虚拟现实技术在煤矿安全培训中的应用.doc

虚拟现实技术在煤矿安全培训中的应用 刘文龙 摘要：近年来，煤矿企业生产安全形势令人关注，频繁发生的伤亡事故触目惊心。煤尘、瓦斯、顶板、机电运输、涌水等潜在危险源形成了煤矿复杂多变的生产环境，关系到每个职工的生命安危。随着计算机科学水平的发展，将虚拟现实技术与煤矿安全培训相融合，可以形象逼真地让学员沉浸在虚拟生产环境中，进而提升煤矿企业的培训效果，从而实现当代煤矿企业安全培训的技术与形式创新。 关键词：煤矿安全培训虚拟现实技术煤矿安全生产信息技术 一、虚拟现实技术与煤矿安全培训的关系 虚拟现实技术(VirtualReality，简称VR)可以创建和体验虚拟的三维场景。它充分利用计算机硬件与软件资源的集成技术，提供了一种实时的、三维的虚拟环境。使用者完全可以进入其中，观看计算机产生的虚拟世界，多感官感知，具有较强的沉浸感与交互性。虚拟现实技术在社会各领域应用十分广阔，无论在军事领域、航空航天领域，还是在建筑与工业设计、文化娱乐等各方面，都有虚拟现实技术应用的成果实例。将虚拟现实技术应用到煤矿企业，可以提升煤矿安全培训水平，在学员培训教学过程中，利用虚拟仿真技术，在成像与互动中，形成逼真的影像效果，增强学员的沉浸感，提高学员的认知兴趣。煤矿安全培训软硬件实力水平，需要虚拟现实技术助推创新发展，墨守成规、故步自封难以实现煤矿企业在安全培训领域的跨越发展。将虚拟现实技术与培训并相融合发展，有利于提高培训的效果与质量，有利于提高安全领域的生命力量，有利于着实提高煤矿企业安全培训教学的创新发展。 二、虚拟现实技术在煤矿安全培训中的实现 虚拟现实技术利用计算机技术，生成虚拟现实场景以辅助传统的培训教学，可以灵活生动地生成一系列沉浸效果震撼、具备实时交互的多感知虚拟场景，通过人机交互使学员在身临其境的教学过程中，激发学习兴趣、强化学习效果。欲想实现如此有效的培训，需建立完备的软硬件培训环境。 1.教室布置及硬件装配 整套系统要以培训、考核为目的，充分结合煤矿企业安全培训教学实际情况，以高仿真效果呈现，系统具备“教、学、练、考”等多层次的培训功能。场地选择过程要依据后期培训计划，按需选定培训教室，结合教室实地情况，规划操作室、投影屏幕及座椅布置。按设计计划铺设线缆、建设投影系统、控制系统、图形图像处理系统，并配套建设音效系统、空调和UPS电源等辅助设施。系统建成后，具备虚拟仿真技术等多媒体手段，能够对安全管理与操作人员进行全面培训，确保提高职工和管理干部的风险辨识与预防、自救逃生与抢险救灾等综合能力。 2.软件定制及开发 软件系统是培训的关键，系统建成后受训人员能以第一人称视角在场景中自由行动，逼真地再现场景内的人与系统环境，实现人与人、人与现场环境互动、联动的生动效果。 （1）建立虚拟场景。针对煤矿企业开发的安全培训系统，场景以井上车间和井下巷道和工作面为主，能够充分建设煤矿矿井特有的安全生产系统，如通风、运输、水文地质、供电、提升、压风、采煤、掘进、供排水等系统，以及再现井下巷道的不同支护方式等。场景建成后可以实现各培训模块的融合接入，可以真正实现学员的身临其境感触。 （2）开发虚拟培训功能模块。该系列模块是培训教学的核心，开发过程结合使用企业实际情况进行设计开发，使得学员在虚拟场景漫游过程中，有选择地实现“教、学、练、考”等功能。实现过程可以让学员熟悉自己工作的井上下环境，学习和掌握井上下矿容矿貌和完整的生产监控系统。还可以进行岗位描述、岗位风险辨识、虚拟操作、避灾路线演练等操作，在形象生动地认识煤矿的同时，轻松掌握采、掘、开、机、运、通等主要的生产系统。 （3）融合现有的生产系统。虚拟仿真系统依据新型计算机技术，利用开发连接、融合煤矿企业原有生产监测监控系统数据，可以方便实现新老系统融合，譬如接入井下皮带，可以方便地查看井下皮带的真实运行状态，了解该皮带的运行参数及实时生产数据等，从而为学员展现虚拟仿真的逼真效果，同时也可为矿井生产指挥调度提供一定的支持。 三、虚拟现实技术在煤矿安全培训中的应用前景 虚拟现实技术在煤矿安全培训领域应用前景广阔。它可以利用高效能的计算机技术，深入结合煤矿企业特征，可以针对性地开发生成安全培训教学模块，在原有培训教学基础上丰富教学互动