[00134367]煤矿安全虚拟仿真培训关键技术研究

职工安全素质低下是煤矿安全事故多发的重要原因,改进目前职工安全培训方法,建立三维立体真实安全事故模拟动画,对提高职工安全培训效果,杜绝采掘一线职工的“三违”,降低煤矿伤亡事故的发生,建设本质型安全矿井等意义重大。煤矿安全虚拟培训系统主要用于培训员工,使之快速有效地对矿井安全生产有一个感性认识,提升煤矿生产企业形象以及为煤矿安全生产和规划提供一个直观场景,为安全生产打下扎实的基础。 本项目采用理论分析、实地考察、素材整理、脚本编写和动画制作相结合的研究方法,主要采用了现代三维建模技术,建立从井口到主要采掘工作面的井筒、巷道、硐室,以及采掘、运输、通风、供电等关键设备的三维模型,并进行纹理、材质、光照等三维渲染,为工人培训创造逼真的井下环境。针对每一个事故案例进行事故场景的三维建模;通过纹理、材质、光照等三维场景渲染,以达到逼真效果;事故发生过程的全过程模拟;通过动作、声音等渲染,以造成身临其境感觉,给受训者以震撼感觉。事故案例分顶板类、机电类、提升运输类、一通三防类、防治水类、爆破类等五类,把每类事故发生原因、经过、责任划分、经验教训通过三维动画技术体现出来。采用vod技术实现在线视频点播技术,方便员工随时随地学习内容。 主要技术性能指标有： （1） 事故案例按照井下环境作为开发背景。 （2） 事故案例分类合理,选择案例典型实用,逼真再现事故发生全过程。总时间150分钟。 （3）每个事故案例达到以下要求： 1)每个事故案例按照：惊险再现、原因分析、责任划分、经验教训;这几步骤制作。 2)音、画、字同步,要利用媒体编辑功能对于重要注意事项给予突出标注; 3)所涉及的标准均以煤炭行业标准及煤矿安全规程为准。 （4） 为矿工人安全培训等开发开发界面友好、操作简便的虚拟矿井培训系统平台,从而达到良好的教育培训作用,提高工人和管理人员的安全意识。 技术创新性与先进性： 1)采用3Dmax、Maya、Creator等三维建模软件,应用现代纹理、材质、光照等三维建模技术,建立矿井关键环境要素的三维模型,通过分布式渲染技术提高了图片渲染的速度和效果,为员工培训创造逼真的井下环境。 2)借助计算机绘图技术、三维动画烘焙技术和现代流媒体技术实现快速、有效地再现事故发生的过程,使学员更准确的找出事故发生的原因并采取预防措施,防止类似事故发生。通过改变模型中的环境参数,找到避免类似事故发生的技术途径和工人安全注意事项。应用非线性编辑技术和现代粒子技术合成煤矿事故案例三维动画,通过动作、声音等合成,给受训者以身临其境感觉,提高安全培训的效果。 3)按照顶板类事故、机电类事故、运输类事故以及其他类型事故等的事故分类方法,通过三维动画技术,配合声音、图片、视频技术等再现在生产过程中存在的安全隐患和煤矿常见的安全事故;达到预防安全事故发生的目的。 4)采用面向对象程序设计语言,开发了基于B/S架构的视频点播系统,该系统设计合理,操作方便,满足学员网上学习的实际需要。 该项目将虚拟现实技术应用到煤矿事故案例安全培训系统,形式新颖,技术先进。成果达到国内领先水平。 本系统与国内外同类产品相比,具有一定的优势。 （1）客户化定制,使得培训针对性强。 目前国内外该类系统,基本上都是原来理论书本、课题讲解的三维可视化。这类系统没有针对性,所以对于初学者,学习的积极性不高。 （2）事故案例典型,制作细腻,培训效果好。 针对每一个事故案例进行事故场景的三维建模;通过纹理、材质、光照等三维场景渲染,以达到逼真效果;事故发生过程的全过程模拟;通过动作、声音等渲染,以造成身临其境感觉,给受训者以震撼感觉。三维动画制作使学员印象深刻。 （3）事故案例覆盖面广,内容丰富。 本项目在王庄煤矿安全课堂进行了广泛的应用,由于事故案例选择典型、画面制作精美、三维场景逼真、系统易操作、运行稳定,极大提高员工培训积极性。达到了在有限时间内提高培训效果的目的,同时也大大降低了培训成本,取得了巨大的经济效益和社会效益。