| 【中文题名】 | 煤矿安全虚拟现实仿真系统总体设计及关键技术的研究 |
| 【英文题名】 | Study on Overall Design and Key Techniques for Coal Mine Safety Virtual Reality and Simulation System |
| 【学科专业】 | 安全技术及工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-11-2 |
| 【中关键词】 | 煤矿安全,虚拟现实,仿真,可视化,地质体, |
| 【英关键词】 | Coal safety,virtual reality,simulation,visualization,geo-object, |
| 【分类导航】 | 工业技术>矿业工程>矿山电工>矿山生产自动化技术>> |
| 【论文摘要】 |
煤炭是国民经济和社会发展的基础。我国煤矿主要是井下开采，生产环境条件复杂，煤炭开采活动中，存在着大量不安全因素，要保证人的安全，离不开对开采环境的真实了解——安全管理人员需要了解管理区域内存在的事故隐患；而煤炭开采矿工则需要有一定的安全知识和防范意识。这些都需要人们接受安全教育、救生训练等，但由于受到各种环境因素的限制，人类不可能采用实际模拟的方式，使每个人均能置身于真实的环境中，有时真实感受安全的状况也是不安全的，甚至是根本无法提供这种现实的环境(如建筑物仅仅在设计中)，因而需要有一个能够模拟真实环境的系统来辅助人员感受这种环境。因而，随着仿真技术向可视化方向的发展，将VR技术与仿真理论相结合，据此进行虚拟现实技术在煤炭安全管理中的应用的研究，不失为一个行之有效的方法，本文对其展开讨论，以期有所裨益。
虚拟现实技术是指利用人工智能、计算机图形学、人机接口、多媒体、计算机网络及电子、机械、视听等高新技术，模拟人在特定环境中的视、听、动等行为的高级人机交互技术。其技术特征主要表现在四个方面：①多感知性(multi-sensory)；②存在感、临境感(immersion)；③交互感(intera... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
6-8 |
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ABSTRACT |
8-12 |
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第一章 概述 |
12-20 |
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1.1 引言 |
12 |
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1.2 虚拟现实仿真概述 |
12-14 |
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1.2.1 仿真技术概述 |
13 |
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1.2.2 虚拟现实技术概述 |
13-14 |
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1.3 国内外煤矿安全虚拟现实仿真研究现状 |
14-17 |
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1.3.1 国外研究现状 |
14-15 |
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1.3.2 国内研究现状 |
15-17 |
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1.4 研究内容目的及意义 |
17-20 |
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1.4.1 本文研究内容 |
17-18 |
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1.4.2 研究的目的及意义 |
18-20 |
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第二章 地学三维空间构模技术的研究 |
20-33 |
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2.1 空间构模技术综述 |
20-22 |
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2.2 地质层面三维可视化 |
22-24 |
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2.3 广义三棱柱的三维地学空间构模原理及其特点 |
24-26 |
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2.3.1 广义三棱柱构模原理 |
24-25 |
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2.3.2 广义三棱柱构模特点 |
25-26 |
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2.4 基于广义三棱柱的三维地学空间构建 |
26-28 |
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2.4.1 构模过程 |
26 |
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2.4.2 加入新钻孔的三维模型的更新 |
26-27 |
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2.4.3 加入新空间点的三维模型的更新 |
27-28 |
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2.5 连续地质体的构建 |
28-31 |
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2.5.1 地层分界面的生成 |
28-29 |
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2.5.2 地质构造的地层生成(垂直连体) |
29-31 |
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2.6 有断层地质体的构建 |
31-33 |
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第三章 煤矿安全虚拟现实场景模型构建技术研究 |
33-48 |
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3.1 巷道数据特点与数据源 |
33-34 |
|
3.1.1 巷道数据特点 |
33 |
|
3.1.2 巷道三维建模的数据源 |
33-34 |
|
3.2 巷道元素的拓扑关系及其数据结构 |
34-38 |
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3.2.1 巷道网络系统的基本元 |
35-36 |
|
3.2.2 巷道空间拓扑关系的建立 |
36-37 |
|
3.2.3 巷道元素的数据结构 |
37-38 |
|
3.3 巷道模型算法的实现 |
38-44 |
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3.3.1 巷道中线的逼近 |
38-39 |
|
3.3.2 巷道断面的加载 |
39-44 |
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3.4 煤矿虚拟现实场景的构建技术研究 |
44-48 |
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3.4.1 虚拟环境建模 |
44-45 |
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3.4.2 煤矿虚拟现实场景的组织 |
45-48 |
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第四章 煤矿安全仿真模型的构建研究 |
48-61 |
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4.1 通风安全模拟与仿真模型 |
48-55 |
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4.1.1 哈蒂─克劳斯(Hardy-Cross)法 |
50-52 |
|
4.1.2 牛顿法 |
52-55 |
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4.2 基于人工神经网络的煤与瓦斯突出的预测模型 |
55-61 |
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4.2.1 BP 网络的设计 |
55-56 |
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4.2.2 煤与瓦斯突出危险性 BP 人工神经网络预测模型 |
56-58 |
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4.2.3 预测突出的基本特性指标集的确定 |
58-59 |
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4.2.4 突出危险程度分类评价集的确定 |
59-61 |
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第五章 煤矿安全虚拟现实仿真系统的总体设计与实现 |
61-77 |
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5.1 系统开发策略与原则及开发环境 |
61-62 |
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5.1.1 系统开发策略 |
61 |
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5.1.2 系统开发原则 |
61-62 |
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5.1.3 开发环境 |
62 |
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5.2 OpenGL 三维可视化仿真建模型 |
62-66 |
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5.2.1 OpenGL 基本程序框架 |
62-63 |
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5.2.2 OpenGL 基本功能 |
63-64 |
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5.2.3 OpenGL 图形操作步骤 |
64 |
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5.2.4 OpenGL 实现仿真场景建模的优点及基本步骤 |
64-66 |
|
5.3 系统总体设计 |
66-72 |
|
5.3.1 系统总体构架 |
66-67 |
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5.3.2 系统功能模块概述 |
67-72 |
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5.4 系统界面设计 |
72-77 |
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第六章 结论与展望 |
77-80 |
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6.1 主要结论 |
77-78 |
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6.2 存在问题 |
78 |
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6.3 应用前景与建议 |
78-80 |
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致谢 |
80-81 |
|
参考文献 |
81-83 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.386337 |
