煤炭企业安全教育论文提纲

论文题目：基于Unity3D的综采工作面全景虚拟现实漫游系统的设计与实现

摘要：综采工作面是煤炭生产最重要的组成部分,其能否安全、顺利运行将直接影响到整个煤炭生产开采的过程,改善目前综采工作面中存在的安全教育培训和实时监测控制等问题,对于提高矿工的生命安全和生活质量,提升煤矿企业的安全管理具有重大的现实意义和广阔的应用前景。针对传统煤矿生产安全教育和技术培训上教学方式枯燥乏味,而矿工不能进行实际操作,缺乏上手体验机会的种种问题,本文利用先进的虚拟现实漫游技术,以Unity3D游戏引擎为系统开发平台,通过3Dmax、UG等建模软件,C#、JS开发语言,MonoDevelop集成开发环境,完成了综采工作面的创建、机械设备的仿真运动和矿工漫游等,并基于交互理论实现了采煤机的人机交互体验。主要工作体现在以下几个方面:第一、基于模型建造理论,提出使用3Dmax和UG两个不同建模软件相互配合建立模型的解决方案,使不同的模型满足不同的需求,外观要求高但运动操作要求低的采用3Dmax建模,父子运动操作功能要求高的采用UG建模,充分且有效地满足了用户视觉和交互操作上的需要;第二、基于运动仿真技术理论,利用Unity3D开发平台,实现了模拟实际工作中综采三机的单机的运动和三机协同运动,为综采工作面虚拟现实的漫游体验和虚拟操作打下强大的环境基础;第三、基于整体漫游行为路径的设计与设置理论,实现了重点机器和区域的介绍和漫游,并应用此理论分别完成了矿工的自动漫游路线和自主漫游路线,为企业安全教育和技术培训规划重点,提高了培训效率;第四、基于服务设计中的交互理论,加之对用户的情感化需求进行调研与分析,在漫游过程中完成了采煤机自动操控UI界面的设计,实现了采煤机的虚拟操作。为了使漫游效果更加逼真,还进行了包括声音特效、粒子特效和运动特效在内的仿真特效的相关模拟,实现了虚拟现实漫游体验中的沉浸感;第五、基于软件开发的测试理论,对漫游系统的PC端和和网页版发布进行了测试,解决了系统在不同使用环境中运行时产生的浏览、操作等问题,确保了系统的稳定运行。最终建立的综采工作面全景虚拟现实漫游系统,可以实现矿工在虚拟环境中的模拟实训,大幅降低其未来在真实环境中操作错误的概率,从而提高技术操作的安全水平以及应对安全事故的应急处理能力,大幅提高生产力,创造潜在的巨大经济价值。

关键词：综采工作面;Unity3D;虚拟现实;场景漫游;运动仿真;交互设计

学科专业：工业设计工程

摘要

abstract

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 研究背景、目的与意义

1.2.1 研究背景

1.2.2 研究目的

1.2.3 研究意义

1.3 国内外研究动态

1.3.1 国外虚拟现实研究动态

1.3.2 国内虚拟现实研究动态

1.3.3 目前研究存在问题及不足

1.4 主要研究内容

1.4.1 虚拟现实平台的建立

1.4.2 虚拟漫游和虚拟操作

1.5 小结

第二章 综采工作面全景虚拟现实漫游系统总体设计

2.1 引言

2.2 系统设计目标

2.3 用户需求与用户心理分析

2.3.1 用户需求分析

2.3.2 用户心理分析

2.4 开发平台及环境的选择

2.5 系统结构设计

2.5.1 系统开发流程

2.5.2 系统体系结构

2.5.3 系统功能结构

2.6 小结

第三章 综采工作面场景的构建

3.1 引言

3.2 综采工作面场景的创建

3.2.1 工作面场景分析

3.2.2 设备UG、3Dmax三维建模

3.2.3 设备UVW贴图

3.2.4 设备模型的导出

3.3 Unity3D中综采工作面场景的导入及周围环境的创建

3.3.1 导入场景资源

3.3.2 创建周围环境

3.3.3 设置灯光

3.4 小结

第四章 全景虚拟现实漫游关键技术

4.1 引言

4.2 运动仿真

4.2.1 单机运动仿真

4.2.2 三机运动仿真

4.3 矿工漫游

4.3.1 设置摄像机

4.3.2 行为路径

4.3.3 漫游方式

4.4 小结

第五章 全景虚拟现实交互关键技术

5.1 引言

5.2 交互设计理论

5.2.1 交互设计概述

5.2.2 交互设计组成

5.2.3 交互设计目的

5.3 UI界面设计

5.3.1 登录界面

5.3.2 设备信息提示

5.3.3 设备信息介绍

5.3.4 采煤机操作系统界面

5.4 虚拟现实仿真特效

5.4.1 声音特效

5.4.2 粒子特效

5.4.3 动画特效

5.5 小结

第六章 系统发布、测试与应用

6.1 引言

6.2 系统发布

6.2.1 PC端发布

6.2.2 Web端发布

6.3 系统测试

6.3.1 测试原则

6.3.2 测试流程

6.4 测试结果分析

6.5 系统应用

6.5.1 企业应用

6.5.2 高校应用

6.6 小结

第七章 结论与展望

7.1 工作总结

7.2 主要结论

7.3 工作展望

参考文献

致谢