劉文龍

摘 要：近年來(lái)，煤礦企業(yè)生產(chǎn)安全形勢(shì)令人關(guān)注，頻繁發(fā)生的傷亡事故觸目驚心。煤塵、瓦斯、頂板、機(jī)電運(yùn)輸、涌水等潛在危險(xiǎn)源形成了煤礦復(fù)雜多變的生產(chǎn)環(huán)境，關(guān)系到每個(gè)職工的生命安危。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)水平的發(fā)展，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與煤礦安全培訓(xùn)相融合，可以形象逼真地讓學(xué)員沉浸在虛擬生產(chǎn)環(huán)境中，進(jìn)而提升煤礦企業(yè)的培訓(xùn)效果，從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)代煤礦企業(yè)安全培訓(xùn)的技術(shù)與形式創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：煤礦安全培訓(xùn) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 煤礦安全生產(chǎn) 信息技術(shù)

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與煤礦安全培訓(xùn)的關(guān)系

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬的三維場(chǎng)景。它充分利用計(jì)算機(jī)硬件與軟件資源的集成技術(shù)，提供了一種實(shí)時(shí)的、三維的虛擬環(huán)境。使用者完全可以進(jìn)入其中，觀看計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的虛擬世界，多感官感知，具有較強(qiáng)的沉浸感與交互性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在社會(huì)各領(lǐng)域應(yīng)用十分廣闊，無(wú)論在軍事領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域，還是在建筑與工業(yè)設(shè)計(jì)、文化娛樂(lè)等各方面，都有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的成果實(shí)例。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到煤礦企業(yè)，可以提升煤礦安全培訓(xùn)水平，在學(xué)員培訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中，利用虛擬仿真技術(shù)，在成像與互動(dòng)中，形成逼真的影像效果，增強(qiáng)學(xué)員的沉浸感，提高學(xué)員的認(rèn)知興趣。煤礦安全培訓(xùn)軟硬件實(shí)力水平，需要虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)助推創(chuàng)新發(fā)展，墨守成規(guī)、故步自封難以實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)在安全培訓(xùn)領(lǐng)域的跨越發(fā)展。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與培訓(xùn)并相融合發(fā)展，有利于提高培訓(xùn)的效果與質(zhì)量，有利于提高安全領(lǐng)域的生命力量，有利于著實(shí)提高煤礦企業(yè)安全培訓(xùn)教學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在煤礦安全培訓(xùn)中的實(shí)現(xiàn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，生成虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景以輔助傳統(tǒng)的培訓(xùn)教學(xué)，可以靈活生動(dòng)地生成一系列沉浸效果震撼、具備實(shí)時(shí)交互的多感知虛擬場(chǎng)景，通過(guò)人機(jī)交互使學(xué)員在身臨其境的教學(xué)過(guò)程中，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果。欲想實(shí)現(xiàn)如此有效的培訓(xùn)，需建立完備的軟硬件培訓(xùn)環(huán)境。

1.教室布置及硬件裝配

整套系統(tǒng)要以培訓(xùn)、考核為目的，充分結(jié)合煤礦企業(yè)安全培訓(xùn)教學(xué)實(shí)際情況，以高仿真效果呈現(xiàn)，系統(tǒng)具備“教、學(xué)、練、考”等多層次的培訓(xùn)功能。場(chǎng)地選擇過(guò)程要依據(jù)后期培訓(xùn)計(jì)劃，按需選定培訓(xùn)教室，結(jié)合教室實(shí)地情況，規(guī)劃操作室、投影屏幕及座椅布置。按設(shè)計(jì)計(jì)劃鋪設(shè)線纜、建設(shè)投影系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、圖形圖像處理系統(tǒng)，并配套建設(shè)音效系統(tǒng)、空調(diào)和UPS電源等輔助設(shè)施。系統(tǒng)建成后，具備虛擬仿真技術(shù)等多媒體手段，能夠?qū)Π踩芾砼c操作人員進(jìn)行全面培訓(xùn)，確保提高職工和管理干部的風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)與預(yù)防、自救逃生與搶險(xiǎn)救災(zāi)等綜合能力。

2.軟件定制及開(kāi)發(fā)

軟件系統(tǒng)是培訓(xùn)的關(guān)鍵，系統(tǒng)建成后受訓(xùn)人員能以第一人稱視角在場(chǎng)景中自由行動(dòng)，逼真地再現(xiàn)場(chǎng)景內(nèi)的人與系統(tǒng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人與人、人與現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境互動(dòng)、聯(lián)動(dòng)的生動(dòng)效果。

（1）建立虛擬場(chǎng)景。針對(duì)煤礦企業(yè)開(kāi)發(fā)的安全培訓(xùn)系統(tǒng)，場(chǎng)景以井上車間和井下巷道和工作面為主，能夠充分建設(shè)煤礦礦井特有的安全生產(chǎn)系統(tǒng)，如通風(fēng)、運(yùn)輸、水文地質(zhì)、供電、提升、壓風(fēng)、采煤、掘進(jìn)、供排水等系統(tǒng)，以及再現(xiàn)井下巷道的不同支護(hù)方式等。場(chǎng)景建成后可以實(shí)現(xiàn)各培訓(xùn)模塊的融合接入，可以真正實(shí)現(xiàn)學(xué)員的身臨其境感觸。

（2）開(kāi)發(fā)虛擬培訓(xùn)功能模塊。該系列模塊是培訓(xùn)教學(xué)的核心，開(kāi)發(fā)過(guò)程結(jié)合使用企業(yè)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，使得學(xué)員在虛擬場(chǎng)景漫游過(guò)程中，有選擇地實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、練、考”等功能。實(shí)現(xiàn)過(guò)程可以讓學(xué)員熟悉自己工作的井上下環(huán)境，學(xué)習(xí)和掌握井上下礦容礦貌和完整的生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。還可以進(jìn)行崗位描述、崗位風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)、虛擬操作、避災(zāi)路線演練等操作，在形象生動(dòng)地認(rèn)識(shí)煤礦的同時(shí)，輕松掌握采、掘、開(kāi)、機(jī)、運(yùn)、通等主要的生產(chǎn)系統(tǒng)。

（3）融合現(xiàn)有的生產(chǎn)系統(tǒng)。虛擬仿真系統(tǒng)依據(jù)新型計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用開(kāi)發(fā)連接、融合煤礦企業(yè)原有生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)，可以方便實(shí)現(xiàn)新老系統(tǒng)融合，譬如接入井下皮帶，可以方便地查看井下皮帶的真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)，了解該皮帶的運(yùn)行參數(shù)及實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)等，從而為學(xué)員展現(xiàn)虛擬仿真的逼真效果，同時(shí)也可為礦井生產(chǎn)指揮調(diào)度提供一定的支持。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在煤礦安全培訓(xùn)中的應(yīng)用前景

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在煤礦安全培訓(xùn)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。它可以利用高效能的計(jì)算機(jī)技術(shù)，深入結(jié)合煤礦企業(yè)特征，可以針對(duì)性地開(kāi)發(fā)生成安全培訓(xùn)教學(xué)模塊，在原有培訓(xùn)教學(xué)基礎(chǔ)上豐富教學(xué)互動(dòng)手段、激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)興趣、大大增強(qiáng)培訓(xùn)效果。展望未來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯著，今后的煤礦安全培訓(xùn)工作一定會(huì)向虛擬仿真技術(shù)傾斜，培訓(xùn)技術(shù)手段也會(huì)逐漸加強(qiáng)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)定會(huì)隨之得以應(yīng)用推廣。

（作者單位：冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司教育培訓(xùn)中心）