的模型所到达的效果。应用VR-MINE系统可以通过对不同型号设备、不同开采参数下的消费系统进展动态模拟,进而到达优化消费系统的目的。显然,这类系统还可用于矿井开采计算机辅助设计、生产监控、治理和技术培训等方面。2.2煤矿人员技术培训在矿业领域可以借助VR系统虚拟井下各种复杂的作业环境，供采矿工程专业的学生实习训练，这样既可以降低实习费用，又可缩短教学时间，让更多的人承受高等教育，同时还可
6、对井下工人进展上岗前的操纵及平安教育培训。如虚拟井下的各种工况及险情，使被训练者身临其境地去体验，并学会采取有效的应急措施去处理各种险情，以进步人员素质，消除事故隐患。诺丁汉大学研究室应用技术开发的房柱式开采模拟系统-、蓄电池机车模型、露天矿单斗卡车工艺消费系统等可分别用于相应环境下工作人员的培训。如用于露天矿卡车司机及相关人员的培训的露天矿卡车模拟器，该模拟器除了采用一般的VR模拟系统硬件及软件进展人机交互外,还可通过方向盘、加速器和刹车板控制屏幕上卡车的运行，就如同驾驶真正的卡车一样。当受训者操纵这些硬件时,面对的计算机屏幕或者投影大屏幕上呈现出一个三维的真实直观的露天矿作业环境，包括声音
7、、甚至烟雾,如同驾驶着一辆真实的卡车运行在露天矿的矿坑内,无论是驾驶的卡车本身,还是环境中运行的其它设备,均按照受训者的操纵或者根据系统间的动态关系运行。比方,受训者操纵出错时,同样会造成撞车或者从台阶滚落下去的事故。显然,这种培训手段使人与环境结合起来,通过人机交互使受训者产生身临其境的感觉并到达或者超过以往其它培训形式所能产生的效果。23煤矿设备的虚拟设计和制造VR技术用于大型设施、设备的设计和制造已有很多成功的实例。把虚拟现实技术用于对煤矿新设备的设计方案进展可视化的性能评估，那么更显示出虚拟现实技术的上风。由于井下场地狭窄，环境恶劣，因此对井下设备的设计、运行、维修都提出了很高的要求。
8、煤矿设备的虚拟设计和制造，其意义不仅仅是节约资源和时间，而是完成在地面或者在常规条件下无法进展的工作。例如采煤机虚拟设计中，设计人员不必等到样机制造出来，再去修改其中不太理想、不太公道的局部，由于VR系统可以包容他们“进入电脑中的三维空间图像，借助多种交互手段直接对采煤机的设计进展观察、讨论和修改，进而大大缩短设备的研制周期，节省研制费用。24应用技术进展矿井事故调查和研究应用计算机绘图和虚拟现实技术可以快速、有效地以一系列三维图像在计算机屏幕上再现各种事故发生的经过,事故调查者可以从各种角度去观测、分析事故发生的经过,找失事故原因,包括系统设计和现场人员的动作行为。同时通过交互式地改变这一模
9、型中环境的参数或者状态,进而防止其它与此相关的潜伏事故的出现。矿井火灾和瓦斯爆炸是井下工作人员所面临的主要灾难。计算机技术的高速开展使得在灾变条件下复杂透风网络的快速解算成为可能,进而指导井下火灾发生时正确地控制风流,确保井下工作人员平安撤出,防止火灾和有害气体、烟尘等的蔓延。近几年来,计算流体动力学简称已广泛用于工业火灾、爆炸和煤矿火灾,通过解算与火灾和爆炸物相关的数学模型,可以较准确地预测火区附近的温度、火风压及其燃烧产物的实时分布状况。的研究人员目前正致力于矿井火灾系统的开发。该系统通过模拟某个真实的矿井作业环境,并结合网络分析和模拟的结果,可以逼真地展示出火灾或者爆炸发生的动态经过。除了模拟火烟弥漫状况外,该系统还可通过人机交互作用显示出人为因素，如反风、灭火措施等对这整个透风网络的影响。此类系统的开发,无疑可以广泛地用于矿井火灾的防治、救灾和人员培训等方面。3完毕语尽管限于当前软、硬件技术程度，VR系统目前还只能到达局部真实感的程度，但其前景诱人，已成为当今世界关注的热门科技之一。VR在煤矿的应用虽属于起步阶段，但此方面的研究成果已显示出VR在煤矿中应用的广阔前景。随着VR技术在矿业方面应用研究的进一步深化,其必将成为矿山优化设计、消费治理、危险性评价及矿工培训等方面的重要手段。转自：中国煤炭0