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虚拟现实技术在矿井生产仿真系统中的应用
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2009-10-11
刘满贵
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本文从煤炭安全生产形势和传统培训教学方式存在缺陷入手，引入了虚拟现实仿真技术在矿井生产仿真系统中的应用研究的重大意义。并结合实际项目对矿井生产仿真系统进行总体设计、开发工具选择，并对具体的实现技术进行的描述，介绍了利用3DS Max、Maya进行三维模型建模、贴图和渲染，利用Virtools DEV进行交互设计和整合，在较短时间内开发了一个较为完整的矿井生产仿真系统，给大家提供了一个虚拟现实仿真软件实现的较为简便的方法。
关键词：虚拟现实 矿井仿真 煤矿安全培训 Virtools
The Application of Virtual Reality Technology in Mine Production Simulation System
Wang Deyong Wu Zilian Du Weixin
(Pingdingshan Industrial College of technology Pingdingshan Henan 467001)
Abstract: This paper, beginning with the situation of safety production in coal mine and the flaws in traditional training and teaching methods, discusses the great significance of the application of virtual reality technology in mine production simulation system. And, combining with the actual project, carries on the systematical design, chooses the developing tools of mine production simulation system, describes the technology concerned, and introduces the technology of making three-dimensional models, pasting charts and applying colors to drawings through 3DS Max, Maya, and making interactive designs and conformity with Virtools DEV. And it finally develops a relatively complete simulation system of mine production in a short time, and provides a simpler method for the fulfillment of virtual reality simulation software.
Key words: virtual reality, mine simulation, coal mine safety training, Virtools
1、 引言
煤矿生产是在复杂的自然条件下从事煤炭开采，五大自然灾害时刻威胁着煤矿的安危。煤矿灾害事故还不能得到有效的控制，给国家和人民的生命财产造成巨大损失。事故发生原因有煤矿生产自然条件和人的安全意识行为两个方面的原因，但主要根源在于职工的安全意识淡漠和安全技能素质低下。面对严峻的煤矿安全形势（已引起党和国家领导人的高度重视），目前急需加大科技投入，改变煤矿的不安全状况。要按照国家有关法律法规对职工的生产行为进行规范，加强煤矿安全技术培训工作，强化职工安全意识。矿井生产仿真系统开发，主要是为提高职工安全培训效果，是整个学习培训过程更加生动有效。
目前我国煤矿行业安全培训模式和培训手段仍然处于落后状态，没能跟上科技进步的步伐。培训手段是决定教学效果的重要因素，传统的培训方式存在的缺陷：
课堂理论教学：内容抽象、枯燥、理论与现场脱节、培训效果差；
实验教学(主要指模型教学)：成本高.教学效果不明显.不易于煤矿企业自行开展周期性的培训工作；
电化教学：缺乏双向交流.教学手段单一，教学效果一般，很多场面无法真正实现。
虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支。它生成的视觉环境是立体的、音效是立体的，人机交互是和谐友好的。它能够创建与现实社会类似的环境，从而能够解决学习媒体的情景化及自然交互性的要求，在教育领域内有着极其巨大的应用前景，可以预言，虚拟现实技术将是继多媒体、计算机网络之后，在教育领域内最具有应用前景的“明星”技术。
使用计算机虚拟现实仿真技术构建矿井生产仿真系统能极大地提高安全培训的成效，意义重大。
关键词：虚拟现实 矿井仿真 煤矿安全培训 Virtools
The Application of Virtual Reality Technology in Mine Production Simulation System
Wang Deyong Wu Zilian Du Weixin
(Pingdingshan Industrial College of technology Pingdingshan Henan 467001)
Abstract: This paper, beginning with the situation of safety production in coal mine and the flaws in traditional training and teaching methods, discusses the great significance of the application of virtual reality technology in mine production simulation system. And, combining with the actual project, carries on the systematical design, chooses the developing tools of mine production simulation system, describes the technology concerned, and introduces the technology of making three-dimensional models, pasting charts and applying colors to drawings through 3DS Max, Maya, and making interactive designs and conformity with Virtools DEV. And it finally develops a relatively complete simulation system of mine production in a short time, and provides a simpler method for the fulfillment of virtual reality simulation software.
Key words: virtual reality, mine simulation, coal mine safety training, Virtools
1、 引言
煤矿生产是在复杂的自然条件下从事煤炭开采，五大自然灾害时刻威胁着煤矿的安危。煤矿灾害事故还不能得到有效的控制，给国家和人民的生命财产造成巨大损失。事故发生原因有煤矿生产自然条件和人的安全意识行为两个方面的原因，但主要根源在于职工的安全意识淡漠和安全技能素质低下。面对严峻的煤矿安全形势（已引起党和国家领导人的高度重视），目前急需加大科技投入，改变煤矿的不安全状况。要按照国家有关法律法规对职工的生产行为进行规范，加强煤矿安全技术培训工作，强化职工安全意识。矿井生产仿真系统开发，主要是为提高职工安全培训效果，是整个学习培训过程更加生动有效。
目前我国煤矿行业安全培训模式和培训手段仍然处于落后状态，没能跟上科技进步的步伐。培训手段是决定教学效果的重要因素，传统的培训方式存在的缺陷：
课堂理论教学：内容抽象、枯燥、理论与现场脱节、培训效果差；
实验教学(主要指模型教学)：成本高.教学效果不明显.不易于煤矿企业自行开展周期性的培训工作；
电化教学：缺乏双向交流.教学手段单一，教学效果一般，很多场面无法真正实现。
虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支。它生成的视觉环境是立体的、音效是立体的，人机交互是和谐友好的。它能够创建与现实社会类似的环境，从而能够解决学习媒体的情景化及自然交互性的要求，在教育领域内有着极其巨大的应用前景，可以预言，虚拟现实技术将是继多媒体、计算机网络之后，在教育领域内最具有应用前景的“明星”技术。
使用计算机虚拟现实仿真技术构建矿井生产仿真系统能极大地提高安全培训的成效，意义重大。
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