浅析Unity3d应用于煤矿虚拟教学-2019年教育文档

浅析Unity3d应用于煤矿虚拟教学1、引言虚拟现实是利用计算机技术产生一个三维空间的虚拟世界，提供给使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以实时、全方位地观察三维空间内的事物并实现交互。运用Unity3d引擎，可以通过三维建模或三维动画软件如3dsMax、maya等软件建模和完成材质贴图，然后导入到工程文件夹Assets目录下，仿照现实环境，通过调整模型在场景中的坐标（Position）、旋转（Rotation）、缩放比例（Scale）以及动画（Animation）等参数，按一定比例真实模拟现实环境中的场景。在构成的场景基础上，通过添加灯光、声音、相机以及碰撞检测等组件，结合javascript和C#语言面向对象编程实现用户交互，控制场景中的三维模型、声音以及相机等实现复杂过程的模拟。2、Unity3d在教学中的应用2.1 科学研究应用Unity3d基于真实矿井数据建立虚拟数字模型， 通过附加真实数据，为冲击地压、煤与瓦斯突出的研究与预警提供可靠依据。搭建矿井通风网络模型， 利用矿井中的传感器的监测数据和Uinty3d强大的GUI和NGUI交互界面实时、动态的显示矿井内通风情况与瓦斯浓度。通过Unity3d中的物理引擎进行岩石力学性质的模拟测试等等。2.2 虚拟学习环境Unity3d引擎能够为学习者提供生动、逼真、可视化的学习环境，如液压支架推移、回采工艺、露天矿卡车调度过程演示等，在有限的教学环境下提供跨越时间和空间的虚拟体验，从而提高学习者的自觉能动性，2.3 虚拟实验室利用Unity3d引擎和采矿工程技术，可以建立一套完全沉浸式煤矿虚拟现实实验室。在虚拟实验室中，学习者既可以在虚拟矿井中学习矿山知识，又可自主设计矿井，有利于培养操作能力、分析诊断能力、设计能力和创新意识。在虚拟实验室中，学习者更易获得相关的知识，科学的指导和敏捷的反馈。系统采用网络结构，分为客户端和服务器端软件，实验模型与数据等上传至服务器，便于日后的内容添加，系统升级，维护等。2.4 技能训练系统以煤矿的真实工作环境为依据， 以虚拟建模的方式建立一个与其完全相同的数字化虚拟煤矿，使学习者在系统中行走、工作的感受与在井下工作近乎完全相同，极大提高煤矿安全培训、岗位培训的真实感，如：入井安全培训、采煤机司机岗位培训、井下紧急避险培训和应急救援及安全避灾训练等等。 对井下工人进行上岗前的操作及安全教育培训， 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，使每一名下井的人员都清楚矿井的结构和逃生技巧，消除事故隐患。同时，虚拟现实的沉浸性和交互性，使学习者能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色，全身心地投入到学习环境中去，这非常有利于学生的技能训练。由于虚拟的训练系统无任何危险，学习者可以不厌其烦地反复练习，直至掌握操作技能为止。3、应用在教学中的优势3.1 节省成本通常采矿工程学习者由于设备、场地、经费以及安全等硬件的限制，无法进入真实的矿井中学习知识与训练技能。而利用虚拟现实系统，学习者在学校中就可以学习各种技能，获得与真实矿井中一样的体会。在保证教学效果的前提下，极大的节省了成本。3.2 规避风险煤矿培训中的一些真实训练或操作通常会带来各种危险， 利用Unity3d开发的虚拟现实系统进行虚拟实验，学习者在虚拟矿井环境中，可以放心地去做各种危险的模拟。3.3打破空间和时间的限制利用虚拟现实技术，可以彻底打破时间与空间的限制。从矿山外部到矿井内部再到综采工作面，学习者可以观察整个矿山的分布情况。煤层顶板应力的变化等在短时间内不易观察的现象，通过Unity3d引擎，可以在很短的时间内呈现给学习者观察。4、结语利用Unity3d引擎和虚拟现实技术创造出的矿山生产环境具有逼真、交互作用的特点，可以直观模拟采矿环境及其作业过程，供采矿工程专业的学生实习，这样既可以降低实习费用，又可缩短教学时间，让更多的人接受高等教育。 Unity3d应用于煤矿虚拟教学能形象