煤矿井下生产作业流程模拟系统构建.pdf

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1、第6期矿山测量NO．62015年l2月MINESURVEYINGDec．2015doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2015．06．010煤矿井下生产作业流程模拟系统构建木刘亚静，朱晓亮，时静(华北理工大学矿业工程学院，河北唐山063009)摘要：针对煤矿井下生产环境恶劣和生产作业流程复杂南情况，利用虚拟现实技术，运用3DSMax三维建模软件和虚拟现实软件VRPlatform编辑器，根据系统设计方案进行煤矿井下生产作业流程模拟系统的构建，以求为保障煤矿的安全生产、增强矿工安全保护意识和生产系统优化设计做出贡献。关键词：

2、虚拟现实；煤矿安全生产；3DSMax；VRPlatform中图分类号：TD76文献标识码：B文章编号：1001—358X(2015)O6—0034一O2我国煤矿安全生产状况不容乐观，安全生产体系统主要应用3DSMax进行建模、贴图和渲染，利用系并不完善，特别是近年来煤矿生产企业的各种事VR—Platform三维互动仿真平台实现人机交互，系故频繁发生，造成大量的人员伤亡和财产损失，保障统具体实现流程图如图1所示。安全生产已成为煤炭企业的首要问题⋯。我国煤矿主要是井下开采，生产环境条件复杂，煤炭开采活动中，存在着大量不安全因素，要保证井下人员的

3、安全，安全管理人员需要了解管理区域的环境及生产作业情况，而煤炭开采人员则需要熟悉井下生产环境和生产作业流程，做到在下井之前就具有一定的生产作业能力、安全知识、安全技能和防范意识。近年来，虚拟现实技术在煤矿领域得到广泛应用，该技术具有多媒体信息感知性、沉浸感、交互性、自主性等特点。基于虚拟现实技术构建的煤矿井下生产作业流程模拟系统，利用三维建模软件构建井下静态和动态实体模型模拟煤矿井下生产环境，利用VRP三维仿真平台模拟煤矿井下生产基本流程及常图1系统设计方案见事故，使煤矿工人和管理者可以更加深刻地了解煤矿实际工作环境，熟悉生产流程、了解事故

4、发生的先2系统构建过程兆以及学会处理生产过程中的安全生产问题等。本2．1数据、资料搜集与整理系统无疑对保障煤矿安全生产、增强矿工安全保护意数据收集是虚拟矿井构建的前期必备工作，是识和生产系统优化设计等具有重要意义。场景虚拟建模的主要依据。为了展现逼真的井下生l系统总体设计产作业流程效果，首先要根据井下生产作业的实际情况，确定系统所需模型，即对煤矿实际生产环境以煤矿井下生产作业流程模拟系统主要利用虚拟及煤矿生产的设备进行建模；其次，在确定模型整体现实技术，以实现煤矿井下设备和井下生产作业流需求的基础上进行细化，收集矿井巷道平剖面布置程高度仿真

5、和人机交互为目的，使煤矿工作者近于图、巷道断面图和尺寸、及主要设备外形结构图和尺亲身体验井下静态和动态相结合的虚拟环境，从而寸，通过井下拍照获取巷道内支护物、标示、铭牌、设产生良好的教育效果。煤矿井下生产作业流程模拟备的纹理信息，为矿井三维建模提供真实的素材。·基金项目：河北省自然科学基金项目(D2014209253)。34第6期刘亚静等：煤矿井下生产作业流程模拟系统构建‘2015年12月2．2三维模型构建力，但为使模型更具真实感，还需要进行灯光设置。建模是构建井下生产作业流程模拟系统的基础，在3DSMax中有多种灯光，需要要配合不同的灯光

6、，模型构建的好坏直接影响到井下生产环境和生产流将灯光源放在合适的位置并调整灯光参数，直至模程的展示，也影响到交互漫游时场景的交互性和实时型的外观和颜色达到所需要的效果。性，因此构建准确的模型非常必要。3DSMax因其强2．4烘焙贴图大的建模功能、丰富的建模工具和方法、与其他软件将模型导人VRP之前很重要的一项工作是在良好的融合性以及便于操作性而成为三维建模应用3DSMax中对场景进行烘焙，这样才能得到具有真最广的软件。根据不同模型的结构特点、不同贴图的实效果的VR场景，增加真实感。烘焙就是将3DS类型和动画要求，需要应用3DSMax不同的方

7、法进行Max中的灯光效果经过烘焙操作以贴图的方式带到建模，因此在进行建模前分析与研究模型的特点和要VRPlatform编辑器中，以得到具有真实效果的VR求，明确一个清晰的建模思路相当重要。场景。3DSMax中模型烘焙分为CompleteMap和根据模型是否具有行为特征将其分为静态实体LightingMap这两种格式，根据需要选择合适的烘焙模型和动态实体模型两类，静态实体主要是指如矿格式，由于烘焙后的模型贴图名称是由“模型名称+井巷道等静态不变物体，动态实体是指如采煤机、罐烘焙类型”组成的，所以需要更改重名模型以防止烘笼等具有运动属性的各种仿

8、真实体】。静态实体的焙贴图被覆盖，烘焙贴图的完成标志着完成了整个建模主要是运用几何建模技术，使用建模工具构建场景的制作。实体模型的形状和外观，同时采用纹理贴图映射等2．5在VRP