矿山救援虚拟仿真系统方案

矿山救援虚拟仿真系统 方案 目录 1.概况 .1 1.1 简介1 1.2 系统整体架构图.2 1.3 操作图.2 2.灾害模拟3 2.1 冒顶事故防治4 2.1.1 冒顶灾害事故特点4 2.1.2 冒顶预兆5 2.2 其它灾害图例.15 2.2.1 火灾事故防治15 2.2.2 瓦斯防治16 2.2.3 水灾防治17 2.2.4 煤尘防治18 3.救援装备培训模块18 3.1 装备展示及基本知识（基础教学）.19 3.2 装备结构组成及原理（设备结构）.20 3.3 故障排除.21 4.救灾演练和评估模块21 4.1 救灾演练.22 4.1.1 灾害场景编辑与选择25 4.1.2 角色选择28 4.1.3 事故推演28 4.1.4 辅助功能34 4.2 自救逃生.37 4.3 演练评估.37 1. 1.概况概况 1.11.1 简介简介 随着近几年虚拟现实技术的迅猛发展，各行各业都都通过 VR 技 术进行仿真培训。由于矿山救援的危险性、事故不可再现等特性，更 使得矿山救援培训适合用 VR 技术来实现。矿山救援仿真培训系统结 合矿山事故的发生、发展以及救援处置等过程，利用计算机虚拟仿真 技术和 3D 立体显示技术,学员通过佩戴虚拟现实头盔， 将自己完全沉 浸在煤矿仿真环境中，利用 VR 技术身临其境的体验灾害效果。针对 煤矿事故的特点，系统可包括从灾害征兆出现，到事故发生，再到最 后的自救逃生与救护救援（包括救援工具的使用培训） 等一系列虚拟 培训和演练。 矿山救援虚拟仿真培训系统包含三大模块 灾害模拟模块、救援 装备培训模块、救灾演练模和评估模块。 各个模拟演练模块都既包含 讲解演示功能与交互培训功能。学员可通过佩戴 VR 头盔，利用外接 手柄设备实现与计算机中软件的交互操作，在感受真实场景的同时， 进行问答式交互学习与虚拟实战演练。 1 1.21.2 系统整体架构图系统整体架构图 1.31.3 现场操作图现场操作图 2 2. 2.灾害模拟灾害模拟 煤矿自然灾害一直是煤矿生产中最严肃的问题， 不仅影响到煤矿 工人的生命安全，也给社会和家庭造成巨大的损失， 所以对于矿工的 灾害预防和应急措施的培训也是重中之重。 系统通过三维仿真动画配 合真人语音讲解，对煤矿火灾、冒顶、煤尘、水灾、瓦斯五大自然灾 害进行了详细讲解。 学员通过学习各大自然灾害的特点、 灾前的预兆、 判断灾前预兆的方法、及灾害的事故模拟，来对煤矿五大自然灾害知 识进行系统学习。从而最大限度的减少人员伤亡，预防灾害发生。 （系统结构图） 3 （界面展示图） 2.12.1 冒顶事故防治冒顶事故防治 以冒顶事故为例， 冒顶事故防治模块通过三维动画的方式对灾 害进行模拟，配合语音、视频、文字动画对井下场景做细致再现。主 要包括（1）冒顶灾害事故特点 （2）冒顶预兆 （3）现场判断冒落 危险的方法 （4）预防冒顶的一般要求 （5）采煤工作面顶板事故预 防措施（6）灾害过程模拟 2.1.12.1.1 冒顶灾害事故特点冒顶灾害事故特点 用立体图配合语音与文字来说明冒顶灾害事故的特点， 使学员 加深印象。 4 （2008 年全国顶板事故起数及所占比例立体图） 2.1.22.1.2 冒顶预兆冒顶预兆 用三维动画配合语音来演示冒顶预兆的各种场景。 1、响声，顶板压力急剧增大时会发出各种声音，通过多媒体配 合三维场景，可以使响声的预兆场景特别生动， 学员在三维场景中身 临其境的感受。 2、漏液，当顶板压力急剧增大时，单体液压支柱会出现自动漏 液现象。漏液过程用三维动画演示，并用特殊色彩表示漏液部分，引 起学员的注意。 5 3、掉渣，顶板严重破裂时会出现掉渣现象。通过三维动画演示 掉渣现象，让学员们记住掉渣现象会引起冒顶灾害。 （掉渣动画示意图） 4、通过类似的表现手法依次来表现冒顶预兆的其他中情况。 6 （3）现场判断冒落危险的方法 通过三维动画和语音讲解来演示各种判断冒落危险的方法； 在三 维互动操作模式下， 通过三维动画让学员自己来判断这是判断冒落危 险的哪种方法，及操作时的注意事项。 （敲帮问顶法） 7 （木楔法） （4）预防冒顶的一般要求 三维动画配合语音讲解来演示预防冒顶的一般要求， 三维互动操 作模式下，通过动画跳转正确场景和错误场景， 学员来判断是否符合 预防冒顶的要求。 8 （严格控制支护密度） （5）采煤工作面顶板事故预防措施 采煤工作面顶板事故预防措施通过动画演示配合声音讲解，使 学员熟悉预防措施的每个操作步骤及原理。 9 （顶板高压注水） 1 0 （加强支护） （6）灾害过程模拟 三维动画演示板块中， 系统将提供煤矿五大自然灾害的不同种类 事故进行模拟， 系统将对近年来发生的煤矿灾害典型案例进行情景再 现，模拟分析。通过三维仿真技术并结合文字、声音，最大程度的复 原矿难现场环境以及矿难发生的前后， 及最真实角度查看事故发生的 原因及过程，了解感受矿难对于矿工生命安全的威胁， 实现警示教育 的作用。 1 1 （六盘水煤矿事故动画还原 1） （六盘水煤矿事故动画还原 2） 1 2 （互救演示 1） 1 3 （视频和文字说明相结合互救演示 2） 1 4 2.22.2 其它灾害图例其它灾害图例 2.2.12.2.1 火灾事故防治火灾事故防治 （灭火事故动画） 1 5 2.2.22.2.2 瓦斯防治瓦斯防治 （瓦斯涌出动画） 1 6 2.2.32.2.3 水灾防治水灾防治 （探放水动画） 1 7 2.2.42.2.4 煤尘防治煤尘防治 （煤尘事故动画） 3. 3.救援装备培训模块救援装备培训模块 应急救援中有多类救援工具与装备 （如正压氧气呼吸器、高倍数 泡沫灭火器、灾区有毒有害气体自动排放装置、侦测与搜寻类装备、 个体防护类装备、灭火与排放装备、井下快速成套支护装备等），每 一类装备中又有多个可选择使用的工具， 各个工具的功能不同，使用 条件与使用方法也不相同。由于各个工具的专业性颇强， 未经训练的 用户通常无法正确与高效的使用救援装置， 对学员展开救援工具方面 的知识技能培训意义重大。 1 8 该模块的作用即指导学员使用自救与救援器材， 使得学员掌握必 备的救援工具基础知识与使用技能， 增强用户在灾害面前的自救互救 能力。软件对应急设备进行三维建模，就设备外观、特性、优劣、消 耗状况等进行直观展示，同时以语音、文字、图片、动画相结合的方 式演示操作步骤和组装工艺，为应急设备使用提供形象生动的指导。 如图所示，该模块主要由三个功能组成 基础教学、设备组成、 故障排除等。 基础教学设备组成故障排除 3.13.1 装备展示及基本知识（基础教学）装备展示及基本知识（基础教学） 本模块将对 BG4正压氧气呼吸器、 Biopak240R 新一代呼吸仓式正 压氧气呼吸器、高倍数泡沫灭火器、破拆装备等五个主要的救援装备 进行3D 建模，要求模型的尺寸和比例完全符合实物的真实比例；装 备可以360度旋转观看细节，装备可以放大、缩小，拉近、拉远多角 度查看。 系统对装备的展示要配以文字标示和语音讲解， 文字标注设备的 名称、型号等， 点击详细介绍可以弹出对装备的详细知识介绍；语音 讲解是配合装备展示的画面对装备详细的讲解， 使学员对装备有立体 直观