一种矿下爆炸仿真控制系统的制作方法

1.本发明涉及爆炸仿真领域，具体而言，涉及一种矿下爆炸仿真控制系统。


背景技术：

2.瓦斯爆炸事故是破坏性最高的、杀伤力最大的消防事故，对生命、财产造成巨大损失；为了科普教育大众，警醒人们对安全生产的重视，市面上出现了许多的vr体验产品，让体验者身临其境来感知瓦斯爆炸现场的惨烈和震撼，提高人们的安全意识。
3.市面上的矿下爆炸体验产品主要是vr形式的，这类产品所需设备比较简单，其核心设备包括电脑、vr眼镜、场景程序；体验者进入体验区，配戴好vr眼镜，通过手柄上的按键操作场景中的界面来启动场景程序，进入煤矿爆炸体验程序后，瓦斯超限报警，等待数秒后发生爆炸，场景内沙石、烟雾、设备冲击而来，持续数秒后爆炸结束，体验结束。
4.现有的vr体验矿下爆炸的方式，具有较多的缺点，如体验效果单一，只有视觉、听觉；配戴vr眼镜容易使人眩晕；界面交互复杂，配戴vr眼镜后视觉与外界隔离人员移动有磕碰、摔倒等安全风险。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种矿下爆炸仿真控制系统，其能够增加体验效果，且保证体验人员的安全。
6.本发明的实施例是这样实现的：
7.本发明提供一种矿下爆炸仿真控制系统，包括巷道、瓦斯传感器、显示装置、落石装置、吹烟装置、震动装置、报警装置和火模拟装置；
8.所述巷道内设置有体验区，所述火模拟装置设置在所述巷道内与所述体验区相对应的侧壁上；
9.所述落石装置设置在所述巷道内的顶部，且位于所述体验区的一端；
10.所述吹烟装置设置在所述巷道内的所述体验区的一端，所述吹烟装置用于向所述体验区吹送风烟；
11.所述瓦斯传感器和所述报警装置均设置在所述巷道内；
12.所述显示装置设置在所述巷道内，且位于所述体验区的一端；
13.和/或，所述显示装置设置在所述巷道内，且位于与所述体验区相对应的侧壁上；
14.所述震动装置设置在所述体验区的下方。
15.在可选的实施方式中，所述吹烟装置包括风烟机和空气炮，所述风烟机和所述空气炮均设置在所述体验区的一端。
16.在可选的实施方式中，所述落石装置下方设置有落石回收装置。
17.在可选的实施方式中，所述落石装置包括储石仓、仿真石和仓门控制装置；
18.所述储石仓设置在所述巷道上方，所述储石仓通过仓门与所述巷道连通；
19.所述仿真石设置在所述储石仓内；
20.所述仓门控制装置用于控制所述仓门的开闭状态。
21.在可选的实施方式中，所述储石仓内还设置有落石搅拌装置。
22.在可选的实施方式中，还包括控制器，所述控制器分别与所述瓦斯传感器、所述显示装置、所述落石装置、所述吹烟装置、所述震动装置、所述报警装置和所述火模拟装置进行信号连接。
23.在可选的实施方式中，所述报警装置为声音报警装置。
24.在可选的实施方式中，所述巷道外设置有保护支护。
25.在可选的实施方式中，所述巷道内还设置有漏电模拟装置。
26.在可选的实施方式中，所述显示装置为多块拼接的显示屏。
27.本发明实施例的有益效果是：
28.体验者在巷道内的体验区进行体验时，通过瓦斯传感器、显示装置、落石装置、吹烟装置、震动装置、报警装置和火模拟装置分别来实现对瓦斯爆炸时的煤尘、冲击波、落石、火焰、地面震动等真实效果进行模拟，不需要人的视觉与外界隔离，既体验了真实的模拟效果，又保证了体验者的安全。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
30.图1为本发明实施例提供的矿下爆炸仿真控制系统的结构示意图；
31.图2为本发明实施例提供的矿下爆炸仿真控制系统的俯视图；
32.图3为图2的a
‑
a剖视图；
33.图4为本发明实施例提供的矿下爆炸仿真控制系统的主视图；
34.图5为图4的b
‑
b剖视图；
35.图6为本发明实施例提供的矿下爆炸仿真控制系统的内部结构示意图；
36.图7为本发明实施例提供的矿下爆炸仿真控制系统的进入体验区时的体验流程图；
37.图8为本发明实施例提供的矿下爆炸仿真控制系统的爆炸初期阶段的体验流程图；
38.图9为本发明实施例提供的矿下爆炸仿真控制系统的爆炸中期阶段的体验流程图；
39.图10为本发明实施例提供的矿下爆炸仿真控制系统的爆炸后期阶段的体验流程图。
40.图标：1
‑
巷道；2
‑
保护支护；3
‑
瓦斯传感器；4
‑
落石装置；5
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报警装置；6
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体验区；7
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震动装置；8
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电缆装置；9
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风烟机；10
‑
落石回收装置；11
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空气炮；12
‑
显示装置。
具体实施方式
41.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例
中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
42.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
46.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.下面结合图1－图10，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
48.本发明提供一种矿下爆炸仿真控制系统，如图1－图6所示，包括巷道1、瓦斯传感器3、显示装置12、落石装置4、吹烟装置、震动装置7、报警装置5和火模拟装置；巷道1内设置有体验区6，火模拟装置设置在巷道1内与体验区6相对应的侧壁上；落石装置4设置在巷道1内的顶部，且位于体验区6的一端；吹烟装置设置在巷道1内的体验区6的一端，吹烟装置用于向体验区6吹送风烟；瓦斯传感器3和报警装置5均设置在巷道1内；显示装置12设置在巷道1内，且位于体验区6的一端；和/或，显示装置12设置在巷道1内，且位于与体验区6相对应的侧壁上；震动装置7设置在体验区6的下方。
49.具体的，在本实施例中，显示装置12设置在体验区6远离巷道1入口的一端，体验者在进入巷道1后，不需要转向即可看到显示装置12显示的内容。
50.显示装置12也可以是同时在巷道1的侧壁上设置，进而能够显示更多的状态。
51.在本实施例中，吹烟装置设置在体验区6远离巷道1入口的一端，且设置在体验区6与显示装置12之间，通过吹烟装置向体验区6进行吹烟，使得体验区6能够体验到爆炸时的烟雾感。
52.在本实施例中，震动装置7设置在体验区6的下方，在进行体验时，震动装置7的震
动，能够模拟爆炸时巷道1的震动。
53.在本实施例中，火模拟装置设置在巷道1的内部侧壁上，且设置在体验区6的相对两侧，在进行爆炸模拟时，火模拟装置对电火花、火苗、火焰等状态进行模拟，且模拟的电火花、火苗、火焰等显示在体验区6的周围，使得体验更具有真实感。
54.在本实施例中，报警装置5也设置在巷道1的内部侧壁上，用于模拟矿下爆炸时的警报。
55.具体的，在进行矿下爆炸仿真体验时，体验者站在体验区6上，先从瓦斯传感器3开始启动，之后再进一步启动其他装置。
56.此时，通过显示装置12来显示三维场景，且显示的三维场景为巷道1的延续，使得在进行爆炸模拟时，显示装置12显示的巷道1爆炸状态更加真实；通过落石装置4来模拟爆炸时的落石状态；通过吹烟装置来模拟爆炸时的烟雾状态；通过震动装置7来模拟爆炸时的巷道1震动状态；通过火模拟装置来模拟爆炸时的电路连接产生的火花等与火相关的状态；通过报警装置5模拟在爆炸状态下的警报声。
57.整个模拟装置在进行爆炸模拟时，对状态模拟的较为完整，且在体验模拟爆炸的过程中，不需要将人体的视觉与外界隔离，减少了体验时的不适感，保证了体验模拟爆炸时的安全性，也同时提高了体验的真实性。
58.在可选的实施方式中，吹烟装置包括风烟机9和空气炮11，风烟机9和空气炮11均设置在体验区6的一端。
59.具体的，在本实施例中，风烟机9为小风量，具有旋转、出风、出烟功能，空气炮11的风量较大，用于向体验区6喷射大气流和浓烟。
60.通过旋转风和大气流的配合，以及浓烟与轻烟的配合，实现对巷道1内爆炸时产生的烟雾状态进行完整模拟。
61.在可选的实施方式中，落石装置4下方设置有落石回收装置10。
62.在本实施例中，通过落石回收装置10的设置，能够将落石装置4落下的仿真石进行回收，以便于循环利用。
63.具体的，在本实施例中，落石回收装置10为回收筐，即落石装置4落下的仿真石呗回收筐进行回收。
64.需要指出的是，落石回收装置10可以是回收筐，但其不仅仅局限于回收筐，其还可以是增加其他的如打扫结构等装置，便于将落石进行收集后，再进行统一回收，也就是说，只要能够实现对落石装置4落下的仿真石进行回收即可。
65.在可选的实施方式中，落石装置4包括储石仓、仿真石和仓门控制装置；储石仓设置在巷道1上方，储石仓通过仓门与巷道1连通；仿真石设置在储石仓内；仓门控制装置用于控制仓门的开闭状态。
66.具体的，在本实施例中，仿真石的大小不一，较小体积的仿真石设置在储石仓的下方，而储石仓的仓门也设置在下方，使得在仓门控制装置打开仓门时，先落下体积较小的仿真石，之后在落下体积较大的仿真石，使得其更接近真实情况。
67.具体的，在本实施例中，储石仓设置在巷道1的上方，其可以是设置在巷道1的内部，也可以是设置在巷道1的外部，只要储石仓能够与巷道1顶部联通，使得储石仓内的仿真石落入到巷道1内部的体验区6远离巷道1入口的一端即可。
68.在可选的实施方式中，储石仓内还设置有落石搅拌装置。
69.为避免储石仓内的较大体积大仿真石相互牵绊，而导致仿真石不能正常落下的情况发生，在储石仓内设置了落石搅拌装置，当仓门打开后，落石搅拌装置对储石仓内的仿真石进行实时搅拌，以保证储石仓内的仿真石能够正常落入到巷道1内。
70.具体的，在本实施例中，落石搅拌装置的设置方式可以有很多种，如可以在搅拌轴上设置多个搅拌叶进行搅拌，也可以是直接通过电机带动曲型的棒体进行搅拌等方式，也就是说，只要能够实现对储石仓内的仿真石进行搅拌，保证仿真石能够正常落入到巷道1内即可。
71.在可选的实施方式中，还包括控制器，控制器分别与瓦斯传感器3、显示装置12、落石装置4、吹烟装置、震动装置7、报警装置5和火模拟装置进行信号连接。
72.具体的，在本实施例中，通过控制器的设置，能够对各个装置进行分别控制，使得各个装置的开启时间和关闭时间能够得到自动控制，减少了人工控制频率，使得模拟过程更加流畅。
73.在可选的实施方式中，控制器上连接有计时器。
74.具体的，在控制器内设置有计算器或计时功能模块，每一次控制时间，以及控制间隔均可以通过计时器或计时功能模块进行计时，进而使得各个装置之间的状态衔接更加及时，使得模拟过程更加真实流畅。
75.在可选的实施方式中，报警装置为声音报警装置。
76.在矿下巷道结构复杂，采用如光线、振动等报警装置，并不能达到及时报警的目的，一般均为声音报警装置，因此，在进行模拟的时候，也将报警装置为声音报警装置，进而保证了模拟的真实性。
77.在可选的实施方式中，巷道1外设置有保护支护2。
78.通过保护支护2的设置，保证巷道1在进行体验区6的震动、落石装置4的落石动作等操作均不会对巷道1产生危险性危害，且当储石仓设置在巷道1外部时，保护支护2还对储石仓具有一定的保护作用。
79.在可选的实施方式中，巷道内还设置有漏电模拟装置。
80.通过漏电模拟装置可以进行漏电模拟，模拟在爆炸的情况下，由于爆炸产生的漏电情况，进而能够增加真实感。
81.具体的，在本实施例中，火模拟和漏电模拟均通过电缆装置8实现真实模拟。
82.具体的，在本实施例中，通过电缆装置8的电流控制来实现电火花的模拟，以及实现对火焰的模拟等。
83.需要指出的是，火模拟装置可以是电缆装置8，但其不仅仅局限于电缆装置8，其还可以是其他的装置，如还可以是通过显示屏对火花和火焰进行模拟等，也就是说，只要能够实现对电火花、火焰等火的状态进行模拟即可。
84.在可选的实施方式中，显示装置12为多块拼接的显示屏。
85.需要指出的是，显示装置12可以是显示屏，但其不仅仅局限于显示屏，其还可以是其他的装置，如还可以是投影幕布，通过投影仪对巷道1在爆炸时的坍塌状态进行模拟。
86.在本实施例中，巷道1内部的设备分布如图6所示，落石装置4中落下的时石头为仿真碎石或大石模型，并且坠落后通过落石回收装置10进行回收。显示装置12用于显示三维
场景程序，场景模型是一段和仿真巷道1相似的巷道1，三维场景主要模拟爆炸时的冲击波、爆炸火焰、石头坠落、沙尘等内容。风烟机9具备旋转、出风、出烟功能。瓦斯传感器3显示当前瓦斯含量值，瓦斯超限时会报警。空气炮11能喷出强大气流和浓烟。体验区6下方装有震动装置7。电缆装置8可以仿真火焰、电打火功能。
87.在本实施例中，体验者的体验流程如下：
88.矿下瓦斯爆炸体验流程如图7
‑
图10所示：
89.状态1，体验者进入体验区6，检测设备上传数据，场景程序收到进入体验区6数据，体验开始。
90.状态2，场景程序控制瓦斯传感器3显示瓦斯超限，报警器开始报警。
91.状态3，10秒后场景中破损电缆产生电火花，同时系统播放语音提示“不好，瓦斯超限，电缆破皮打火，瓦斯电闭锁装置失效了，赶快通知电工切断电源”。
92.状态4，5秒后场景中发生第一次爆炸，同时系统播放语音提示“瓦斯爆炸了快跑”，场景中爆炸冲击波由远及近冲向体验区6，系统播放冲击波音效，安装在体验区6下面的震动平台轻微震动。
93.状态5，10秒后场景中发生第二次爆炸，并发展成连续爆炸，场景中出现火团，由远及近快速传播而来，到达体验区6，场景中冲击波能量持续加大，岩石由远到近开始掉落，粉尘加大；安装在体验区6下面的震动平台震动力度加大，系统播放爆炸音效，空气炮11向体验区6喷出浓烟，灯光发出红色灯光照射体验区6，落石装置4开始坠落仿真石头，风烟机9开始工作吹向体验区6。
94.状态6，10秒后场景中爆炸结束；场景中电缆着火、漏电打火，巷道1内一片狼藉，远处散落各种设备，垮塌矸石等；安装在体验区6下面的震动平台停止震动，电缆装置8模拟着火、打火效果。
95.状态7，体验结束，体验者离开体验区6。
96.由上述可以看出，本发明提供的矿下爆炸仿真控制系统最大的优点是体验感强，更接近真实，交互简单，自传感器检测到人后即自动开始体验；本发明的系统通过仿真矿下爆炸时的各种细节带给人们更真实体验效果，模拟矿下爆炸场景，仿真井下巷道1，仿真爆炸时碎石、矸石坠落，仿真破皮电缆着火、触电电火花，仿真爆炸时的浓烟，仿真爆炸时的震动，仿真爆炸时的冲击波。
97.此系统通过虚实结合的形式呈现给体验者。虚拟部分指的是三维巷道场景，它主要的工作是模拟爆炸时的冲击波、爆炸火焰、控制硬件设备；真实部分指的是巷道1、仿真石、3d电缆火焰、电火花、风烟机9、冲击波、爆炸产生的震动。
98.巷道1内爆炸所产生的大量能量、热量，在周围介质中造成高压的化学反应，产生强烈的冲击波；空气炮11将空气压缩，当释放时会对周围空气产生强大压力，可以模拟冲击波；场景程序在场景中的冲击波到达屏幕时，控制空气炮11释放空气产生强大压力，使体验者感受被冲击波击中的感觉。
99.爆炸会导致巷道1震动、坠石甚至巷道1坍塌，场景程序根据爆炸产生的强大冲击力传播速度控制场景中的碎石、矸石依次落下，到达屏幕时控制仿真石头落下，同时控制体验区6下面的震动平台震动的强度逐渐增加。爆炸过后电缆外部的绝缘层着火燃烧，场景程序控制3d电缆火焰设备来模拟电缆燃烧。
100.本发明实施例的有益效果是：
101.体验者在巷道1内的体验区6进行体验时，通过瓦斯传感器3、显示装置12、落石装置4、吹烟装置、震动装置7、报警装置5和火模拟装置分别来实现对瓦斯爆炸时的煤尘、冲击波、落石、火焰、地面震动等真实效果进行模拟，不需要人的视觉与外界隔离，既体验了真实的模拟效果，又保证了体验者的安全。
102.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。