基于三维几何模型的煤矿安全生产过程VR仿真培训平台的制作方法

技术特征：
1.基于三维几何模型的煤矿安全生产过程vr仿真培训平台，其特征在于，包括煤矿生产数据收集模块、实体场景建模模块、场景合成模块、vr交互模块及实时性程序开发模块；所述煤矿生产数据收集模块，用于收集煤矿采集地层、巷道及施工设备数据的实体场景数据信息；所述用于收集煤矿采集地层、巷道及施工设备数据的实体场景数据信息还包括以下步骤：获取煤矿的井下施工图及矿工的工作地点定位图；根据煤矿的井下施工图，收集煤矿构造及地层的数据信息；根据矿工的工作地点定位图，收集矿工的人员定位及机电设备的数据信息；将矿构造及地层的数据信息与矿工的人员定位及机电设备的数据信息，通过向实体场景建模模块输出对应数据信息，实现数据漫游、信息查询及数据分析的功能；所述实体场景建模模块，用于接收煤矿生产数据收集系统的实体场景数据，基于实体场景数据配置加权移动平均值的仿真煤矿生产建模数据，执行实体场景与仿真煤矿生产建模数据的模型转换，并得到实体场景；其包括以下步骤：接收所述对应数据信息，将对应数据信息输入建模工具，获取模拟分析结果，通过计算加权移动平均值确定相关范围，并获得初始化的实体场景结构分布模型；所述计算加权移动平均值的计算公式为：q＝eq
n
e(1-e)q
n-1
e(1-e)2q
n-2

…
；其中，q表示加权移动平均值，n表示输入的数据数量，q
n
表示输入的数据数量为n时的数据，e为权重，且e＝1/n；根据初始化的实体场景结构分布模型范围进行数据改进，建立判断数据趋势的曲线模型；根据曲线计算的弹性变化值，变换弹性范围；其中，所述弹性变化值的计算公式为：其中，t表示弹性变化值，q表示加权移动平均值，i表示差值区间的两个端点值的平均值；根据所述变换弹性范围判断数据模拟后，计算的实体场景分析数据；根据所述实体场景分析数据的滞后情况，输出最终的实体场景；所述场景合成模块，用于利用开源三维软件blender完成实验专业模型的构建工作，并根据vr交互设备的操控对实体场景的建模文件进行调整；所述vr交互模块，用于通过操控场景合成模块来读取实体场景模型文件，并利用uml对所述实体场景的建模文件进行调整，采用unity3d完成三维场景的建模；所述实时性程序开发模块，用于与vr交互设备之间建立数据通信，并对调整后的实体场景模型文件进行仿真计算，采用javascript生成实时性自动调整程序。2.根据权利要求1所述的基于三维几何模型的煤矿安全生产过程vr仿真培训平台，其特征在于，所述实体场景建模模块包括实体场景模型读取模块、实体场景模型调整模块及实体场景仿真模块；所述实体场景模型读取模块，用于通过vr交互设备的操控，从模型数据库中选择所述
实体场景模型文件；所述实体场景模型调整模块，用于通过vr交互设备的操控对模型读取单元读取到的实体场景模型文件进行调整，并将调整后的实体场景模型文件发送给所述仿真单元；所述实体场景仿真模块，用于确定调整后的实体场景模型文件的仿真参数和仿真条件，并将调整后的实体场景模型文件、仿真参数及仿真条件发送至局域网进行仿真计算。3.根据权利要求1所述的基于三维几何模型的煤矿安全生产过程vr仿真培训平台，其特征在于，所述用于利用开源三维软件blender完成实验专业模型的构建工作，并根据vr交互设备的操控对实体场景的建模文件进行调整还包括以下步骤：根据vr交互设备的操控来读取实体场景的建模文件；利用开源三维软件blender完成实验专业模型的构建工作，并根据vr交互设备的操控对实体场景的建模文件进行调整；将调整后的实体场景模型文件发送给所述实时性程序开发模块进行仿真计算；利用实时性程序开发模块发送的仿真结果显示在场景合成模块。4.根据权利要求1所述的基于三维几何模型的煤矿安全生产过程vr仿真培训平台，其特征在于，所述用于通过操控场景合成模块来读取实体场景模型文件，并利用uml对所述实体场景的建模文件进行调整，采用unity3d完成三维场景的建模还包括以下步骤：接收实体场景建模模块输送过来的实体景象模型文件的计算结果；基于实景的煤矿安全生产信息对实体场景模型文件的计算结果进行比对，并记录比对误差；利用uml了强化共同特征，并进一步进行的实体场景元素分类；根据各实体场景元素分类信息与实景的比对误差，并对实体场景模型文件进行调整；将调整后的实体场景模型通过unity3d完成三维场景的建模。5.根据权利要求1所述的基于三维几何模型的煤矿安全生产过程vr仿真培训平台，其特征在于，所述用于与vr交互设备之间建立数据通信，并对调整后的实体场景模型文件进行仿真计算，采用javascript生成实时性自动调整程序还包括以下步骤：局域网发出建立数据通信指令，多个计算机执行指令操作并建立与所述vr交互设备间的数据连接；多个计算机接收实体场景模型文件的数据信息，采用javascript生成实时性自动调整程序，并将实体场景模型文件的数据信息植入指定的vr交互设备；构建虚拟的实体场景所处空间的坐标，生成所处虚拟的实体场景的虚拟画面，并在vr设备中进行观看。6.根据权利要求1所述的基于三维几何模型的煤矿安全生产过程vr仿真培训平台，其特征在于，所述vr设备采用pico neo1与neo3无线便携式vr一体机头盔。

技术总结
本发明公开了基于三维几何模型的煤矿安全生产过程VR仿真培训平台，包括煤矿生产数据收集模块、实体场景建模模块、场景合成模块、VR交互模块及实时性程序开发模块。本发明提高安全培训教学质量，利用VR技术构建虚拟现实环境，则能给学员提供一个将知识转化为技能的实践平台；提高培训人员学习效率；利用VR技术构建的虚拟现实环境里，学员完成给定的任务，以互动的操作，提高学员学习积极性，在潜移默化中提高学员操作技能水平，提高安全经济效益，通过构建虚拟矿井环境提高员工安全操作技能水平，提高煤矿企业安全经济效益；提高煤矿安全生产水平，通过虚拟现实培训系统的应用，提高员工安全操作水平。高员工安全操作水平。高员工安全操作水平。


技术研发人员：肖潇 杜伟 赵一鸣 陈闯
受保护的技术使用者：淮北矿业股份有限公司
技术研发日：2022.07.31
技术公布日：2023/1/13