矿井生产系统虚拟仿真技术的研究与开发
矿井火灾模拟技术前沿介绍——虚拟现实技术的应用
２ ８ 第１ ０年 期 ０
互 斜技 晨
３ ３
矿 井火灾 模拟 技 术前 沿介 绍—— 虚拟 现 实技 术的应 用
徐 东印 ， 朱令起 ， 立稳 郭
（ 河北理３ 大学资源与环境学院 ， － ． 河北 唐山 摘 要 ｏ３ｏ ） ６ｏ ９
虚拟现实技术在各个领域 的应用随着技术 的日益成熟而逐 渐得 到展开 ， 目前 已应用 到各 个行 业和领域 中。本 文从 四个方面介绍 了
１ 虚 拟现 实 技 术 的 发展
计、 运动和动力学仿 真 、 工艺模拟 、 拟样 机与产 品性 虚 能测评 ， 生产过程仿真 与优化 和虚拟企业合作 性仿真 与优化等方面 。虚拟 现实技术也用 于建筑 、 城市 规划
中 ， 计 者在 设 计 阶 段 就 可 视 的 、 态 的 全 方 位 展 示 建 设 动 筑 物 所 处 的 地理 环 境 、 建筑 物外 貌 和各 种 附 属 设 施 ， 在
随着技术在矿业安全工程方面应用研究的进一步发展虚拟现实技术必将为矿山灾害预防安全生产管理危险性评价及矿山安全工程技术人员培训等方面提供更加强有力的技术帮助从而改变矿山安全工程技术含量低安全管理水平落后重大危险因素难以控制安全决策科学性差等诸多不利因素为我国煤炭行业的安全生产做出贡献
维普资讯
一Байду номын сангаас
等 。虚拟现实技术对 医学领域 也产 生了重 大影响 ， 用 于各种医学模拟 ， 如提供人体解剖仿真等 。 诺 丁汉大学化工 、 境与采矿工程 学 院所 属的人 环 工智能及其矿业应 用 研究 室 （ 简称 ＡＭ ） ＩＳ 是较早 从事
建筑规划方案 设计 、 装修效 果展示 、 方案投标 、 论证及 评审等方面有着广 阔的应 用前景 。娱乐 是虚拟 现实技
基于虚拟现实技术的工业仿真系统设计与开发
基于虚拟现实技术的工业仿真系统设计与开发近年来，虚拟现实技术在各个领域中得到了广泛的应用。
工业仿真系统作为其中的一个重要应用领域，通过利用虚拟现实技术来模拟和模拟真实的工业生产过程，成为了现代工业发展的重要手段之一。
本文将对基于虚拟现实技术的工业仿真系统进行设计与开发进行探讨。
工业仿真系统是利用计算机技术和虚拟现实技术来模拟和模拟各种工业生产过程的系统。
它能够对生产过程中的各个环节进行虚拟化和模拟，为工业生产提供了重要的参考和决策依据。
在设计和开发工业仿真系统时，需要考虑到以下几个关键点。
首先，需要确定仿真系统的目标。
在设计工业仿真系统之前，需要明确系统的目标以及所要模拟的具体工业生产过程。
例如，是针对某个工艺流程的优化和改进，还是为了培训工人的操作技能。
这些目标会直接影响到仿真系统的设计和开发。
其次，需要收集和整理相关数据。
在虚拟现实技术的应用中，数据是至关重要的。
通过收集和整理真实生产过程中的数据，可以更好地模拟和模拟整个生产过程。
这些数据可以来自于现场生产数据、传感器数据、设备监测数据等多个来源。
通过对这些数据的分析和处理，可以对工业生产过程进行准确的模拟。
第三，需要设计用户界面。
用户界面是工业仿真系统中用户和虚拟环境之间的纽带。
通过一个直观、易用的用户界面，用户可以直观地查看和操作虚拟环境。
因此，在设计用户界面时，需要考虑用户的操作习惯、界面的直观性和易用性。
同时，还需要根据不同用户的需求设计不同的界面，以满足不同用户的实际需求。
接下来，需要进行虚拟环境的建模与渲染。
虚拟环境的建模是工业仿真系统中的关键步骤。
通过将真实的工业生产环境转换为虚拟环境，用户可以在虚拟环境中进行各种操作和仿真。
建模的过程包括对物体的几何形状、材质属性、运动规律等进行建模和设定。
而渲染则是将虚拟环境中的对象进行绘制和呈现，使其具有逼真的视觉效果。
此外，还需要进行相关算法的开发与优化。
工业仿真系统中常常需要进行各种复杂的计算和模拟。
基于Virtools的矿山开采虚拟现实系统的研究
公 司 Ｖ Ｒ Ｏ Ｌ 所 开 发 ， 虚 拟 现 实 的 一 种 开 发 工 ＩＴ Ｏ Ｓ 是
收 稿 日期 ：０ ０—１ ２ ２１ １— ４
作者简介 ： 杨 棋 ， 士 ，工 程 师 。 硕
２ 三 维 模 型 的 构 建
三 维 模 型 是 整 个 实 时 漫 游 系统 的 基 础 ， 型 的 好 模 坏 直 接 影 响 了 场 景 的逼 真 程 度 。 本 文 采 用 ３ ｓ ａ 软 ＤＭ ｘ
件建立复杂 的矿 山模型 ， 因为其建 立 的模 型具有很 强
的逼真感与立体效 果 。
杨
棋 ： 于 Ｖｒ ｏ 基 ｉｏｌ ｔ ｓ的矿 山 开 采 虚 拟 现 实 系 统 的 研 究
ｔ ｅｐｏ ｏｒ 约 束 ， 样 就 使 得 人 物 行 走 在 地 ｅ ｋｅ ｎｆ ｏ 的 ｒ ｌ 这
表 之上 。
分 段崩 落 法 的采 矿模 拟 ， 巷 道 、 在 矿体 、 矿 设 备 的 采 构 建方 面一 定 要做 到精 粗 有别 ， 如其 中场景 采 场 、 例 巷 道等 方 面建模 要 采用 Ｌ Ｄ技 术 ， 快 场景 的渲 染 Ｏ 加
速 度 。
对 于 与周 围物 体 的碰 撞 检 测 ， 我们 也要 赋 予 周 围 物体 Ｆｘ ｄＯ ｓ ｃ ｉ ｂｔ ｌ ｅ ａ ｅ的属 性 ， 然后 使用 Ｐｅ ｅｔ ｏ ｒｖｎ １ Ｃ ． １ ｉｎ约束 ， 得人 物 无法 穿墙 而 过 。 ｉｏ ｓ 使
４ 实 例 技 术 应 用
ｔａ ｈ ｎ ａ ｅ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｍｉ ｅ ｓａｆｂ ｈ ｙ ｔ ｍ． ｅ ｃ ｉ ｇ ｃ ｎ ｂ ｏ ｅ ｔ ｈ ｎ ｔｆ ｙ ｔ ｅ ｓ ｓｅ
非煤地下矿山安全生产虚拟实训平台构建与应用
非煤地下矿山安全生产虚拟实训平台构建与应用摘要：智能矿山是现代矿业不可或缺的趋势。
虚拟现实目前正在采矿培训和消防等行业进一步推进。
设计基于Unity3D的虚拟矿山漫游系统，建立矿产灾害防御方案。
利用VR培训解决混凝土行业主要安全问题，进一步分析培训效果。
制定了矿山应急系统框架，用于矿产灾害动态模拟。
采用虚拟现实技术在安全、受控的环境中模拟矿山，通过心理测试量化用户行为。
VR技术在安全和作业规范等领域接受地雷培训。
本文通过构建和应用虚拟的、防弹的铅锌矿生产教育平台，探讨了如何改革安全开采生产培训模式，提高矿山生产水平。
关键词：非煤地下矿山；安全生产；虚拟实训平台引言虚拟仿真实验教学是信息技术促进实验教学改革创新的产物，是高等教育信息实验中心建设的重要内容；采矿模拟教学虚拟实验室是采矿实验室与虚拟模拟相结合的产物，是矿业学校实验教学的一个重要组成部分；在地质方面，国内外大学在教学中应用了虚拟仿真技术，打破了传统教学的时空界限。
由于目前在煤矿安全监测系统培训课程中没有足够的实验设备，开发和实施了煤矿安全监测系统虚拟培训平台，可以确定不同测量点的数据。
1传统矿山安全培训所面临问题由于有大量的正式工作人员和一定数量的外派工人和来访者没有定期接待，整个培训都是劳动密集型的，每年都有大量资金投入培训。
尽管人力资源部门的工作人员受到了广泛的培训，但现在的正式和认证制度却是比较独特的。
培训通常是集中培训，传授大量的数据和内容，但场景变化不太强烈，不熟悉井下环境的人很难培养意识。
对专业和运营机构的员工进行现场实践培训。
这种方法使参与者能够快速了解流程，但也带来了一定的风险。
一方面，老员工的经验是不同可靠的。
另一方面，现场培训会增加机器的能耗，并可能导致因操作不当而造成的伤害。
采矿安全培训和加强人员安全是改善安全管理和减少伤亡人数的有效措施。
今天，我们在煤矿以外的矿山安全生产培训中遇到了以下问题。
(1)只看到局部静态场景，很难充分了解该职位的系统因素，培训内容与生产系统中的职位分配不密切配合。
虚拟现实技术在采矿工程课程体系教学中的应用
矿 山开 拓 方 式 方 法 ， 山机 械 布 置 、 转 、 矿 运
种情 况 ： 师在 黑 板 上 用 图纸 、 片甚 至 部 分板 书 。 种 教 学 方 法通 过 幻 灯 片 、 视 人 员 的 配 合 、 械 的 相 互 协 调 等 错 综 复 杂 教 照 这 音 机
录 像 等 各 种 教 学 手 段 费 力 讲 解 ， 学 生 对 频 资料 以 及 计 算 机 ３ 模 型等 ， 大 的丰 富 而 Ｄ 极
很 多具 体 的 工 程 实 际 问题 仍 旧 不能 形 成 正 了 教 学 内 容 ， 动 直 观 ， 生 易 于 接 受 。 生 学 但 计 算 机 去 组 织 一 次 施 工 ， 发 现 学 生 预 想 去 确 的 认识 。 其 原 因在 于 ： 山是 一 个 复 杂 这 种 教 学 方 法 局 限 干 教 师 讲 ， 生 听 的 传 的方 案 中存 在 的 问 题 ， 而 通 过 进 一 步 改 究 矿 学 从 的 多 维 生 产 系 统 ， 个 人 的 空 间想 象 力 限 统模 式 ， 生 不 能 参 与 互动 ， 教 学 效 果 有 进 形 成 合 理 的 施 工 方 案 。 助 于 学 生 在 脑 受 学 使 有 制 ， 们 仅 靠 文 字 和 二 维 或 者 三 维 的 图 纸 所 欠 缺 。 人 海 中形 成 一 个 随 时 问 变 化 的 动 态 的 矿 山 施
结合的方法 ， 首先 在 课 堂 上 讲 授 理 论 知 识 ， 然后通 过生产 实习、 识实 习和毕业实 习 认 等 各 种 形 式 ， 照矿 山实 际 情 况 ， 识 学 习 对 认
虚拟现实技术在采矿工程中的应用
虚拟现实技术在采矿工程中的应用摘要：随着经济和科学技术的飞速发展，我国的计算机电子技术也在飞速进步，这也是虚拟现实技术真正发展的基础。
虚拟现实技术是指人类治理和计算机技术的结合，两者共同作用，产生互补的应用效果。
虚拟现实技术的应用给社会生产生活的各个领域带来了翻天覆地的变化。
在采矿工程中，虚拟现实技术也发挥了重要作用。
传统采矿工程工作环境恶劣，开采难度大，对员工技术要求高。
引入虚拟现实技术后，可以模拟三维采矿，控制采矿工程的整体进度，提高安全性，促进采矿工程的现代化。
关键词：虚拟现实技术；采矿工程；应用1虚拟现实技术概述虚拟现实技术的英文名称叫做VR技术。
它主要是指人类智能与信息科学的结合。
它主要包括许多科学成果，如信息图形处理、人工智能、传感器技术、人机界面等。
在当前虚拟现实技术的发展中，它最大限度地迎合了人类行为的发展规律，使虚拟现实技术更加拟人化。
事实上，虚拟现实技术本质上属于一种绘图技术，但与一般的计算机绘图不同，虚拟现实技术旨在为人类的感知建立一个多维的虚拟环境和开放的、多样化的层次。
它突破了传统构图的图形层次，将人的触觉、动作、视觉等元素结合起来，将场景模拟在一起，提高了场景的真实性。
虚拟现实技术自诞生以来，就得到了全世界各个领域科学家的研究和广泛应用。
因此，我们可以认为虚拟现实技术是在信息技术基础上的又一次信息革命。
目前，虚拟现实技术已经超出了实验室研究的范围，应用于社会生产的各个领域。
例如，在CAD辅助设计、医学领域和舞台效果领域，虚拟现实技术发挥着重要作用，它方便了人们的工作和生活，使现代社会的发展更加丰富多彩。
在采矿领域，虚拟现实技术的参与可以利用CAD绘图功能和勘探功能来提高采矿工程的安全性。
同时，虚拟现实技术可以将矿工培训与煤矿安全生产等相关技术相结合，为现代采矿工程提供高效便捷的信息服务。
2现阶段采矿工程施工管理存在的不足2.1存在技术缺陷，管理相对粗放目前的铁矿石开采项目在技术上存在一定缺陷，与国外相比仍有较大差距。
大型模拟仿真系统研发与生产方案(二)
大型模拟仿真系统研发与生产方案一、实施背景随着中国产业结构的不断升级和转型，对高技能人才的需求日益增大。
为了满足这一需求，教育行业越来越重视模拟仿真系统的应用。
模拟仿真系统能够为学生提供逼真的实践环境，帮助学生更好地理解和掌握专业知识，提高其实践能力。
此外，模拟仿真系统还可以为企业提供员工培训、为科研机构提供研究支持，具有广泛的应用前景。
二、工作原理大型模拟仿真系统基于虚拟现实技术构建，通过高度逼真的三维场景模拟，为用户提供身临其境的操作体验。
系统采用先进的算法和建模技术，能够实现复杂物理环境的真实模拟，如机械运动、电气信号、液气流动等。
同时，结合人工智能和大数据技术，可以实现智能引导、自动学习等功能，提高培训效率。
三、实施计划步骤1.需求分析：深入了解用户需求，明确模拟仿真系统的应用方向和目标。
2.系统设计：根据需求分析结果，进行系统的整体设计，包括场景设计、角色设定、交互方式等。
3.技术研发：组建研发团队，开发模拟仿真系统的核心技术，如虚拟现实技术、智能引导算法等。
4.系统集成：将各部分技术整合到一起，形成完整的模拟仿真系统。
5.测试与优化：对系统进行全面测试，发现并修正潜在的问题，不断优化系统性能。
6.用户培训：为用户提供培训，确保其能够熟练使用模拟仿真系统。
7.维护与更新：定期对系统进行维护和更新，保证系统的稳定性和持续性。
四、适用范围1.教育培训：适用于各类专业课程的模拟实训，如机械操作、电工电子、航空航天等。
2.企业培训：为企业提供员工培训，提高员工的专业技能和实践能力。
3.科研支持：为科研机构提供模拟实验平台，支持科研项目的开发和研究。
4.特殊环境模拟：如太空、深海等极端环境的模拟实训，提高相关行业从业者的适应能力。
五、创新要点1.基于人工智能的数据分析：通过大数据分析和人工智能技术，为用户提供个性化的学习建议和引导。
2.高度逼真的场景模拟：利用先进的虚拟现实技术，实现高度逼真的场景模拟，提高用户的沉浸感和体验感。
矿井三维仿真可视化解决方案
03 某地下工程企业：通过三维
仿真可视化技术，实现了对 地下工程的精确设计和施工， 提高了工程质量和施工效率。
04 某城市地下空间开发项目：
利用三维仿真可视化技术， 实现了对地下空间的精确规 划和设计，提高了城市地下 空间的利用率和舒适性。
客户评价
客户A："该方案帮助我们提高了工作效率， 降低了成本，非常满意。"
结合人工智能 技术，实现矿 井设备的智能 监控和调度
应用领域
矿山设计：用于矿山规划、 设计、优化等
矿山生产：用于矿山生产 过程监控、调度、管理等
矿山安全：用于矿山安全 监测、预警、应急处置等
矿山环保：用于矿山环保 监测、治理、评估等
高度仿真
提供多种视角和 漫游功能，便于
观察和分析
降低培训成本， 提高员工技能和
01
02
03
04
05
06
部署方式
1
硬件部署：服务器、工作站、网络 设备等
2
软件部署：操作系统、数据库、三 维仿真软件等
3
数据准备：采集、整理、分析矿井 数据
4
实施步骤：安装软件、配置参数、 导入数据、运行仿真、结果分析等
技术支持
STEP1
STEP2
STEP3
STEP4
提供专业的技 术团队，全程 参与方案实施 与部署
提供详细的技 术文档，包括 安装、配置、 使用等
提供远程技术 支持，解决实 施过程中遇到 的问题
提供定期的技 术培训，提高 用户的操作技 能和维护能力
成功案例
01 某大型煤矿企业：通过三维
仿真可视化技术，实现了井 下作业的实时监控和调度， 提高了生产效率和安全性。
三维虚拟仿真技术在矿井信息化系统中的应用
设 计 与 应 用 ，０ ７ ５ ． ２ ０ （ ）
虚拟角色可以在场景中漫步 、 巡视 ， 从外观上立体地
反应 矿井 的所有 信息 。
社 ，０ ２ ２０ ．
作者简介： 付伟 （９ １ ， 讲师。现在河南理工大学机械与 孙 １８ 一）男，
Ａｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ － ｒ ａ ｍ ｕａ ｉｎ Ｔ ｃ ｎｑ ｅ ｐｉ ｔ ｆ Ｄ Ｖｉ ｕ ｌ ｃ ｏ ３ ｔ Ｓｉ ｌｔ ｅ ｈ ｉｕ ｏ ｔ ｎ ｎｏ ｍａ ｉｎ Ｓ ｓｅ ｏ Ｍｉｅ Ｉｆ ｒ ｔ ｙ ｔ ｍ ｏ
ＨＡＯ ａ — ｏ，ＺＨＡＮＧ ｏ ｇ—ｈ Ｘｉ ｏ ｂ Ｓ ｎ ｓ ａｎ
（ ）网络应 用软件 少 ２
（ ）三 维矿井 模型 １ 运用 三维 虚 拟仿 真 技术 建模 ， 煤 矿井 上建 筑 将 和井 下巷道 完完 整整 的在计算 机 中进行 展现 。通过
目前 煤 矿企 业 的许 多 应用 软 件 ， 如地 测信 息 系 统、 安全生 产监控 系统 等 ， 能单 机 使用 ， 以纳 入 只 难 企业 安全 生产信 息化 系统 。
动力工程学院任教 ， 主要从事流体机械方面 的 究。 研
（ 收稿 日期 ：０ ０—０ ２１ ３—１ ； ０ 责任编辑 ： 陈锡强 ）
［ ］ 张锦霞． ３ 热电偶使用 、 维修与检定技术问答 ［ ． Ｍ］ 北京 ： 中国计
量 出版社 出版 ，００ ２０ ．
［ ］ 李鸿发． ４ 设备及管道 的保冷 与保温 ［ ． 京： Ｍ］ 北 化学工 业 出版
产 调度 、 安全 监控提供 强有 力 的支持。 关键 词 ： 三 维虚拟仿 真技 术 ；灾害预 警 ；三维矿 井模 型 ；系统集 成 中图分类号 ：Ｄ ５ ５９ Ｔ ６ ． 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ — ８４ ２１ ｝６— ０２— ２ １ １ ０７ （００ ０ ０ ７ ０ ０
矿山虚拟现实系统建模技术研究
矿山虚拟现实系统建模技术研究摘要:本文研究了虚拟现实建模过程中的相关技术问题,提出了一种3D虚拟矿山静态建模方法,并运用3ds Max建立了虚拟矿山三维静态模型,包括井下巷道和井上建筑等三维实体建模,取得了较好的初步应用效果。
关键词:虚拟现实静态建模VRML1 引言虚拟现实技术是计算机技术发展到一定阶段的产物,随着虚拟现实技术的不断发展,将虚拟现实技术应用于矿山建设逐渐成为矿山数字化研究的热点,目前市场上出现不少成熟的矿山三维建模软件,如3ds Max、GoCAD、Maya、VRML等。
本文研究虚拟现实建模过程中的相关技术问题,并运用3ds Max建立了虚拟矿山中的矿井静态建模。
虚拟现实技术(Virtual Reality)的基本特征有沉浸性、交互性和构想性。
它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术等多种技术,对人的视觉、听觉、触觉等感觉器官的功能进行模拟,使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中,并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互,创建一种人性化的多维信息空间[1]。
3D Studio Max简称3ds Max,是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。
其主要特点包括:丰富的插件;操作简单;较好的兼容性;效果逼真。
目前,3ds Max被广泛应用于广告、影视、工业设计、多媒体制作以及工程可视化等领域[2]。
2 建模目标的获取及三维建模2.1 建模目标体信息的获取目标体是场景中目标建模的基础,工程图纸、目标体的机械图纸和实地考察是获取目标体的通用方法。
建模目标体大致可以分为井上部分和井下部分,如图1所示。
井上目标体包括:建筑物、机械设备、道路等。
井下目标体包括:竖井、巷道、水管、矿车等。
作者通过对河北省某铁矿的实地考察、了解矿井的详细情况,为建立矿井模型做了充分的准备[3]。
2.2 矿山系统实体建模井上目标体建模需要了解建筑物、地表、机械设备、道路等外形构造,我们使用3ds Max对目标体分别进行建模,图2为构造的井架模型。
煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系建设与实践
煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系建设与实践【摘要】本文针对煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系展开讨论，首先介绍了虚拟仿真技术在煤矿开采技术教学中的应用，接着分析了建设虚拟仿真实验平台的必要性。
然后具体探讨了虚拟仿真实验教学的实践方法以及对学生培养的作用，同时评估了该教学体系的优势与挑战。
在展望了煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系的未来发展方向，并总结了虚拟仿真实验教学的重要性。
展望了虚拟仿真在煤矿开采技术教学中的应用前景，为煤矿开采技术教学的进步提供了有益的思路和建议。
通过本文的探讨，可以更全面地了解并认识煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系的重要性和发展趋势。
【关键词】关键词：煤矿开采技术、虚拟仿真、实验教学、教学体系建设、学生培养、优势、挑战、未来发展方向、重要性、应用前景。
1. 引言1.1 煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系建设与实践煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系建设与实践旨在通过虚拟仿真技术的应用，提高煤矿开采技术专业实验教学的质量和效率，促进学生的创新能力和实践能力培养。
随着信息技术的不断发展，虚拟仿真技术在教育领域得到了广泛应用，为传统实验教学带来了全新的可能性和方式。
煤矿开采技术专业在实践操作中面临很多安全隐患和技术挑战，传统的实验教学往往受限于设备条件和人力资源，无法满足高质量的教学需求。
而虚拟仿真实验教学则可以通过模拟真实场景、重现操作过程，为学生提供更加安全、便捷、高效的实践学习环境。
煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系的建设和实践，将为学生提供更加丰富的实践机会，提升他们的操作技能和决策能力，培养他们的团队合作意识和创新精神。
整合虚拟仿真技术进入教学体系，也将为教师提供更多的教学工具和资源，提高教学效果和教学质量。
煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系建设与实践是当前教育领域的一个重要发展方向，将为煤矿开采技术专业的人才培养提供新的思路和路径。
2. 正文2.1 虚拟仿真技术在煤矿开采技术教学中的应用煤矿开采技术是煤炭资源利用的关键环节，而虚拟仿真技术在煤矿开采技术教学中的应用，可以大大提升教学效果和学生的实际操作能力。
计算机虚拟现实技术在金川矿区生产管理中的应用与研究？
史 丽 琴 张 小 娟 朱 金 花 于丽 娜
（ 川 集 团 有 限公 司 甘 肃 金 昌 ７ ７１ ｏ 金 ３ ｏ）
［ 摘
要 】 川 二 矿 区 开 展 了 虚 拟 现 实 技 术 在 矿 山 设 计 优 化 与 生 产 管 理 中 的 开 发 应 用 与 研 究 。通 过 利 用 计 算 机 虚 拟 现 实 技 术 ，构 建 ｒ二 矿 区 虚 拟 现 实 系 统 的 ８ 金 个
［ 文献标识码】 Ａ
［ 文章编号】０ ９ ９ ４ ２ ０ ）９ｂ一０ ７ — ２ １０ — １Ｘ（０ ８０ （ ） ０ ６ ０
我 国最 大的 现代 化充填 开采矿 山一一 金川 集团 公司 二矿 区利 用计 算机 １ 虚拟现 实技术 ，实现 了设计人 员在真三 维环境 下，采 用人机 交互方 式进行矿 山规划 、矿 山开拓 、采准 、回采设计 ，达到 了充填 、通风 、运输 、提 升等 生
图像要实时 （ Ｏ帧 ／ｓ 。虚 拟现实技 术常分为三 类 ：①全沉浸（ ３ ） 与真实环境 没 有任何 接触） ；②部分沉浸 （ 如投影 仪等） ；③桌面 虚拟环境 （ 基于桌 面计算机 系 统） 。数 字矿 山主 要运用 的是 桌面 虚拟环 境 。可 以模拟 采矿 掘进 、巷道 中的
物化 条件 ，还 可以动 态显示矿体 的三维 形态 ，为地 质工作 者进行研 究提供 方
从２０ ０ ０年 开 始 ， 普 及 应 用 了 Ａｕｔ ｏＣＡＤ 辅 助 设 计 ， 进 行 盘 区 分 层 回 采 设 计 、
５ 功 能及 应 用效 果
（） １ 通过可视 化动 态模 拟仿真 ，使得所 有希 望深 入 了解 二矿 区井下 作业 环 境的 人 员犹 如一种 身 临其 境的 视觉 感 知效 果 ， 使得 人们 在短 时 间内就 能 对 整 个生 产 系统 产 生 一 个 整体 性 的认 识 。 （ 通 过 优化 设计 模块 模拟 ，实 现 了矿 山设计 优 化的 准确 性、 合理 性 ２） 在 矿 山工程 设计 方案 的 讨论 中 ，帮 助工 程技 术 人 员准确 详 实地 阐述 方案 的
矿井三维仿真可视化解决方案
跨平台数据交互技术
总结词
跨平台交互
VS
详细描述
利用跨平台数据交互技术，实现不同平台 之间的数据共享和交互，提高数据利用效 率和系统整体的可扩展性，满足不同用户 的需求。
06
市场前景与竞争分析
市场需求预测
01
02
03
预测一
预测二
预测三
随着虚拟现实技术的不断发展， 矿井三维仿真可视化解决方案的 市场需求将不断增长。
02
03
目标客户
采矿企业、政府矿山管理部门、相关 研究机构等。
方案特点与优势
特点 高度逼真的三维仿真效果 实时监控与数据更新
方案特点与优势
全面的信息展示与交互
大规模数据处理能力 优势
方案特点与优势
01
02
03
提高矿井安全性
直观的矿井环境展示有助 于及时发现和应对安全隐 患。
提高生产效率
实时监控有助于优化生产 流程，提高生产效率。
随着5G等新一代通信技术的普及，矿 井三维仿真可视化解决方案将在远程 监控、应急救援等领域迎来新的应用 机遇。
07
结论与展望
研究成果总结
实现了矿井三维仿真 可视化技术突破
本研究成功开发出基于虚拟现实 技术的矿井三维仿真可视化系统 ，实现了对矿井环境、设施和作 业过程的真实再现。
提高了矿井安全管理 和应急响应能力
竞争三
行业内竞争对手之间的合作与联盟也是市场格局变化的一个重要 因素。
技术发展趋势与机遇
01
技术趋势一
02
技术趋势二
未来，矿井三维仿真可视化技术将更 加注重用户体验，包括更高的画面质 量、更流畅的操作等。
大数据和人工智能技术的应用将进一 步提高矿井三维仿真可视化解决方案 的效率和准确性。
基于虚拟现实技术的数字化矿井应用系统研究
案例二：某金属矿山的安全监控系统应用
矿山背景：某大型 金属矿山，存在安 全隐患
应用目的：通过数 字化矿井应用系统， 实现安全监控和预 警
技术方案：采用虚拟 现实技术，构建三维 数字矿井模型，集成 各种传感器和监控设 备
实施效果：实时监测 矿井安全状况，及时 发现和处理安全隐患 ，提高矿山安全生产 水平
添加标题
添加标题
添加标题
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虚拟化后的矿井设备可以进行远程 操控，降低人工操作的风险，提高 生产的安全性。
虚拟化后的矿井设备可以模拟各种 矿井灾害情况，进行应急演练和人 员培训，提高应对矿井灾害的能力。
矿井作业流程的虚拟化
虚拟现实技术 能够模拟矿井 作业环境，提 供沉浸式体验
通过模拟矿井 作业流程，提 高矿工的安全 意识和操作技
矿井事故模拟演练：通 过虚拟现实技术模拟矿 井事故场景，进行应急 演练，提高应急处置能 力。
矿井安全监控：利用虚 拟现实技术对矿井环境 进行实时监控，及时发 现安全隐患并采取措施 。
数字化矿井应用 系统的优势与挑 战
优势分析
提高矿井作业安全性：通过实时监测和预警，减少事故发生的风险。 提高生产效率：优化采掘流程，降低生产成本，提高资源利用率。
增强矿井管理决策的科学性
虚拟现实技术能够模拟矿井环境，为决策者提供更加真实、全面的信息，提高决策的准确性和科学 性。
通过虚拟现实技术，可以模拟矿井灾害发生的过程和后果，为制定应急预案和救援措施提供科学依 据。
利用虚拟现实技术进行矿井生产模拟，可以预测和评估不同生产方案的效果，为优化生产决策提供 支持。
虚拟现实技术在 数字化矿井中的 应用方式
矿井环境的虚拟化
矿井环境的三维建模 实时动态渲染技术 矿井灾害模拟与演练 矿工沉浸式体验与交互
煤矿开采的矿井仿真与虚拟现实技术
灵活性高
虚拟现实技术可以模拟各种不同的矿 井环境和条件，方便进行各种实验和 训练。
效率高
通过模拟操作，可以提高工作效率和 准确性，缩短培训周期。
技术挑战
技术难度大
数据采集难度大
矿井仿真与虚拟现实技术需要高度的技术 水平和专业人才，要高 精度的传感器和设备。
煤矿开采的矿井仿真与虚拟现实技 术
汇报人：可编辑 2024-01-01
目录
• 矿井仿真与虚拟现实技术概述 • 矿井仿真技术 • 虚拟现实技术在矿井中的应用 • 矿井仿真与虚拟现实技术的优势与挑战 • 案例分析
01 矿井仿真与虚拟现实技术 概述
定义与特点
定义
矿井仿真与虚拟现实技术是一种利用 计算机技术模拟真实矿井环境，进行 煤矿开采过程的模拟和训练的技术。
过程中的规律和机理。
02 矿井仿真技术
矿井环境仿真
总结词
模拟矿井环境，包括地形、地貌、地质构造等。
详细描述
通过建立三维模型，模拟矿井所在地的地形、地貌、地质构造等环境因素，为 矿井设计和开采提供依据。
矿井设备仿真
总结词
模拟矿井设备运行状态和性能。
详细描述
利用计算机技术模拟矿井设备的运行状态、性能和工作原理，为设备选型和维护 提供支持。
总结词
实时、真实
详细描述
针对矿井灾害的应急演练，采用虚拟现实技术构建了真实的 灾害场景，包括瓦斯爆炸、水灾、顶板垮塌等。通过实时模 拟灾害发生的过程，帮助应急救援人员熟悉应对措施，提高 应急响应速度和救援效果。
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普及和提高
随着技术的不断成熟和成本的降低，矿井仿 真与虚拟现实技术将得到更广泛的普及和应 用。
论虚拟现实技术在矿井通风系统中的应用
益。
变形、图像合成与裁剪等技术 ，用二维图像描述三维世 界。与几何模型场景的真实感图形生成算法相比 ，其计 算量较小 ，也不受场景复杂度的限制 ，且对硬件的要求 也不及几何建模那样高 ，还可以在微机上实现 。为增加 场景的真实性 ，矿井虚拟环境采用 图像与景物几何两者 相结合的虚拟环境建模方法来完成。
（ 二）设备建模
井 下设 备采 用几 何建 模 ，对于 外形 轮廓 接近矩 型的建 筑物和设备 ，可以用事先拍摄的该建筑物及设备各个立
、
面的照片作材质贴图，贴在矩形简易建模的外表面。
（ ）虚 拟人 建模 三 虚拟 人采 用独 立运 动单 元 与活 动关 节胶 接结 构 ，由２ ０ 个不同曲面和三角形描述的运动单元、１个 曲面描述的 １ 关节 、２ 个具有复杂 自由度的手和一个表情及 口型驱动的 面部组成。基于计算复杂性和虚拟人的实时性 ，独立运 动单元采用三角形描述 。在虚拟环境中主要通过游戏杆 控制虚拟人的方向与速度。对于虚拟人的姿态。
一
（ ）巷 道建 模 一 巷道 模 型应根 据煤 矿地 图、巷 道 图、巷 道照片 数字 化 建 模 ，能 记录 巷 道 的设 计 参 数 ，能 精 确表 达 局部 巷 道 的 空间形态 ，以便表现矿井巷道的整个概貌虚拟环境中的 巷道 模 型 主要 包 括 巷道 信 息 数据 的 获取 和 预 处理 。在 巷 道建模过程中，将巷道分解为点 、弧段、巷道断面及局 部巷道个组成部分。巷道是由一系列的局部巷道组成 ； 局部巷道则由巷道中心线弧段和巷道断面来表达。
辅助决策功能。虚拟人 能在虚拟巷道 中 “ 行走” ． “ 观察”、 “ 制”设备 ，在关键 的地方作 出决策。 控
关 键 词 ：虚 拟 现 实 ；矿 井 通 风 ；应 用
仿真矿井实训报告心得
一、实训背景随着我国经济的快速发展，矿产资源的需求日益增长，矿业行业作为国民经济的基础产业，其安全生产尤为重要。
为了提高矿工的安全素质和应对突发事故的能力，我国近年来大力发展矿井虚拟仿真技术，通过仿真矿井实训，使从业人员能够了解基本的生产作业技能、设备操作、事故应急处理等内容。
我有幸参加了这次仿真矿井实训，通过亲身体验，收获颇丰。
二、实训内容本次实训主要内容包括以下几个方面：1. 矿井基础知识：了解了矿井的构成、矿井生产流程、矿井安全规程等基本知识。
2. 设备操作：学习了矿井常用设备的操作方法，如通风机、绞车、排水设备等。
3. 事故应急处理：了解了矿井常见事故的类型、原因及应急处理措施。
4. 虚拟仿真操作：在虚拟矿井环境中，进行实地操作，如进入矿井、操作设备、处理突发事件等。
三、实训心得1. 增强了安全意识通过本次实训，我对矿井安全生产有了更深刻的认识。
在虚拟矿井环境中，我亲身感受到了矿井作业的危险性，更加重视安全生产。
在实训过程中，我严格遵守安全规程，养成良好的作业习惯。
2. 提升了操作技能在实训中，我学习了矿井常用设备的操作方法，掌握了基本的设备操作技能。
通过虚拟仿真操作，我能够熟练地进入矿井、操作设备，提高了应对突发事件的能力。
3. 培养了团队协作精神在实训过程中，我深刻体会到团队协作的重要性。
在处理突发事件时，团队成员之间要相互配合，共同应对。
这种团队精神使我更加珍惜与同事之间的合作，提高了自己的团队协作能力。
4. 激发了学习兴趣实训过程中，我不断学习新知识、新技能，提高了自己的综合素质。
这种学习兴趣使我更加热爱自己的本职工作，为今后的发展奠定了基础。
5. 认识到自身不足在实训过程中，我发现自己在某些方面还存在不足，如对矿井设备的操作还不够熟练，对事故应急处理的经验不足等。
这使我意识到，在今后的工作中，我需要不断学习、提高，以适应矿业行业的发展。
四、总结通过本次仿真矿井实训，我深刻认识到矿井安全生产的重要性，提高了自己的安全意识、操作技能和团队协作能力。
大型模拟仿真系统研发与生产方案(一)
大型模拟仿真系统研发与生产方案一、实施背景随着中国产业结构的不断升级和转型，对于高技术、高效率、高质量的生产模式的需求日益增强。
同时，随着大数据、人工智能、云计算等技术的快速发展，模拟仿真技术逐渐成为产业优化和升级的关键技术之一。
本方案旨在通过研发与生产大型模拟仿真系统，推动产业结构的改革和升级。
二、工作原理大型模拟仿真系统基于计算机仿真技术，能够模拟实际生产过程、预测生产结果、优化生产流程、评估生产策略等。
其核心包括三个主要部分：模型构建、仿真运算和结果分析。
1.模型构建：依据实际生产环境和需求，构建相应的数学模型，包括生产流程、设备性能、工艺参数等。
2.仿真运算：利用高性能计算机进行大规模计算，模拟实际生产过程，并生成相应的数据。
3.结果分析：根据仿真结果，进行数据分析和挖掘，为生产策略制定提供依据。
三、实施计划步骤1.需求分析：深入了解市场需求和客户痛点，明确系统研发的目标和功能。
2.技术研究：开展相关技术的研究和开发，包括模型构建、仿真算法、数据处理等。
3.系统设计：根据需求和技术研究结果，设计系统的架构和模块。
4.系统开发与测试：进行系统的编程和测试，确保系统的稳定性和可靠性。
5.用户培训与支持：为用户提供培训和支持，确保用户能够正确、有效地使用系统。
6.市场推广与销售：进行市场推广和销售，扩大系统的市场份额和影响力。
四、适用范围本方案适用于各种需要进行复杂生产流程优化的场景，如制造业、物流业、能源行业等。
同时，对于需要进行产品性能预测、风险评估等场景也有广泛应用。
五、创新要点1.采用了先进的仿真算法和模型构建技术，能够更准确地模拟实际生产过程。
2.系统具有高度的可定制性和扩展性，能够满足不同用户的需求。
3.结合人工智能和大数据技术，实现了数据自动分析和挖掘，能够为生产策略制定提供更可靠的依据。
4.提供了友好的用户界面和操作方式，使用户能够更方便地使用系统。
六、预期效果1.提高生产效率：通过模拟仿真优化生产流程，减少无效工时和浪费，提高生产效率。
矿物加工虚拟仿真实验教学建设及实践——以中南大学矿业学科为例
第15卷第2期V ol.15No.22024年4月CHUANGXIN YU CHUANGYE JIAOYU Apr. 2024矿物加工虚拟仿真实验教学建设及实践——以中南大学矿业学科为例范晓慧，陈凤，唐鸿鹄，陈许玲(中南大学资源加工与生物工程学院，湖南长沙，410083)[摘要] 针对新时代矿业行业对专业人才的要求，以培养学生全周期工程思维和提高其工程胜任力为目标，采用虚拟仿真的教学手段，突破矿产资源加工过程中高温、高危、高成本等限制，解决传统教学无法开展全流程实验及生产极端工况操作等难题，将科研成果融入实验教学，有机融合数据库技术、虚拟仿真、专家系统、智能算法，让学生通过自主选题、自主探究学习、自主流程设计、自主设备搭建、自主调试运行，设计与资源特性相适应的工艺流程、生产设备及操作参数，实景体验工业生产过程异常工况，使其成为具有实干担当、开拓创新、国际视野和竞争力的矿业卓越人才。
[关键词] 虚拟仿真；矿物加工；实验教学；问题导向；全周期工程[中图分类号] G640 [文献标识码] A [文章编号] 1674-893X(2024)02−0089−07新时期矿产资源安全成为国家重大战略，党的二十大报告中着重指出，“加强重点领域安全能力建设，确保粮食、能源资源、重要产业链供应链安全”。
其中，“矿产资源是经济社会发展的重要物质基础，矿产资源勘查开发事关国计民生和国家安全”[1]。
在国家矿产资源安全和经济高质量可持续发展背景下，随着“碳达峰碳中和”目标、“中国制造2025”战略、“一带一路”倡议等的推进[2−4]，矿业行业正向产业链集成、绿色智能、国际合作共赢的方向发展，对矿业专业人才培养提出了新的要求。
培养具有家国使命感、科技创新力、工程胜任力、国际竞争力的矿业卓越人才，是新时代矿业工程专业人才培养的新目标[5−6]。
中南大学矿业学科是全国A+、国家双一流学科，近五年蝉联“软科世界一流学科”全球第一，在一流学科、一流师资、一流平台、一流成果的支撑下，承担着为党为国培育矿业卓越人才的重任。
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吉培栋 机械工程 陈东海 韩素茹 2012.04
申请学位 职 称
工程硕士 教授 高级工程师 2012.06
研 究 方 向 精密检测与故障诊断技术
提 交 日 期
答 辩 日 期
河南理工大学
致 谢
本论文是在导师陈东海教授、 韩素茹高工、 荆双喜教授的悉心指导下完成的， 在选题、系统设计和论文撰写过程中，陈东海教授、韩素茹高工、荆双喜教授多 次为我指点迷津，开拓研究思路，在导师的培养指导下，自己不仅学到了系统的 理论知识，而且丰富了现场的实践工作经验，在此表示衷心的感谢！ 衷心感谢冷军发老师在论文创作过程中给予的中肯建议，感谢师兄郭燕飞、 华伟在现场实践时给予的帮助，也要感谢我的同学们，在我遇到困难的时候帮我 排忧解难，鼓励我度过难关。 研究生学习期间，得到了机械学院院领导及各位老师们的大力支持和帮助， 在此表示诚挚的谢意。 感谢我的亲人、朋友以及所有关心和帮助过我的人！ 感谢参加论文评审及答辩的专家和老师们， 真诚期待得到批评、 指导和启迪！
2.1.1 通风机的性能参数 ............................................... 7 2.1.2 通风机的特性曲线 ............................................... 9
2.2 通风机振动特征分析 ......................................... 9
1.1 课题研究意义 ............................................... 1 1.2 国内外研究现状与发展 ....................................... 2
1.2.1 设备状态监测技术的现状与发展 ................................... 2 1.2.2 煤矿通风机状态监测技术的现状与发展 ............................. 3
学位论文作者签名： 年 月 日
指导教师签名： 年 月 日
中图分类号：TP277 UDC：621
密 级：公开 单位代码：10460
煤矿通风机在线监测系统研究 Research on Online Monitoring System for Coal Mine Ventilator
申请人姓名 学 科 专 业 导 师
I
Abstract
It is the important safety ensurance of the mine and the miners that the coal mine ventilation runs in safe and reliable conditions. Since its long time and continuous operation, the ventilation fan may have many hidden trouble. Therefore, it is very important to establish the online and in real time monitoring system for the ventilation. Pointing at the matters and problems of performance instability and unsmooth communication between the ventilation monitroing system and the control center, in this paper, the PLC of S7-300 from Siemens and its programme software of STEP7 V5.4, the configuration software KingView6.5 and network OPC communication technology as well, are adopted to design the online monitoring system for the ventilation of the mine. The system can monitor the performance parameters, condition parameters of the ventilation and its motor with a nice man-machine operation interface. In case of unexpected matter or conditions happen, the system can alarm immediately. The data exchange can be realized between the monitoring system and its management center. In the paper, the mine ventilation system, the performance parameters of the ventilation and its vibration mechanism and characteristics has been analysed and studied, which is the theoretical foundation to establish the monitoring system. The programmable PLC and the monitoring configuration software of KingView are introduced briefly. The paper also analyzed and selected the parameters of system monitoring, monitoring location setting and the monitoring instrument. Furthermore, the paper has proposed the analysis, the configuration, and the design of the hardware and the software. Keywords：Ventilation monitor; PLC; KingView; OPC
3 可编程控制器及 KingView 概述 .................................... 21 3.1 可编程控制器的结构、工作原理及其特点 ...................... 21
3.1.1 可编程控制器的结构 ............................................ 21 3.1.2 可编程控制器的工作原理 ........................................ 25 3.1.3 可编程控制器的特点 ............................................ 27
全日制硕士专业学位论文
煤矿通风机在线监测系统研究
申请人姓名：
吉培栋
指导教师：陈东海 教授、韩素茹 高级工程师 学位类别： 专业名称： 研究方向： 工程硕士 机械工程 精密检测与故障诊断技术
河南理工大学机械与动力工程学院 二○一二年六月十日
河南理工大学 学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含 任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究 的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。 本人学位论文与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。
III
目
摘 目 1
录
要 ............................................................ I 录 ............................................................ V 绪 论 ......................................................... 1
学位论文作者签名: 年 月 日
河南理工大学 学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解 河南理工大学 有权保留并向国家有关部门或 机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 河南理工
大采用影印、缩印或扫描等手段保存、汇编、出版本学位论文。 保密的学位论文在解密后适用本授权书。
2.2.1 转子不平衡 .................................................... 10 2.2.2 转子弯曲 ...................................................... 12 2.2.3 轴系不对中 .................................................... 13 2.2.4 基础或装配松动 ................................................ 16 2.2.5 轴承故障 ...................................................... 17 2.2.6 叶片故障 ...................................................... 18 2.2.7 动静件碰摩故障 ................................................ 19
摘
要
煤矿通风机安全可靠的运行，是保障矿井和井下人员安全的重要途径。由于 通风机在长时间连续运转过程中会产生许多故障隐患，因此，建立煤矿通风机实 时在线监测系统具有重要意义。 针对以往煤矿通风机监测系统存在的性能不稳定以及与上级调度中心之间通 信不畅等问题，本文采用西门子 S7-300 系列 PLC 及其编程软件 STEP7 V5.4 和组 态软件 KingView6.5 及网络 OPC 通信技术相结合设计了煤矿通风机在线监测系统。 该系统可开发出直观、友好的人机界面，对通风机的性能参数和状态参数、电机 的运行参数和状态参数等进行监测，可实现参数超限报警，可实现风机房监测系 统与上级调度中心之间进行数据交换与传输。 文中对煤矿通风系统、通风机性能参数及其振动机理与特征等进行了分析研 究，为监测系统建立了理论依据；简要介绍了可编程控制器 PLC 与监控组态软件 KingView，对系统监测参数、测点及监测仪器进行了分析和选择，并对系统硬件、 软件进行了分析、组态、设计。 关键词：通风机监测；PLC；KingView；OPC