一、什么是VR？

　　VR(Virtual Reality)是虛擬現(xiàn)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(xiàn)實環(huán)境、物體等模擬成二維形式表現(xiàn)的虛擬現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)象等。

　　為此，該虛擬過程的實現(xiàn)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(xiàn)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(xié)助調查事故原因。另外，通過軟件演示可以實現(xiàn)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

　�。ǘ�）大巷互動視景

　　（三）采區(qū)下部車場互動視景

　�。ㄋ模┻\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

　�。ㄆ撸┎擅汗ぷ髅婊�動視景

　�。ò耍�機電硐室互動視景

　　2、視景系統(tǒng)的優(yōu)點：

　�。ㄒ唬┛梢岳�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。

　�。ㄈ�）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(xiàn)實系統(tǒng)

　　煤礦信息管理網絡化平臺安全生產指揮虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)架構如下圖所示，現(xiàn)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(xiàn)左右轉向，上下鍵進行前進后退操作。

　　場景內模型真實再現(xiàn)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。

　�。ǘ�）整體模式

　　將整個巷道場景分為8個部分，可實現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)自動漫游演示功能。

　　2、井巷系統(tǒng)

　�。ㄒ唬┚�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。

　�。ǘ�）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。

　�。ㄈ�）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(xiàn)指定時間內礦車的實際運輸過程。

　�。ǘ�）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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