虚拟现实技术煤矿安全培训论文

虚拟现实技术煤矿安全培训论文 篇1：

基于三维网络技术的煤矿安全虚拟现实系统

摘要：文章以煤矿安全计算机虚拟现实系统为研究对象，分析了三维技术、网络技术的基础上，提出了三维技术网络模式在煤矿安全虚拟现实系统的应用，结合三维技术和虚拟现实演示流程开发了三维技术网络平台。该系统在开滦唐山矿的实际应用表明，现代化网络技术和三维技术手段相结合的安全演示模式，能够有效提高员工安全意识，将煤矿事故率降为最低。

关键词：三维技术；煤矿安全；虚拟现实

Key words： 3d technology； coal mine safety； virtual reality

煤矿安全事故是长久以来一直困扰煤矿生产的困难开题，而违章、违规操作是导致煤矿安全事故的重要因素之一。因此，煤矿安全虚拟现实系统科提高管理人员安全意识、提高生产矿工安全行为能动性。随着三维技术信息技术的发展，煤矿安全虚拟现实手段也得到了莫大的改变。三维技术是声音、图像、图形以及文字等媒体在三维技术程序集成下，以人机交互、数据处理为一体的新型信息技术。煤矿安全虚拟现实中三维技术网络模式的实现，能够大大提高煤矿安全效率、降低安全成本，从而改变了传统的煤矿安全信息技术不发达的局面。本文利用三维技术开发了煤矿安全虚拟现实系统，以《煤矿安全规程》为基础，实现了大量事故案例、操作规程以一身的虚拟演示。

1 煤矿安全三维技术网络数据分析

在煤矿安全三维技术虚拟现实系统中存在着非格式化数据和格式化数据，媒体数据具有时序性、分散性以及复合性等特点。一段音频、一幅三维技术图像包含一定意义的同时还是构成三维技术数据的二进制数据，且视频含义要高于数值和符号。文献中关于煤矿安全虚拟现实系统的数据特点归纳为：

1）时序性，数据的时序性直接关系到信息实体之间的联系，因此，在处理数据或显示数据时要注意数据的时序性，同时要保证信息单元之间的同步性。

2）分散性，不同的设备和三维技术分散存储着相关数据，同时异构数据的管理和存储也在相关设备中进行，因此，三维技术源数据的存储方式和介质具有多样性和分散性。

3）复杂性，煤矿安全生产是一个非常复杂的系统，与之相关的三维技术网络系统数据也具有多样性和复杂性，如动画、视频、图像、图形、音频以及文本等数据，在这些复杂数据的基础上，三维技术系统还会将某些单元信息通过组合形式展现出来，形成了复杂对象。

2 煤矿虚拟现实系统设计

2.1 系统设计原则

在煤矿员工实际安全操作流程的基础上建立三维技术网络虚拟现实体系及系统，以煤矿井下实际生产现场描述为开端，逐渐将流程引入到典型事故案例和煤矿安全生产规章、规程上；结合三维技术虚拟现实呈现方式实现人性化界面设计，煤矿安全虚拟现实系统以井下实际生产场景为背景，视觉效果好、界面友好，从一定程度上降低了三维技术使用者对三维技术水平的要求；利用先进的GPI和网络数据接口实现现有媒体数据和三维技术网络系统的无缝连接，处理现有的标准化数据，轻松采集现场画面，实现了非结构化和结构化数据的一体化管理。如图1所示。

2.2 三维技术系统硬件配置

煤矿安全虚拟现实系统的三维技术由工作站或三维技术构成；数据输入设备包括：数码相机、视频捕捉设备、音频捕捉设备、数字化扫描仪、三维技术键盘；数据输出设备包括：激光打印机、绘图仪、投影仪、数码摄影、扫描仪、触摸屏以及三维技术显示器；存储介质及设备包括：光盘、硬盘等。如图2所示。

3 媒体类型、运行环境及实例

3.1 媒体类型及运行环境

煤矿安全虚拟现实系统的文件数据量大、类型繁多，编辑方式和数据获取手段各不相同，影响三维技术系统质量的两个重要因素为源数据品质和质量。如表1所示。

1）文本，文本是占用系统资源小、包含信息量大是三维技术系统中常用的信息载体。三维技术系统中文本的获取方式为文字识别、扫描仪扫描、声音时识别输入、手写收入以及键盘输入等。

2）数字音频，三维技术数字音频的采集和获取方式为模拟转换器（A/D），通过Windows系统下的专业音频采集软件或录音机可实现声音的数字化采集。其中，影响数字音频采集质量的两个最主要参数为采样频度和精度。在WAVEEDIT软件中对采集的音频数据进行处理，编辑出适合三维技术网络用户需求的特效声音和常规音效。

作者：姚远耀

虚拟现实技术煤矿安全培训论文 篇2：

虚拟现实技术煤矿安全培训论文 篇3：

探究虚拟现实技术在电力系统中的应用及发展

摘 要：虚拟现实技术又称之为VR技术，虚拟现实技术包括电子信息、计算机、仿真技术融合为一体，给人一种环境沉浸的感觉。为解决学员在UPS巡检作业中所面临的问题，通过对虚拟现实技术的分析，总结虚拟现实技术在UPS巡检作业培训中使用优势，通过专业作业培训技术的使用及研究，掌握虚拟现实技术在UPS巡检作业培训中的使用方法，建立具有高度沉浸感的虚拟三维空间。本文研究中，针对UPS巡检作业的特点，总结虚拟现实技术在UPS巡检作业培训中的使用价值，展现虚拟现实技术在UPS巡检作业培训中的优势，全面提升电力系统作业培训的专业性，为当前电力系统的运行及发展提供参考。

关键词：虚拟现实技术;UPS巡检;培训

在电力系统运行及发展的背景下，由于系统操作的专业技能升级，为提升技术人员操作水平，保证电力系统安全运行，UPS巡检作业中的技术人员不仅需掌握专业性的业务知识，而且也需具有较强的实践能力以及操作能力，在现场作业中遇到问题时，需及时、快速发现解决策略，以提高故障巡查及诊断的有效性。因此，通过虚拟现实技术的使用，积极构建UPS巡检作业培训系统，通过UPS巡检作业结构以及程序的分析，提升专业人员技术操作的综合能力，以实现UPS巡检技术的稳步运行，为产业发展提供支持。

1概念分析

1.1虚拟现实技术

虚拟现实技术包括计算机图形学、人机接口技术以及多媒体技术、传感技术等，在虚拟现实中，通常需建立一个模拟环境，计算机会根据操作内容，形成三维图像、三维声音等信息，实现虚拟、抽象以及复杂性计算机数据的展示。虚拟现实技术已经在航天、游戏培训、煤矿安全培训[1-2]等领域取得成功应用。

1.2虚拟现实技术在UPS巡检作业流程设计中的优势

虚拟现实技术在UPS巡检作业流程设计中优势的分析，体现以下几个方面：仿真性、开放性、针对性、安全性。通过虚拟现实技术使受训人员在虚拟环境中进行培训，不仅可提高自身操作水平，而且也可增加训练时间，实现虚拟现实技术在UPS巡检作业流程操作的最终目的。

2虚拟现实技术在UPS巡检作业培训中的运用

基于虚拟现实的培训是体验式安全的教育方法。应用电子网络控制技术，3D仿真技术，创新思维模式、转变培训理念，而创建的集现场氛围营造、培训学习、理论验证、实操能力于一体的多功能安全的培训系统[2-4]。在UPS巡檢作业培训系统设计中，采用Unity3D三维引擎系统，交互技术作为虚拟现实技术的关键内容，可引导系统有更好的操作技能，满足用户对数据的体验需求。一般情况下，虚拟现实技术在UPS巡检作业培训中的运用中应确定以下方案[5]。

2.1模型导入

虚拟现实技术建模[6]：由于Unity3D作为虚拟现实开发的引擎，并不是3D模型的开放软件，将其运用在虚拟场景中，结合3D资源进行软件资源开发，以保证资源运用及导出合理性。整个模型系统通过运行中，通过Unity3D技术使用，可对各项资源进行处理，充分展现虚拟现实系统运行的整体价值。

2.3纹理贴图作业模型

通过对渲染图像执行方案的分析，其作为整个系统的具体功能，应对AssetBundle技术的资源整合，通过引擎执行方案的分析，进行资源项目的储存，以提升纹理贴图作业模型的执行效率，在该种技术使用中，可保证贴图实时性更换，充分满足虚拟现实技术在UPS巡检作业培训的核心需求。

2.4碰撞检测

在虚拟现实技术在UPS巡检作业培训碰撞检测中，当设置障碍物时，可更好模拟物理反应，物理操作技术无法得到继续运行，为更好解决虚拟场景冲突，应合理确定碰撞检测执行方案，操作人员在靠近物体时，系统会按照碰撞探测检验模式，进行检测对象尺寸选择，以提升碰撞检测方案执行有效性。在Unity3D配备物理引擎之后，物体碰撞以及重力会发生一定物理效应，更好进行仿真数据模拟，以保证虚拟交互场面数据分析真实性[7]。

2.5系统实现功能

在考核模块构建中，操作者在数据操作以及考核中，应针对实际状况，进行操作危害完整性、正确性操作顺序进行评估，评估学员在掌握UPS培训人员业务技能培训中，应针对考核软件应用平台特点，进行反复培训方案考核及构建，以全面提升UPS培训人员对设备的操作能力、故障处理能力等，为UPS系统稳定运行体用支持，避免不必要损失现象的发生。

3虚拟现实技术在UPS巡检作业中应注意的安全问题

3.1明确用电安全

针对虚拟现实技术在UPS巡检作业基本特点，应认识UPS巡检作业操作规范性，引导操作人员按照安全管理明确注意事项，避免违规操作现象发生。而且，在现场巡检作业中，也应保证现场维护人员安全，通过UPS巡检作业系统以及设备运行安全状况分析，明确安全防护操作规范，展现UPS巡检作业中虚拟现实技术使用要求。例如，针对UPS巡检系统作业特点，在移动或是重新配线中，应切断输入以及输出电源，以保证UPS完全停止，在这种状况下应注意有电可能，避免触点危险现象发生。

3.2电池使用中的注意问题

通过对UPS巡检作业状况分析，应明确电池使用中应注意问题。而且，在电池使用中，操作人员应注意危险因素，操作中应带橡胶手套，并结合电池漏液以及损坏的现象，按照当地规定进行报废处理，以保证电池使用的安全性[15]。

4.结束语

虚拟现实技术在UPS巡检作业培训中，为提升作业培训巡查整体质量，应在三维虚拟仿真平台中，进行UPS虚拟场景的构建，提升虚拟现实技术培训的有效性，全面提升操作人员的专业技能，以节约人才培训的成本，保证系统运行以及作业系统操作的流程性。而且，在虚拟现实技术与以及协同技术结合的状况下，能够提高技术人员的专业素养，通过动态化、效果性的数据整合，降低人才培训的成本，强化学员的操作技能，提升学员日常工作中的专业水平以及心理适应能力，缩短上岗适应时间，充分展现虚拟现实技术在UPS巡检作业培训中的核心价值。

参考文献：

[1]洪玉玲.基于虚拟现实的煤矿事故仿真和安全培训系统[J].煤矿安全，2013，44（8）：96-98.

[2]张勇昌.虚拟现实技术在矿难逃生模拟培训系统中的应用[J].煤炭技术，2013（11）：274-275.

[2]乔卉，龚庆武，江传文.面向电力培训的三维交互仿真平台的设计与实现[J].电力自动化设备，2013，33（6）：157-161.

[3]刘耀周，刘延宏，赵宏武.操作响应模型在虚拟操作训练系统中的应用[J].计算机工程，2006，32（3）：276-279.

[4]刘国柱.直觉交互界面与虚拟现实[J].武汉理工大学学报（社会科学版），2014（1）：132-136.

[5]毕会静，李兵，张红艳.虚拟现实技术在电力培训中的应用[J].电子技术与软件工程，2018（13）：138-138.

[6]贾春燕，王腊梅，贾跃宗.虚拟现实技术的特点及应用[J].科技向导，2011（35）：193.

[7]王勇，戚浩金，周震杉，等.基于虚拟现实技术电力系统信息机房巡视仿真培训平台设计[J].中国高新区，2018（12）：27-28.

作者简介：

方浩（1976-），男，本科，工程师，主要从事电力信息化管理及配网自动化管理工作.

（贵州电网有限责任公司贵阳供电局  贵州  贵阳  550000）

作者：方浩