一、什么是VR？

　　VR(Virtual Reality)是虛擬現實的簡稱，這項技術原本是美國軍方開發(fā)研究出來的一項計算機技術。VR媒體就是將VR技術應用于當今最具發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒚襟wInternet及其它的數字元媒介（如（如CD-ROM光盤、觸摸屏等）上。它通過其專用軟件，整合圖像、聲音、動畫等，將三維的現實環(huán)境、物體等模擬成二維形式表現的虛擬現實，再由數字元媒介作為載體傳播給人們。當人們通過該媒體瀏覽、觀賞時就如身臨其境一般，并且可以選擇任一角度，觀看任一范圍內的場景或選擇觀看物體的任一角度。

　　二、VR系統(tǒng)可以為我們做些什么？
　
　　1、VR系統(tǒng)它可以模擬井下各種復雜的作業(yè)環(huán)境，供采礦工程專業(yè)的人員實習、訓練，這樣既可以降低實習費用，又可縮短教學時間，讓更多的人接受高等教育，同時還可對井下工人進行上崗前的操作及安全教育培訓。如虛擬井下的各種工況及險情，使被訓練者身臨其境地去體驗，并學會采取有效的應急措施去處理各種險情，以提高人員素質，消除事故隱患。

　　2、VR技術用于大型設施、設備的設計和制造已有許多成功的實例。把虛擬現實技術用于對煤礦新設備的設計方案進行可視化的性能評估，則更顯示出虛擬現實技術的優(yōu)勢。由于井下場地狹窄，環(huán)境惡劣，因此對井下設備的設計、運行、維修都提出了很高的要求。煤礦設備的虛擬設計和制造，其意義不僅僅是節(jié)約資源和時間，而是完成在地面或在常規(guī)條件下無法進行的工作。例如采煤機虛擬設計中，設計人員不必等到樣機制造出來，再去修改其中不太理想、不太合理的部分，因為VR系統(tǒng)可以容納他們“進入”電腦中的三維空間圖像，借助多種交互手段直接對采煤機的設計進行觀察、討論和修改，從而大大縮短設備的研制周期，節(jié)省研制費用。

　　3、用VR來模擬一個真正的礦井災害，使人們更徹底更直觀地了解礦井災害的各方面因素，從而更有效地采取防災和救災措施。用visual C十十程序設計語言、open GL程序設計語言、虛擬現實建模語言VRML、VisualJ十十程序設計語言、計算機圖形學等知識編制虛擬現實軟件，主要模擬采區(qū)的通風系統(tǒng)，當運輸巷皮帶跑偏與機架磨擦引起火災時，先是自動噴淋系統(tǒng)噴水滅火；如果火災發(fā)生蔓延，就模擬火的蔓延過程；工程人員關閉風門的過程；礦工撤退的過程；人員的巷道中行走時，煙流對人員造成的影響等。以及救護人員采用水龍頭噴水滅水時，如果在上風側滅火，發(fā)生的煙流滾退現象等。

　　為此，該虛擬過程的實現有著重要的意義：它可以減少礦山救護時的實際訓練費用，并大大減少訓練時的危險性，而且還可以不受時間、地點、天氣的影響，任意設置實際災害中可能出現的一些特殊情況。它也可以提高煤礦安全及生產管理人員的安全意識，提高管理水平，預防重大災害的發(fā)生，提高礦井救災人員處理災害的決策應變水平，并把礦井災害的傷亡和損失降到最低。同時可以協助調查事故原因。另外，通過軟件演示可以實現礦井安全救災防災的實際培訓。

　　三、VR技術具有以下四個重要特征：

　　1、多感知性(Multi—Sensory)。所謂多感知，就是說除一般計算機技術所具有視覺感知外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知、甚至還應該包括味覺感知、嗅覺感知。

　　2、存在感(presence)。又稱為臨場感

　　3、交互性(interaction)。指用戶對模擬環(huán)境內物體的可操作程度和從環(huán)境中得到反饋的自然程度(包括實時性)。

　　4、自主性(Autonomy)。指虛擬環(huán)境中的物體依據物理定律動作的程度。

　　四、視景系統(tǒng)

　　視景系統(tǒng)模擬礦井開采在于它的真實性和人與系統(tǒng)的交互性，操作人員可以與這一系統(tǒng)進行交互作用，他可以在任意時刻穿越任何空間進入系統(tǒng)模擬出的任何區(qū)域。

　　系統(tǒng)還可以對采煤機、錨桿機、電池機車構成的生產系統(tǒng)進行動態(tài)三維實時模擬，可以通過全屏幕或多窗口視圖的形式，用動態(tài)方式顯示生產系統(tǒng)的平面圖或三維立體圖。

　　1、井下八大互動視景部分和三維立體圖像的組成：

　　（一）副井井底互動視景

　　（二）大巷互動視景

　　（三）采區(qū)下部車場互動視景

　　（四）運煤上山互動視景

　　（五）軌道上山互動視景

　　（六）掘進工作面互動視景

　　（七）采煤工作面互動視景

　　（八）機電硐室互動視景

　　2、視景系統(tǒng)的優(yōu)點：

　　（一）可以利用鍵盤或鼠標選擇進入八大互動視景系統(tǒng)中的任意 一個進行人機互動。

　　（二）互動視景系統(tǒng)可同教學知識內容相交替，達到學習和實踐相給合的目的。

　　（三）每個互動視景中都有相對應且全面的顯示設備和機械動態(tài)。

　　五、煤礦信息管理虛擬現實系統(tǒng)

　　煤礦信息管理網絡化平臺安全生產指揮虛擬現實系統(tǒng)架構如下圖所示，現有功能分為7個功能模塊。

　　各個模塊的功能如下：

　　1、瀏覽功能

　　（一）漫游模式

　　用戶可以通過鍵盤上的方向鍵來從井下各個巷道內部進行瀏覽：點擊左右鍵實現左右轉向，上下鍵進行前進后退操作。

　　場景內模型真實再現了井下巷道內的實際情況。

　　窗口右上角的矩形區(qū)域為導航地圖，顯示了以觀察者在巷道內位置為中心，一定范圍內的地圖內容。地圖上的紅色箭頭標記，顯示出觀察者在井下巷道內的相對位置。

　　用戶還可以通過鍵盤鼠標，對副井的電梯、巷道內的風門等進行操作。

　　（二）整體模式

　　將整個巷道場景分為8個部分，可實現對場景各個部分的整體瀏覽，在視圖窗口中可旋轉縮放巷道模型，從各個角度進行觀察。

　　（三）局部位置切換

　　該功能是漫游模式的補充，可實現瀏覽位置的切換。用戶通過右鍵點擊半透明的關鍵點，可將觀察位置切換到對應的場景內的關鍵位置，直接對其進行漫游瀏覽。

　　該功能可預先指定路徑文件，并讀取指定的路徑文件，實現自動漫游演示功能。

　　2、井巷系統(tǒng)

　　（一）井巷截面信息

　　瀏覽時，在視圖窗口中用鼠標右鍵點選要查詢的巷道，在彈出的對話框中將會顯示出對應的井巷截面圖和截面的編號。還可以通過直接輸入截面編號，查詢相應的截面信息。

　　（二）管線查詢

點選要查詢的管線，在彈出的對話框中將會顯示出對應的管線信息。

　　（三）距離測量

　　用戶可以通過鼠標左鍵點擊，

　　查詢巷道模型上任意兩個點之間的距離。

　　3、安全系統(tǒng)

　　用戶可以通過點擊控制面板內的按鈕，在巷道模型內顯示和隱藏風門、局部風扇、瓦斯、CO、風速等監(jiān)測設備的標記，這些標記在巷道模型內的位置，真實的反應了各個監(jiān)測設備在井下巷道內的實際位置。

　　可以通過打開圖形數據，查詢所有監(jiān)測設備的真實的實時數據，也可通過選擇單個監(jiān)測探頭標記，查許對應的監(jiān)測數據。

　　該系統(tǒng)還具有自動報警功能，用戶可查詢信息，掌握井下各個監(jiān)測設備的報警信息。

　　4、生產系統(tǒng)

　　可以根據井下設備采集的數據，對采煤機、液壓支架、刮板輸送機、轉載機等設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，實時反映各設備的運行情況。

　　5、運輸系統(tǒng)

　　（一）礦車運輸

　　可以添加、刪除礦車，指定礦車運行路線。

　　實時反映礦車在巷道內的運行情況。

　　根據記錄的運行過程數據再現指定時間內礦車的實際運輸過程。

　　（二）煤流系統(tǒng)

　　實時反映出煤礦從采區(qū)至地面的運輸情況。

　　6、礦壓系統(tǒng)

　　可實時查詢各個礦壓監(jiān)測設備實際監(jiān)測的數據。

　　7、人員定位系統(tǒng)

　　可查詢各個人員定位系統(tǒng)基站內記錄的人員信息，也可根據人員名稱查詢各人員所在基站。

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