基于虚拟现实的综采工作面仿真系统研究

《综采工作面场景及覆岩垮落的动态虚拟》篇一综采工作面场景及覆岩垮落动态虚拟分析一、引言随着现代科技的不断发展，虚拟现实技术在煤炭开采领域的应用日益广泛。

综采工作面场景及覆岩垮落动态虚拟，是通过高科技手段对煤炭开采过程中实际工作面和覆岩垮落场景进行模拟和展示。

本文旨在探讨这一技术的重要性和应用，并深入分析其技术实现方法和潜在的价值。

二、综采工作面场景概述综采工作面是煤炭开采的重要区域，也是最需要关注和保护的工作区域。

在现实工作中，综采工作面的环境复杂多变，涉及到煤炭的开采、运输、支护等多个环节。

通过虚拟现实技术，我们可以对这一场景进行精确的模拟和展示，使相关人员能够更加直观地了解工作面的实际情况。

三、覆岩垮落动态虚拟技术覆岩垮落是煤炭开采过程中常见的地质现象，如果处理不当，可能会导致严重的安全事故。

通过虚拟现实技术，我们可以对覆岩垮落的动态过程进行模拟，以便更好地了解其发生机制和影响因素。

同时，通过虚拟环境中的实验和模拟，我们可以预测和评估不同情况下覆岩垮落的可能性和影响范围，为实际开采提供科学的依据。

四、技术实现方法综采工作面场景及覆岩垮落动态虚拟的实现，需要依靠先进的三维建模、物理引擎、人工智能等技术。

首先，通过三维建模技术，我们可以对工作面和覆岩垮落的场景进行精确的建模和渲染。

其次，利用物理引擎，我们可以模拟出真实环境中的物理现象，如重力、碰撞等。

最后，通过人工智能技术，我们可以对模拟结果进行智能分析和预测，为实际开采提供科学的指导。

五、潜在价值综采工作面场景及覆岩垮落动态虚拟的应用具有巨大的潜在价值。

首先，它可以帮助相关人员更加直观地了解工作面的实际情况和覆岩垮落的机制，提高工作效率和安全性。

其次，通过虚拟环境中的实验和模拟，我们可以预测和评估不同情况下覆岩垮落的可能性和影响范围，为实际开采提供科学的依据。

此外，这一技术还可以用于培训和教育，帮助新员工快速掌握煤炭开采的相关知识和技能。

六、结论综采工作面场景及覆岩垮落动态虚拟是现代科技在煤炭开采领域的重要应用。

采矿工程实验实践教学虚拟仿真软件的开发与应用1. 引言1.1 背景介绍采矿工程实验实践教学是采矿工程领域的重要教学环节，通过实践操作和实验验证帮助学生掌握相关专业知识和技能。

传统的实验教学存在着人力、物力成本高、安全风险大、资源利用率低等问题，亟待寻找一种更有效的教学方法。

随着虚拟仿真技术的不断发展和普及，虚拟仿真软件在采矿工程实验教学中的应用日益受到重视。

1.2 研究意义采矿工程实验实践教学虚拟仿真软件的开发与应用是当前教育领域的研究热点之一。

其研究意义主要体现在以下几个方面：1. 提升教学效果：通过虚拟仿真软件，学生可以在模拟的采矿工程环境中进行实验和操作，在不同情境下快速积累经验，提高实践能力和技能水平。

这种沉浸式学习方式可以有效激发学生的学习兴趣，增强学习动力，从而提升教学效果。

2. 降低实验成本：传统的采矿工程实验教学通常需要大量的设备、场地和人力资源，成本较高。

而虚拟仿真软件可以有效降低实验成本，减少资源浪费，提高资源利用效率，为教育教学工作节约时间和成本。

3. 增加实验机会：由于采矿工程实验涉及到安全风险和环境限制等因素，学生往往很难获得足够的实验机会。

而虚拟仿真软件可以提供更多的实验机会，无需担心安全问题，让学生在安全的环境下进行更多的实践探索。

采矿工程实验实践教学虚拟仿真软件的开发与应用具有重要的研究意义，可以为学生提供更好的学习体验，提升教学效果，降低教学成本，增加实验机会，为采矿工程教育的发展做出贡献。

【字数：297】1.3 研究目的研究目的是为了提高采矿工程实验教学的效果和质量，通过开发和应用虚拟仿真软件，为学生提供更加直观、生动的实验环境。

具体目的包括：一是提高学生对采矿工程实验的理解和掌握能力，使他们能够更深入地理解实验原理和操作流程；二是提高学生的实践操作能力，通过虚拟仿真软件的模拟操作，使学生能够熟练掌握实验仪器和设备的使用方法；三是培养学生的团队合作精神，通过虚拟仿真软件的应用，让学生在团队合作中共同完成实验任务；四是提高学生的创新能力，通过虚拟仿真软件的设计和开发过程，激发学生的创新思维和实践能力。

《基于“人—机—环”的虚拟综采工作面人机交互系统设计与实现》篇一一、引言随着信息技术的快速发展和数字化转型的推进，传统的采矿工程正在逐渐进入自动化、智能化的时代。

为了满足矿工的高效作业需求和提升工作环境的安全性，一种基于“人—机—环”的虚拟综采工作面人机交互系统（HMI）显得尤为重要。

该系统以人工智能和机器学习为基础，为综采工作面提供了高效、安全、智能的交互体验。

本文将详细介绍该系统的设计思路、实现方法以及应用效果。

二、系统设计背景与目标在传统的综采工作面中，人、机、环三者之间存在较大的信息交互障碍，不仅影响了工作效率，也增加了工作环境的危险性。

因此，设计一个高效、安全的人机交互系统成为提升采矿工程的关键。

该系统旨在通过集成先进的信息技术，实现人、机器和环境之间的信息交互和协调，以提高综采工作的效率和安全性。

三、系统设计思路基于“人—机—环”的设计理念，本系统采用了先进的计算机视觉、大数据分析和人工智能技术，将人机交互提升到新的水平。

系统设计思路如下：1. 人机交互：设计简洁易用的操作界面，让矿工能够快速掌握操作要领，同时通过实时反馈系统，让矿工能够及时了解工作状态和设备信息。

2. 机器智能：利用人工智能和机器学习技术，对综采工作面的各种信息进行智能分析和处理，实现自动化决策和预警功能。

3. 环境监测：通过安装各类传感器，实时监测工作环境中的温度、湿度、有害气体浓度等数据，保障工作环境的安全和舒适。

四、系统实现方法系统实现过程中，主要采用以下技术和方法：1. 数据采集：通过安装各类传感器和数据采集设备，实时获取工作面的环境数据和设备信息。

2. 数据传输：采用高速网络传输技术，将数据实时传输到数据处理中心进行分析和存储。

3. 数据处理与分析：利用大数据分析和人工智能技术，对数据进行智能分析和处理，实现自动化决策和预警功能。

4. 界面展示与交互：设计简洁易用的操作界面，将数据以直观的方式展示给矿工，并实现矿工与系统的交互功能。

基于虚拟现实技术的矿山开采全过程仿真与优化分析矿山开采是一项复杂的过程，涉及到众多因素，例如地质条件、设备技术、安全要求等。

传统的矿山开采模式存在一些问题，例如无法准确预测地质条件、无法真实模拟作业过程、无法快速应对突发情况等。

而虚拟现实技术的出现为矿山开采带来了新的解决方案。

基于虚拟现实技术的矿山开采全过程仿真与优化分析可以对矿山开采进行全面的模拟和分析，以提高矿山开采效率和安全性。

首先，基于虚拟现实技术的矿山开采全过程仿真可以帮助矿业公司准确预测地质条件。

通过虚拟现实技术，可以对矿山地质进行三维建模，并模拟不同地质条件下的开采过程。

矿山工程师可以在虚拟环境中进行不同方案的模拟，以找出最优的开采方案。

这样可以减少矿山开采中因地质条件变化而带来的风险，并降低地质探测成本。

其次，虚拟现实技术可以帮助矿山开采全过程进行真实模拟。

矿山开采涉及到很多危险因素，例如塌方、爆破、高温等。

通过虚拟现实技术，可以在虚拟环境中模拟这些危险场景，并让矿山工程师在安全无虞的环境下进行操作。

这样可以提高工作人员的技能和应对突发情况的能力，避免人员伤亡和设备损坏的发生。

第三，基于虚拟现实技术的矿山开采全过程仿真还可以进行优化分析。

通过对矿山开采全过程进行仿真，可以收集大量的运营数据。

这些数据可以用于分析矿山开采中的瓶颈问题和优化潜力。

例如，可以通过仿真来优化设备的运行效率、人员的配备方式和作业流程等。

这样可以提高生产效率、降低成本，并且在逼真的虚拟环境中进行仿真和优化，避免了在实际矿山开采过程中可能带来的风险和影响。

虚拟现实技术的出现为矿山开采提供了许多优势，例如准确预测地质条件、真实模拟开采过程和优化分析矿山开采中的问题。

通过基于虚拟现实技术的矿山开采全过程仿真与优化分析，可以提高矿山开采的效率和安全性，降低成本，并为矿业公司带来更高的利润。

矿山工程师和决策者可以利用虚拟现实技术来进行决策和培训，使矿山开采过程更加智能化和可持续发展。

煤矿综采工作面虚拟仿真与远程控制系统煤矿综采工作面虚拟仿真与远程控制系统根据自动化工作面的生产控制需求，结合仿真控制软硬件实现技术，利用虚拟现实平台Quest3D进行了工作面环境及设备的虚拟建模仿真；利用传感检测技术和数据库技术对工作面设备的工况数据进行采集、分析、处理和存储更新；通过程序设计语言C++以及MySQL 数据库的编程对远程操控台及虚拟样机进行了调试；提出了基于Quest3D的综采工作面虚拟现实系统的实现方法，实现了对综采工作面设备的虚拟仿真与远程监控，为综采工作面的远程监控技术方案提供了新的解决途径，也为实现综采工作面生产过程的“智能开采”和“自动化少人无人工作面”奠定了必要的基础。

成果内容提要：综采工作面设备的远程监控是当前煤矿开采研究的一大难题，本作品结合当前实际研究状况提出了一种新的综采工作面远程监控系统实现方法。

该方法能够有效完成综采工作面各设备工作状态的真实再现以及对各设备的实时操控，为实现“智能化”和“无人化”综采工作面奠定了基础。

本成果的意义：我国是煤炭生产大国，井下环境恶劣，地质环境复杂，使得许多传统工艺无法在井下得以实现，目前煤矿生产过程都是由操作人员在工作面进行人工现场操控，这种方式不仅不直观，而且效率非常低，甚至还影响到煤矿的安全高效生产。

本作品所设计的综采工作面远程虚拟控制系统，基于虚拟现实技术，实现对综采工作面三机的实时监控，对于提高开采效率、保障矿井安全生产、降低工人劳动强度、实现“智能开采”、“智慧矿山”具有重要意义。

本作品的基本思路：基于虚拟现实的综采工作面远程监控系统实现方法：首先，操纵装置发出控制指令，由井下工控台接收并驱动三机工作，并且将三机工作状态数据实时进行采集及处理，由数据采集模块上传至控制平台；同时，操纵装置发出的控制指令，由软硬件数据接口进行采集并发送至虚拟软件展示平台，由内部编写的程序完成虚拟设备的驱动。

此外，控制平台还将工作状态数据实时发送给虚拟设备进行修正，实现井下三机与虚拟样机的同步运行，从而完成工作面采煤机、液压支架和刮板机的远程控制。

Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2018年第13期·117·文章编号：2095－6835（2018）13－0117－03基于Unity3D 引擎实现综采工作面设备安装部署三维仿真模拟刘忠昌（北京天地龙跃科技有限公司，北京100013）摘要：煤矿生产中，对员工的安全教育培训是必不可少的环节，特别是新入职员工，对煤矿实际生产的各环节及各种设备的操作认知度不高，直接上岗难免会使安全风险加大。

通过培训，让员工对煤矿生产及设备操作有系统、形象的认知，对实际生产中安全事故率的降低有很重要的作用。

目前，煤矿对员工的安全教育培训仅限于文字教材、视频教材等传统的培训手段。

随着计算机技术的快速发展，三维仿真技术的出现使培训方式更加多样化、形象化。

根据业务需要实现对关键设备操作和关键流程环节的三维仿真，在计算机上实现更加直观、逼真且具有互动性的三维仿真模拟，从而实现对现有文字教材、视频教材等培训方式的补充，在降低成本的同时也将大幅提高培训和管理的效率。

关键词：煤矿安全；教育培训；三维仿真；管理效率中图分类号：TP391.9；TD67文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2018.13.117“安全”是煤矿生产永恒的主题。

大量事故的调查分析结果表明，人的不安全行为和管理上的欠缺是引发煤矿事故的主要原因。

为了有效预防和扼制煤矿安全事故，必须做好安全培训，加强职工的安全意识教育，提高安全操作技能。

目前，针对新员工安全培训的形式主要有文字教材、视频教材等传统的培训，员工培训效果差，在实际生产中出现安全问题的概率仍较高。

随着计算机技术的快速发展，各种交互式开发平台涌现，Unity3D 开发引擎能够针对特定业务实现三维仿真模拟，使培训更加直观、形象、逼真，能够让员工对业务产生更加深刻的认知，减少员工在实际生产中所犯的错，降低安全生产事故的发生率，从而降低安全生产成本，提高培训和管理的效率。

煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系建设与实践随着科技的不断发展和进步，虚拟仿真技术在教育领域中的应用也越来越广泛。

在煤矿开采技术专业教育中，虚拟仿真实验教学体系的建设与实践对于提高学生的实践能力、加强理论与实践的结合具有重要的意义。

本文将从虚拟仿真技术在煤矿开采技术专业教育中的应用、建设虚拟仿真实验教学体系的必要性和实践应用情况等方面展开讨论。

一、虚拟仿真技术在煤矿开采技术专业教育中的应用虚拟仿真技术是利用计算机图形学、虚拟现实技术、多媒体技术等手段，模拟出现实中的场景、过程，使用户能够感受到一种身临其境的体验。

在煤矿开采技术专业教育中，虚拟仿真技术可以被广泛应用于煤矿地质勘探、矿山设计规划、矿山安全生产等方面。

在煤矿地质勘探方面，虚拟仿真技术可以通过3D建模技术和地质勘探数据，模拟出煤层的地质结构、煤矿的地下构造等内容，为学生提供一个更加直观、生动的学习环境，帮助他们更好地理解和掌握地质勘探的知识。

在矿山设计规划方面，虚拟仿真技术可以通过建立矿山的虚拟仿真模型，模拟煤矿的开采过程、矿井的结构和布局等内容，使学生能够在模拟的环境中进行规划设计实践，提高他们的设计能力和实际操作技能。

在矿山安全生产方面，虚拟仿真技术可以通过模拟矿山的各种安全事故情景，让学生在虚拟的环境中进行应急处置演练，提高他们的安全意识和应急处理能力，降低实际生产中的风险。

虚拟仿真技术在煤矿开采技术专业教育中的应用，可以提供更加生动、直观的学习体验，帮助学生更好地理解和掌握知识，提高他们的实践能力和技能水平。

二、建设虚拟仿真实验教学体系的必要性传统的煤矿开采技术专业教育中，实验教学一直是学生们学习的重要环节。

由于实地采煤难度大、风险高、成本昂贵，传统实验教学往往难以满足学生的需求，限制了他们的实践能力的培养。

建设虚拟仿真实验教学体系具有以下必要性。

虚拟仿真实验教学体系可以弥补传统实验教学的不足。

通过虚拟仿真技术，学生可以模拟实际的煤矿开采过程，进行各种操作实践，提高他们的实际操作技能，培养他们的实践能力。

《综采工作面场景及覆岩垮落的动态虚拟》篇一综采工作面场景及覆岩垮落动态虚拟一、场景描绘在浩瀚的矿区中，综采工作面是煤炭开采的核心区域。

本文将详细描述这一场景及其上覆岩垮落的动态虚拟过程。

综采工作面是一个复杂而庞大的系统，充满了现代化的机械设备和辛勤工作的矿工。

首先，映入眼帘的是一排排高大的液压支架，它们像坚固的钢铁长城，为工作面提供了有力的支护。

支架之间，是繁忙的采煤机在来回穿梭，轰鸣声中，煤炭被源源不断地从地下采出。

工作面的环境虽然艰苦，但井然有序。

矿工们头戴矿灯，身着防护服，在各自的岗位上辛勤工作。

他们与现代化的机械设备共同构成了这个高效、安全的采煤系统。

二、覆岩垮落动态虚拟在综采工作面的上方，覆盖着厚重的岩层。

这些岩层在长期的地质作用和采煤活动的影响下，会逐渐出现裂缝和垮落。

下面，我们将通过虚拟技术来模拟这一过程。

1. 初始阶段：在虚拟环境中，我们可以看到坚实的岩层覆盖在工作面上方。

随着采煤活动的进行，岩层开始出现细微的裂缝。

2. 裂缝扩展阶段：随着采煤工作的持续进行，裂缝逐渐扩大，连成一片。

岩层开始出现松动，部分岩石开始掉落。

3. 垮落阶段：当裂缝扩展到一定程度，岩层会突然垮落。

这一过程在虚拟环境中表现得尤为真实，岩石大面积掉落，形成一定的空间。

4. 垮落后的影响：岩层垮落后，会对工作面的支护系统造成一定的影响。

液压支架需要承受更大的压力，但同时也会通过自动调整来保持工作面的稳定。

三、技术支撑与安全保障综采工作面的覆岩垮落动态虚拟过程需要强大的技术支撑。

现代计算机技术和虚拟现实技术为这一过程提供了可能。

通过建立精确的地质模型和采煤模型，我们可以实时模拟覆岩的垮落过程，为矿工和决策者提供有力的参考。

同时，为了保障矿工的安全，综采工作面配备了完善的安全设施和应急措施。

一旦发生意外情况，矿工可以迅速撤离，并得到及时的救援。

此外，现代化的机械设备和支护系统也为工作面的安全提供了有力保障。

四、总结综采工作面是煤炭开采的核心区域，其上覆岩的垮落是一个复杂而重要的过程。

基于虚拟现实技术的采矿工程物理仿真优化设计随着虚拟现实（VR）技术的快速发展和广泛应用，它已经开始在采矿工程领域崭露头角。

采矿工程是一项复杂的工程领域，虚拟现实技术为其提供了一种新的方式，可以在真实场景中进行物理仿真，从而实现采矿方案的优化设计。

一、虚拟现实技术在采矿工程中的应用虚拟现实技术通过模拟真实的矿山环境，让工程师和矿工能够在虚拟环境中进行各种操作和决策，与传统的二维图像相比，虚拟现实技术能够提供更加直观、真实的体验。

以下是虚拟现实技术在采矿工程中的几个主要应用：1. 采矿方案设计：虚拟现实技术可以帮助工程师在虚拟环境中设计和优化采矿方案。

通过对地下矿山进行数字化建模，并结合虚拟现实技术，工程师可以在虚拟环境中实时观察和调整采矿方案，以便更好地理解和评估方案的效果。

这种方式可以大大减少人力和资源，在实际操作中提高效率和安全性。

2. 设备操作培训：虚拟现实技术可以为矿工提供设备操作培训的虚拟环境。

矿工可以在虚拟环境中进行虚拟训练，模拟真实的工作场景和操作。

这种方式可以提高矿工的操作技能和安全意识，减少事故的发生，保障人身安全。

3. 矿山安全评估：虚拟现实技术可以帮助工程师进行矿山安全评估。

通过对矿山进行数字建模和仿真，在虚拟环境中模拟各种自然因素和人为因素，工程师可以对可能存在的潜在安全风险进行评估和分析。

这种方式可以帮助工程师提前发现安全隐患，并采取相应的措施来保障工人的安全。

二、虚拟现实技术对采矿工程的优化设计的影响虚拟现实技术对采矿工程的优化设计有着显著的影响。

具体表现在以下几个方面：1. 提高设计效率：虚拟现实技术可以将采矿方案的设计过程从实地转移到虚拟环境中。

工程师可以通过虚拟现实技术对方案进行多次的模拟和优化调整，以找到最佳的采矿方案。

这种方式可以大大缩短设计时间，提高设计效率。

2. 减少人力资源：传统的采矿工程设计需要大量的人力资源来进行实地调研和方案设计。

而虚拟现实技术可以将这一过程转移到虚拟环境中进行，减少对人力资源的依赖，降低人力成本。

煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系建设与实践随着信息技术的不断发展和进步，虚拟仿真技术已经逐渐渗透到各个领域，为传统教学模式注入了新的活力。

在煤矿开采技术专业教学中，虚拟仿真实验教学体系的建设和实践已经成为不可忽视的一部分。

本文将就煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系的建设与实践进行探讨。

煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系的建设，需要充分整合各种资源，包括软件开发平台、虚拟仿真技术、实地勘察、煤矿开采设备等。

首先要建立一套完善的虚拟仿真实验教学平台，该平台应包括虚拟仿真软件、硬件设备和实验场景等。

其次要进行虚拟仿真实验教学模型的建立，以确保学生能够在虚拟环境中模拟真实的煤矿开采场景，体验实际操作和安全管理技能。

还需要积极引入先进的虚拟仿真技术，如虚拟现实技术、增强现实技术等，以提高教学效果和趣味性。

在虚拟仿真实验教学体系的实践中，首先要将虚拟仿真实验教学平台与实际教学场景相结合。

通过搭建不同的虚拟仿真实验场景，让学生在虚拟环境中进行实际的操作和训练，以提高他们在实际工作中的应对能力。

其次要根据学生的实际水平和需求，设计不同难度的虚拟仿真实验任务，从简单到复杂逐步推进，让学生逐步掌握煤矿开采技术的操作要领和技能。

还要加强虚拟仿真实验教学平台的更新和维护工作，确保其持续稳定地运行。

随着煤矿开采行业的不断发展和壮大，对煤矿开采技术专业人才的需求也日益增加。

建设和实践煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系具有重要的意义。

虚拟仿真实验教学可以大大降低学生接触实际煤矿危险环境的风险，保障了学生的人身安全。

提高了学生的实际操作技能和应对突发事件的能力，为其将来进入工作岗位奠定了坚实的基础。

虚拟仿真实验教学还可以激发学生的学习兴趣，增加教学的趣味性，提高教学效果。

煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系的建设与实践具有重要的现实意义和深远影响。

在今后的煤矿开采技术专业教学中，应继续加强虚拟仿真实验教学平台的建设和更新，不断改进虚拟仿真实验教学模式，以适应社会的发展需求和学生的学习需求，为培养更多高素质的煤矿开采技术专业人才作出更大的贡献。

保开采。

随着科技的不断进步和创新，未来综采工作面将进一步向更高程度自动化、智能化和绿色化方向发展。

2.2安全生产的重要性及必要性安全生产是保护员工生命安全的重要手段。

综采工作面在生产过程中，面临着顶板、煤层、瓦斯等多种危险因素的威胁。

一旦发生事故，可能会导致员工伤亡，给员工家庭带来无尽的痛苦。

通过实施安全生产措施，可以有效地降低事故发生的可能性，确保员工的生命安全。

安全生产是维护企业稳定的基础。

综采工作面的顺利运行直接影响到煤炭的产量和质量，是企业经济效益的重要来源。

只有在确保安全生产的前提K企业才能实现高效、稳定的生产，从而为国家经济发展做出贡献。

安全生产也是提高企业形象和竞争力的重要途径，有助于企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。

安全生产是践行社会责任的重要体现。

作为国有企业，我们有责任为社会创造财富，为员工提供就业机会。

实现安全生产，不仅有利于企业自身的发展，也有利于社会的和谐稳定。

企业应该把安全生产撰在更加突出的位置，切实履行好自己的社会责任。

安全生产对于综采工作面来说具有重要的意义和作用。

我们应该从多个方面入手，加强安全生产管理，确保综采工作面的安全生产顺场景照明优化：根据工作面的实际光照情况，动态调整照明参数,使得虚拟环境的光线更加真实自然，降低了操作人员在虚拟环境中产生视觉疲劳的可能性。

观察与投影技术：引入了立体显示技术和双眼视差投影技术，使操作人员能够更好地感受到工作面的深度和三维效果，提高了操作的准确性和安全性。

色盲模式：针对色盲用户，开发了相应的辅助模式，使其能够在虚拟环境中更容易地识别设备和物体，提高了系统的普适性。

虚拟现实硬件设备优化：通过对虚拟现实头盔和传感器进行改进,减少了操作过程中的晃动和眩晕感，提高了用户的舒适度。

3.1.1多源图像采集与处理在《综采工作面安全生产虚拟现实系统关键技术研究》这篇文章中，针对“多期图像采集与处理”的段落内容，我们无需提供实际的代码或算法实现，只需对每个部分进行简要描述即可。

基于SLAM 和虚拟现实的综采工作面巡检系统任伟（北京天玛智控科技股份有限公司，北京　101399）摘要：针对综采工作面巡检机器人由于缺乏尺度信息导致可靠性较低的问题，将虚拟现实（VR ）技术引入综采工作面巡检中，设计了基于即时定位与地图构建（SLAM ）和VR 的综采工作面巡检系统。

该系统包括位于井下的巡检机器人子系统和位于地面的VR 实时渲染子系统2个部分。

巡检机器人子系统利用激光SLAM 技术实现实时三维扫描，并建立三维地图，同时利用全景相机实时捕获综采工作面的场景，将实时获取的激光点云及全景视频传输到VR 实时渲染子系统。

VR 实时渲染子系统采用GPU 加速技术对激光点云进行着色，通过对Unreal 三维引擎渲染部分进行定制化开发，实现对激光点云的实时渲染，并将激光点云投屏到VR 眼镜上。

远程操作人员通过VR 眼镜实时获取现场三维场景，通过操作手柄远程控制巡检机器人动作，从而实现基于第一视角的综采工作面巡检。

井下工业性试验结果表明，该系统可实现视角自由切换，并对场景进行放大，从而能够更好地观察到细节部分，精确性和可靠性更高；采用GPU 加速技术进行点云着色，处理时间明显比CPU 处理时间短，GPU 实时性更高，整个系统的延时能满足巡检任务需求。

关键词：综采工作面；巡检机器人；激光SLAM ；VR ；GPU 加速；实时渲染；三维感知中图分类号：TD67/82 文献标志码：AA fully mechanized working face inspection system based on SLAM and virtual realityREN Wei(Beijing Tianma Intelligent Control Technology Co., Ltd., Beijing 101399, China)Abstract : The reliability of the inspection robot in the fully mechanized working face is low due to the lack of scale information. In order to solve the above problem, virtual reality (VR) technology is introduced into the inspection of fully mechanized working face. A fully mechanized working face inspection system based on simultaneous localization and mapping (SLAM) and VR is designed. The system includes two parts: an inspection robot subsystem located underground and a VR real-time rendering subsystem located on the ground. The inspection robot subsystem utilizes laser SLAM technology to achieve real-time 3D scanning and establish a 3D map. At the same time, a panoramic camera is used to capture the scene of the fully mechanized working face in real-time. The real-time obtained laser point cloud and panoramic video are transmitted to the VR real-time rendering subsystem. The VR real-time rendering subsystem uses GPU acceleration technology to color laser point clouds. By customizing the rendering part of the Unreal 3D engine, real-time rendering of the laser point cloud is achieved, and the laser point cloud is projected onto the VR glasses. Remote operators obtain real-time 3D scenes through VR glasses, and remotely control the movements of the inspection robot through the operating handle. The fully mechanized working face inspection based on the first perspective is achieved. The underground industrial test results show that the system can achieve free switching of perspectives and zoom in on the scene. It收稿日期：2023-02-07；修回日期：2023-05-15；责任编辑：胡娴。

综采工作面三机装备工作流程模拟实验实验内容虚拟现实技术作为当前的一门前沿技术，主要是通过创建模拟环境为用户提供一个实时反映真实环境与虚拟对象相互作用的三维虚拟空间。

目前，该技术已经广泛应用于军事、医疗、建筑、教育、制造等众多领域，但在矿业领域的应用研究相对较晚。

本文针对综采工作面环境及综采“三机”联动过程的复杂性，通过对综采“三机”联动过程进行分析，构建了基于虚拟现实技术的综采“三机”联动过程虚拟现实系统，以解决传统方法研究综采“三机”联动过程实验场所难以保证及成本高的问题。

以某综采工作面为例，通过分析采煤机、液压支架和刮板输送机的工作过程，确定了综采“三机”联动过程的逻辑关系及联动参数；通过分析采煤机、液压支架和刮板输送机的结构特点，基于虚拟现实技术建立了采煤机、液压支架和刮板输送机的三维模型；在分析综采“三机”联动过程的基础上，设计了综采“三机”虚拟现实系统的总体方案，以Qt为图形界面开发工具，设计了综采“三机”虚拟现实系统的人机交互界面；基于MicrosoftVisualStudio2010软件采用面向对象技术的方法对开源图形渲染引擎OGRE及用户界面库Qt进行二次程序编写，构建了综采“三机”虚拟现实系统，实现了“三机”模型的载入。

通过程序控制，实现了对采煤机、液压支架和刮板输送机工作过程的动态模拟仿真，验证了综采“三机”虚拟现实系统的“三机”联动功能、“跟机”或“不跟机”的选择功能及漫游功能，对于今后综采工作面生产状况的可视化实时监控、实现综采工作面的安全生产具有重要意义。

DESIGN AND IMPLEMENTATION OFPANORAMIC VIRTIAL REALITY ROAMING SYSTEMBASED ON UNITY3DABSTRACTA fully mechanized working face is the most important part of coal production,its safe and smooth running ability will directly affect the whole process of production of coal mining,improve the present situation of the fully mechanized working face of safety education training and real-time monitor control problem,which will improve the miner's life safety and quality, improve the safety management of coal enterprise,it has important practical significance and broad application prospects.For the coal mine production safety education and technical training on traditional teaching way is boring,while miners cannot make actual operation, the lack of fit experience problems.This paper,by using the advanced virtual reality roaming technology,with Unity3D game engine as the system development platform,through modeling software and so on3dmax,UG,C#, JS development language,views for integrated development environment, completed the establishment of a fully mechanized working face,the mechanical device simulation of the movement and miners roaming,etc.,and based on the interaction theory to realize the coal winning machine interactive experience.The main work is reflected in the following aspects:First,based on the model construction theory,put forward two different modeling using production software3dmax and UG software interactionmodel of solution,make different models to meet the needs of different, cosmetic requirements high but low requirements for motor performance with production software3Dmax modeling,and movement function requirements of high operation using UG modeling,fully and effectively meet the needs of the user's visual and interactive operation.Second,based on the theory of motion simulation technology,the use of Unity3D development platform,we has realized the simulation of the fully mechanized compressors in practical work of single movement and compressors coordinated movement,for virtual reality of fully mechanized working face of roaming virtual operating experience and strong environmental foundation;Third,based on the overall roaming behavior path design and set theory, implement the key machine and an introduction to the area and roaming,and apply this theory respectively complete automatic navigation route and autonomous navigation route of the miners,safety education and technical training for the enterprise planning,to improve the training efficiency;Fourth,based on the interaction theory in the design of service combined with the emotional needs of the user survey and analysis,completed the coal winning machine automatic control in the process of roaming the UI design of the interface,realize the virtual operation of coal winning machine.Roamed in order to make the effect more realistic and carried out,including sound effects and particle effects and movement effects the simulation effects of the related simulation,we realize the virtual reality roaming the immersive experience;Fifth,based on the software development of testing theory,the roaming system of PC and web release was tested,and solved the system runs in a different environment to produce the problem such as browsing,operation, ensure the stable operation of the system.Eventually setting up virtual panoramic virtual reality system of fullymechanized working face,we can realize the miners in the virtual environment of simulation training,greatly reduce the errors of the future operation in the real environment,so as to improve the safety level of technical operations and ability to cope with safety incident emergency handling,a substantial increase in productivity,create huge potential economic value.KEY WORDS:fully mechanized working face,Unity3D,virtual reality,scene roaming,sports simulation,interaction design目录第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2研究背景、目的与意义 (2)1.2.1研究背景 (2)1.2.2研究目的 (3)1.2.3研究意义 (3)1.3国内外研究动态 (4)1.3.1国外虚拟现实研究动态 (4)1.3.2国内虚拟现实研究动态 (6)1.3.3目前研究存在问题及不足 (7)1.4主要研究内容 (8)1.4.1虚拟现实平台的建立 (8)1.4.2虚拟漫游和虚拟操作 (9)1.5小结 (10)第二章综采工作面全景虚拟现实漫游系统总体设计 (11)2.1引言 (11)2.2系统设计目标 (11)2.3用户需求与用户心理分析 (12)2.3.1用户需求分析 (12)2.3.2用户心理分析 (13)2.4开发平台及环境的选择 (13)2.5系统结构设计 (15)2.5.1系统开发流程 (15)2.5.2系统体系结构 (16)2.5.3系统功能结构 (17)2.6小结 (18)第三章综采工作面场景的构建 (19)3.1引言 (19)3.2综采工作面场景的创建 (19)3.2.1工作面场景分析 (19)3.2.2设备UG、3Dmax三维建模 (20)3.2.3设备UVW贴图 (22)3.2.4设备模型的导出 (24)3.3Unity3D中综采工作面场景的导入及周围环境的创建 (24)3.3.1导入场景资源 (24)3.3.2创建周围环境 (25)3.3.3设置灯光 (25)3.4小结 (27)第四章全景虚拟现实漫游关键技术 (29)4.1引言 (29)4.2运动仿真 (29)4.2.1单机运动仿真 (29)4.2.2三机运动仿真 (32)4.3矿工漫游 (32)4.3.1设置摄像机 (33)4.3.2行为路径 (33)4.3.3漫游方式 (34)4.4小结 (35)第五章全景虚拟现实交互关键技术 (37)5.1引言 (37)5.2交互设计理论 (37)5.2.1交互设计概述 (37)5.2.2交互设计组成 (37)5.2.3交互设计目的 (39)5.3UI界面设计 (39)5.3.1登录界面 (40)5.3.2设备信息提示 (41)5.3.3设备信息介绍 (41)5.3.4采煤机操作系统界面 (41)5.4虚拟现实仿真特效 (43)5.4.1声音特效 (43)5.4.2粒子特效 (45)5.4.3动画特效 (46)5.5小结 (48)第六章系统发布、测试与应用 (49)6.1引言 (49)6.2系统发布 (49)6.2.1PC端发布 (49)6.2.2Web端发布 (50)6.3系统测试 (50)6.3.1测试原则 (50)6.3.2测试流程 (51)6.4测试结果分析 (53)6.5系统应用 (54)6.5.1企业应用 (54)6.5.2高校应用 (54)6.6小结 (55)第七章结论与展望 (57)7.1工作总结 (57)7.2主要结论 (57)7.3工作展望 (58)参考文献 (59)附录 (63)致谢 (71)攻读学位期间发表的学术论文目录 (73)。

基于虚拟现实技术的矿井综采工作面矿压显现仿真系统
张光磊;张登崤;程海星
【期刊名称】《能源与环保》
【年(卷),期】2022(44)11
【摘要】以提升矿井综采工作面矿压显现仿真精度和仿真环境视觉效果为目的,研究基于虚拟现实技术的矿井综采工作面矿压显现仿真系统。

系统利用Multigen软件构建矿井工作面矿压显现仿真环境,获取矿井综采工作面矿压参数,并利用该参数建立外部数据库和场景数据库,经过场景调度外部数据库与场景数据库实施场景建模、场景形象建模、几何建模等流程建立矿井工作面矿压显现仿真系统,以场景漫游与交互控制实现矿井综采工作面矿压显现操作。

实验结果表明,矿井工作面矿压显现系统虚拟场景画面逼真,功能齐全,可有效仿真矿井工作面矿压环境;获取的矿井当前矿压数值与实际值很接近,仿真精准度高。

【总页数】6页(P193-198)
【作者】张光磊;张登崤;程海星
【作者单位】中煤西安设计工程有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD67
【相关文献】
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