基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的煤礦事故三維重現(xiàn)的研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality）是近十多年來(lái)發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)，被稱為二十一世紀(jì)對(duì)人類有巨大影響的十大高新技術(shù)之一。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和交叉領(lǐng)域非常廣泛，幾乎到了無(wú)所不包、無(wú)孔不入的地步。 在國(guó)外，虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用于煤炭行業(yè)，保證了生產(chǎn)，提高了作業(yè)效率。在國(guó)內(nèi)，它在煤炭領(lǐng)域的應(yīng)用卻剛剛起步。煤是我國(guó)的主要能源之一，大部分的開(kāi)采是靠人工挖掘，而在地下環(huán)境中很難透明的監(jiān)控開(kāi)采作業(yè)情況，煤礦事故時(shí)有發(fā)生。本文將虛擬現(xiàn)

2、實(shí)技術(shù)與傳統(tǒng)的煤炭行業(yè)相結(jié)合，對(duì)煤礦事故三維建模相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究，并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了煤礦事故三維重現(xiàn)系統(tǒng)。煤礦事故三維重現(xiàn)系統(tǒng)是利用VR軟硬件設(shè)備，模擬出煤礦巷道環(huán)境，并在其中對(duì)煤的突出和瓦斯的突出事故仿真，用戶通過(guò)參數(shù)控制在其中進(jìn)行煤礦事故模擬和分析。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下： （1）設(shè)計(jì)了一種動(dòng)態(tài)的預(yù)處理煤礦巷道的三維地理位置信息的算法。利用AutoCAD加工處理煤礦巷道的三維地理信息的原始數(shù)據(jù)，通過(guò)本文設(shè)計(jì)的信息處理的算法，從A

3、utoCAD導(dǎo)出的后綴為dfx的文件中解析、分離、存儲(chǔ)系統(tǒng)所需的有效信息。 （2）提出了一種基于節(jié)點(diǎn)-邊-三維巷道的建模方法。利用三維矢量的表面模型（線框模型）建立了巷道體和巷道節(jié)點(diǎn)的三維模型。并給三維虛擬煤礦巷道建立一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，便于進(jìn)一步拓展系統(tǒng)其它模塊的功能。 （3）三維動(dòng)態(tài)地仿真了煤礦事故中煤的突出事故。重點(diǎn)研究了煤的突出事故仿真模型的建立過(guò)程，包括煤塊的仿真、大量煤塊突出的運(yùn)動(dòng)軌跡的模擬及突出路徑的研究。最后

4、利用OpenGL顯示列表優(yōu)化了事故過(guò)程，提高了系統(tǒng)執(zhí)行的效率。 （4）模擬仿真了煤礦災(zāi)難中瓦斯突出事故。對(duì)瓦斯突出事故進(jìn)行參數(shù)可控三維仿真，利用巷道的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，模擬了瓦斯在煤礦巷道內(nèi)突出的過(guò)程。 （5）對(duì)煤礦事故三維重現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。在WindowS環(huán)境下，基于visualC++6．0和OpenGL開(kāi)發(fā)了一個(gè)煤礦虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，并結(jié)合實(shí)例，模擬了煤礦巷道的環(huán)境，及對(duì)煤和瓦斯的突出事故進(jìn)行了三維仿真。最后，實(shí)現(xiàn)了對(duì)巷道