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《西安科技大学》 2012年
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综采工作面安全生产虚拟现实系统关键技术研究

赵国梁  
【摘要】:煤矿生产系统是一个的复杂时变系统,将虚拟现实技术应用于煤矿安全生产和管理中,具有重要的科学意义和应用价值。针对煤矿综采工作面的特殊复杂性,从安全生产角度出发,对综采工作面安全生产虚拟现实系统的关键理论和技术进行了深入的研究,同时开发了综采工作面安全生产虚拟现实应用系统。 主要研究结论如下: (1)综采工作面真三维视觉沉浸技术 沉浸感是虚拟现实重要特征之一,研究了立体视觉沉浸显示技术的两种方法实现方法:桌面式立体显示系统和多通道立体显示系统。利用计算机视觉中的双目立体视觉原理,采用双中心投影算法实现了红蓝立体显示系统。针对多通道立体投影系统是需要解决非线性失真、画面的数字图像边缘融合与拼接、数据同步和通道间的色彩与亮度平衡四大问题,提出一种基于极坐标系的从二维平面到三维空间的基于纹理贴图的校正方法,解决了各种投影面几何失真的情况;通过相邻显示区域小部分重叠的拼缝消除技术实现了画面的数字图像边缘融合与拼接;通过帧缓存同步和数据多通道视景控制技术实现了同步控制;通过相邻投影通道gamma曲线匹配法来进行多通道画面的通道间的色彩与亮度平衡。 (2)综采工作面生产系统仿真 井下三维场景的建立是整个虚拟现实仿真系统的基础。提出了利用loft放样方法创建三维巷道模型,利用多边形体元结构创建地下岩层,二者进行布尔运算,然后形成真实感地下巷道。综采工作面机械设备结构复杂,提出采用OpenGL和3Dmax软件相结合方法实现复杂机械建模,首先在3Dmax中进行建模,以VC作为开发工具,OpenGL作为模型显示和控制平台,将由3Dmax中制作模型生成导出为3DS格式文件,经过一系列模型简化和显示处理读取到OpenGL环境中,从而实现综采工作面复杂机械机构建模。 综采设备大部分属于多刚体系统,基于多刚体理论提出一套运动模拟方法,该方法以多体树描述系统的拓扑结构,以体间相对角速度分量和相对位移导数为广义速率,以欧拉角为体间相对方位坐标,用N-E方程推导出动力学方程,实现综采设备的动力学和运动学规律模拟。 (3)交互式煤矿安全培训技术 煤矿安全技术培训是提高煤矿员工岗位安全技术操作水平和理论素质,确保矿井安全生产的有效途径和重要安全措施之一。传统的煤矿安全培训方法采用多媒体、课堂讲座、试卷考试的形式,内容枯燥,往往效果不佳。首次将网络游戏思想和方法引入到煤矿安全培训领域,借鉴角色扮演类RPG网络游戏的设计思想,将学习、教育、娱乐有机的结合为一体,建立一种新型的交互式煤矿安全培训模式。 首先设计了系统模块总体架构,从安全培训的情景设计、环境设计、角色设计、关卡和人物设计四个方面阐述主要设计方法。设计的思想是:该角色设定为一名刚走上工作岗位的学生,从最基层矿工做起,经过各个工种的学习和实践工作,层层闯关,然后成长为煤矿高级领导干部的人生经历。 随后又对所涉及的关键技术进行详细阐述,这些关键技术包括:碰撞检测、虚拟矿工建模和行为控制、虚拟矿工人工智能。 (4)基于HLA的分布式煤矿安全应急救援演练技术 高层次体系结构HLA作为美国国防部军事战场战术演练和演习技术结构,在军事和航空航天仿真中得到广泛应用,但是在煤矿三维仿真领域还没有得到应用,首次将高层次体系结构(HLA)作为分布式交互仿真的系统构架引入煤矿灾害应急救援演练中,重点研究基于HLA的煤矿联邦成员的开发设计流程和方法,说明煤矿联邦成员的信息管理,信息交互方法以及信息的发布、订购原理,对矿工联邦成员的FOM映射方法和数据的编码、解码,编程实现进行说明;然后说明联邦间实现同步的方法和仿真进程控制的实现。最后给出矿井各联邦成员的HLA线程的仿真流程图。 最后以黄陵一号矿607工作面为例,以VC作为高级语言开发平台,OpenGL为三维图形开发库,开发了综采工作面安全生产虚拟现实应用系统,包括煤矿安全生产系统仿真、安全技术培训、安全事故应急救援演练、安全监控三维可视化和移动监控模块,实现了井上下三维漫游、安全知识考核、安全避灾训练、灾害模拟和应急救援、安全远程监控三维可视化等功能,对煤矿安全生产起到有力推动作用,具有广泛的应用价值和推广价值。
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP391.9;TD672

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马荣华,黄杏元,贾建华,蒲英霞;矿山地理信息系统中巷道模型的研究[J];测绘学报;2000年04期
2 阳季春;宗欣欣;;虚拟煤矿安全培训系统的总体设计[J];矿业安全与环保;2006年04期
3 方建文;于金辉;马文龙;;图形硬件加速的实时水面绘制[J];计算机工程与应用;2006年15期
4 张建桃,伏永明;基于虚拟现实技术的矿井规划与设计[J];计算机时代;2005年03期
5 徐振东,王洁莹,郑宏,战守义;仿真应用中的高级体系结构(HLA)及其关键技术综述[J];计算机仿真;2001年03期
6 卢晓军;李焱;贺汉根;;维修仿真中虚拟人动作数据库的研究与实现[J];计算机仿真;2006年01期
7 华臻,范辉,李晋江,刘敬云,靳钟铭;基于虚拟现实的矿井通风系统可控可视化研究[J];金属矿山;2003年07期
8 苌道方,韩可琦,魏连江;虚拟现实技术在综采工作面仿真中的应用[J];矿业研究与开发;2004年01期
9 王兵建;周心权;张亚伟;刘松涛;;虚拟现实在煤矿重大事故调查分析中的应用[J];煤矿安全;2006年09期
10 韩红利;;基于VRML的连续采煤机虚拟现实模型实现技术[J];煤矿机械;2006年09期
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1 李建忠;综采工作面场景及覆岩垮落的动态虚拟[D];太原理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 薛二龙;矿井火灾过程的虚拟现实研究[D];太原理工大学;2003年
2 赵建忠;虚拟现实技术及其在矿井中的应用[D];太原理工大学;2003年
3 陈路;3D游戏引擎技术—大规模场景实时图形渲染的研究与实现[D];电子科技大学;2005年
4 代昌标;煤矿安全虚拟现实仿真系统总体设计及关键技术的研究[D];中国地质大学;2007年
5 丁延龙;矿井灾害事故避灾系统研究[D];辽宁工程技术大学;2007年
6 刘洋;基于VR技术的煤巷综掘仿真系统的研究与开发[D];西安科技大学;2008年
7 周娟利;采煤机截割部动力学仿真[D];西安科技大学;2009年
8 崔朋志;井下巷道三维显示与无缝拼接技术的研究与实现[D];西安科技大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘桂芝;都明宇;;虚拟现实技术在现代安防领域中的应用[J];安防科技;2008年05期
2 王文欣;吴明;;潘一矿东翼暗主斜井穿C13-1煤层施工及围岩控制技术[J];安徽建筑;2006年02期
3 胡林;周国民;丘耘;樊景超;王剑;;虚拟植物研究进展[J];安徽农业科学;2008年25期
4 汪家权,陈众,武君;河流水质模型及其发展趋势[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2004年03期
5 兰冬梅;马银平;彭声泽;;虚拟现实技术在园林景观设计中的应用[J];现代农业科技;2009年08期
6 王嵩;王东;马传波;于国梁;贺祉瑄;;浑河沈阳城市段三维数字仿真系统研究[J];现代农业科技;2011年16期
7 宋宇,陈无畏;汽车麦克弗森滑柱式悬架多刚体模型的建立及仿真[J];安徽农业大学学报;2003年03期
8 叶华;张仁津;巫峻;;校园漫游系统的设计与探讨[J];安顺学院学报;2011年01期
9 汤萍;余承辉;;基于ADAMS软件的机械动力学建模过程分析[J];安徽水利水电职业技术学院学报;2010年04期
10 余千春,杜世全;虚拟现实技术在体育教学中的应用[J];安徽体育科技;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曹洁;吕敬;王琪;彭慧莲;;含滚动摩阻非光滑多体系统动力学方程的数值计算方法[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
2 芮筱亭;戎保;;多体系统传递矩阵法研究进展[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
3 贾梅生;陈国华;;基于HLA的计算机辅助桌面应急演练系统架构设计[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(下)[C];2011年
4 张春敏;潘伯鸣;;常州市现状三维城市空间数据库设计[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
5 周鼎;;VR技术在地震后文物建筑修复设计中的应用[A];建筑历史与理论第十一辑(2011年中国建筑史学学术年会论文集-兰州理工大学学报第37卷)[C];2011年
6 薛宏涛;沈林成;;基于协进化方法的多智能体系统及其符号演绎理论模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 张赫;庞永杰;唐旭东;秦再白;;基于VC和Vega联合开发的智能水下机器人仿真系统[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 彭丽媛;李晖;居鹤华;;崎岖地形环境中月球车的动力学建模与仿真[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
9 王金荣;赵国良;;崔木煤矿特厚煤层综放开采工作面设备选型配套研究[A];安全高效矿井机电装备及信息化技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2011)[C];2011年
10 王少磊;张文龙;;顶板窥视及分类在煤巷支护设计中的应用[A];安全高效矿井安全保障技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2011)[C];2011年
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1 王成龙;复杂机电系统统一建模与仿真技术研究[D];山东科技大学;2010年
2 肖毅;体育赛事背景广告曝光参数虚拟预测研究[D];上海体育学院;2010年
3 李莎莎;反辐射导弹仿真系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 常艳艳;水下运载器对接装置虚拟仿真系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
6 陈海卫;波轮式全自动洗衣机脱水振动与抑制机理的研究[D];江南大学;2010年
7 汪澎;驾驶人警觉状态检测技术研究[D];江苏大学;2010年
8 童伟;整体耦合式消扭悬架系统原理及其运动学和动力学研究[D];华南理工大学;2010年
9 傅朝阳;面向实时任务求解的自治服务协同模型、形式语义及其验证[D];浙江大学;2010年
10 章冲;网络环境下煤矿三维建模及可视化关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 武炜;煤矿井下火灾事故人员逃生可视化技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 王庆牛;煤系地层三维地质建模及可视化技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 朱延华;三维矿图可视化研究[D];山东科技大学;2010年
4 段化鹏;虚拟现实中物理引擎关键技术的研究与应用[D];山东科技大学;2010年
5 陈彦军;复杂围岩条件极近距离薄煤层群开采相关技术研究[D];山东科技大学;2010年
6 孟海军;极近距离跨采底板巷道稳定性研究[D];山东科技大学;2010年
7 梁鹏飞;基于数字化功能样机的炸药破碎机性能分析[D];长春理工大学;2010年
8 李高飞;数控选区电沉积快速成型的成型质量研究[D];浙江理工大学;2010年
9 史永伟;轮式装载机驱动桥多体动力学仿真分析[D];浙江理工大学;2010年
10 叶凯;道路车辆动态模拟[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 毛善君;灰色地理信息系统——动态修正地质空间数据的理论和技术[J];北京大学学报(自然科学版);2002年04期
2 刘芳,于晓红,邱丽芳,王小群;凸轮-连杆组合机构设计系统[J];北京科技大学学报;2005年01期
3 宿红毅,战守义,陈谊;面向仿真的虚拟现实开发平台的设计[J];北京理工大学学报;2001年01期
4 王卫东;孙福玉;;浅谈计算机仿真技术[J];赤峰学院学报(自然科学版);2006年01期
5 朱小弟,李青元,曹代勇;基于OpenGL的切片合成法及其在三维地质模型可视化中的应用[J];测绘科学;2001年01期
6 熊伟,毛善君,马蔼乃,刘桥喜;煤矿虚拟环境的巷道几何建模及关键算法研究[J];测绘通报;2002年08期
7 郭达志,余兆平;地理信息系统在矿山的应用[J];测绘学报;1989年04期
8 韩国建,郭达志,金学林;矿体信息的八叉树存储和检索技术[J];测绘学报;1992年01期
9 马荣华,黄杏元,贾建华,蒲英霞;矿山地理信息系统中巷道模型的研究[J];测绘学报;2000年04期
10 程朋根,龚健雅;地勘工程3维空间数据模型及其数据结构设计[J];测绘学报;2001年01期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 吴士良;对采场矿山压力有明显影响的覆岩破坏运动演化规律[D];山东科技大学;2002年
2 许妙忠;虚拟现实中三维地形建模和可视化技术及算法研究[D];武汉大学;2003年
3 王宝山;煤矿虚拟现实系统三维数据模型和可视化技术与算法研究[D];解放军信息工程大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王瑜;OpenGL在三维造型中的应用[D];大连理工大学;2000年
2 高立娥;水下武器系统仿真演示技术[D];西北工业大学;2001年
3 夏妍春;巷道中火灾烟气的流场研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
4 唐磊;基于线框模型的三维实体重构问题的分析与研究[D];中国海洋大学;2003年
5 韦仕川;晋煤集团成庄矿矿井火灾救灾决策支持系统研究及应用[D];辽宁工程技术大学;2005年
6 张玲玲;基于广义三棱柱的地质体三维可视化方法研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
7 陈文学;煤矿重大事故风险监控与应急救援方法体系研究[D];山东科技大学;2005年
8 李静静;含断层的复杂地质体三维建模与等高线生成[D];山东科技大学;2005年
9 蔡寅峰;矿山三维开拓系统的研究[D];昆明理工大学;2005年
10 王建民;三维巷道建模及其应用研究[D];太原理工大学;2005年
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1 王爱华;刘仁;郭桂志;;基于HLA的防空反导作战仿真系统研究[J];微计算机信息;2009年16期
2 饶德虎;黄高明;刘重阳;;基于对象模型的联邦成员开发框架研究[J];现代计算机(专业版);2010年04期
3 张龙,尹文君,柴旭东,刘民;RTI系统时间管理算法研究[J];系统仿真学报;2000年05期
4 杨作宾,朱元昌,陈爱武;HLA在战术C~3I系统仿真平台中的应用[J];火力与指挥控制;2001年04期
5 尹娟,郝建国,黄柯棣;基于高层体系结构对象模型的联邦成员软件框架自动生成研究与实现[J];系统仿真学报;2002年06期
6 李皓,康凤举,田志超;基于HLA的水下航行器分布交互仿真[J];计算机仿真;2003年03期
7 董光波,张锡恩;某装备分布式仿真训练系统基于HLA的实现[J];系统仿真学报;2004年01期
8 杨惠珍,康凤举,马裕民,蔡斌;基于时态逻辑的形式化联邦校核方法[J];西北工业大学学报;2005年04期
9 王卫青;华祖耀;;基于Agent体系结构的HLA联邦成员设计与实现[J];计算机仿真;2006年07期
10 吴彬;张兵;;基于HLA的雷达训练模拟系统设计[J];空军雷达学院学报;2006年03期
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1 孙世霞;黄柯棣;;联邦成员一致性测试软件的关键技术研究[A];2003年全国系统仿真学术年会论文集[C];2003年
2 徐丙立;龚建华;林珲;;基于HLA的虚拟地理环境系统框架设计[A];中国地理信息系统协会第八届年会论文集[C];2004年
3 乌云霄;王蕴实;吕召彪;;LTE/HSPA SON关键技术研究[A];2011全国无线及移动通信学术大会论文集[C];2011年
4 张大华;罗志明;王铁军;李凡;杨义彬;;云计算平台关键技术研究[A];2011电力通信管理暨智能电网通信技术论坛论文集[C];2011年
5 王威信;邓达华;;基于STL的CAD/CAE集成关键技术研究[A];中国图象图形学会第十届全国图像图形学术会议(CIG’2001)和第一届全国虚拟现实技术研讨会(CVR’2001)论文集[C];2001年
6 赵良才;景旭文;;基于Web零件协同设计制造集成关键技术研究[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
7 秦忠;;KX—R145型堆码机器人的关键技术研究[A];2002年十一省、区、市机械工程学术年会暨云南省机械工程学会第六届学术年会论文集[C];2002年
8 蔡春源;巢俊杰;杨慧;;基于Ajax技术的Web专题图层的关键技术研究[A];中国地理信息系统协会第四次会员代表大会暨第十一届年会论文集[C];2007年
9 张炳力;徐德胜;方运舟;;氢燃料电池电动汽车关键技术研究[A];2009海峡两岸机械科技论坛论文集[C];2009年
10 陈劭;冯仲科;于文华;陈忠加;;GPS在林火扑救中的关键技术研究[A];第二届中国林业学术大会——S7 新形势下的森林防火问题探讨论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张延颖 李仁堂;一道煤炭开采难题的成功破解[N];中国煤炭报;2006年
2 黄健 郝建国 黄柯棣;HLA的开发与应用[N];计算机世界;2001年
3 张延颖王新生;葛泉矿破解国内罕见开采难题[N];中国矿业报;2007年
4 记者:胡唯元;发酵工程:撑起生物技术产品半壁江山[N];科技日报;2006年
5 记者蒋建科;我国加强食品安全关键技术研究[N];人民日报;2002年
6 记者 赵伟 通讯员 郑原驰;彩色激光电视关键技术取得重大突破[N];长春日报;2006年
7 记者 解小如;山东加快推广节能新技术[N];中国化工报;2006年
8 记者 白茂槐 通讯员 吴香玉;包头稀土、铌资源综合利用关键技术研究启动[N];中国冶金报;2007年
9 赵凡;重大地灾防治关键技术研究启动[N];中国国土资源报;2007年
10 石花;危化品安全技术研究首获国家支持[N];经理日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵国梁;综采工作面安全生产虚拟现实系统关键技术研究[D];西安科技大学;2012年
2 郭晓峰;基于SOA和HLA的分布式仿真关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
3 冯善达;分布式炮兵虚拟现实训练系统关键技术研究[D];南京理工大学;2007年
4 官东;网格环境下的HLA仿真关键问题研究[D];中南大学;2011年
5 吴泽彬;基于Web服务的分布式仿真关键技术研究[D];南京理工大学;2007年
6 彭春光;基于语义交互和动态重构的兵棋推演系统概念框架及其关键技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
7 杨峰;电网分布式培训仿真系统关键技术研究[D];华中科技大学;2011年
8 高鹏;港口物流网络系统的建模及作业优化研究[D];大连理工大学;2011年
9 王凯东;宽带卫星网络关键技术研究[D];西安电子科技大学;2005年
10 窦志武;基于高层体系结构(HLA)分布交互仿真的应用方法研究[D];大连理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈宏;基于Simulink的HLA联邦成员开发技术的研究[D];山东大学;2005年
2 倪明;基于HLA的弹头姿态仿真软件研究[D];北京邮电大学;2010年
3 赵荷;基于HLA的卫星通信网建模仿真[D];电子科技大学;2007年
4 梁艳楠;水下机器人视景仿真与高层体系结构HLA研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
5 常红梅;HLA核心RTI测试方法研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
6 纪锴;基于HLA数据融合仿真技术研究[D];沈阳理工大学;2009年
7 周晓光;基于HLA和SIMULINK的分布式仿真系统研究[D];河南科技大学;2011年
8 尹娟;HLA联邦成员软件框架自动生成技术研究与实现[D];国防科学技术大学;2002年
9 王学慧;WISE软件HLA功能扩展的设计与实现[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
10 曹鹏飞;基于Web服务的HLA联邦设计与实现[D];解放军信息工程大学;2011年
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