云南省煤矿安全技术培训中心 云南昆明 650205
摘要：煤矿安全培训是矿产资源开发过程中的重要环节，它不仅关系到工作人员对安全重要性认识的提高，而且能加强员工在各类安全问题突发时的应变能力，进而降低风险、保障安全、缩小成本损失。虚拟现实技术作为互联网时代高速发展的直接产物，在安全培训上的应用，能直观立体的帮助员工感受到危险带来的巨大损害和防范带来的巨大益处，从而严格贯彻落实安全管理制度，实现煤矿开发项目“零事故”的目标。
关键词：虚拟现实技术; 煤矿; 安全培训; 应用;
1.前言
煤矿资源开采过程中，由于工作环境的复杂性、多变性和阶段性，从而造成了安全事故的多发性。一直以来，煤矿生产致力于提高工人的安全意识和管理的执行力度来减少事故的产生，但在效果上并没有多大改进。通过引进虚拟现实技术进行安全培训，不仅能使员工学习煤矿开采的专业操作，掌握安全技术，而且虚拟现实的强大仿真技术，能使员工提前熟悉工作环境，进而减小由于环境因素带来的安全威胁。虚拟现实在安全培训中的应用，是煤矿开采对安全认识重视和提高的标志，也是煤矿开采拥抱科技、走向时代的奠基。
２ 虚拟现实技术的工作原理及特点
虚拟现实系统的运行需要有多强大的计算机做技术支持，同时需要用户端与计算机之间实现良好的输入输出联系，这是虚拟现实工作的基本系统结构，如图１所示。
图１ 虚拟现实系统结构图
虚拟现实技术的最大特点在于三维立体直观性，能给用户身临其境的真实感受。同时，在环境的交互转换过程中，消除了时间滞留。也就是说，场景的切换速度快于眼睛与大脑之间的信息传递转换思路，这样就能确保用户的真实感。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆除此之外，在听觉、触觉等多重感管感受上也实现了逼真模拟，进一步加强了用户的体验感受。同时，为适应用户对模拟环境的需求，虚拟现实中的场景可以通过捕捉用户的行为、根据用户自定的想象的空间呈现场景，进而满足用户的使用需求。这种强大的内在逻辑编辑程序和快速的信息处理技术也是虚拟现实较之于其他可视化技术的优势所在。
３ 煤矿安全培训中虚拟现实技术的应用
３.1 虚拟现实装备及其应用场景
3.1.1 ＣＡＶＥ系统的应用
煤矿安全培训对虚拟现实技术的应用离不开投影设备的支持，ＣＡＶＥ系统作为实现多通道视景相融合、立体显示的现代化技术，在虚拟现实的输出设备接口上展现了自身的优势，同时也适应煤矿培训场地的条件需求。它能实现提供3～70面的立体投影面，实现多人参与，多人融入的仿真环境模拟，在分辨率上，也达到了目前市场的最佳效果，给人以直观的三维影响效果，不炫目、不头晕，结合低音立体环绕，让体验者不仅在视觉上受到冲击，听觉上也有所震撼。在培训过程中，可以以各类安全事故为场景进行模拟，感受不正当操作代来的巨大危害，同时，也能考验检查每位员工在逼真的虚拟现实环境下对突发状况的应变处理。较之于传统的培训学习模式，虚拟现实带来的好处不言而喻。
3.1.2 单屏全息系统的应用
单屏全息系统的应用体现的是虚拟现实技术的交互性，解决了由于员工操作不当造成的各类安全事故。这种培训模式给学员以直观的操作环境，通过实际操作体验，来正确学习各类煤矿机器设备的使用。具体来说，交互性是通过用户的动作信息，系统自动捕捉匹配后实现的。在实际培训过程中，培训员工会拿着无线交互笔，通过交互笔的感应功能以及选择功能，对各类模型的具体构成进行细部观察、透视。这种培训效果远超传统书本上的平面认识和枯燥的知识输入，不仅以实物展示了机器设备的构造组成，而且形象的视觉感受冲击也能加强知识记忆。
3.1.3 多人协同系统的应用
多人协同系统的存在为煤矿培训的实地工作形式模拟提供了可能，它的同时在线功能支持培训任务的合作完成，不仅有利于员工之间的合作协调能力发展，而且能展示团结互助的强大精神力量。在系统环境和功能的支持下，虚拟现实提供了环境条件，模拟员工可以根据角色分配，实时体验模拟事故突发的处理对策，检测事故处理的效果、时间以及环节衔接，这对促进安全事故处理措施的修正和提高有很大的参考作用，也有很大的借鉴反思意义。总之，这种以游戏为模拟形式的轻松过程，不仅让员工学习了新知识，更体验了合作的重要性和安全的重要性。
3.2 煤矿可视化安全培训软件支撑平台
3.2.1 支持辅助管理平台
（1）公寓管理。多数煤矿培训机构配备一定数量的学员公寓，该模块实现对学员住宿的现代化管理。（2）费用管理。培训员工资料信息管理中，收费信息窗口会在培训报名接口展示，这是机构运行、培训付费必经过程，也是模拟显示技术收支付能力的体现。（3）自我管理。虚拟现实技术的展示需要得到诸多高端设备的支持，在煤矿安全培训过程中，系统自身的支持辅助管理平台会启动设备监控服务，对自身的一体化完整性进行实时监控，保证各设备之间的紧密联系配合和功能的运转良好。（4）过程管理。安全培训的实景模拟，会对员工的表现情况做记录分析，根据每个员工的历史表现以及薄弱环节，进行多次同质不同景的培训，进而加强知识掌握。
3.2.2应急指挥调度平台
应急指挥平台的存在，是为了在风险事件发生时，根据既定的实时数据，启动系统制定的解决策略。主要体现在3个方面：（1）数据中心的建立。为了更好的使解决对策适用于突发状况，在数据录入时，都会采用真实的实地测量数据，模拟地下工作环境以及分析可能发生的风险概率大小，这对煤矿开采过程中的安全风险转移和规避有着很好的引导作用。借助于数据中心对数据的处理分析能力，为学员量身制定适用的培训内容，真正做到安全知识的查缺补漏，安全意识的逐步提高。（2）安全的严格监督。应急指挥平台对于安全隐患的及时发现、排除有着重要的作用，这是安全事故发生时降低损失伤亡的关键。（3）应急管理系统。安全事故一旦发生，该平台会立刻采取应急救援措施，将物资存货数据进行统计，并启动安全应急信号，它对整个安全系统的运行模式起着良好的保障作用。
3.2.3虚拟现实支撑平台
虚拟现实技术的应用，离不开其内部各模块的支持，各功能配合协调才能展现虚拟现实的作用。具体而言，主要展现在以下三个方面：（1）三维图像支持。这一模块直接关系到虚拟现实技术的可视化功能以及用户的直观体验感受，其运行质量的好坏直接决定着体验效果的优劣。（2）场景模拟模型。煤矿安全培训的内容离不开瓦斯爆炸、煤矿崩塌以及各种水灾、火灾等，在场景模拟之前，需要先利用计算机建立模型，从而满足用户对场景的需求。（3）虚拟现实软件。虚拟技术的核心来自于软件的强大依托，各硬件的配置必不可少的，软件的应用才是关键，通过与各系统、各程序之间的紧密联系配合，进而输出图像、声音等易被感官捕捉的信息。
4. 结语
煤矿安全培训对虚拟现实技术的应用，消除了传统培训纸上谈兵带来的效果，解决了资源、方法、形式等各类培训问题。这类可视化的三维立体效果，适用于煤矿各阶层员工，形象生动，具体透明，从根源上解决了员工思想意识上的错误，这对促进安全生产管理有巨大的推进作用，也从根源上降低了安全事故的发生概率。相信随着互联网+、大数据、云应用时代的快速发展，以及虚拟现实技术在安全培训上的深层应用，我国煤矿开采将实现安全有保证、质量有提高、成本有缩减的巨大目标。
参考文献:
[1]虚拟现实(VR)技术在大型公共建筑规划互动分析中的应用研究[J]. 戴成元,刘芳英. 水资源与水工程学报. 2012(04)
[2]基于VR技术的中国传统园林的意境营造[J]. 王孟孟.中小企业管理与科技(中旬刊). 2014(09)
论文作者:刘鸿俊
论文发表刊物:《防护工程》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/17
标签：虚拟现实论文; 技术论文; 煤矿论文; 员工论文; 系统论文; 环境论文; 煤矿安全论文; 《防护工程》2018年第23期论文;