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《太原理工大学》 2007年
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基于虚拟现实技术的可控可视化矿井通风研究

范辉  
【摘要】: 在国家越来越重视采矿业生产安全问题的大背景下,解决矿井的通风问题首当其冲。目前,在矿井通风作业中普遍存在着测量工作繁重、实际运作成本高、反馈信息滞后、通风系统效率及精确度低、实现系统局部或整体的可控性和可视化困难等一些急待解决的问题。依据采矿工程和系统工程的方法和理论,运用计算机科学技术中的相关高新技术(基于图像的建模与绘制技术、小波空间、智能虚拟环境等),科学地创建矿井的三维虚拟场景,系统地调配巷道数据并精确生成矿井的通风网络图,调节优化通风设施(风窗、风门、风桥等)或设备(扇风机、局扇等)的参数,对杜绝矿井安全隐患,实现生产安全自动控制有重要的现实意义和长远的战略意义。 本文将矿井通风理论与计算机虚拟现实技术相结合重点研究了以下内容:首先系统阐述了矿井通风系统及其风网解算理论与方法,详细介绍了矿井通风的基本定律,给出了矿井通风网络解算的数学模型,以及最先进的风网解算方法和程序框图。 在此基础上论文详细论述虚拟现实技术及其发展历史和应用,介绍了虚拟现实技术的特征、构成和分类。论文详细论述了矿井通风可视化建模,运用图像建模法,介绍了虚拟巷道建模、虚拟设备建模和虚拟人体建模。详细阐述了分形几何在建模中的应用,创造性地提出了基于方差排序法和相似膨胀算法构成的分形图像编码。同时给出了一种创新的FIC-EE加强式算法,对于虚拟环境中的运动模拟,论文创造性地提出了B样条曲线GC~2扩展的新方法,详细介绍了该方法的基本思路和连续扩展条件以及控制顶点的算法。 根据矿井风流的非稳定流动和含瓦斯弥散的特点,提出了机械扰动下风流与瓦斯浓度弥散的耦合建模问题。论文建立了矿井机械扰动下风流一维非稳定活动的数学模型,给出了矿井瓦斯浓度分布的数学模型,并创造性地提出了风流与瓦斯浓度弥散的耦合数学模型,以及该模型的解算方法。 论文简要介绍了智能虚拟环境及其研究现状,详细阐述了智能虚拟环境中的六个关键技术,即具有复杂行为和生命特征的对象建模技术、面向IVE的人体动画技术、智能生命的模拟技术、图像实时绘制技术、智能人-机/人-人交互技术和IVE知识表示和推理技术。论文还给出了虚拟环境的建模构思。 论文在智能虚拟环境系统结构的基础上提出了采用多Agent系统实现矿井通风仿真问题,系统论述了Agent的理论基础和智能Agent的定义、结构和类型,并指出混合型Agent是最佳构造Agent的方式。论文在详细论述多Agent系统、面向Agent程序设计和阐述BDI理论模型基础上,创新地提出了一种BICC体系结构的移动Agent计算理论,即由信念-意愿-能力-承诺组成的意向系统。详细给出了Agent信念的形式化语言L、模型和语义,同时提出了运用规划树定义Agent能力的形式化语义。论文采用了蚁群觅食模型算法,并为Agent建立了六元组描述模型。结合山西某大型煤矿,进行了通风仿真系统解算,计算结果与迭代解算误差不超过6%。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TD72

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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【相似文献】
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9 霍妍妍;李爱军;刘瑜;;虚拟现实技术发展综述[A];中国图学新进展2007——第一届中国图学大会暨第十届华东六省一市工程图学学术年会论文集[C];2007年
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1 本报记者 闫小谨;打造核心竞争力[N];山西科技报;2006年
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3 李强;让生命灿烂每一天[N];山西日报;2004年
4 史文利;坚持科学发展之路 提升自主创新能力[N];中国教育报;2006年
5 本报通讯员  史文利;坚持科学发展之路 提升自主创新能力[N];光明日报;2006年
6 通讯员 史文利秦晓怀 李雁春;太原理工大学以作风建设促和谐校园建设[N];光明日报;2007年
7 本报记者 ;山西队取得大运足球决赛资格[N];山西日报;2007年
8 记者 王焕智;我省高校首场双选会在太原理工大学举行[N];山西科技报;2007年
9 记者 任慧君;太原理工大获准主持一项国家重点基础研究项目[N];山西经济日报;2005年
10 记者 高耀彬;500万重奖新生[N];中国教育报;2000年
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1 范辉;基于虚拟现实技术的可控可视化矿井通风研究[D];太原理工大学;2007年
2 邢玉忠;矿井重大灾害动态机理与救援技术信息支持系统研究[D];太原理工大学;2007年
3 张仕和;突出矿井采掘接替与通风系统的动态模拟及优化[D];中国矿业大学;2012年
4 陈沛帅;基于CORBA的多Agent系统的研究与开发[D];浙江大学;2003年
5 倪景峰;矿井通风仿真系统可视化研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
6 王海东;水泥生产过程多AGENT控制系统的研究[D];中南大学;2004年
7 邓娟;基于多Agent的影视编辑协作系统研究[D];武汉大学;2004年
8 黄伟建;多Agent技术在供应链管理中的应用研究[D];天津大学;2004年
9 姜丽;多Agent协商研究[D];吉林大学;2007年
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1 李爱方;基于多Agent的产品协同设计系统的研究与应用[D];太原理工大学;2006年
2 张海玉;Agent技术在无线传感器网络中的应用研究[D];太原理工大学;2007年
3 郭建广;矿井通风计算机管理系统的改进研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
4 高红波;矿井通风图形数据可视化管理系统研究[D];太原理工大学;2004年
5 章明雄;动态联盟环境下基于多Agent的工作流管理系统运行机制研究[D];武汉理工大学;2006年
6 陈珊珊;矿井通风辅助设计系统的设计与实现[D];北京邮电大学;2012年
7 童海峰;基于DFL的多Agent自动推理平台设计[D];苏州大学;2005年
8 郝水侠;一种多agent并行计算模型及其应用研究[D];苏州大学;2004年
9 侯逸文;基于多Agent系统的并列运行锅炉母管压力控制系统研究[D];东南大学;2004年
10 胡秋根;智能移动代理系统的研究与原型系统的实现[D];东南大学;2004年
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