一、什么是VR？

　　VR(Virtual Reality)是虛擬現(xiàn)實(shí)的簡(jiǎn)稱(chēng)，這項(xiàng)技術(shù)原本是美國(guó)軍方開(kāi)發(fā)研究出來(lái)的一項(xiàng)計(jì)算機(jī)技術(shù)。VR媒體就是將VR技術(shù)應(yīng)用于當(dāng)今最具發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒚襟wInternet及其它的數(shù)字元媒介（如（如CD-ROM光盤(pán)、觸摸屏等）上。它通過(guò)其專(zhuān)用軟件，整合圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)等，將三維的現(xiàn)實(shí)環(huán)境、物體等模擬成二維形式表現(xiàn)的虛擬現(xiàn)實(shí)，再由數(shù)字元媒介作為載體傳播給人們。當(dāng)人們通過(guò)該媒體瀏覽、觀賞時(shí)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(nèi)的場(chǎng)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(fù)雜的作業(yè)環(huán)境，供采礦工程專(zhuān)業(yè)的人員實(shí)習(xí)、訓(xùn)練，這樣既可以降低實(shí)習(xí)費(fèi)用，又可縮短教學(xué)時(shí)間，讓更多的人接受高等教育，同時(shí)還可對(duì)井下工人進(jìn)行上崗前的操作及安全教育培訓(xùn)。如虛擬井下的各種工況及險(xiǎn)情，使被訓(xùn)練者身臨其境地去體驗(yàn)，并學(xué)會(huì)采取有效的應(yīng)急措施去處理各種險(xiǎn)情，以提高人員素質(zhì)，消除事故隱患。

　　2、VR技術(shù)用于大型設(shè)施、設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造已有許多成功的實(shí)例。把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于對(duì)煤礦新設(shè)備的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行可視化的性能評(píng)估，則更顯示出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。由于井下場(chǎng)地狹窄，環(huán)境惡劣，因此對(duì)井下設(shè)備的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維修都提出了很高的要求。煤礦設(shè)備的虛擬設(shè)計(jì)和制造，其意義不僅僅是節(jié)約資源和時(shí)間，而是完成在地面或在常規(guī)條件下無(wú)法進(jìn)行的工作。例如采煤機(jī)虛擬設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員不必等到樣機(jī)制造出來(lái)，再去修改其中不太理想、不太合理的部分，因?yàn)閂R系統(tǒng)可以容納他們“進(jìn)入”電腦中的三維空間圖像，借助多種交互手段直接對(duì)采煤機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行觀察、討論和修改，從而大大縮短設(shè)備的研制周期，節(jié)省研制費(fèi)用。

　　3、用VR來(lái)模擬一個(gè)真正的礦井災(zāi)害，使人們更徹底更直觀地了解礦井災(zāi)害的各方面因素，從而更有效地采取防災(zāi)和救災(zāi)措施。用visual C十十程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、open GL程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言VRML、VisualJ十十程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等知識(shí)編制虛擬現(xiàn)實(shí)軟件，主要模擬采區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)運(yùn)輸巷皮帶跑偏與機(jī)架磨擦引起火災(zāi)時(shí)，先是自動(dòng)噴淋系統(tǒng)噴水滅火；如果火災(zāi)發(fā)生蔓延，就模擬火的蔓延過(guò)程；工程人員關(guān)閉風(fēng)門(mén)的過(guò)程；礦工撤退的過(guò)程；人員的巷道中行走時(shí)，煙流對(duì)人員造成的影響等。以及救護(hù)人員采用水龍頭噴水滅水時(shí)，如果在上風(fēng)側(cè)滅火，發(fā)生的煙流滾退現(xiàn)象等。

　　為此，該虛擬過(guò)程的實(shí)現(xiàn)有著重要的意義：它可以減少礦山救護(hù)時(shí)的實(shí)際訓(xùn)練費(fèi)用，并大大減少訓(xùn)練時(shí)的危險(xiǎn)性，而且還可以不受時(shí)間、地點(diǎn)、天氣的影響，任意設(shè)置實(shí)際災(zāi)害中可能出現(xiàn)的一些特殊情況。它也可以提高煤礦安全及生產(chǎn)管理人員的安全意識(shí)，提高管理水平，預(yù)防重大災(zāi)害的發(fā)生，提高礦井救災(zāi)人員處理災(zāi)害的決策應(yīng)變水平，并把礦井災(zāi)害的傷亡和損失降到最低。同時(shí)可以協(xié)助調(diào)查事故原因。另外，通過(guò)軟件演示可以實(shí)現(xiàn)礦井安全救災(zāi)防災(zāi)的實(shí)際培訓(xùn)。

　　三、VR技術(shù)具有以下四個(gè)重要特征：

　　1、多感知性(Multi—Sensory)。所謂多感知，就是說(shuō)除一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有視覺(jué)感知外，還有聽(tīng)覺(jué)感知、力覺(jué)感知、觸覺(jué)感知、運(yùn)動(dòng)感知、甚至還應(yīng)該包括味覺(jué)感知、嗅覺(jué)感知。

　　2、存在感(presence)。又稱(chēng)為臨場(chǎng)感

　　3、交互性(interaction)。指用戶(hù)對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)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(shí)時(shí)性)。

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

　　四、視景系統(tǒng)

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

　　系統(tǒng)還可以對(duì)采煤機(jī)、錨桿機(jī)、電池機(jī)車(chē)構(gòu)成的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)三維實(shí)時(shí)模擬，可以通過(guò)全屏幕或多窗口視圖的形式，用動(dòng)態(tài)方式顯示生產(chǎn)系統(tǒng)的平面圖或三維立體圖。

　　1、井下八大互動(dòng)視景部分和三維立體圖像的組成：

　　（一）副井井底互動(dòng)視景

　　（二）大巷互動(dòng)視景

　　（三）采區(qū)下部車(chē)場(chǎng)互動(dòng)視景

　　（四）運(yùn)煤上山互動(dòng)視景

　　（五）軌道上山互動(dòng)視景

　　（六）掘進(jìn)工作面互動(dòng)視景

　　（七）采煤工作面互動(dòng)視景

　　（八）機(jī)電硐室互動(dòng)視景

　　2、視景系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：

　　（一）可以利用鍵盤(pán)或鼠標(biāo)選擇進(jìn)入八大互動(dòng)視景系統(tǒng)中的任意 一個(gè)進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)。

　　（二）互動(dòng)視景系統(tǒng)可同教學(xué)知識(shí)內(nèi)容相交替，達(dá)到學(xué)習(xí)和實(shí)踐相給合的目的。

　　（三）每個(gè)互動(dòng)視景中都有相對(duì)應(yīng)且全面的顯示設(shè)備和機(jī)械動(dòng)態(tài)。

　　五、煤礦信息管理虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

　　煤礦信息管理網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)安全生產(chǎn)指揮虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示，現(xiàn)有功能分為7個(gè)功能模塊。

　　各個(gè)模塊的功能如下：

　　1、瀏覽功能

　　（一）漫游模式

　　用戶(hù)可以通過(guò)鍵盤(pán)上的方向鍵來(lái)從井下各個(gè)巷道內(nèi)部進(jìn)行瀏覽：點(diǎn)擊左右鍵實(shí)現(xiàn)左右轉(zhuǎn)向，上下鍵進(jìn)行前進(jìn)后退操作。

　　場(chǎng)景內(nèi)模型真實(shí)再現(xiàn)了井下巷道內(nèi)的實(shí)際情況。

　　窗口右上角的矩形區(qū)域?yàn)閷?dǎo)航地圖，顯示了以觀察者在巷道內(nèi)位置為中心，一定范圍內(nèi)的地圖內(nèi)容。地圖上的紅色箭頭標(biāo)記，顯示出觀察者在井下巷道內(nèi)的相對(duì)位置。

　　用戶(hù)還可以通過(guò)鍵盤(pán)鼠標(biāo)，對(duì)副井的電梯、巷道內(nèi)的風(fēng)門(mén)等進(jìn)行操作。

　　（二）整體模式

　　將整個(gè)巷道場(chǎng)景分為8個(gè)部分，可實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)景各個(gè)部分的整體瀏覽，在視圖窗口中可旋轉(zhuǎn)縮放巷道模型，從各個(gè)角度進(jìn)行觀察。

　　（三）局部位置切換

　　該功能是漫游模式的補(bǔ)充，可實(shí)現(xiàn)瀏覽位置的切換。用戶(hù)通過(guò)右鍵點(diǎn)擊半透明的關(guān)鍵點(diǎn)，可將觀察位置切換到對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景內(nèi)的關(guān)鍵位置，直接對(duì)其進(jìn)行漫游瀏覽。

　　該功能可預(yù)先指定路徑文件，并讀取指定的路徑文件，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)漫游演示功能。

　　2、井巷系統(tǒng)

　　（一）井巷截面信息

　　瀏覽時(shí)，在視圖窗口中用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)選要查詢(xún)的巷道，在彈出的對(duì)話(huà)框中將會(huì)顯示出對(duì)應(yīng)的井巷截面圖和截面的編號(hào)。還可以通過(guò)直接輸入截面編號(hào)，查詢(xún)相應(yīng)的截面信息。

　　（二）管線(xiàn)查詢(xún)

點(diǎn)選要查詢(xún)的管線(xiàn)，在彈出的對(duì)話(huà)框中將會(huì)顯示出對(duì)應(yīng)的管線(xiàn)信息。

　　（三）距離測(cè)量

　　用戶(hù)可以通過(guò)鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊，

　　查詢(xún)巷道模型上任意兩個(gè)點(diǎn)之間的距離。

　　3、安全系統(tǒng)

　　用戶(hù)可以通過(guò)點(diǎn)擊控制面板內(nèi)的按鈕，在巷道模型內(nèi)顯示和隱藏風(fēng)門(mén)、局部風(fēng)扇、瓦斯、CO、風(fēng)速等監(jiān)測(cè)設(shè)備的標(biāo)記，這些標(biāo)記在巷道模型內(nèi)的位置，真實(shí)的反應(yīng)了各個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備在井下巷道內(nèi)的實(shí)際位置。

　　可以通過(guò)打開(kāi)圖形數(shù)據(jù)，查詢(xún)所有監(jiān)測(cè)設(shè)備的真實(shí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也可通過(guò)選擇單個(gè)監(jiān)測(cè)探頭標(biāo)記，查許對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

　　該系統(tǒng)還具有自動(dòng)報(bào)警功能，用戶(hù)可查詢(xún)信息，掌握井下各個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備的報(bào)警信息。

　　4、生產(chǎn)系統(tǒng)

　　可以根據(jù)井下設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，對(duì)采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)反映各設(shè)備的運(yùn)行情況。

　　5、運(yùn)輸系統(tǒng)

　　（一）礦車(chē)運(yùn)輸

　　可以添加、刪除礦車(chē)，指定礦車(chē)運(yùn)行路線(xiàn)。

　　實(shí)時(shí)反映礦車(chē)在巷道內(nèi)的運(yùn)行情況。

　　根據(jù)記錄的運(yùn)行過(guò)程數(shù)據(jù)再現(xiàn)指定時(shí)間內(nèi)礦車(chē)的實(shí)際運(yùn)輸過(guò)程。

　　（二）煤流系統(tǒng)

　　實(shí)時(shí)反映出煤礦從采區(qū)至地面的運(yùn)輸情況。

　　6、礦壓系統(tǒng)

　　可實(shí)時(shí)查詢(xún)各個(gè)礦壓監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)際監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)。

　　7、人員定位系統(tǒng)

　　可查詢(xún)各個(gè)人員定位系統(tǒng)基站內(nèi)記錄的人員信息，也可根據(jù)人員名稱(chēng)查詢(xún)各人員所在基站。

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